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5.5. Der Bargraph
Zu Beginn unserer Gruppenarbeit diskutierten wir, welche Messwerte wir mit dem
Spannungswächter anzeigen wollen. Wir einigten uns auf Anzeigen zur Frequenz,
der Peak-Spannung, der Ausfallzeit einen großen LED-Bargraphen, der die Anzeige
des Effektivwertes der Netzspannung übernehmen soll. Ein Bargraph, dessen
Optimalwert in der Mitte liegt und der die Abweichung nach oben bzw. nach unten
anzeigt erschien, uns am sinnvollsten. Für die Stufen einigten wir uns auf 1 Volt
Schritte. Zum einen, weil 1 Volt Schritte für einen Betrachter leicht einzuordnen sind.
Zum anderen eignen sich die 1 Volt Schritte aus technischen Gründen gut. Die
Widerstände zur Dimensionierung sind aufgrund ihrer Toleranz nur bedingt genau
einzusetzen. Würden wir zu kleine Stufen im Komparator verwenden, könnte es sein,
das die Toleranzen sich überlagern und zwei Stufen gleichzeitig leuchten. Wäre die
Dimensionierung andererseits zu grob, so würde die Anzeige nicht genau genug
unterscheiden können und damit nicht gut genug informieren. Zur Dimensionierung
der Skala war uns folgendes vorgegeben:
Der Optimalwert liegt bei 230V
Die Abweichung beträgt maximal 10% unterhalb (207V) und maximal 6% oberhalb
(244V) des Optimalwertes - bei größeren Abweichungen würde das öffentliche Netz
abgeschaltet werden und die Anzeige auf Null zurückfallen.
Deshalb wurde beschlossen einen Bargraphen zu bauen, dessen Anzeige nach
unten in 23 und nach oben in 27 Stufen vergleicht. Die ersten Designvorschläge sind
im Anhang des Berichts zu finden. Das Design des Graphen und des gesamten
Gehäuses übernahm Marion Stahel, die an der Universität der Künste in Berlin
Industriedesign studiert.
Gesamte Elektronik :
Die Aufgabe bestand darin, eine Schaltung zu entwerfen, die den Bargraphen so mit
Signalen versorgt, dass der aktuelle Effektivwert auf der Skala die entsprechenden
Stufen zum leuchten bringt. Es gilt das Signal am Eingang unserer Gesamtschaltung
richtig weiterzuleiten. Dieses Signal wird von einer anderen Arbeitsgruppe, der
Netzteilgruppe, für uns aufbereitet. Die Netzspannung wurde von dieser Gruppe auf
ein gleichgerichtetes Sinussignal transformiert, welches im Optimalfall einen
Effektivwert von 9V anstatt 230V liefert. Die Transformation ist notwendig, da die
Schaltung mit einer Versorgungsspannung von 15V betrieben wird und deswegen
größere Signale nicht verarbeiten können.
Vom gleichgerichteten Eingangssignal muss zuerst der Effektivwert gemessen
werden. Dafür wurde eine True-RMS Schaltung verwendet, mit der sich Leopold
Georgi beschäftigt hat.
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