Literaturverzeichnis - Elektro Essig
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Fachpraktische Einfä hrung in die<br />
Audiotechnik<br />
13 Wochen Fachpraktikum<br />
PRAKTIKANTENHEFT<br />
in der Entwicklungsabteilung<br />
der Firma Stamer Musikanlagen GmbH, St. Wendel<br />
Leitung: Dipl.-Ing. Karsten Ballhorn<br />
eingereicht im Sommersemester 2002 von<br />
cand. ing. Markus Kä hn<br />
Nordfeldstrasse 14<br />
66564 Ottweiler-Lautenbach<br />
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Kurzzusammenfassung<br />
Das vorliegende Praktikumsskript beschreibt die Tötigkeiten wöhrend meines Fachpraktikums<br />
vom 14. Januar 2002 bis 19. April 2002 in der Entwicklungsabteilung der Firma Stamer Mu-<br />
sikanlagen / St. Wendel. Einen Schwerpunkt bildete dabei die Geröteprä fung und die Entwick-<br />
lung von Baugruppen zur Geröteprä fung inclusive Programmierung derselbigen.<br />
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Inhaltsverzeichnis<br />
1 Einfä hrung in das PCB-Framework PROTEL 99 SE 1<br />
1.1 Schaltplaneingabe 1<br />
1.2 Leiterplattenlayouterstellung 2<br />
2 Aufbau eines stabilisierenden 12V-Netzteiles 4<br />
2.1 Schaltplan 4<br />
2.2 Funktionsweise 4<br />
2.3 Bauelemente und Anschlä sse 6<br />
3 Aufbau eines Stereo-Vorverstö rkers 7<br />
3.1 Aufbau der Endstufe des Stereo-Vorverstörkers in THT auf einer Lochrasterplatte 7<br />
3.1.1 Schaltplan 7<br />
3.1.2 Funktionsweise 7<br />
3.1.3 Anschlä sse und Bauelemente 8<br />
3.2 Aufbau der Eingangsstufe eines Stereo-Vorverstörkers in THT auf Lochrasterplatine 11<br />
3.2.1 Schaltplan 11<br />
3.2.2 Funktionsweise 11<br />
3.2.3 Anschlä sse und Bauelemente 12<br />
3.2.4 Erweiterung der Eingangsstufe zur Auswahl diskreter Verstörkungen 12<br />
4 Transformatorprä fung 14<br />
4.1 Grund fä r die Notwendigkeit der Prä fung 14<br />
4.2 Anforderungen an den Gerötetransformator 14<br />
4.3 Messprinzip 15<br />
4.4 Transformatorprä feinheit 15<br />
4.5 Ablauf der Prä fung 16<br />
4.5.1 Messaufbau und Anschluss des DUT 17<br />
4.5.2 Blockschaltbild eines einzelnen Kanals 17<br />
4.5.3 Messung der Kaltwiderstönde 18<br />
4.5.4 Messung der Widerstönde nach Temperaturerhßhung 18<br />
4.6 Ergebnis der Prä fung 18<br />
i<br />
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ii<br />
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Inhaltsverzeichnis<br />
4.7 Prä fprotokoll 20<br />
4.8 Zusammenfassende Messanleitung 21<br />
4.9 Bemerkungen zum Widerstandsverfahren 22<br />
5 Schwingspulentemperaturmessung an Passivsystemen 26<br />
5.1 Grund fä r die Notwendigkeit der Prä fung 26<br />
5.2 Anforderungen an das DUT 27<br />
5.3 Messprinzip 27<br />
5.4 Ablauf der Prä fung 28<br />
5.4.1 Messaufbau und Anschluss des DUT 29<br />
5.4.2 Einstellungen der Messsoftware 30<br />
5.5 Ergebnis der Prä fung 31<br />
5.6 Prä fprotokoll 31<br />
5.7 Zusammenfassende Messanleitung 31<br />
5.8 Pegeleinstellungen beim Powertest 33<br />
6 Temperaturmessung an der <strong>Elektro</strong>nik von Gitarrenverstö rkern 36<br />
6.1 Grund fä r die Notwendigkeit der Prä fung 36<br />
6.2 Anforderungen an das DUT 36<br />
6.3 Anschluss der Lautsprecher 37<br />
6.4 Messprinzip 37<br />
6.5 Ablauf der Prä fung 37<br />
6.5.1 Messverschaltung 38<br />
6.5.2 Einstellungen der Messsoftware 39<br />
6.6 Ergebnis der Prä fung 39<br />
6.7 Prä fprotokoll 40<br />
6.8 Zusammenfassende Messanleitung 40<br />
7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netzversorgung 43<br />
7.1 Grund fä r die Notwendigkeit der Prä fung 43
iii<br />
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Inhaltsverzeichnis<br />
7.2 Schaltprinzip 43<br />
7.3 Messaufbau 43<br />
7.4 Anschlu– an den Parallelport und Ansprechen des Ports ä ber die Schaltsoftware 45<br />
7.5 Aufbau der Schalteinheit 47<br />
7.6 Ablauf der Prä fung 48<br />
7.6.1 Flu–diagramm 49<br />
7.6.2 Einstellungen der Messsoftware 50<br />
7.7 Ergebnis der Prä fung 52<br />
7.8 Zusammenfassende Messanleitung 52<br />
8 Wochenä bersicht 57
1 Einfä hrung in das PCB-Framework PROTEL 99 SE<br />
Einarbeitung in ein Layout-Tool zur Leiterplattenfertigung. PROTEL 99 SE ist die bei der Firma<br />
Stamer Musikanlagen GmbH verwendete Entwicklungsumgebung (framework) fär das Leiter-<br />
plattendesign (PCB „ printed circuit board). Dieses Werkzeug setzt bei der Schaltplaneingabe<br />
(schematic, *.sch) unter Zuhilfenahme von Bauteilbibliotheken (schematic libraries) an.<br />
1.1 Schaltplaneingabe<br />
Die Schaltplaneingabe erfolgt graphisch per Drag&Drop und basiert auf umfangreichen Bauteil-<br />
bibliotheken. Je nach benutzter Bibliothek ist es anschlie–end noch mßglich, verschiedene Si-<br />
mulationen an der eingegebenen Schaltung durchzufä hren. Nach erfolgter Schaltplaneingabe<br />
wird ein Electrical Rule Check mit folgenden Optionen durchgefä hrt:<br />
Anschlie–end erfolgt die Leiterplattenlayouterstellung.<br />
1<br />
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1.2 Leiterplattenlayouterstellung<br />
Dabei mu– unterschieden werden zwischen<br />
1 Einfä hrung in das PCB-Framework PROTEL 99 SE<br />
Bedrahtete Leiterplattentechnik Oberflöchenmontierte Leiterplattentechnik<br />
THT: Through Hole Technology<br />
(Multilayer, Routing, ...)<br />
SMS: Surface Mount Devices<br />
Nach dem Routing (Auto-Routing oder manuelles Routing) erfolgt ein Design Rule Check (DRC).<br />
Anschlie–end kann man sich mit Hilfe eines 3D-Visualisierungstools die Leiterplatte betrachten.<br />
Astabiler Multivibrator in 2-seitigem Leiterplat-<br />
tendesign, Ansicht von unten.<br />
Astabiler Multivibrator in 2-seitigem Leiterplat-<br />
tendesign, Ansicht von oben.<br />
2<br />
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1 Einfä hrung in das PCB-Framework PROTEL 99 SE<br />
Astabiler Multivibrator in 2-seitigem Leiterplat-<br />
tendesign, Top- und Bottom-Layer<br />
Astabiler Multivibrator in 1-seitigem Leiterplat-<br />
tendesign.<br />
Astabiler Multivibrator in 1-seitigem Leiterplat-<br />
tendesign, Electrical Layer<br />
Abschlie–end erfolgt eine Unterlagenbereitstellung, welche folgendes beinhaltet:<br />
• Schaltplöne<br />
• Konstruktionszeichnungen<br />
• Gerberdaten fä r den Leiterplattenhersteller<br />
• Bohrdaten im NC-Format (DK, NDK, Passermarke): Formate sind z.B. Sieb&Meyer oder Ex-<br />
cellon<br />
3<br />
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2 Aufbau eines stabilisierenden 12V-Netzteiles<br />
Es soll ein stabilisierendes 12V-Universalnetzteil bestehend aus Transformator, Gleichrichter und<br />
Spannungsregler anhand des nachfolgenden PROTEL-Schematics aufgebaut werden:<br />
2.1 Schaltplan<br />
2.2 Funktionsweise<br />
Die Netzspannung von 230V wird ä ber einen Transformator auf sekundörseitig 16V herunter-<br />
transformiert und an einen Brä ckengleichrichter angeschlossen. Der Transformator in Mittel-<br />
punktschaltung liefert mit dem Niedervoltbrä ckengleichrichterteil der Schaltung symmetrische<br />
Ausgangsspannungen. Nachfolgend sind einige Beispiele fär die Erzeugung einer Gleichspan-<br />
nung aufgefä hrt:<br />
4<br />
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5<br />
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2 Aufbau eines stabilisierenden 12V Netzteiles<br />
Nach anschlie–ender Glöttung mit Hilfe von (<strong>Elektro</strong>lyt-)Kondensatoren wird die nun herunter-<br />
transformierte, gleichgerichtete, geglöttete Netzspannung an einen Spannungsregler angelegt,<br />
der schlie–lich fä r eine stabilisierte Ausgangsspannung sorgt. Bei elektronischen Schaltungen ist<br />
es nömlich erforderlich, da– die Gleichspannung bis auf 5..10% genau eingestellt wird, d.h. die<br />
Ausgangsspannung mu– mit Hilfe eines Spannungsreglers nach der Gleichrichtung stabilisiert<br />
und geglöttet werden.<br />
Eine einfache Schaltung zur Spannungsstabilisierung bzw. Spannungsbegrenzung kann auch mit<br />
Hilfe einer Z-Diode aufgebaut werden:<br />
Z-Dioden sind fä r den Dauerbetrieb im Durchbruchbereich ausgelegt und besitzen eine genau<br />
spezifizierte Durchbruchspannung. Mit Hilfe eines Potentiometers kann diese Schaltung fä r eine<br />
einstellbare Ausgangsspannung erweitert werden.
2.3 Bauelemente und Anschlä sse<br />
6<br />
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2 Aufbau eines stabilisierenden 12V Netzteiles<br />
Zuerst werden mit Hilfe des von PROTEL generierten “Drill DrawingÜ Lßcher verschiedenen<br />
Durchmessers in die Leiterplatte gebohrt. Die Leiterplatte besteht aus glasfaserverstörktem<br />
Epoxidharz und ist fär THT vorgesehen.<br />
An-schlie–end werden gemö– PROTEL-<br />
Leiterplattenlayout die Bauteile Transfor-<br />
mator, Sicherungseinsötze, Brä cken-<br />
gleichrichter, Brä cken, Kondensatoren,<br />
Dioden, Spannungsregler, Flachsteckhä l-<br />
sen, Flachsteckerleisten auf die Leiter-<br />
platte gelßtet. Schlie–lich wird die Schal-<br />
tung ä ber einen Trennstelltransformator<br />
in Betrieb genommen und getestet. Da-<br />
bei stellte sich heraus, dass der Span-<br />
nungsregler fär positive Spannung un-<br />
belastet genau die 12V ausregelt, der<br />
Spannungsregler fä r negative Spannung<br />
jedoch nicht. Letzterer regelt im unbe-<br />
lasteten Fall nicht auf „12V aus, die<br />
Schutzdiode D3 wird deshalb durch<br />
einen 1k Widerstand ersetzt. Als Span-<br />
nungsregler zur Festwertregelung auf<br />
± 12V<br />
werden die Typen L7912CV und<br />
UA7812C (wie L78xx von ST) der Her-<br />
stellers ST Microelectronics bzw. Texas<br />
Instruments verwendet:
3 Aufbau eines Stereo-Vorverstö rkers<br />
3.1 Aufbau der Endstufe des Stereo-Vorverstö rkers in THT auf einer Lochrasterplatte<br />
Die Lochrasterplatine wird nach folgendem Schaltplan mit den Bauelemen-<br />
ten bestä ckt. Das Lßten erfolgt mit einer “normalenÜ Lßtstation mit gere-<br />
gelter Temperatur. Anschlie–end wird die Schaltung getestet.<br />
3.1.1 Schaltplan<br />
3.1.2 Funktionsweise<br />
Der Schaltplan stellt die Endstufe des Stereovorverstörkers dar. Beim Aufbau und Schaltungstest<br />
wurden verschiedene Transistoren und unterschiedliche Dimensionierungen von Widerstönden<br />
und Kondensatoren getestet. Je nach Ruhestrom (quiescent bias setting) bzw. dem daraus resul-<br />
tierenden Stromflu–winkel teilt man die Verstörker in Klassen ein: Class A, Class AB, Class B, ...<br />
Bei der aufgefä hrten Schaltung handelt es sich um einen Klasse AB „ Verstörker im Gegentakt-<br />
betrieb. Die Dioden dienen hier zur Vorspannungseinstellung und somit zur Reduktion von<br />
7<br />
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8<br />
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3 Aufbau eines Stereo-Vorverstörkers<br />
è bernahmeverzerrungen (→ s. [10], S.935). Die Kapazitöten im pF-Bereich dienen der HF-<br />
Entstßrung. Ein Audiokanal besteht hier aus 2 Zweigen. Der obere Zweig verstörkt nichtinvertie-<br />
rend, der untere Zweig invertierend, was im Vornherein schon einen Gewinn von 3dB darstellt.<br />
Als Ausgönge stehen eine 6,35mm-Klinkenbuchse, ein XLR-Stecker (male!) und Stiftleiste JST 3<br />
zur Verfä gung.<br />
3.1.3 Anschlä sse und Bauelemente<br />
In den Schaltungen wurde folgender Operationsverstörkertyp<br />
eingebaut:<br />
Die eingesetzten Dioden erfä llten folgende Spe-<br />
zifikationen:
9<br />
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3 Aufbau eines Stereo-Vorverstörkers<br />
Bei den Transistoren wurden sowohl die folgenden High Voltage „ Transistoren getestet, als<br />
auch General Purpose „ Transistoren fä r +/- 15V.<br />
Zu Testzwecken wurde die Endstufe doppelt aufgebaut, wobei jeweils Einzelheiten modifiziert<br />
waren. Anschlie–end wurde von einem weiteren Praktikanten mit dem PCB-Framework Protel<br />
ein Leiterplattenlayout erstellt und die Schaltung aufgebaut.
Schaltung auf Lochrasterplatine mit General Purpose „ Transistoren:<br />
10<br />
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3 Aufbau eines Stereo-Vorverstörkers<br />
Schaltung auf Lochrasterplatine mit General Purpose- und High Voltage- Transistoren:
11<br />
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3 Aufbau eines Stereo-Vorverstörkers<br />
3.2 Aufbau der Eingangsstufe eines Stereo-Vorverstö rkers in THT auf<br />
Lochrasterplatine<br />
3.2.1 Schaltplan<br />
3.2.2 Funktionsweise<br />
U e<br />
U e<br />
R 1<br />
+<br />
-<br />
-<br />
+<br />
R n<br />
Die Eingangsstufe dient zur Anpas-<br />
sung des Signals ä ber das Potentio-<br />
meter (Volume-Regler). Die Verstör-<br />
kung erfolgt fä r die beiden Kanöle (L,<br />
R) durch OpAmps, beide nichtinver-<br />
tierend. Die Verstörkung ergibt sich<br />
beim nichtinvertierenden Verstörker<br />
annöhernd zu A = 1 + Rn/R1<br />
Die Beschaltung beim invertierenden<br />
Verstörker, z.B. in der Endstufe des<br />
Stereo-Vorverstörkers fär das “asym-<br />
metrische SignalÜ, sieht dagegen<br />
folgenderma–en aus:<br />
Die Verstörkung ergibt sich beim invertierenden Verstörker zu A = - Rn/R1<br />
R n<br />
R 1<br />
In obiger Schaltung wird also ä ber das Potentiometer der Widerstand R1 und somit die Verstör-<br />
kung veröndert. Wird das Potentiometer so eingestellt, dass R1 grß–er wird, so wird ä ber den<br />
U a<br />
U a
12<br />
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3 Aufbau eines Stereo-Vorverstörkers<br />
mit dem Potentiometer variablen Spannungsteiler am Eingang ebenfalls das am +-Eingang des<br />
OPs anliegende Signal kleiner und somit die Verstörkung A kleiner.<br />
3.2.3 Anschlä sse und Bauelemente<br />
An den Schnittstellen fär Eingang/Ausgang werden neben 6,3mm Klinkensteckern die in der<br />
Audiotechnik gebröuchlichen XLR-Stecker bzw. XLR-Buchsen verwendet. (X „ Masse, L „ linker<br />
Kanal, R „ rechter Kanal).<br />
3.2.4 Erweiterung der Eingangsstufe zur Auswahl diskreter Verstö rkungen<br />
Das primörseitiges Schalten der DC12V-Relais erfolgt mit einem 10-fach-Auswahlschalter:<br />
Die PIN-Belegung der benutzten Relais sieht folgenderma–en aus:<br />
NAIS Schaltrelais<br />
+12V<br />
0V
13<br />
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3 Aufbau eines Stereo-Vorverstörkers<br />
Der oben angegebene Schaltplan fä r die Eingangsstufe wurde also folgenderma–en modifiziert:<br />
Die Platine mit Auswahlschalter zur Verstörkungsauswahl sieht nun schlie–lich so aus:<br />
Die benutzten Mehrgangtrimmer sollen nun noch im Betrieb fä r die diskreten Verstörkungen<br />
eingestellt werden.<br />
+<br />
-<br />
R 4<br />
R 3
4 Transformatorprä fung<br />
4.1 Grund fä r die Notwendigkeit der Prä fung<br />
Aus der Tatsache heraus, dass die in den elektronischen Schaltungen fä r Universalanwendungen<br />
eingesetzten Operationsverstörker (=gleichspannungsgekoppelte Verstörker mit hoher Verstör-<br />
kung) eine Betriebsspannung von +/- 15V benßtigen, Komponenten zur digitalen Signalverarbei-<br />
tung ± 5V<br />
bzw. ± 3.<br />
3V<br />
und eventuell noch andere Spannungen benßtigt werden, ist der Ein-<br />
satz von Transformatoren in den elektronischen Schaltungen zwingend. Daher mä ssen die ein-<br />
gesetzten Transformatortypen auf die geforderte Maximalbelastung hin getestet werden.<br />
4.2 Anforderungen an den Gerö tetransformator<br />
Die Gerötetransformatoren werden nach EN 61558-1 Abs. 14 bei 110% der nominellen Netz-<br />
spannung so getestet, da– sie die Bedingungen des bestimmungsgemö–en Gebrauchs erfä llen.<br />
Je nach eingesetzten G-Sicherungen mu– der Gerötetransformator unterschiedlichen Belastun-<br />
gen standhalten kßnnen bis die Sicherungen auslßsen. Nach IEC 60127 sind die Zeit-Strom-<br />
Grenzwerte fä r Geröteschutzsicherungen (miniature cartridge fuse) wie folgt festgelegt:<br />
1,5 x I rated, fuse<br />
2,1 x I rated, fuse<br />
minimal 1 Std. halten<br />
in maximal 2 oder 30 min „ je nach Charakteristik „ abschalten<br />
Es ist zu beachten, da– nach UL und MITI eine andere Bemessungsstromdefinition zugrundeliegt<br />
uns somit andere Prä fbedingungen herrschen (siehe [3]).<br />
Fä r tröge Sicherungseinsötze mu– der Transformator also im ungä nstigsten Fall 30 Minuten das<br />
2,1-fache des Sicherungs-Bemessungsstromes I rated, fuse aushalten und es mä ssen die Grenzwerte<br />
fä r die maximale Temperatur an den einzelnen Wicklungen eingehalten werden. Ist die G-<br />
Sicherung z.B. vom Typ T 500mA L 250V, so mu– sie im ungä nstigsten Fall spötestens nach<br />
30min bei I = 2, 1⋅<br />
250mA<br />
auslßsen. Fär diesen Fall kann es also vorkommen, dass die Trans-<br />
formatorwicklungen 30 Minuten lang 2, 1⋅<br />
I rated , fuse standhalten mä ssen.<br />
14<br />
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06.03.02<br />
M. Kä hn
4.3 Messprinzip<br />
15<br />
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4 Transformatorprä fung<br />
Die Messung der Temperatur an den Wicklungen beruht auf einer Messung der Wicklungswi-<br />
derstönde ä ber den R(t)-Zusammenhang (Widerstandsverfahren). Der Widerstand wiederum<br />
wird ä ber eine Strom- und Spannungsmessung bestimmt. Nach EN 61558, Abs. 14.2 gilt:<br />
mit<br />
R2<br />
− R1<br />
Δ t = ⋅ ( x + t1)<br />
− ( t2<br />
− t1)<br />
(1.1)<br />
R<br />
1<br />
Δt Temperaturerhßhung ä ber t 2, so da– die hßchste Temp. gleich dt+t 2 betrögt<br />
R 1<br />
R 2<br />
T 1<br />
T 2<br />
X=234,5 fä r Cu<br />
X=225 fä r Al<br />
Widerstand zu Beginn der Prä fung<br />
Widerstand am Ende der Prä fung im Beharrungszustand<br />
Umgebungstemperatur zu Beginn der Prä fung<br />
Umgebungstemperatur am Ende der Prä fung<br />
4.4 Transformatorprä feinheit<br />
Primary<br />
Kontroll-<br />
LED ob<br />
Kanöle<br />
zugeschal-<br />
Kanal 1...6 fä r unterschiedliche Leistungsaufnahmen (400W / 800W)<br />
400W 400W 800W 800W 400W 400W<br />
Einschalten der Sekundörwicklungen oder Messung mit internen Konstantstrom-<br />
Klinkenbuchse zur evtl. Automatisierung der Messung ä ber PC mit Softwarepa-<br />
Einschalten der Kanöle<br />
Anschlu– des Protective Earth (PE)<br />
Hauptschalter<br />
Messbereichsumschal-<br />
Voltmeter<br />
Amp° remeter<br />
Messbereichsumschal-<br />
Kanal i ein-<br />
Regelbare elektronische<br />
Lastwiderstönde<br />
Kontroll-LED<br />
Kontroll-LED Tempe-<br />
Anschlä sse der Wicklun-
16<br />
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4 Transformatorprä fung<br />
Nachfolgendes Bild zeigt die Transformatorprä feinheit mit angeschlossenem Prä fling. Wie man<br />
leicht erkennt, befindet sich an Kanal 1 und 2 eine Wicklung mit Mittelanzapfung, an Kanal 3<br />
eine andere Sekundörwicklung und Kanal 4 wird benutzt, um an einer belasteten Wicklung der<br />
Sekundörwicklung mit Mittelanzapfung den benßtigten Strom zu liefern, um das 2,1-fache des<br />
Nennsicherungsstromes zu erhalten.<br />
4.5 Ablauf der Prä fung<br />
Bevor der zu prä fende Gerötetransformator (DUT) an die Transformatorprä feinheit angeschlos-<br />
sen wird, wird unter Messschalterstellung Internal Current Measurement primörseitig 253V<br />
( = 230V ⋅110%<br />
) eingestellt. Die Last wird mit Hilfe der Potentiometer hochohmig eingestellt.<br />
Primörwicklung und Sekundörwicklungen werden an die Transformatorprä feinheit angeschlos-<br />
sen.<br />
Regel-Trenn-<br />
Transforma-<br />
Transforma-<br />
torprä fein-<br />
Device Under<br />
Test
4.5.1 Messaufbau und Anschluss des DUT<br />
Hinweis:<br />
Nominalspannungen<br />
der NS-Netze in<br />
Europa: 230V (50 Hz)<br />
USA: 115V (50 Hz)<br />
Japan: 100V (50 Hz / 60 Hz)<br />
Primary<br />
17<br />
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4 Transformatorprä fung<br />
Das DUT wird wie oben gezeigt an die Transformatorprä feinheit angeschlossen. Dabei ist zu<br />
beachten, da– die Sekundörwicklungen entsprechend den Leistungsangaben an den dafä r vor-<br />
gesehenen Kanölen angeschlossen werden. Die einzelnen Kanöle sind galvanisch voneinander<br />
entkoppelt und kßnnen daher auch beliebig parallel geschaltet werden.<br />
4.5.2 Blockschaltbild eines einzelnen Kanals<br />
I 0<br />
400W 400W 800W 800W 400W 400W<br />
DUT<br />
Kanal i wahlweise als<br />
• regelbarer Lastwider-<br />
stand<br />
• Konstantstromquelle
4.5.3 Messung der Kaltwiderstö nde<br />
18<br />
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4 Transformatorprä fung<br />
Zur Bestimmung des benßtigten Kaltwiderstands der einzelnen Wicklungen wird der Messschal-<br />
ter zuerst auf Internal Current Measurement gestellt. Das DUT ist somit vom Trenntransformator<br />
getrennt. Die nun aktiven internen Konstantstromquellen liefern einen Nennstrom von 100mA.<br />
Da dieser Prä fstrom leicht variieren kann, mu– der exakte Wert gemessen werden. Zusammen<br />
mit den ä ber den einzelnen Wicklungen abfallenden Spannungen kßnnen nun die Kaltwider-<br />
standswerte berechnet werden.<br />
4.5.4 Messung der Widerstö nde nach Temperaturerhß hung<br />
Nun wird der Messschalter auf terminate load gestellt. Die einzelnen Wicklungen werden so<br />
belastet, da– sie gemö– den angegebenen Nenndaten den Nennstrom ziehen. Es wird jeweils<br />
eine Sekundörwicklung so belastet, da– entweder bei nicht abgesicherter Sekundörseite auf der<br />
Primörseite gemö– der eingesetzten G-Sicherung das 2,1-fache des Nennbemessungsstromes<br />
flie–t oder bei abgesicherter Sekundörseite ä ber die Sekundörwicklung das 2,1-fache des Nenn-<br />
bemessungsstromes fär die Sekundörsicherung flie–t. Nach 30min wird der Messschalter auf<br />
Internal Current Measurement gestellt und analog zur Messung der Kaltwiderstönde werden<br />
nun die einzelnen Spannungen notiert. Die Widerstönde lassen sich nun ä ber den jeweiligen<br />
Prä fstrom und die notierten Spannungen ä ber den Wicklungen berechnen.<br />
4.6 Ergebnis der Prä fung<br />
Gemö– dem Zusammenhang fär die Temperaturerhßhung Δ t R , R , t , t , x)<br />
gegenä ber der<br />
( 1 2 1 2<br />
Umgebungstemperatur t 2 am Ende der Prä fung erhölt man die Temperaturen an den Wicklun-<br />
gen ä ber Δ t + t2<br />
. Aus nachfolgender Tabelle erhölt man die maximalen Wicklungstemperaturen.<br />
Dabei ist zu beachten, dass diese Grenzwerte fä r eine Bemessungs-Umgebungstemperatur t a =<br />
25µC gelten. Weicht die Umgebungstemperatur des Prä fraumes von der vom Hersteller angege-<br />
benen Bemessungs-Umgebungstemperatur des Transformators ab, so mu– diese Differenz bei<br />
der Auswertung der Messung beachtet werden. Ist ein Transformator z.B. fä r eine Bemessungs-<br />
Umgebungstemperatur von t a = 40µC ausgelegt, so sind die Hßchst-Temperaturwerte nach fol-<br />
gender Tabelle um die Differenz von 15µC nach oben zu korrigieren.
19<br />
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4 Transformatorprä fung<br />
Abschlie–end werden die auftretenden maximalen Temperaturen an den Transformatorwicklun-<br />
gen mit den Grenzwerten fär die Temperaturen an den Wicklungen verglichen. Werden die<br />
Grenzwerte eingehalten, so erfä llt der Transformator die Anforderungen in der verwendeten<br />
Schaltung.<br />
Bemessungs-Umgebungstemperatur t a (nach DIN EN 61558-1 Absatz 3.5.8) :<br />
Die hßchste Temperatur, bei der der Transformator unter bestimmungsgemö–en Betriebsbedin-<br />
gungen im Dauerbetrieb betrieben werden kann.<br />
Nachfolgendes Beispiel zeigt einen Ringkerntransformator, bei dem die Wicklungen der Bela-<br />
stungsprä fung mit dem 2,1-fachen des Nennsicherungsstromes nicht standgehalten haben:
4.7 Prä fprotokoll<br />
1. Mes-<br />
sung<br />
2. Messung<br />
nach An-<br />
schluss des<br />
DUT<br />
Messun-<br />
gen unter<br />
Last<br />
Trafoprufung<br />
20<br />
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Projekt:<br />
Datum:<br />
Pru fer:<br />
4 Transformatorprä fung<br />
Trafo-Name/Bezeichnung: Primarspg. : Primarstrom: Sec 1: Sec Strom Fsek1:<br />
Sec2: Fsek2:<br />
Sec 3: Fsek3:<br />
Fprim230V: Sec 4: Fsek4:<br />
Fprim117V: Sec 5: Fsek5:<br />
Fprim100V: Sec 6: Fsek6:<br />
Spulenmaterial zur Auswahl: Kupfer= 234,5 oder Aluminium= 225<br />
Spulenmaterial: Isolierklasse: bei t a :<br />
U berspg. primar: 110% entspricht:<br />
zu beachten: sollte der Trafo fu r 230-100-117V umschaltbar sein, ist immer der schlechteste Fall anzunehmen (d.h. 230 V Wicklung mit 100V Sicherung)<br />
Leerlaufwerte primar Kanal 1 Kanal 2 Kanal 3 Kanal 4 Kanal 5 Kanal 6<br />
Spg.Einheit eintragen:<br />
Me°strom (mA)<br />
Spannung<br />
Kaltwiderstand (Ohm)<br />
Umgebungstemp. (ÜC)<br />
Messung (einzutragen ist der am Me°gerat angezeigte Spannungswert):<br />
Anfangsspg. (V):<br />
Anfangsstrom (A):<br />
belastete Wicklung: U berlast: Dauer: primar(V) Kanal 1(mV) Kanal 2(mV) Kanal 3(mV) Kanal 4(mV) Kanal 5(mV) Kanal 6(mV) U-Temp(ÜC)<br />
Endspg. (V):<br />
Endstrom (A):<br />
Leistungsangaben<br />
primar ÜC Kanal1ÜC Kanal2 ÜC Kanal3 ÜC Kanal4 ÜC Kanal5 ÜC Kanal6 ÜC<br />
Temperaturerho hung (delta T):<br />
max. Wicklungs-Temperatur (T):<br />
Grenzwert (T):<br />
Kommentar:<br />
Rprim (Ohm) Rsek1 (Ohm) Rsek2 (Ohm) Rsek3 (Ohm) Wicklung<br />
Formel:<br />
dt=(R2-R1)/R1x(x+t1)-(t2-t1)<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6
4.8 Zusammenfassende Messanleitung<br />
21<br />
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4 Transformatorprä fung<br />
• Transformatorprä feinheit einschalten (Mains ON) und ca. 10min warmlaufen lassen<br />
• Messstrßme der Konstantstromquellen der einzelnen Kanöle messen (Sollwert: 100mA). Da-<br />
zu FLUKE oder KEITHLEY im Messbereich 200mA an die Ausgangsbuchsen der Kanöle an-<br />
schlie–en und auf Internal Current Measurement schalten.<br />
• DUT nach 4.5.1 anschlie–en<br />
• Unter Schalterstellung Internal Current Measurement die an den einzelnen Transformator-<br />
wicklungen abfallenden Gleichspannungen mit FLUKE oder KEITHLEY messen, ebenso die<br />
Umgebungstemperatur mit Thermometer messen.<br />
• alle Messgeröte auf Wechselspannungsmessung schalten, Schalter auf load terminate, Pri-<br />
mörspannung auf Sollwert regeln, Sekundör-Leerlaufspannungen messen<br />
• Benßtigte Kanöle anschalten und ä ber die 3-Gang-Drehregler den gewä nschten Strom ein-<br />
stellen. Bei Belastung mit mehreren Kanölen ist ein wechselseitiger Abgleich nßtig, bis alle<br />
Kanöle ihre Sollwerte erreicht haben.<br />
• Genaue Strßme notieren und an den Messgeröten die belasteten Wechselspannungen mes-<br />
sen<br />
• Jetzt an der zu prä fenden Wicklung das 2,1-fache ihres Sicherungsbemessungsstromes ein-<br />
stellen und 30min warten.<br />
• Schalter auf Internal Current Measurement stellen und die ä ber den Wicklungen abfallenden<br />
Gleichspannungen messen.<br />
Hinweis:<br />
Die eingebauten Strom-/Spannungsanzeigen sind fä r eine normgerechte Messung zu ungenau<br />
und dienen lediglich der Abschötzung des Zustandes des angeschlossenen Transformators. Star-<br />
ke und schnelle Spannungs- bzw. Stromönderungen deuten auf einen thermischen Defekt des<br />
Transformators hin.<br />
Fä r eine genaue Strommessung mu– man einen Shunt-Widerstand in eine der Leitungen des<br />
betrachteten Kanals einschleifen und die darä ber abfallende Wechselspannung mit einem<br />
Messgeröt messen.<br />
Die Messung sollte nicht ä ber einen löngeren Zeitraum aktiviert sein.
4.9 Bemerkungen zum Widerstandsverfahren<br />
22<br />
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4 Transformatorprä fung<br />
Formel (1.1) beruht auf folgendem Widerstands-Temperatur-Zusammenhang. Es ergibt sich:<br />
[ 1+<br />
α ⋅ ( τ ) ]<br />
( τ ) ⋅ [ 1+<br />
α ⋅ ( t τ + Δ −τ<br />
) ]<br />
R 1 = R(<br />
t = t1)<br />
= R(<br />
τ ) ⋅ t τ 1 −<br />
(1.2)<br />
R 2 = R(<br />
t = t2<br />
+ Δt)<br />
= R<br />
2 t<br />
(1.3)<br />
R<br />
R<br />
2<br />
1<br />
⇔<br />
1+<br />
α ⋅ ( t2<br />
+ Δt<br />
−τ<br />
)<br />
=<br />
1+<br />
α ⋅ ( t −τ<br />
)<br />
R<br />
R<br />
2<br />
1<br />
1<br />
⎛<br />
−1<br />
= α ⋅ ⎜<br />
⎜t<br />
⎝<br />
2<br />
R ⎞<br />
2 R2<br />
+ Δt<br />
−τ<br />
− t ⋅ − ⋅ ⎟<br />
1 τ<br />
R1<br />
R1<br />
⎠<br />
R − R 1<br />
R R2<br />
− R<br />
t t t ⋅<br />
R<br />
2 1<br />
2<br />
⇔ ⋅ = 2 + Δ − 1 ⋅ + τ<br />
R1<br />
α<br />
R1<br />
R − R<br />
R<br />
2 1<br />
⇔ ⋅ −τ<br />
1<br />
⎛ 1<br />
⎜<br />
⎝α<br />
⎞<br />
⎟ = t<br />
⎠<br />
2<br />
R2<br />
+ Δt<br />
− t1<br />
⋅<br />
R<br />
R2<br />
− R1<br />
⎛ 1 ⎞ R2<br />
R2<br />
− R1<br />
⎛ 1 ⎞<br />
⇔ Δt<br />
= ⋅ ⎜ −τ<br />
⎟ − t2<br />
+ t1<br />
⋅ = ⋅ ⎜ −τ<br />
+ t1<br />
⎟ − ( t2<br />
− t<br />
R ⎝α<br />
⎠ R R ⎝α<br />
⎠<br />
Es ergibt sich somit:<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
)<br />
(1.4)<br />
( ) τ<br />
α − =<br />
− − + ⋅<br />
R2<br />
− R1<br />
1<br />
Δt<br />
= x t1<br />
( t2<br />
t1)<br />
mit x<br />
(1.1)<br />
R<br />
1<br />
Dabei ist α : Temperaturkoeffizient<br />
bei t = τ<br />
τ :<br />
Bezugstemperatur
<strong>Literaturverzeichnis</strong><br />
[1] DIN EN 61558-1<br />
Sicherheit von Transformatoren, Netzgeröten und dergleichen<br />
VDE-Verlag Berlin, Juli 1998<br />
[2] IEC 60127-1<br />
Geröteschutzsicherungen<br />
VDE-Verlag Berlin, November 1992<br />
[3] Reichelt, H.-J.<br />
23<br />
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4 Transformatorprä fung<br />
Technologie der Geröteschutz-Sicherungseinsötze mit Auswahl- und Applikations-Hinweisen<br />
Fa. Wickmann Geröteschutz Information, 04/90<br />
Abkä rzungen<br />
DUT Device Under Test<br />
IEC International Electrotechnical Commission<br />
UL Underwriters Laboratories
Definitionen<br />
(1) (Leistungs-)Transformator nach DIN-EN 61558-1<br />
24<br />
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4 Transformatorprä fung<br />
“Statisches Geröt mit 2 oder mehreren Wicklungen, das durch elektromagnetische Induktion<br />
ein System von Wechselspannung und Wechselstrom, gewßhnlich mit verschiedenen Wer-<br />
ten bei derselben Frequenz, zum Zwecke der è bertragung elektrischer Energie umwandeltÜ<br />
(2) Trenntransformator nach DIN EN 61558-1<br />
“Transformator mit Schutztrennung zwischen Eingangs- und AusgangswicklungenÜ<br />
(3) Kurzschluä fester Transformator nach DIN EN 61558-1<br />
“Transformator, bei dem die Temperatur festgelegte Grenzwerte nicht ä berschreitet, wenn<br />
der Transformator ä berlastet oder kurzgeschlossen ist, und der nach dem Entfernen der<br />
è berlast oder des Kurzschlusses weiterhin alle Anforderungen dieser Norm erfä llt.Ü<br />
(4) Sicherheitstransformator nach DIN EN 61558-1<br />
“Trenntransformator zur Versorgung von SELV (safety extra-low voltage) oder PELV (protec-<br />
tive extra-low voltage) „ Stromkreisen.Ü<br />
(5) Netzgerö t nach DIN EN 61558-1<br />
“Geröt, das Energie vom Netz nimmt und von dem aus ein oder mehrere andere Geröte ver-<br />
sorgt werden. Anmerkung: Netzgeröte dä rfen Bauteile zum Transformieren, Gleichrichten,<br />
Umwandeln, Frequenzumrichten oder Kombinationen davon enthalten.Ü<br />
(6) Sicherung nach IEC 60127-1<br />
“Eine Vorrichtung, die durch Schmelzen eines oder mehrerer besonders zu diesem Zweck<br />
vorgesehener und bemessener Teile den Stromkreis unterbricht, wenn der Strom einen be-<br />
stimmten Wert wöhrend einer bestimmten Dauer ä berschreitet. Die Sicherung umfa–t alle<br />
Teile, die zur vollstöndigen Schaltvorrichtung gehßren.<br />
(7) Sicherungseinsatz nach IEC 60127-1<br />
“Der Teil der Sicherung, der den (die) Schmelzleiter enthölt und der nach dem Ansprechen<br />
der Sicherung durch einen neuen ersetzt werden mu–.Ü
(8) G-Sicherungseinsatz nach IEC 60127-1<br />
25<br />
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4 Transformatorprä fung<br />
“Ein geschlossener Sicherungseinsatz mit einem Ausschaltvermßgen nicht grß–er als 2 kA,<br />
bei dem mindestens ein Hauptma– 10mm nicht ä berschreitet.Ü<br />
(9) Bemessungswerte nach IEC 60127-1<br />
“Die allgemeinen Daten, die zur Festlegung der charakteristischen Werte verwendet werden,<br />
die zusammen die Arbeitsbedingungen bestimmen, auf denen die Prä fungen basieren und<br />
fä r die die „Sicherung ausgelegt ist. Beispiele fä r Bemessungswerte, die ä blicherweise fä r Si-<br />
cherungen festgelegt sind:<br />
Spannung (U n), Strom (I n), Ausschaltvermßgen.Ü<br />
(10) Zeit-Strom-Charakteristik (eines Sicherungseinsatzes) nach IEC 60127-1<br />
• Fä r Wechselstrom: Eine Kurve, die unter festgelegten Bedingungen die Dauer (virtuelle<br />
Dauer) als Funktion des unbeeinflu–ten symmetrischen Stroms (Effektivwert) darstellt.<br />
• Fä r Gleichstrom: Eine Kurve, die unter festgelegten Bedingungen die Dauer (tatsöchliche<br />
Dauer) als Funktion des unbeeinflu–ten Gleichstroms darstellt.<br />
Anmerkung: Zeit-Strom-Charakteristiken, die ä blicherweise fä r einen Sicherungseinsatz an-<br />
gegeben werden, beziehen sich auf Schmelz- und Ausschaltdauer.<br />
Ma–geblich fä r den Einsatz ist die geforderte Zeit-Strom-Charakteristik des Sicherungsein-<br />
satzes, welche symbolisch bezeichnet wird mit<br />
FF Superflink<br />
F Flink<br />
M Mitteltröge<br />
T Tröge<br />
TT Supertröge<br />
(11) Ausschaltverm gen nach IEC 60127-1<br />
“Der Wert (Effektivwert fä r Wechselstrom) des unbeeinflu–ten Stromes, den ein Sicherungs-<br />
einsatz bei einer festgelegten Spannung unter festgelegten Bedingungen ausschalten kann.Ü
5 Schwingspulentemperaturmessung an Passivsystemen<br />
5.1 Grund fä r die Notwendigkeit der Prä fung<br />
Bei Schallstrahlern wird die zugefä hrte elektrische Energie in mechanische Energie umgewan-<br />
delt. Nach [4] besteht jeder Schallstrahler aus Erregersystem, Membran und Schallfä hrung. Das<br />
Erregersystem wandelt die elektrische Energie in mechanische um, die Membran ist mit dem<br />
Erregersystem gekoppelt und dient zur akustischen Anpassung und die Schallfä hrung ist durch<br />
die gehöusebaulichen Eigenschaften bestimmt. Beim Erregersystem unterscheidet man zwi-<br />
schen:<br />
• Magnetisches System<br />
(feststehende Spule)<br />
• Dynamisches System<br />
(Schwingspule)<br />
• Piezoelektrisches System<br />
• Kondensatorsystem<br />
Bei Lautsprechern und Kopfhßrern werden<br />
heute fast ausschlie–lich dynamische Sy-<br />
steme verwendet, da sie auch bei gro–en<br />
Amplituden verzerrungsfrei arbeiten kßn-<br />
nen. Dynamisches System<br />
Die verschiedenen Bauteile elektronischer Schaltungen gewöhrleisten einen dauerhaften und<br />
bestimmungsgemö–en Betrieb nur dann, wenn die fä r sie angegebenen Bemessungstemperatu-<br />
ren nicht ä berschritten werden. Dies kann einfach ä ber eine Temperaturmessung ausgewertet<br />
werden. Um also zu ä berprä fen, ob die Schwing-spulen hohen Belastungen dauerhaft standhal-<br />
ten kßnnen, wird nachfolgend beschriebener Powertest durchgefä hrt.<br />
26<br />
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21.02.02<br />
M. Kä hn
5.2 Anforderungen an das DUT<br />
5 Schwingspulentemperaturmessung an Passivsystemen<br />
Das DUT wird bei hoher Leistung betrieben. Der Ausgang der Schwingspulentemperaturmes-<br />
seinheit kann mit einem Speaker beliebiger Impedanz abgeschlossen werden. Es kßnnen auch<br />
Lautsprecher mit Doppelschwing-spulen benutzt werden.<br />
5.3 Messprinzip<br />
Das ä ber den 1000”F DC-entkoppelte, reine AC-Signal wird zusammen mit der ä berlagerten<br />
Gleichspannung von 5V auf den Lautsprecher gegeben. Die Spannung am Speaker wird - ä ber<br />
einen Tiefpass DC-mö–ig gefiltert - vom Keithley-Multimeter gemessen und in eine Temperatur<br />
umgerechnet.<br />
Signal<br />
+<br />
1000”F<br />
R<br />
Die Gleichspannungsmessung erfolgt prinzipiell folgenderma–en:<br />
+5V DC<br />
27<br />
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680<br />
R<br />
680<br />
680<br />
680<br />
100”F<br />
100”F<br />
10 M<br />
+5V DC<br />
è berlagerte<br />
Gleichspannung<br />
DC-Voltme-
5 Schwingspulentemperaturmessung an Passivsystemen<br />
Die ä ber dem Widerstand abfallende Spannung variiert mit der Temperatur am Widerstand ge-<br />
mö–<br />
( 1+<br />
α ⋅(<br />
) )<br />
R(<br />
t)<br />
= R(<br />
τ) ⋅ t1<br />
−τ<br />
τ<br />
Diesen algebraischen Zusammenhang bei der Messung analytisch zu benutzen hat sich als pro-<br />
blematisch erwiesen. Daher wurden die<br />
ä ber Temperaturmessfä hler aufgenom-<br />
menen Messdaten mit Hilfe der linearen<br />
Regression approximiert und ein funktio-<br />
naler Zusammenhang zwischen abfallen-<br />
der Spannung und Temperatur in tabella-<br />
rischer Form gefunden. Um die Messung<br />
unabhöngig von der angeschlossenen Last<br />
zu machen, wird das Voltmeter zu Beginn<br />
der Messung auf 0V abgeglichen.<br />
Alternativ kßnnte die Messung analog zur Temperaturmessung der Transformatorprä feinheit<br />
folgenderma–en mit Hilfe einer Konstantstromquelle erfolgen:<br />
Signal<br />
5.4 Ablauf der Prä fung<br />
Es wird der Messaufbau nach 5.4.1 hergestellt. Die Testsignale gelangen ä ber Verteilerkasten,<br />
die gleich aufgebaut sind und deren Leitungen ausschlie–lich als Signalleitungen genutzt wer-<br />
den, zu den Lautsprechern in den Keller. Dabei ist zu beachten, dass das Oszilloskop am Regel-<br />
Trenn-Transformator angeschlossen wird, da bei Brä cke-<br />
nendstufen Minus nicht auf Masse gezogen ist. Somit<br />
kann nun massefrei gemessen werden. Eventuell wird<br />
das ä ber Mischpult und Verstörker geschickte Signal je<br />
nach angeschlossenem Speaker (Hoch-, Mittel-, Tieftß-<br />
ner) vor der Schwingspulentemperaturmesseinheit gefil-<br />
tert. Dabei wird der Spannungs-Zeit-Verlauf in bestimm-<br />
28<br />
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I 0<br />
V R L
5 Schwingspulentemperaturmessung an Passivsystemen<br />
ten Intervallen abgetastet, die Messwerte digitalisiert und mittels LabView-Programm Ke2000<br />
Spk Temp in Temperaturen umgerechnet, gespeichert und online dargestellt. Somit lassen sich<br />
auch die Einflä sse unterschiedlicher Reglereinstellungen des Mischpults bzw. Verstörkers am<br />
DUT direkt erkennen.<br />
5.4.1 Messaufbau und Anschluss des DUT<br />
CD - Player<br />
Mischpult<br />
Line In 1<br />
Verstörker<br />
IN<br />
Output<br />
29<br />
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Right<br />
OUT<br />
Verteilerkasten Bä ro<br />
eventuell:<br />
Filter<br />
Rackeinschub<br />
ÜSpulentemperaturmessung<br />
Channel 1+2<br />
Verteilerkasten Keller<br />
Keithley 1<br />
INPUT<br />
Keithley 2<br />
INPUT<br />
Nur bei Lautsprechern<br />
mit Doppelschwings-<br />
pulen !<br />
Ch.1 4.94 Me–-Spg.<br />
Ch.2 4.94 Me–-Spg.<br />
DUT<br />
Channel 1+2
5.4.2 Einstellungen der Messsoftware<br />
5 Schwingspulentemperaturmessung an Passivsystemen<br />
Je nach Anzahl der Messstellen und der erforderlichen Zeitauflßsung werden in der Messsoft-<br />
ware die Einstellungen getötigt. Die gemessenen Spannungen werden ä ber beschreibenden Text<br />
den Messstellen zugeordnet. Zu Beginn und wöhrend der Messung getötigte Einstellungen mä s-<br />
sen in der Datei protokolliert werden. Die dargestellte Messung kann bezä glich der Abszisse<br />
beliebig skaliert werden bzw. gezielt einzelne Abschnitte des Temperaturverlaufs betrachtet<br />
werden.<br />
Einstellung fä r die<br />
GPIB-Schnittstelle<br />
Messung<br />
dokumentie-<br />
Abtastzeit T A<br />
Eingabe der Raum-<br />
temp. wegen Abgleich<br />
30<br />
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ren<br />
Bei Doppelschwingspulen<br />
2<br />
Zeitnormal fä r die<br />
Auswertung<br />
Gleitende<br />
Temperatur-Zeit-<br />
Verlöufe der<br />
Schwingspulen<br />
Filterung der<br />
Messwerte<br />
Anzahl der<br />
Messwerte fä r die<br />
Mittelung
5.5 Ergebnis der Prä fung<br />
5 Schwingspulentemperaturmessung an Passivsystemen<br />
Ist das Geröt nicht ausgefallen und sind keine auffölligen Abweichungen vom bestimmungsge-<br />
mö–en Betrieb aufgetreten, so hat das Geröt den Test bestanden. Andernfalls mu– das Geröt<br />
modifiziert und der Test wiederholt werden. Eventuell mä ssen Bauteildimensionierungen geön-<br />
dert werden.<br />
5.6 Prä fprotokoll<br />
Als Prä fprotokoll dient der Ausdruck des Temperatur-Zeit-Verlaufes zusammen mit den in die<br />
Datei eingegebenen dokumentierenden Hinweisen.<br />
5.7 Zusammenfassende Messanleitung<br />
• Verkabelung der Geröte nach 5.4.1: Die Lautsprecher werden im<br />
Schallraum oder in der Sandbox aufgestellt und an der gleichen<br />
Signalleitung angeschlossen, die<br />
auch ä ber den Verteilerkasten<br />
im Bä ro auf die Schwingspulen-<br />
temperaturmesseinheitange- schlossen ist.<br />
Schallraum Sandbox<br />
Ch 1 Ch 2<br />
Ch 3 Ch 4<br />
Verteilerkasten<br />
Bä ro<br />
Verteilerkasten<br />
Schallraum<br />
• Den Schalter Circuit Breaker an der Schwingspulentemperaturmesseinheit auf ON stellen.<br />
Damit wird der Lautsprecher wöhrend des Einstellvorgangs vom Messaufbau abgetrennt.<br />
31<br />
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5 Schwingspulentemperaturmessung an Passivsystemen<br />
Um sicher zu gehen, kann zusötzlich das Speakerkabel vom Ausgang der Schwingspulen-<br />
temperaturmesseinheit entfernt werden.<br />
• Zum Einstellen des Signalpegels Stecker am Anschlu– Me -Spg. der Schwingspulentempera-<br />
turmesseinheit entfernen, Oszilloskop an Anschlu– Signal-Spg. Input anschlie–en und auf<br />
DC stellen.<br />
• Mit Track 3 80Hz-Sinus<br />
Signalpegel ä ber<br />
Mischpult so einstellen,<br />
da– das Signal nicht ins<br />
Clipping kommt und<br />
keine hßrbaren Verzer-<br />
rungen entstehen.<br />
• Oszilloskop vom An-<br />
schlu– Signal-Spg. Input entfernen<br />
• Durch Schalterstellung Circuit Breaker auf OFF werden die Lautsprecher an den Messaufbau<br />
angeschlossen<br />
• Keithley-Multimeter ä ber BNC-Leitung an Anschlu– Me -Spg. anschlie–en<br />
• Mit Tastkopf Signalpegel am Ausgang des Mischpults messen<br />
( Klinkenstecker zu Hilfe nehmen, an dem “MasseÜ und “MinusÜ zusammengelßtet sind )<br />
• Signalpegel am Ausgang der Endstufe messen und in das Notizfeld des Messprogramms<br />
eintragen<br />
• Keithley-Multimeter einstellen:<br />
Gleichspannungsmessung einstellen. Da das Geröt sich im Remote-Betrieb befindet und so-<br />
mit nur ä ber die Software gesteuert werden kann, stellt die Software spöter das Geröt au-<br />
tomatisch richtig ein<br />
• è ber Abgleich Spk. mßglichst 0V am Keithley-Multimeter einstellen<br />
• Am PC das Messprogramm Ke2000SpkTempV1.0.vi starten<br />
• Speicher des CD-Players mit Track 1 Techno Crest 10dB auffä llen, mit Repeat eine Endlos-<br />
schleife programmieren und Play drä cken<br />
• Im Messprogramm Messung starten<br />
• Dauer der Messung mindestens 24 Stunden<br />
32<br />
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5.8 Pegeleinstellungen beim Powertest<br />
5 Schwingspulentemperaturmessung an Passivsystemen<br />
Der Sinn des Powertests ist die stichprobenartige è berprä fung der Herstellerangaben bezä glich<br />
der Haltbarkeit bei der angegebenen Belastbarkeit. Diese Angaben sind normalerweise schon<br />
richtig, nur ergeben sich im Betrieb mit Musiksignalen andere mechanische Belastungen fä r den<br />
Speaker als bei einen Sinus oder Pink Noise-Signal, das den Herstellerangaben zugrunde liegt.<br />
Um nun aber eine Abschötzung der Haltbarkeit zu erhalten, wird der Lautsprecher mit einem<br />
Musiksignal (Techno) mit definiertem Crestfaktor betrieben. Die RMS-Belastung soll dabei der<br />
angegebenen Sinusbelastbarkeit entsprechen.<br />
Dazu ein Beispiel:<br />
Ein 8 Ohm Lautsprecher wird mit 200W Sinus Belastbarkeit angegeben. Wä rde man den Spea-<br />
ker mit einem Sinussignal belasten, so wöre die maximale Spannung gegeben durch:<br />
U<br />
R<br />
P =<br />
2<br />
RMS<br />
⇒ U RMS<br />
=<br />
P ⋅ R =<br />
200W ⋅8Ω<br />
= 40V<br />
= U<br />
Da ein reiner Sinus einen Crest-Faktor von 3dB aufweist, das Techno-Musiktestsignal jedoch<br />
einen Crest-Faktor von 10dB besitzt, mu– mit dem Sinussignal ein davon um 7dB hßherer Span-<br />
nungswert eingestellt werden:<br />
U<br />
gain[ dB]<br />
= 20 ⋅ lg<br />
U<br />
2<br />
1<br />
7<br />
U 2 U 2 20<br />
7dB = 20 ⋅ lg dB ⇔ = 10 ⇒ U 2 ≈ 2,<br />
239 ⋅U<br />
1<br />
U1<br />
U1<br />
Fä r den Test mit dem Techno-Musiksignal mit vorgegebenem Crest-Faktor von 10dB mu– also<br />
mit dem 50Hz-Sinussignal am Ausgang eine Spannung U 2 = 89,56V eingestellt werden.<br />
Allgemein kann man daher die Spannung U 2 bei Widerstand R und gegebener Sinusbelastbarkeit<br />
P des Speakers berechnen ä ber<br />
U ≈ 2,<br />
239⋅<br />
P ⋅ R<br />
2<br />
Zum Einstellen der Belastung kann einfach mit einem Sinussignal eine Spannung von 89,56V am<br />
Ausgang eingestellt werden. Dabei mu– selbstverstöndlich der Speaker abgeklemmt sein, da er<br />
ja gemö– seiner Sinusbelastbarkeit nicht fä r diese Spannung ausgelegt ist! Nun wird der Speaker<br />
wieder angeklemmt und das Technosignal als Quelle gewöhlt. Durch den hßheren Crestfaktor<br />
erhölt der Speaker nun ebenfalls 200W RMS aber nicht als Sinus, sondern als Musiksignal. Dies<br />
stellt eine hßhere mechanische Belastung dar, die einem Livebetrieb entspricht.<br />
33<br />
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1
5 Schwingspulentemperaturmessung an Passivsystemen<br />
Bemerkungen zum Crest-Faktor (Quelle: FLUKE-Artikel “Why True RMS?Ü)<br />
“Einer der Parameter, der bei der Auswahl eines Echtef-<br />
fektivwert-Multimeters berä cksichtigt werden sollte, ist<br />
der Crestfaktor. Der Crestfaktor gibt an, wie stark die<br />
Signalform verzerrt ist. Er wird errechnet werden, indem<br />
man den Spitzenwert des Stroms durch den Effektivwert<br />
teilt. [...] Bei einem perfekten Sinussignal betrögt der<br />
Crestfaktor 1,414 und je störker das Signal verzerrt wird,<br />
desto grß–er wird der Faktor aufgrund der immer grß–e-<br />
ren Spitzenwerte [...] Ü<br />
34<br />
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<strong>Literaturverzeichnis</strong><br />
[4] Beuth,K.<br />
Nachrichtentechnik<br />
Vogel Buchverlag, Wä rzburg, 1996<br />
Abkä rzungen<br />
DUT Device Under Test<br />
GPIB General Purpose Interface Bus<br />
RMS Root Mean Square (Effektivwert)<br />
5 Schwingspulentemperaturmessung an Passivsystemen<br />
35<br />
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6 Temperaturmessung an der <strong>Elektro</strong>nik von Gitarrenverstö r-<br />
kern<br />
6.1 Grund fä r die Notwendigkeit der Prä fung<br />
Die verschiedenen Bauteile elektronischer Schaltungen gewöhrleisten einen dauerhaften und<br />
bestimmungsgemö–en Betrieb nur dann, wenn die fä r sie angegebenen Bemessungstemperatu-<br />
ren nicht ä berschritten werden. Dies kann einfach ä ber eine Temperaturmessung ausgewertet<br />
werden. Ferner kann mit Hilfe der Temperaturmessung ermittelt werden, ob ein Bauteil auf-<br />
grund zu hoher Temperaturen etwa bei unzureichender Wörmeableitung ausgefallen ist, oder<br />
ob es andere Grä nde fä r den Defekt einzelner Bauteile gibt.<br />
6.2 Anforderungen an das DUT<br />
Das DUT wird unter Nennlast bei maximaler Leistung betrieben. Dabei wird der das Geröt stark<br />
beanspruchende Track 1 der Gitarrentest-CD am DUT eingespielt. Bei dem Gitarrenverstörker<br />
WARP7 (Monoverstörker) mit folgendem Ausgang ist die Last (Speaker) entsprechend anzu-<br />
schlie–en.<br />
2 x Klinkenbuchse<br />
Min 100 Watts<br />
Min Impedance 4<br />
Ohms<br />
Die beiden Ausgönge sind parallelgeschaltet:<br />
ein Signaleingang (mono) =<br />
36<br />
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+<br />
-<br />
+<br />
-<br />
+<br />
-<br />
20.02.02<br />
M. Kä hn
6.3 Anschluss der Lautsprecher<br />
6 Temperaturmessung an der <strong>Elektro</strong>nik von Gitarrenverstörkern<br />
Es kßnnen nun folgende Lautsprecherkonstellationen angeschlossen werden:<br />
(a) Anschlu– eines 4 Ohm „ Speakers<br />
(b) Anschlu– zweier 8 Ohm „ Speaker<br />
(c) Anschlu– zweier 4 Ohm „ Speaker<br />
6.4 Messprinzip<br />
Die Temperaturen an den verschiedenen Stellen im Geröt werden ä ber eine 10-Kanal-<br />
Scannerkarte des Digitalmultimeters von Keithley mit 10 Bimetall-Thermofä hlern ermittelt. è ber<br />
eine IEEE 488 GPIB „ Schnittstelle gelangen die Temperaturmessdaten zum PC und werden mit<br />
einem LabVIEW-Programm aufgenommen. Dabei wird mit dem Thermofä hler 1 immer die Um-<br />
gebungstemperatur gemessen, die ä brigen Fä hler werden an den jeweilig zu untersuchenden<br />
Messstellen im Geröt angebracht.<br />
6.5 Ablauf der Prä fung<br />
Das DUT wird an die Lautsprecher angeschlossen und nach einem fest definierten zeitlichen<br />
Ablauf der Prä fbedingungen der Prä fung unterzogen. Dabei wird der Temperatur-Zeit-Verlauf in<br />
bestimmten Intervallen abgetastet, die Messwerte digitalisiert und mittels LabView-Programm<br />
Ke2000Temp gespeichert und online dargestellt. Somit lassen sich auch die Einflä sse unter-<br />
schiedlicher Reglereinstellungen am DUT direkt erkennen.<br />
37<br />
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4<br />
8<br />
8<br />
4<br />
4<br />
Es sind 4 Ohm am Ausgang<br />
Es sind 4 Ohm am Ausgang<br />
(8 Ohm || 8 Ohm)<br />
Es sind 2 Ohm am Ausgang<br />
(4 Ohm || 4 Ohm)<br />
Beachte: Herstellerangabe war<br />
Min. Impedance 4 Ohms
Einstellungen fä r Hughes & Kettner „ Geröte:<br />
CD: Amp-Test-CD<br />
Verstörkereinstellungen:<br />
6 Temperaturmessung an der <strong>Elektro</strong>nik von Gitarrenverstörkern<br />
1/2 Std. "warm up" : 50% Gain, 50% Volume<br />
2 Std. "overload": 100% Gain, 100% Volume<br />
8 Std. "highload": 3% Overdrive, 100% Volume<br />
8 Std. "highload": 3% Overdrive, 100% Volume<br />
6.5.1 Messverschaltung<br />
CD - Player<br />
Output<br />
Verteilerkasten Bä ro<br />
38<br />
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DUT<br />
IN<br />
OUT<br />
Keithley 1<br />
INPUT<br />
Verteilerkasten Keller<br />
Speaker<br />
Messfä hler<br />
PC
6.5.2 Einstellungen der Messsoftware<br />
6 Temperaturmessung an der <strong>Elektro</strong>nik von Gitarrenverstörkern<br />
Je nach Anzahl der Messstellen und der erforderlichen Zeitauflßsung werden in der Messsoft-<br />
ware die Einstellungen getötigt. Die Messfä hler werden ä ber beschreibenden Text den Mess-<br />
stellen zugeordnet. Zu Beginn und wöhrend der Messung getötigte Einstellungen mä ssen in der<br />
Datei protokolliert werden. Die dargestellte Messung kann bezä glich der Abszisse beliebig ska-<br />
liert werden bzw. gezielt einzelne Abschnitte des Temperaturverlaufs betrachtet werden.<br />
6.6 Ergebnis der Prä fung<br />
Ist das Geröt nicht ausgefallen und sind keine auffölligen Abweichungen vom bestimmungsge-<br />
mö–en Betrieb aufgetreten, so hat das Geröt den Test bestanden. Andernfalls mu– das Geröt<br />
modifiziert und der Test wiederholt werden. Eventuell mä ssen Bauteildimensionierungen geön-<br />
dert, zusötzliche Kä hlkßrper eingesetzt und/oder (zusötzliche) Lä ftungsschlitze angebracht wer-<br />
den.<br />
Einstellung fä r die GPIB-<br />
Schnittstelle<br />
Messung<br />
dokumentie-<br />
Anzahl der benutzten<br />
Messfä hler<br />
39<br />
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ren<br />
Abtastzeit T A<br />
Fä hler 1<br />
mi–t Raum-<br />
temp.<br />
Benutzte<br />
Messfä hler
6.7 Prä fprotokoll<br />
6 Temperaturmessung an der <strong>Elektro</strong>nik von Gitarrenverstörkern<br />
Als Prä fprotokoll dient der Ausdruck des Temperatur-Zeit-Verlaufes zusammen mit den in die<br />
Datei eingegebenen dokumentierenden Hinweisen.<br />
6.8 Zusammenfassende Messanleitung<br />
• 10-Kanal Scannerkarte mit Temperaturmessfä hlern in Keithley-Multimeter einsetzen, an-<br />
schalten, auf Rear Input umschalten und 4 Stunden warmlaufen lassen.<br />
• Gehöuse des DUT ßffnen, Bimetall-Temperaturmessfä hler (Nr. 2 bis 10) an den gewä nschten<br />
Messpunkten im Geröt befestigen, Gehöuse schlie–en<br />
• Lautsprecher gemö– Impedanzangaben am Ausgang des Gerötes anschlie–en<br />
• Messverschaltung nach 6.5.1 herstellen<br />
• LabView-Programm Ke2000Temp starten<br />
• Gitarrentest-CD einlegen und mit Track 1 den Speicher fä llen. Anschlie–end mit Repeat eine<br />
Endlosschleife herstellen und auf das DUT geben<br />
• Messbedingungen dokumentieren, DUT anschalten und einstellen und Messung starten<br />
• Messung speichern und Prä fprotokoll ausdrucken<br />
40<br />
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<strong>Literaturverzeichnis</strong><br />
[5] Informationen zu IEEE 488-2<br />
GPIB Information and Tutorial<br />
www.transera.com/htbasic/tutgpib.html<br />
Abkä rzungen<br />
DUT Device Under Test<br />
GPIB General Purpose Interface Bus<br />
6 Temperaturmessung an der <strong>Elektro</strong>nik von Gitarrenverstörkern<br />
41<br />
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Spezifikationen 10-Kanal-Scannerkarte<br />
6 Temperaturmessung an der <strong>Elektro</strong>nik von Gitarrenverstörkern<br />
GENERAL<br />
10 Channels: 10 channels of 2-pole relay input.<br />
All channels configurable to 4-pole.<br />
Relay Type : Latching electro mechanical.<br />
Actuation time: lO0000 operations at maximum signallevel; >lO0000000<br />
operations cold switching.<br />
Contact Resistance:
7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netz-<br />
versorgung<br />
7.1 Grund fä r die Notwendigkeit der Prä fung<br />
Zur è berprä fung elektronischer Schaltungen mu– neben einem andauernden Belastungstest bei<br />
ä berschrittenen Nenngrß–en auch ein Schalttest durchgefä hrt werden, der die Ein- / Ausschalt-<br />
vorgönge am Geröt simuliert. Dabei mässen die Ein-/Ausphasen je nach DUT unterschiedlich<br />
ausfallen.<br />
7.2 Schaltprinzip<br />
Die Schalteinheit liefert ein Schaltsignal, welches folgenderma–en am Parallelport ansteht:<br />
7.3 Messaufbau<br />
Die Schaltung wird nun noch um eine Unterstromrelaisschaltung, die den Strom ä berwacht,<br />
erweitert. Dabei handelt es sich um ein einphasiges Unterstromrelais (IK9271, Dold&Sßhne KG),<br />
das ä ber seine Schaltkontakte am Parallelport bei Stromabfall den Error-Pin (15) auf Masse zieht.<br />
Aufbau Unterstromrelais:<br />
I mess<br />
t on<br />
5 0<br />
Wechsler<br />
43<br />
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t off<br />
Status-LEDs<br />
16.04.02<br />
M. Kä hn<br />
Strombereichsauswahlschalter<br />
Stromschwellwerteinsteller<br />
Messverzßgerungszeiteinsteller
Funktionsprinzip:<br />
7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netzversorgung<br />
Je nach Prä fling wird an dem Unterstromrelais der Stromschwellenwert I T eingestellt. Wird dieser<br />
Wert ä berschritten (I mess > I T), so werden beim Wechsler die Kontakte 11-14 durchgeschaltet und<br />
11-12 getrennt. Fä r diesen Fall hat das Relais angezogen und die LED leuchtet auf. Gilt jedoch<br />
I mess < I T , so werden beim Wechsler die Kontakte 11-14 getrennt und 11-12 durchgeschaltet.<br />
Das Relais ist abgefallen und die LED erlischt. Die eigentliche Schalteinheit ist folgenderma–en<br />
aufgebaut:<br />
A1 A2<br />
i k<br />
A<br />
12 14<br />
11<br />
Relaiskontakt 11<br />
Schaltereignis<br />
Relaiskontakt 12<br />
Poweramp<br />
44<br />
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Load<br />
Zu Pin 15, Status abfragen<br />
Zu Pin 24, Ground
7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netzversorgung<br />
7.4 Anschlu〶 an den Parallelport und Ansprechen des Ports ä ber die Schaltsoftware<br />
Die Steuerung der Schalteinheit erfolgt ä ber den parallelen Druckeranschlu–. Um diesen softwa-<br />
remö–ig anzusprechen mu– man zuerst die Basisadresse des Ports ausfindig machen:<br />
è bliche Basisadressen des Parallelports:<br />
378h „ 37Fh Gewßhnlich LPT1:<br />
278h „ 27Fh Gewßhnlich LPT2:<br />
3BCh „ 3BFh Andere LPTs<br />
Die parallele Schnittstelle verfä gt nun ä ber drei Arten von Leitungen:<br />
• Datenleitungen<br />
• Statusleitungen<br />
• Steuerleitungen<br />
Diese benutzen jeweils unterschiedliche Register: Datenregister, Statusregister, Steuerungsregi-<br />
ster. Der Zugriff auf diese verschiedenen Register erfolgt ä ber die Basisadresse (oft 0x378):<br />
Basisadresse + 0 Data Port<br />
Basisadresse + 1 Status Port<br />
Basisadresse + 2 Control Port<br />
Das Schreiben auf den Data Port mit der Adresse 0x378 des Druckeranschlusses erfolgt mit der<br />
Anweisung<br />
outport(0x378, VALUEHIGH);<br />
Mit der Anweisung<br />
in=inport(0x379);<br />
kann ä ber den Status Port mit der Adresse 0x379 vom Druckeranschluss gelesen werden.<br />
Pin 3: benutzte Datenleitung<br />
Pin 15: benutzte Statusleitung<br />
Pin 24: Masse<br />
Masse Status<br />
Eine DB25-Anschlu–belegung zeigt nachfolgende Tabelle:<br />
Daten<br />
45<br />
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7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netzversorgung<br />
DB25 Centronic 36 pin<br />
Pin No. Signal Name Pin No. Signal Name<br />
Quelle: Internet<br />
1 Strobe 1 Strobe<br />
2 Data 0 2 Data 0<br />
3 Data 1 3 Data 1<br />
4 Data 2 4 Data 2<br />
5 Data 3 5 Data 3<br />
6 Data 4 6 Data 4<br />
7 Data 5 7 Data 5<br />
8 Data 6 8 Data 6<br />
9 Data 7 9 Data 7<br />
10 Acknowledge S 10 Acknowledge<br />
11 Busy S 11 Busy<br />
12 Paper End S 12 Paper End<br />
13 Select S 13 Select<br />
14 Auto Feed 14 Auto Feed<br />
15 Error S 15 NC<br />
16 Init 16 NC<br />
17 Select In 17 NC<br />
18 Ground 18 NC<br />
19 Ground 19 Ground<br />
20 Ground 20 Ground<br />
21 Ground 21 Ground<br />
22 Ground 22 Ground<br />
23 Ground 23 Ground<br />
24 Ground 24 Ground<br />
25 Ground 25 Ground<br />
26 Ground<br />
27 Ground<br />
28 Ground<br />
29 Ground<br />
30 Ground<br />
31 Init<br />
32 Error<br />
33 Ground<br />
34 NC<br />
35 NC<br />
36 Select In<br />
46<br />
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7.5 Aufbau der Schalteinheit<br />
7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netzversorgung<br />
47<br />
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7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netzversorgung<br />
Der Anschlu– der Schaltnetzeinheit an den Computer erfolgt ä ber eine 3-adrige Leitung, 2<br />
Signaladern und eine Masseader. Der Anschlu– an die Schalteinheit erfolgt ä ber einen 6,3mm<br />
Stereo-Klinkenstecker. Am PC wird das andere Ende der Leitung ä ber einen Sub-D-Stecker an-<br />
geschlossen, der die in 1.4 dargestellte PIN-Belegung aufweist.<br />
Die Schalteinheit wurde abschlie–end in ein<br />
Gehöuse integriert, welches ä ber folgende<br />
Schnittstellen verfä gt:<br />
• 6,3mm Klinkenbuchse fä r Anschlu– an den Computer (REMOTE)<br />
• Kaltgerötestecker fä r Netzanschlu– (MAINS IN)<br />
• Kaltgerötebuchse fä r Anschlu– des DUT (MAINS OUT)<br />
• Unterstromrelais zur Stromkontrolle (CURRENT CTRL.)<br />
7.6 Ablauf der Prä fung<br />
CURRENT CTRL.<br />
REMOTE<br />
MAINS<br />
IN OUT<br />
Die Schalteinheit wird an einem Hughes&Kettner TriAmp Rßhrenverstörker getestet. Dabei mu–<br />
beachtet werden, da– die Rßhrenverstörker nie ohne angeschlossene Last (Speaker) betrieben<br />
werden, da sonst durch die hohen Betriebsspannungen Eigenresonanzen auftreten, die Schöden<br />
am Ausgangsä bertrager zur Folge haben kßnnen. Es wird nun von Hand wöhrend des Betriebes<br />
in einer High-Phase die G-Sicherung fä r die Rßhrenheizspannung herausgenommen. Dabei föllt<br />
der gezogene Strom unter den am Unterstromrelais eingestellten Schwellwert und lßst somit ein<br />
48<br />
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7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netzversorgung<br />
Schaltereignis am Unterstromrelais aus. Dies wird ä ber<br />
den ERROR-Pin der LPT1-Schnittstelle der Schaltsoft-<br />
ware gemeldet, die ihrerseits den Test sofort unter-<br />
bricht und eine Fehlermeldung “Sicherung gefallen!Ü<br />
ausgibt.<br />
7.6.1 Flu〶diagramm<br />
t++<br />
49<br />
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Aus<br />
Outp 1<br />
t=0<br />
Inp x<br />
x == 1 ?<br />
ja<br />
nein<br />
nein<br />
Aus<br />
t < toff ?<br />
ja nein<br />
t < t on ?<br />
t=0<br />
Outp 0<br />
ja<br />
t++
7.6.2 Einstellungen der Messsoftware<br />
7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netzversorgung<br />
int main(void)<br />
{<br />
...<br />
outport(0x378, VALUELOW);<br />
...<br />
for (int i=1; i
7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netzversorgung<br />
Folgender Screenshot zeigt bei einer Beispielmessung die verschiedenen Parameter und Anga-<br />
ben zum aktuellen Stand der Messung:<br />
Ist der Strom unter den Schwellenwert des Unterstromrelais abgefallen, so wird die Messung<br />
abgebrochen und es erscheint folgende Mitteilung:<br />
Die Messdaten werden anschlie–end „ falls gewä nscht - mit einem Kommentar in einer Textda-<br />
tei (*.txt) gespeichert. Diese kßnnte dann folgenderma–en aussehen:<br />
51<br />
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7.7 Ergebnis der Prä fung<br />
7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netzversorgung<br />
Device Under Test: Hughes & Kettner TriAmp MK II<br />
Sicherungseinsatz: 1.6 AT<br />
Schaltparameter:<br />
----------------<br />
Dauer High-Pegel in Sekunden: 60<br />
Dauer Low-Pegel in Minuten: 1<br />
Anzahl der Schaltvorgange (Endlosschleife: 32000) : 32000<br />
Messbeginn: 3.4.2002<br />
1 2<br />
Sicherung gefallen !<br />
Sicherung wahrend der dritten High-Phase gefallen...<br />
Wurde die Messung durch das Unterstromrelais abgebrochen, mä ssen evtl. einzelne Sicherun-<br />
gen ausgetauscht und neu dimensioniert werden. Sonst gilt der Schalttest als bestanden. Sind<br />
die Sicherungen allerdings noch ganz, so wurde der Schwellwert am Unterstromrelais zu hoch<br />
eingestellt. Eventuell den Schwellwert verkleinern und die Messung erneut durchfä hren.<br />
7.8 Zusammenfassende Messanleitung<br />
• DUT an Schalteinheit anschlie–en.<br />
• Schalteinheit ä ber Parallelport an den PC erst anschlie–en, wenn die Software gestartet<br />
wurde. Dies ist notwendig, da standardmö–ig die Datenpins auf High gesetzt sind und somit<br />
direkt ein Schalten eintreten wä rde.<br />
52<br />
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7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netzversorgung<br />
• Am Unterstromrelais den Stromschwellenwert einstellen. Dafä r am besten einen Testlauf<br />
unter fär ausschlie–lich Unterstromä berwachung durchfä hren und von Hand den<br />
Schwellwert so weit hochdrehen, bis das Unterstromrelais die Messung unterbricht. An-<br />
schlie–end den Schwellwert wieder ein wenig nach unten korrigieren und bei dieser Einstel-<br />
lung die weitere eigentliche Messung durchfä hren. Dabei nicht zu wenig nach unten korri-<br />
gieren, da das Unterstromrelais sonst aufgrund geringer Schwankungen in der Versorgungs-<br />
spannung oder der Umgebungsbedingungen leicht auslßsen kann, was ja nicht gewä nscht<br />
ist..<br />
• Schaltsoftware markus3.exe starten<br />
• Je nach Einsatz fä r Schalten und fä r ausschlie–lich Unterstromä berwachung aus-<br />
wöhlen<br />
• Bei Auswahl von Unterstromä berwachung sind keine weiteren Einstellungen zu treffen<br />
• Bei Auswahl von Schalten nun Messdatei eingeben, Schaltparameter eingeben, i.d.R. Endlos-<br />
schleife einstellen<br />
• Schalten kann mit und ohne Unterstromä berwachung erfolgen, daher gewä nschten Modus<br />
einstellen<br />
• ACHTUNG: Messung wird mit beliebiger Taste beendet.<br />
• Wird wöhrend der Messung bei eingestellter Unterstromä berwachung der Stromschwellen-<br />
wert unterschritten, so bricht das Programm den Schalttest automatisch ab und gibt eine<br />
Fehlermeldung heraus.Abschlie–end der Messdatei einen Kommentar zur Messung hinzufä -<br />
gen. Messung ist nun beendet.<br />
53<br />
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<strong>Literaturverzeichnis</strong><br />
[6] Vorlesungsskripte<br />
Einfä hrung in die Informatik I / II<br />
Universitöt des Saarlandes<br />
[7] Informationen zu LPT<br />
7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netzversorgung<br />
http://www.geocities.com/fishziblu/lpt16io.htm<br />
[8] CENTRONICS „ Schnittstelle fä r Steuerungen<br />
http://www.haw-hamburg.de/pers/Schulz/MR9899/gruppe3/CENTRONICS.htm<br />
[9] Online-Hilfe<br />
Borland C++ Version 2.0<br />
Abkä rzungen<br />
LPT Line Printer<br />
54<br />
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7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netzversorgung<br />
Auszug aus der Online-Hilfe von C zur Portprogrammierung<br />
• inp (Makro)<br />
Liest einen Wert aus einer I/O Adresse.<br />
int inp(int portid);<br />
Prototyp in dos.h<br />
• inport<br />
Liest einen 16-Bit-Wert von einer I/O-Adresse.<br />
int inport(int portid);<br />
Prototyp in dos.h<br />
#include <br />
#include <br />
int main(void)<br />
{<br />
int result;<br />
int port = 0; /* serial port 0 */<br />
}<br />
result = inport(port);<br />
printf("Word read from port %d = 0x%X\n", port, result);<br />
return 0;<br />
• inportb<br />
Liest einen 8-Bit-Wert von einer I/O-Adresse.<br />
unsigned char inportb(int portid);<br />
Prototyp in dos.h<br />
#include <br />
#include <br />
int main(void)<br />
{<br />
unsigned char result;<br />
int port = 0; /* serial port 1 */<br />
}<br />
result = inportb(port);<br />
printf("Byte read from port %d = 0x%X\n", port, result);<br />
return 0;<br />
55<br />
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• outp (Makro)<br />
schreibt ein Byte zu einer I/O-Adresse.<br />
int outp(int portid,int byte_value);<br />
Prototyp in dos.h<br />
• outport<br />
7 Aufbau einer computergesteuerten Schalteinheit fä r Netzversorgung<br />
schreibt einen Integerwert (2 Bytes) zu einer I/O-Adresse.<br />
void outport(int portid, int value);<br />
Prototyp in dos.h<br />
#include <br />
#include <br />
int main(void)<br />
{<br />
int value = 64;<br />
int port = 0;<br />
}<br />
outportb(port, value);<br />
printf("Value %d sent to port number %d\n", value, port);<br />
return 0;<br />
• outportb<br />
schreibt ein einzelnes Byte zu einer I/O-Adresse.<br />
void outportb(int portid,<br />
unsigned char value);<br />
Prototyp in dos.h<br />
#include <br />
#include <br />
int main(void)<br />
{<br />
int port = 0;<br />
char value = 'C';<br />
}<br />
outportb(port, value);<br />
printf("Value %c sent to port number %d\n", value, port);<br />
return 0;<br />
56<br />
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8 Wochenä bersicht<br />
Woche 1<br />
Tag Datum Durchgefu hrte Arbeiten Arbeitszeit<br />
Mo 14.01.2002 Einarbeitung in das PCB-Framework Protel 8 30 -17 30<br />
Di 15.01.2002 Aufbau 12V Netzteil, Leiterplatte bohren, Bauteile beschaffen 8 00 -17 00<br />
Mi 16.01.2002 Aufbau 12V Netzteil, lo ten, testen, Bauteile beschaffen 8 15 -17 15<br />
Do 17.01.2002 Aufbau 12V Netzteil, Bauteile austauschen, Schaltg. modifizieren 7 50 -16 50<br />
Fr 18.01.2002 Aufbau 12V Netzteil, testen, Bauteile austauschen 8 00 -17 00<br />
Woche 2<br />
Tag Datum Durchgefu hrte Arbeiten Arbeitszeit<br />
Mo 21.01.2002 Aufb. Stereoverstarker, Bauteile beschaffen, Platine bohren, lo ten 8 30 -17 30<br />
Di 22.01.2002 Aufbau Stereovorverstarker, Bauteile beschaffen, lo ten 8 00 -17 00<br />
Mi 23.01.2002 Aufbau Stereovorverstarker, invertierender Zweig, lo ten 8 30 -17 30<br />
Do 24.01.2002 Aufbau Stereovorverstarker, Schaltung modifizieren, testen 8 30 -17 30<br />
Fr 25.01.2002 Aufbau Stereovorverstarker, Schaltung modifizieren, testen 8 30 -17 30<br />
Woche 3<br />
Tag Datum Durchgefu hrte Arbeiten Arbeitszeit<br />
Mo 28.01.2002 Aufb. Stereoverstarker, Aufbau neu mit anderen Transistoren, lo ten 8 30 -17 30<br />
Di 29.01.2002 Aufb. Stereoverstarker, Aufbau neu mit anderen Transistoren, lo ten 8 30 -17 30<br />
Mi 30.01.2002 Aufbau Stereovorverstarker, lo ten, testen 8 00 -17 00<br />
Do 31.01.2002 Aufbau eines Audiomessplatzes (Monkey Forest, System One) 8 15 -17 15<br />
Fr 01.02.2002 Aufbau Stereovorverstarker, Aufbau der Eingangsstufe und testen 8 30 -17 30<br />
Woche 4<br />
Tag Datum Durchgefu hrte Arbeiten Arbeitszeit<br />
Mo 04.02.2002 Aufbau einer Frequenzweiche 8 10 -17 10<br />
Di 05.02.2002 Testen von Geratetransformatoren 8 10 -17 10<br />
Mi 06.02.2002 Testen von Geratetransformatoren 8 00 -17 00<br />
Do 07.02.2002 Temperaturmessung Gitarrenamp., Temperaturmessung Speaker 8 15 -17 15<br />
Fr 08.02.2002 Temperaturmessung Gitarrenamp., Trafotest mit Doku. 8 15 -17 15<br />
57<br />
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Woche 5<br />
58<br />
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8 Wochenä bersicht<br />
Tag Datum Durchgefu hrte Arbeiten Arbeitszeit<br />
Mo 11.02.2002 Geratepru fung Temperaturmessung, Trafotest mit Doku. 8 15 -17 15<br />
Di 12.02.2002 Trafotest mit Doku. und Auswertung der Messergebnisse 8 10 -17 10<br />
Mi 13.02.2002 Trafotest mit Doku. und Auswertung der Messergebnisse 8 10 -17 10<br />
Do 14.02.2002 Messungen an Gitarrenamp 8 15 -17 20<br />
Fr 15.02.2002 Messungen an Gitarrenamp. 8 10 -17 10<br />
Woche 6<br />
Tag Datum Durchgefu hrte Arbeiten Arbeitszeit<br />
Mo 18.02.2002 Aufb. Ein-/Aus-Steuerung u ber 25-poligen Sub-D Druckeranschlu° 8 30 -17 30<br />
Di 19.02.2002 Aufb. Ein-/Aus-Steuerung u ber 25-poligen Sub-D Druckeranschlu° 8 30 -17 30<br />
Mi 20.02.2002 Aufb. Ein-/Aus-Steuerung u ber 25-poligen Sub-D Druckeranschlu° 8 30 -17 30<br />
Do 21.02.2002 Trafotest 8 30 -17 30<br />
Fr 22.02.2002 Aufb. Ein-/Aus-Steuerung u ber 25-poligen Sub-D Druckeranschlu° 8 30 -17 30<br />
Woche 7<br />
Tag Datum Durchgefu hrte Arbeiten Arbeitszeit<br />
Mo 25.02.2002 Aufb. Ein-/Aus-Steuerung u ber 25-poligen Sub-D Druckeranschlu° 8 30 -17 30<br />
Di 26.02.2002 Aufb. Ein-/Aus-Steuerung u ber 25-poligen Sub-D Druckeranschlu° 8 30 -17 30<br />
Mi 27.02.2002 Aufb. Ein-/Aus-Steuerung u ber 25-poligen Sub-D Druckeranschlu° 8 30 -17 30<br />
Do 28.02.2002 Aufb. Ein-/Aus-Steuerung u ber 25-poligen Sub-D Druckeranschlu° 8 30 -17 30<br />
Fr 01.03.2002 Aufb. Ein-/Aus-Steuerung u ber 25-poligen Sub-D Druckeranschlu° 8 30 -17 30<br />
Woche 8<br />
Tag Datum Durchgefu hrte Arbeiten Arbeitszeit<br />
Mo 04.03.2002 Aufb. Auswahlschaltung fu r versch. Verstarkungsfaktoren 8 30 -17 30<br />
Di 05.03.2002 Aufb. Auswahlschaltung fu r versch. Verstarkungsfaktoren 8 30 -17 30<br />
Mi 06.03.2002 Aufb. Auswahlschaltung fu r versch. Verstarkungsfaktoren 8 30 -17 30<br />
Do 07.03.2002 Aufb. Auswahlschaltung fu r versch. Verstarkungsfaktoren 8 30 -17 30<br />
Fr 08.03.2002 Aufb. Auswahlschaltung fu r versch. Verstarkungsfaktoren 8 30 -17 30<br />
Woche 9<br />
Tag Datum Durchgefu hrte Arbeiten Arbeitszeit<br />
Mo 11.03.2002 Schnittstellenprogrammierung u. test 8 30 -17 30<br />
Di 12.03.2002 Schnittstellenprogrammierung u. test 8 30 -17 30<br />
Mi 13.03.2002 Schnittstellenprogrammierung u. test 8 30 -17 30<br />
Do 14.03.2002 Schnittstellenprogrammierung u. test 8 30 -17 30<br />
Fr 15.03.2002 Schnittstellenprogrammierung u. test 8 30 -17 30
Woche 10<br />
59<br />
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8 Wochenä bersicht<br />
Tag Datum Durchgefu hrte Arbeiten Arbeitszeit<br />
Mo 18.03.2002 Trafotest 8 30 -17 30<br />
Di 19.03.2002 Messungen an Lautsprechern 8 30 -17 30<br />
Mi 20.03.2002 Messungen an Lautsprechern 8 30 -17 30<br />
Do 21.03.2002 Schaltungstest Schalteinheit 8 30 -17 30<br />
Fr 22.03.2002 Schaltungstest Schalteinheit 8 30 -17 30<br />
Woche 11<br />
Tag Datum Durchgefu hrte Arbeiten Arbeitszeit<br />
Mo 25.03.2002 Urlaub 8 30 -17 30<br />
Di 26.03.2002 Urlaub 8 30 -17 30<br />
Mi 27.03.2002 Urlaub 8 30 -17 30<br />
Do 28.03.2002 Urlaub 8 30 -17 30<br />
Fr 29.03.2002 F e i e r t a g 8 30 -17 30<br />
Woche 12<br />
Tag Datum Durchgefu hrte Arbeiten Arbeitszeit<br />
Mo 01.04.2002 F e i e r t a g 8 30 -17 30<br />
Di 02.04.2002 Schnittstellenprogrammierung u. test zum Dateneinlesen 8 30 -17 30<br />
Mi 03.04.2002 Schnittstellenprogrammierung u. test zum Dateneinlesen 8 30 -17 30<br />
Do 04.04.2002 Aufbau Platine fu r diskrete Verstarkungen 8 30 -17 30<br />
Fr 05.04.2002 Droptest an Boxen, Aufbau Platine fu r diskrete Verstarkungen 8 30 -17 30<br />
Woche 13<br />
Tag Datum Durchgefu hrte Arbeiten Arbeitszeit<br />
Mo 08.04.2002 Aufbau Platine fu r diskrete Verstarkungsverhaltnisse 8 30 -17 30<br />
Di 09.04.2002 Metallgehause fu r Schaltnetzteil bohren und feilen 8 30 -17 30<br />
Mi 10.04.2002 Aufbau Platine fu r diskrete Verstarkungsverhaltnisse 8 30 -17 30<br />
Do 11.04.2002 Gehause fu r Schalteinheit anpassen, Platine bohren 8 30 -17 30<br />
Fr 12.04.2002 Einbau der Platine in Gehause, Transformatortest 8 30 -17 30<br />
Woche 14<br />
Tag Datum Durchgefu hrte Arbeiten Arbeitszeit<br />
Mo 15.04.2002 Fertigstellung der Schalteinheit, Transformatortest 8 30 -17 30<br />
Di 16.04.2002 Fertigstellung der Schalteinheit, Transformatortest 8 30 -17 30<br />
Mi 17.04.2002 Fertigstellung der Schalteinheit, Testmessungen 8 30 -17 30<br />
Do 18.04.2002 Testmessungen der Schalteinheit 8 30 -17 30<br />
Fr 19.04.2002 Testmessungen der Schalteinheit, Abschlu° der Arbeiten 8 30 -17 30
<strong>Literaturverzeichnis</strong><br />
[10] Tietze, U.; Schenk, Ch.<br />
Halbleiterschaltungstechnik<br />
Springer-Verlag, Berlin & Heidelberg, 11. Aufl., 1999<br />
[11] Slone, G. R.<br />
High Power Audio Amplifier Construction Manual<br />
McGraw-Hill, 1999<br />
[12] Manoli, Y.; Ortmanns, M.<br />
Skript zur Vorlesung Mikroelektronik III: Entwurf analoger CMOS-Schaltungen<br />
Lehrstuhl fä r Mikroelektronik der Universitöt des Saarlandes, Ausgabe 2000<br />
Unterzeichnung des Praktikantenheftes:<br />
St. Wendel, den<br />
STAMER MUSIKANLAGEN GMBH<br />
Dipl.-Ing. Karsten Ballhorn<br />
- Leiter Entwicklung -<br />
60<br />
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