Robotarena - Powermeter

Powermeter


  Beschreibung :

Das POWERMETER ist meine Diplomarbeit, die im November 1994 fertiggestelltwurde. Es dient zur Messung von Leistungen in dreiphasigen Stromnetzen.Zielsetzung der Diplomarbeit war es, ein kleines leistungsfähigesGerät zu entwickeln, welches sehr kostengünstig, einfach zu bedienenist und eine ausreichende Genauigkeit besitzt. Das Gerät wurde zwanzigmal gebaut und seitdem für Versuche und Praktika im Hochschullaborverwendet.

Bedienelemente (5K)

Kern des Meßgerätes ist ein 80C535 Prozessor mit 32kB Arbeitspeicher.Die Software wurde komplett in Assembler geschrieben. Die Meßergebnissewerden auf einer zweizeiligen LCD-Textanzeige angezeigt und könnenüber eine galvanisch getrennte RS232 Schnittstelle abgefragt werden.Als Eingangsgrößen können Spannungen bis zu einen Spitzenwertvon 1000V und Ströme bis 25A verarbeitet werden. Die Stromerfassungerfolgt über LEM-Wandler (LA-50P). Die Netzfrequenz des betrachtetenStromnetzes kann zwischen 5Hz und 500Hz liegen. Die Strom und Spannungswertewerden vom Meßgerät mit einer Rate von 5kHz abgetastet.

Die folgende Abbildung zeigt das Blockschaltbild des POWERMETERS:

Die zu messendenden Verbraucher können in einfacher Weise an das Gerätangeschlossen werden:

Anschlußschema

Die Bedienung des Powermeters ist sehr einfach gehalten und erfordert kaumEinarbeitungszeit. Der Benutzer kann mit Hilfe der Tasten UP undDOWN durch die verschiedenen Menüs laufen. Mit der TasteOK wird die angezeigte Funktion dann ausgewählt. Durch Drückeneiner der drei Tasten kann die Betriebsart wieder verlassen werden.

Bedienablauf

Das Powermeters stellt zwei Menübereiche zur Verfügung; dasHauptmenü für alle Standardmeßaufgaben und das Spezialmenümit Sonderfunktionen. In den beiden Menüs sind wiederum folgende Funktionenvorhanden:                                                                                                                                                           

      Hauptmenü

      Spezialmenü

      Gesamte Schein und Wirkleistung

      Daten auf Tastendruck einlesen

      Effektivwerte von U1 und I1

      Daten über Schnittstelle senden

      Effektivwerte von U1 und I1

      Fernbedienung über RS232

      Effektivwerte von U1 und I1

      Kalibrierungsprogramm

      Schein- und Wirkleistung in L1

      Analoganzeige der Eingangskanäle

      Schein- und Wirkleistung in L2

      Anzeige des Meßwertspeichers

      Schein- und Wirkleistung in L3

      Sprung zum Hauptmenü

      arit. Mittelwert von U1 und I1


   

      arit. Mittelwert von U1 und I1


   

      arit. Mittelwert von U1 und I1


   

      Periodendauer von U1


   

      Informationen über das Powermeter


   

Neben den verschiedenen Auswertungsfunktionen bietet das Meßgerätnoch folgende Funktionen:

     
  •     automatische Meßbereichsumschaltung der Strom- und Spannungseingänge    in acht Abstufungen 
  •     Überlasterkennung und Ausgabe einer entsprechenden Warnung. 
  •     Datenspeicher für Strom- und Spannungsverläufe über einen    Zeitraum von 400ms bei einer Abtastrate von 5 kHz. 
  •     Data-Hold-Funktion für stark schwankende oder nur kurzzeitig vorhandene    Lasten. Die Meßwerte müssen für ca. 500ms relativ konstant    bleiben, um die Ergebnisse nicht zu stark zu verfälschen. 
  •     galvanisch getrennte serielle Schnittstelle. 
  •     Fernbedienung über die serielle Schnittstelle durch einen PC.

Die leistungsfähigste Erweiterungsfunktion des Powermeters bietet dieKommunikation mit einem PC in der Bertriebsart Fernbedienung. Derangeschlossene Computer besitzt damit die Möglichkeit alle Funktionenzu steuern und bekommt vom Meßgerät die angeforderten Daten gesendet.Dabei kann es sich um fertig berechnete Meßwerte oder um die Rohdatenaus dem Meßwertspeicher handeln.

Technische Daten:

     
  •     Spannungsmeßbereiche: Spitzenwert in V: 25, 50, 75, 100, 250, 500,    750, 1000 (Eingangswiderstand gegen N: 1 MOhm) 
  •     Strommeßbereiche: Spitzenwert in A: 1.25, 2.5, 3.75, 5, 6, 12, 18,    25 (Eingangwiderstände: 5A-Eingang: ca.50mW 25A-Eingang: ca.5mW Wandlung    der Ströme über LEM-Wandler Typ LA 50-P) 
  •     Abtastrate: 5 kHz für alle Strom- und Spannungskanäle über    einen Meßzeitraum von 400ms (Im Strombereich muß der Benutzer    den 5A- oder 25A-Eingang selbst wählen, weitere Einstellungen erfolgen    dann automatisch) 
  •     Potentialtrennung: Das gesamte Meßgerät ist aufgrund des    Kunststoffgehäuses schutzisoliert. Die serielle Schnittstelle ist über    Optokoppler nochmals galvanisch getrennt. 
  •     Auflösung der Anzeigen: Spannung 10mV Strom 10mA Leistung 10mW (bzw.VA) 
  •     Meßverfahren: Quasi Simultane Abtastung (tp=13ms) der Strom und    Spannungseingänge mit A/D-Umsetzung (8Bit) der Momentanwerte.    Anschließende Berechnung entsprechend den mathematischen Vorschriften    über einen Meßzeitraum von 200ms.

Meßgenauigkeit:                                                                                   
Meßgrößerelativer Fehler des angezeigten Wertes
Strom± 1,5 %
Spannung± 0,5 %
Wirkleistung± 2 %
Scheinleistung± 1,5 %
Gesamtwirkleistung± 2,5 %
Gesamtscheinleistung± 2,5 %

Die Meßgenauigkeiten gelten für beliebige Kurvenformen bei einerOberwellenbelastung mit Frequenzen größer 5kHz von weniger als5%. Bei kleinen Meßwerten (U<10V, I<500mA) kann der Fehler bisauf 5% steigen.

Periodendauermessung: f= 15Hz bis500Hz (tp 2ms bis 66ms) Auflösung 0,1ms
Anzeigebereich derMeßgrößen: Spannung: 0,01V ... 999,99V Strom: 0,01A... 24,99A Leistung: 0.01W ... 65635,99W (bzw. VA)
serielle Schnittstelle: 9600 Baud8 Bit 1 Start/Stopbit keine Parität; Belegung nach RS232 9pol DSub.
Display: LCD-Modul mit 2 Zeilen a16 Zeichen hintergrundbeleuchtet, Zeichenhöhe 5,5mm
Netzanschluß: 230V ±10%,45 ... 55Hz, Leistungsaufnahme ca.25VA (15W)
Abmessungen, Gewicht: 240 x 90 x240 mm, 1,8kg

weitere Bilder:

Powermeter  Seitenansicht

Powermeter  Draufsicht



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