Energieeffizienz hat in Forschung und Alltag eine zentrale Bedeutung. Arbeiten verschiedene elektronische Geräte zusammen, um gemeinsam eine Regelungsaufgabe zu lösen, müssen sie miteinander kommunizieren. Ein Beispiel aus dem Alltag sind Funk-Raumtemperaturregler, bei denen ein batteriebetriebener Temperatursensor und ein Heizungsaktor (Stellantrieb am Heizungsventil) über drahtlose Kommunikation zusammenarbeiten. Diese Kommunikation benötigt oft mehr Energie als der Betrieb der eigentlichen (elektronischen) Funktionalität der Teilsysteme. Energieeffizienter als die in Regelkreisen übliche periodische (äquidistante) Abtastung ist – durch eine Verringerung der Nachrichtenrate – eine ereignisbasierte Abtastung. Send-on-Delta-Abtastung ist die am weitesten verbreitete Art der ereignisbasierten Abtastung. Dabei wird der Wert der Regelgröße (im Beispiel die Raumtemperatur) nicht in konstanten Zeitintervallen übertragen, sondern nur dann, wenn er sich um einen bestimmten Betrag geändert hat. Der mit einem Anteil von über 90 % im Praxiseinsatz am weitesten verbreitete Reglertyp ist der PID-Regler, wobei die meisten als „PID-Regler“ bezeichneten Regler aus verschiedenen Gründen keinen D-Anteil (Differential-Anteil) verwenden und daher als „PI-Regler“ bezeichnet werden können. Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, systematisch zu untersuchen, wie man PI-Regler einstellen sollte, um neben dem Erreichen einer hohen Regelgüte auch die Vorteile der Send-on-Delta-Abtastung bezüglich der Netzlastreduktion und Energieeffizienz bestmöglich auszunutzen. Die „Gewichtung“ dieser sich teilweise widersprechenden Kriterien ist anwendungsspezifisch einstellbar. / Energy efficiency is very important both in science and everyday life. If different electronic devices work together, for example for solving a control task together, they have to communicate with each other. An everyday life example are room temperature controllers using radio communication between a battery-powered temperature sensor and a heating actuator. This communication often needs more energy than the operation of the actual (electronic) functionality of the components. More energy-efficient than the commonly used periodic sampling is event-based sampling, due to the reduction of the message rate. Send-on-delta sampling is the most widely-known kind of event-based sampling. In that case, the value of the controlled variable (e.g. the room temperature) is not transmitted equidistantly but only when it has changed by a specific amount. The most successful controller in practice is the PID controller. The most so-called “PID controllers” do not use the D part (differential action) for several reasons and can therefore be called “PI controllers”. This work analyses systematically how the parameters of a PI controller should be tuned to reach besides a high control quality also a good exploitation of the advantages of send-on-delta sampling regarding network load reduction and energy efficiency. The “weighting” of these partially contradicting criteria is application specifically adjustable.

Dataloggern DL141E möjliggör kontinuerlig loggnig av mätdata från sensorer på upp till 30k sampel/s, som vidare kan överföras till mobiltelefoner via trådlös kommunikation. Detta är dock för stora datamängder per tidsenhet för mobiltelefoner som är tekniskt begränsade. Därför önskas bara relevant mätdata för att reducerar denna onödiga datamängd. I denna studie föreslås ett tillvägagångssätt där enspecifik mindre samling av diskreta försampel loggas i tur och ordning. Varje samling signalbehandlas genom att ställas mot fördefinierade triggningskriterier för att trigga loggning av en stor uppsättning av sampel på bara intressanta signalavvikelser. Dessa triggningskriterier är en särskild nivåöverskridning och signalriktning i kombination med ett antal sampel i följd. Studien förser en granskning av hur signalberäkningsmetoden ”Lebesgue sampling” kan tillämpas med kriterierna för god träffsäkerhet och en skälig beräkningstid i mobiltelefoner. Detta beaktas med dataloggerns vanligaste signaltyper puls och ramp i en miljö där småbrus och transienter förekommer. Träffsäkerheten och beräkningsbördan beaktasför att bedöma Lebesgue metodens effektivitet och antal nödvändiga försampel per uppsättning. Implementeringen görs i Java Android plattform och integreras därefter i en digital triggningsmodul med Graphical User Interface (GUI). / With the data logger DL141E it’s possible to continuously log measurement data from sensors up to 30k samples per second, and then transferring them to a mobile phone with Bluetooth technology. But this is by far too much sample data in a small time for a mobile phone with technical limitations to receive. That’s why only relevant measurement data should be mass logged to reduce the unnecessary data amount. Int his study a new approach is proposed where a specific and smaller amount of discrete pre-samples are logged in sequence. Every set of pre-samples is processed by comparing them to the user pre-defined trigger criterias. Met criterias will trigger logging of a massive set of samples on basis of only interesting signal deviations. The following trigger criterias are used: a specific signal level to cross, a specific signal direction, and both of these in combination with an amount of consecutive samples. The study provides an examination on how the signal processing method ”Lebesgue sampling” can be applied with the above criterias to achieve a god accuracy with reasonable processing time on mobile phones. This is observed using sensors with the most common signal types ramp and pulse in an environment where small noises and transients occur. The accuracy and the processing load are taken into account when estimating the efficiency of Lebesgue method and when estimating how many pre-samples per set might be sufficient. The implementation is written in Java Android platform and then integrated into a digital triggering module with Graphical User Interface (GUI).

Energieeffizienz hat in Forschung und Alltag eine zentrale Bedeutung. Arbeiten verschiedene elektronische Geräte zusammen, um gemeinsam eine Regelungsaufgabe zu lösen, müssen sie miteinander kommunizieren. Ein Beispiel aus dem Alltag sind Funk-Raumtemperaturregler, bei denen ein batteriebetriebener Temperatursensor und ein Heizungsaktor (Stellantrieb am Heizungsventil) über drahtlose Kommunikation zusammenarbeiten. Diese Kommunikation benötigt oft mehr Energie als der Betrieb der eigentlichen (elektronischen) Funktionalität der Teilsysteme. Energieeffizienter als die in Regelkreisen übliche periodische (äquidistante) Abtastung ist – durch eine Verringerung der Nachrichtenrate – eine ereignisbasierte Abtastung. Send-on-Delta-Abtastung ist die am weitesten verbreitete Art der ereignisbasierten Abtastung. Dabei wird der Wert der Regelgröße (im Beispiel die Raumtemperatur) nicht in konstanten Zeitintervallen übertragen, sondern nur dann, wenn er sich um einen bestimmten Betrag geändert hat. Der mit einem Anteil von über 90 % im Praxiseinsatz am weitesten verbreitete Reglertyp ist der PID-Regler, wobei die meisten als „PID-Regler“ bezeichneten Regler aus verschiedenen Gründen keinen D-Anteil (Differential-Anteil) verwenden und daher als „PI-Regler“ bezeichnet werden können. Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, systematisch zu untersuchen, wie man PI-Regler einstellen sollte, um neben dem Erreichen einer hohen Regelgüte auch die Vorteile der Send-on-Delta-Abtastung bezüglich der Netzlastreduktion und Energieeffizienz bestmöglich auszunutzen. Die „Gewichtung“ dieser sich teilweise widersprechenden Kriterien ist anwendungsspezifisch einstellbar. / Energy efficiency is very important both in science and everyday life. If different electronic devices work together, for example for solving a control task together, they have to communicate with each other. An everyday life example are room temperature controllers using radio communication between a battery-powered temperature sensor and a heating actuator. This communication often needs more energy than the operation of the actual (electronic) functionality of the components. More energy-efficient than the commonly used periodic sampling is event-based sampling, due to the reduction of the message rate. Send-on-delta sampling is the most widely-known kind of event-based sampling. In that case, the value of the controlled variable (e.g. the room temperature) is not transmitted equidistantly but only when it has changed by a specific amount. The most successful controller in practice is the PID controller. The most so-called “PID controllers” do not use the D part (differential action) for several reasons and can therefore be called “PI controllers”. This work analyses systematically how the parameters of a PI controller should be tuned to reach besides a high control quality also a good exploitation of the advantages of send-on-delta sampling regarding network load reduction and energy efficiency. The “weighting” of these partially contradicting criteria is application specifically adjustable.