Analog-Digital-Wandlung; Digitale Signalverarbeitung; Steuerung Und Anzeige; Fehlerauswertung - Mte K2008 Bedienungsanleitung

10.2.3

Analog-Digital-Wandlung

Um die 24-Bit-Abtastwerte der Phasenströme I1, I2, I3 und der Spannungen zwischen Phase und
Nullleiter U1, U2, U3 gleichzeitig mit einer Standardabtastrate von 49,0196 kHz zu erfassen, werden
sechs ADC-Wandler (ADC-I1, ADC-I2, ADC-I3, ADC-U1, ADC-U2, ADC-U3) verwendet. In jedem
Zyklus werden 980 Abtastwerte bei 50 Hz genommen.
Die AD-Wandlung kann über externe Signale synchronisiert werden, die an die Eingänge Sync. Period
(max. 70 Hz) und Sync. Sample (max. 69 kHz direkt oder mit manuellem oder automatischem Teiler
(intern fs < 69 kHz) bis zu max. 2 MHz).
10.2.4

Digitale Signalverarbeitung

Ein leistungsstarker digitaler Signalprozessor (DSP) führt alle erforderlichen Echtzeitberechnungen
durch. Die Taktsignale für die ADC-Wandler und den DSP werden von einem hochstabilen 16-MHz-
Quarzoszillator abgeleitet, der die zentrale Zeitbasis des Geräts bildet.
Die 24-Bit-Abtastwerte von Spannungen und Strömen werden in ein Fließkommaformat umgewandelt.
Jeder Abtastwert wird dann auf Amplituden- und Phasenfehler korrigiert. Die Korrekturparameter für
jedes Signal und jeden Bereich werden bei der Herstellung festgelegt und im nichtflüchtigen Speicher
abgelegt.
Alle weiteren Berechnungen basieren auf diesen korrigierten Abtastwerten der Phasenspannungen
und Phasenströme.
Die Berechnungen von Leistung, Energie und allen anderen Parametern erfolgen in Echtzeit und
basieren auf mathematischen Standardformeln. Für jede Periode der Grundfrequenz werden neue
Werte berechnet (z. B. 50 Werte pro Sekunde bei 50 Hz).
Impulse werden aus dem berechneten Wert der mittleren Leistung, bezogen auf die zentrale Zeitbasis
erzeugt. Jeder Impuls stellt ein Energiepaket dar, dessen Größe durch die Zählerkonstante definiert
ist. Der Mittelwert der Impulsfrequenz ist also proportional zur Leistung.
Die in einem Dreiphasensystem möglichen unterschiedlichen Messarten, z.B. Dreiphasen-
Dreileitermodus, Blindleistung und Energie im Natürlichen (n) oder Querverbindung (x) Modus werden
in der Software mit entsprechenden Berechnungsformeln realisiert.
Während der Herstellung erfolgt die gesamte Justierung des Geräts für 3-Phasen 4-Leiter-
Wirkleistung. Da alle anderen Betriebsarten auf denselben korrigierten Abtastwerten beruhen, ist keine
besondere Justierung für diese anderen Betriebsarten erforderlich.
Bei der Oberschwingungsanalyse werden 128 Abtastwerte pro Periode mit einem Abtastratenwandler
berechnet. Auf der Grundlage dieser Abtastwerte wird eine schnelle Fourier-Transformation (FFT)
durchgeführt, um die Oberschwingungen zu berechnen
10.2.5

Steuerung und Anzeige

Neben dem digitalen Signalprozessor DSP dient eine zusätzliche SMARC-Prozessoreinheit mit Linux-
Betriebssystem zur Steuerung der verschiedenen Hardwarekomponenten des Geräts, einschließlich
des TFT-Farbdisplays und des Touchscreen-Controllers sowie der verschiedenen Schnittstellen (USB,
Ethernet, WLAN) für die Kommunikation mit einem PC.
Die Benutzeroberfläche des K2008 wird über einen Touchscreen mit simulierten Tasten mit grafischen
Symbolen realisiert. Dies garantiert eine einfache und sprachunabhängige Bedienung des Gerätes.
10.2.6

Fehlerauswertung

Impulseingänge
Die drei 5-poligen LEMO-Buchsen der Impulseingänge 1, 2, 3 sind mit drei Fehlerrechner Einheiten
verbunden, welche Hardware der I/O-Schaltung und Software im DSP- und Controllerteil umfassen.
Die LEMO-Buchse enthält einen schnellen Impulseingang bis 200kHz und einen langsamen
(entprellten) Eingang bis 100 Hz, sowie eine Versorgung +12 V DC zur Versorgung eines Abtastkopfes.
Fehlerauswertung
Für die Fehlerauswertung wird die Methode des Energievergleichs verwendet. Dies bedeutet, dass der
Prüfling genau die gleiche Energie misst wie der Referenzstandard. Für eine definierte Anzahl von
Prüfimpulsen des Prüflings werden die Referenzimpulse proportional zum Referenzleistungswert des
digitalen Messgerätes gezählt. Auf der Grundlage der festgelegten Anzahl von Prüfimpulsen und der
K2008 Bedienungsanleitung_R01 Seite 152/155