Abschlussbericht_PowerTower - Projektlabor - TU Berlin

Strommessung Unser “Power-Tower“ sollte es ermöglichen verschiedene
Geräte nicht nur zu betreiben, sondern sie auch auf unterschiedliche Weise
anzusteuern. Meine Aufgabe bestand darin den Strom zu messen, den
die verschieden, angeschlossenen Geräte verbrauchen und über eine analoge
Anzeige darzustellen.
Schaltungserklärung Spannungsmessung Durch den Transformator wird die
Spannung von 230V auf 15V heruntertransformiert. Der Gleichrichter
dient dazu, nur positive Halbwellen zu erhalten. Dann benutzt man einen
Tiefpass um die Spannung zu glätten. Einer der OPVs ist als Impedanzwandler
geschaltet, damit die Spannung am Tiefpass konstant bleibt,
wenn die Schaltung belastet wird. Der zweite OPV stellt einen Subtrahierer.
Dieser bildet die Differenz zwischen der Spannung am Tiefpass und
der Spannung, die durch einen Spannungsteiler zwischen Versorungsspannung
und dem OPV erzeugt wird. Am Ausgang steht der Zeiger bei 5V
für den Fall, dass 230V anliegen. 0V und 10V repräsentieren 210V und
250V .
Schaltungserklärung Strommessung Die Schnittstellen meiner Schaltung beschränkten
sich auf die Versorgungsspannung von ±15V , die Masse und
die induzierte Spannung von der Strommessspule. Die belegten Pins am
Bus waren 3 und 5 für die Versorgungsspannung, 4 für die Masse und
30 und 31 für die Strommessspule. Das erste Konzept zum Messen des
Stroms war ein um den stromdurchflossenen Leiter gewickelter, isolierter
Kupferdraht an dem eine zu messende Spannung induziert werden sollte.
Zunächst konnte allerdings kein Ergebnis festgestellt werden, da der Draht
um den Leiter mit den Magnetfeldkennlinien gewickelt wurde anstatt
senkrecht zu diesen zu verlaufen. Die Lösung war eine Ringkernspule mit
Ferritkern. Nach verschiedenen Testläufen und der Wicklung der Spule
konnte eine induzierte Spannung gemessen werden. Diese war sehr gering.
Somit stand fest dass im weiteren Verlauf eine Verstärkung entwickelt
werden musste. Das daraus resultierende Signal wurde dann gleichgerichtet
und geglättet, sodass mit einem Gleichspannungsmessgerät, im Spannungsbereich
von 0V - 10V , die anliegende Spannung angezeigt werden
kann. Die Spule dient quasi als ein Wandler im Verhältnis 100:1, sprich
6A sind hinterher 0, 06A. Die Dioden D 1 und D 2 haben nur den Zweck
den OPV zu schützen. Der OPV, die beiden Transistoren Q 1 und Q 2 und
der R 1 Widerstand bilden den eigentlichen Verstärker. Der Widerstand
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