Navigation

Springe zum Hauptinhalt
Stiftungsprofessur für Systemzuverlässigkeit in Elektromobilität und Energiemanagement
Leistungsmesser

Allgemeine Beschreibung

Der Leistungsmesser bietet verschiedene Funktionalitäten:

  • Messung Strom und Spannungswerte (Spannung: 0..3.3V, Strom: einzustellen per Shunt und Tausch des Messverstärkers)
  • Übertragung per UART/Speicherung auf SD-Karte
  • autarke batteriebetriebene Messung auf SD-Karte
  • laden der Batterie per USB

Für die Auswertesoftware werden folgende Pakete benötigt:

  • Python
  • matplotlib
  • pyQt
  • pySerial

Als Entwicklungsumgebung kam Eclipse, msp430-gcc und mspdebug zum Einsatz.

Einstellen des maximalen Stromes

Aktuell ist keine Umschaltung des Shunts vorgesehen, dass heißt eine Abschätzung der zu erwartenden Stromstärke muss im Vorfeld getroffen werden und gegebenenfalls der Shunt auf der Messplatine angepasst werden. Die Konfiguration muss durch die PC-Software dem Leistungsmesser mitgeteilt werden. Folgende Formeln können zur Bestimmung des Stunts genutzt werden.

I_{mess,max} = \frac{U_{mess,max}}{V_{INA195}}*\frac{1}{R_{Shunt}} \\
I_{mess,min} = \frac{U_{sense,min}}{V_{INA195}}*\frac{1}{R_{Shunt}} \\
U_{sense,min} = 5$mV$ \\

In folgender Tabelle sind beispielhafte Werte und deren Messbereich berechnet.

Widerstand Messbereich
0.03Ohm 0.167...1.1A
0.3Ohm 16.7..110mA
3Ohm 1.67...11mA

Der verwendete INA195 mit einer Verstärkung von 100V/V kann durch pinkompatible INA 193 (20V/V) und INA 194 (50V/V) getauscht werden. Dadurch ergeben sich höhere maximale Ströme, welche gemessen werden können.

Auswahl der Abtastrate

Die Abtastrate bestimmt in welchem Intervall gemessen wird. Maximal kann bis zu 9.2kSamples/s im UART Modus und etwa 500Samples/s im SD-Card Modus gemessen werden. Diese lässt sich durch die PC-Software einstellen.

Laden über USB

Zieht ein USB Gerät mehr als 100mA vom Host muss es dies bei der Enumeration angeben. Der Akku des Messsystems kann über USB geladen werden und die Ladeschaltung begrenzt den Strom auf 489mA. Für standardkonformen Betrieb muss die Leistungsaufnahme vom FTDI IC korrekt angegeben werden. Der Standardwert für "Max Bus Power" in dessen EEPROM muss also angepasst werden. Parameter im EEPROM des FTDIs können mit "FT Prog" verindert werden.

Inbetriebnahme

Ist die Software auf dem Zielrechner lauffähig und die Hardware an die Umgebungsbedingungen angepasst, kann mit der Messung begonnen werden. Hierfür muss das DUT an das Messsystem angeschlossen werden.

Messplatine.gif

Die LEDs geben Auskunft über den Zustand des Messsystem.

Messplatine_LED_Beschreibung.gif

Die LED für den Betriebsmodus ist zweifarbig ausgeführt. Es wird unterschieden auf welches Medium die Daten gesichert werden.

  • rot: UART/USB Modus
  • grün: SD Karten Modus

Changelog

  • 14.11.2013
    • serielle Kommunikation durch Synchronisationsbyte verbessert
    • dadurch: maximale Abtastrate auf 4-5kS/s gesunken
    • Graph durch pyqtgraph erzeugt, wesentlich schneller
    • LiveView Funktion
    • weitere Fehlerbereinigungen/Verbesserungen

Wichtige ToDos

  • Spannung größer 3.3V müssen unbedingt vom ADC/Mikrocontroller ferngehalten werden (eine Vergrößerung des Spannungsmessbereich ist sinnvoll)
  • DMA für die UART zu Erhöhung der Abtastrate

 

Unterlagen