Messtechnikprojekt für Prüfstand/Windenergieanlage

[Köpke]

Ölfinger und ich haben die Idee zu einem Forumsprojekt ausgebrühtet: Eine kleine Box die folgende Fähigkeiten hat:

• Messen von Gleichspannungen bis 24 Volt
• Messen von Gleichströmen bis 5 Ampere
• Messen von Drehzahlen bis 500 1/min
• Messen der Windgeschwindigkeit bis 15 m/s
• Speichern der Messwerte samt Zeitangabe (Datum/Uhrzeit) in einer Datei oder Datenbank

Damit könnten wir z. B. einen Prüfstand ausstatten, oder eine Windenergieanlage vermessen, oder es einfach als Messgerät ganz allgemein verwenden. Wenn sich mehrere am Projekt beteiligen, dann könnte man sich untereinander austauschen und Erfahrungen gemeinsam nutzen.

Mögliche "Forschungsprojekte" wären z.B. Bestimmung der Schnellaufzahl, oder des Wirkungsgrades einer Anlage, oder die Messung und Verbesserung vorhandener eigener Anlagen, oder, oder, oder...

Basis könnte ein RaspberryPi mit oder ohne Arduino und shields sein, je nachdem wie es technisch sinnvoll ist.

Seht es mal als Vorschlag an und schreibt (wenn ihr wollt) was ihr davon haltet, oder ob ihr etwas an dieser Idee vermisst, oder ob ihr da mitmachen wollt. Ausserdem verringert sich natürlich der Aufwand, wen ein paar Leute mitmachen (einer baut den Messadapter für U und I und stellt die Pläne ins Forum, der andere schreibt das Programm dafür, usw.

Windige Grüße
Siegfried

[Ölfinger]

Ölfinger und ich haben die Idee zu einem Forumsprojekt ...

...ich habe Dich nur bestätigt
Also ich kann da wirklich nur wenig bis nichts zu Beitragen. Die Idee für soetwas geistert mir zwar schon recht lange im Kopfe herum, aber bis jetzt habe ich nur einige Taler verbrannt für Material mit dem ich (bis jetzt) noch nichts anfangen kann.
Ich habe online ca 2 Wochen versucht etwas über C zu lernen, http://www.c-howto.de/programmieren-lernen-eine-anleitung.html
sogar 2 Bücher dazu gekauft und ein Experimentier Microcontroller http://www.elv.de/franzis-lernpaket-mikrocontroller-programmieren.html zum programmieren
als ich merkte das ich da nichtmal Bahnhof verstehe kaufte ich mir ein Velleman 8055Board http://www.velleman.eu/products/view/?country=be&lang=de&id=351346
mit dem etwas Begabtere als ich sogar Dinge messen,ein und ausschalten ...
und naja, tiefer will ich meine Hosen nicht lassen,
ich bin eben pragmatischer Handwerker.
Sehr gerne werde ich hier mit teilnehmen und am liebsten auch so ein Ding selber zusammenschustern und damit Messstationen aufbauen.
Ich habe im laufe der letzten Zeit einige kleine Sanoniusse zusammengefrickelt, die mit Nabendynamos laufen;
also Testobjekte sind vorhanden.
Um das mal so auszudrücken: Ich werde gerne lernen und das was ich Erfahre hier auch mit einbringen.
Ich hoffe Siegfried und vielleicht auch einige andere nehmen die Bürde auf sich mir das Thema begreiflich zu machen.

...eine meiner Ideen war sogar ein autarkes Windrad (evtl mit Solarunterstützung) irgendwo aufzustellen und neben den Daten sogar noch mit Videoaufzeichnung das ganze auch noch Online zu überwachen...
Aber lasst uns erstmal klein Anfangen,
nur da gleich mein erster Kritikpunkt:
Warum nur Wind bis 15 m/s, im Winter habe ich hier oftmal um 30 m/s,
deshalb bin ich ja überhaupt von den horizontalen abgekommen ?

Danke Siegfried, Ich bin jedenfalls dabei!

[herbk]

Hi Siegfried,
meine eher pragmatische Lösung dazu ist: 3 (es gehen auch mehr ) Multimeter mit USB Ausgang an den Lapi anzuschließen, ich spar' mir jetzt die Aufzählung was da alles messbar ist...
Wind Zeitgleich zum Windrad messen habe ich schnell wieder aufgegeben. Zumindest bei mir ist der Wind (wenn denn mal einer geht) so wechselhaft, dass selbst mein kleiner C-Rotor deutlich hinterherhinkt.

[Köpke]

Moin herbk,

okay, du schließt drei DMM per USB an den Laptop an (Windows?) Kannst du dann über eine Software (oder drei Softwaren?) die Daten auslesen und z.B. anhand eines Zeitstempels miteinander in Beziehung setzen? Das wäre ja sehr praktisch für weitere Analysen. Und nach der Messung kannst du die DMM für andere Zwecke verwenden. Das klingt sehr praktisch. Für einen Prüfstand kann ich mir das sehr gut vorstellen.

Wenn wir mehr wollen (ja - will ich), also Daten abspeichern, analysieren, schalten, Dauermessung, ja auch Windgeschwindigkeit, müssen wir tiefer in die Trickkiste greifen.

Windige Grüße
Siegfried

[Ölfinger]

Also das mit diesen USB DMMs ist ja echt ne gute Idee,
son Teil werde ich mir auch gleich mal besorgen...
Aber das ist doch eher was zum Testen, bzw um einmal eine Kennlinie des Genis aufzunehmen.
Es geht hier doch um eine statistische Erfassung der Gesammtwerte.
Ich habe keine Lust nachts, wenn es richtig bläst ständig zu schauen.
Auch ist zB bei mir meine Hobbywerkstatt 6 Km von mir zuhause entfernt, da ist es wirklich eine gute Sache die Daten aufzuzeichnen und später auszuwerten.

Für die Drehzahl sollte es doch ausreichend sein einen Abgang der Wechselspannung über eine Z-Diode auf 5V zu begrenzen und die Pulse zu zählen,
in etwa wie hier:
Quelle:http://www.dieelektronikerseite.de/ Schaltungen/Projekte/Frequenzmessmodul


Meine Nabendynamos haben 26 Rast/Polpaare, also ist eine Drehung 13 Sinusschwingungen,
wären bei 100 U/min also 1300 Schwingungen pro minute; geteilt durch 60 sekunden also 21,6 Hz
Die Spannungen könnte man über Widerstandsbrücken messen und den Strom mit einem Shunt.
Ich hatte auch schon mal mit Realview http://www.abacom-online.de/html/realview.html
geliebäugelt, aber da der Berg der sinnlos angeschafften Dinge zuhause schon recht gross ist, das denn doch erstmal auf später verschoben.
das testen mit der Probeversion macht aber schon Spass.

...und mal ganz ehrlich, in diesem Forum fehlt ,mir jedenfalls, etwas die Beiträge über genau dieses Thema,
ebenso wie die Regelung der Generatoren, aber dazu werde ich hoffentlich bald im Ölfass-thread kommen.

[herbk]

Hi Konny,
ich hab' dieses DMM: http://komerci.de/shop/product_info.php?products_id=875&osCsid=e5dd919bbdb59405ef53e9a25deaa204 (wie gesagt 3x...) und bin recht zufrieden damit. Genauaigkeit ist OK, und wenn ich mal was genaueres brauche nehm' ich den Oszi.
Die Mitgelieferte (Windows) Software ist allerdings unterirdisch... Was mich allerdings nicht weiter stört, weil ich Linux als BS verwende und es da eine passende freie Software gibt.
Drehzahlmessen mache ich auch über die Frequenz, das macht ein Drehzahlmesser ja auch nicht anders.

Klar, für Langzeit Datenerfassung ist die Lösung eigentlich "zu genau", heißt: es werden eigentlich zu viele Daten erfasst, was zu riesigen Datenmengen führt.
Bei "meiner" Software kann man allerdings selbst bestimmen in welchen Zeitabständen ein Messwert gespeichert werden soll. von 0,1 Sekunden bis 1x am Tag ist jede Aufzeichnungsrate einstellbar. 0,1 Sekunden einzustellen macht allerdings keinen Sinn, weil das DMM nur alle 0,5 Sekunden einen neuen Wert liefert.

Beim Frequenzmessen habe ich übrigens kein Spannungsproblem, nur manchmal gibt es einen Peak auf der Anzeige wenn das Dmm die Anzeige (Kommastelle) umschaltet.

Wenn Du nach "Wattmeter" oder "Leistungsmessgerät" googelst, bekommst Du Geräte oder Module die zumindest einen Teil von dem können was Du möchtest. Ich hatte mir da auch irgendwann mal ein solches "Chinateil" gekauft, war aber nicht zufrieden damit, weil es im kleinen Leistungsbereich vieeel zu ungenau war.
Danach bin ich dann auf die DMM zu Lapi Methode umgestiegen...

[Köpke]

Hallo Ölfinger, hallo Konny,

das ist ja klasse, da habe wir ja schon mal eine Lösung für die Variante Prüfplatz:
- Dreimal das vorgeschlagene DMM inkl. zugehöriger Software für PC und einer freien Software für Linuxnutzer (also auch für mich)! Dann könnte man Drehzahl (über die Frequenz), sowie Strom und Spannung zeitgleich messen und die Daten sind soweit ich das verstanden habe hinterher im Rechner verfügbar. Ich habe mir das DMM auf der Herstellerseite angeschaut. Es scheint erstaunlich gut ausgetattet zu sein. Mit gefällt auch des es verfünftige Angaben zur Auflösung und Genauigkeit gibt. Da ich nur noch ein Analogmulimeter und ein DMM habe - wird das jetzt bestellt. Möglicherweise eignet es sich gut um eigene (selbstgebaute) Messtechnik zu kalibrieren. Die Software installiere ich mir ebenfalls und probiere sie aus. Zusammen mit der vorgeschlagenen kleinen Schaltung sollte eine Drehzahlmessung an meinem Prüfstand kein Problem sein. Ausserdem habe ich ein laserbasiertes Drehzahlmessgerat, welches ich als Referenz daneben legen kann.
Es ist immer wieder erstaunlich welche Lösungen hier im Forum schon vorhanden sind.

So jetzt zu der anderen Variante (Vermessung einer Windenergieanlage inkl. autom. Datenaufzeichnung):
Nichts spricht gegen eine Aufweitung des Messbereiches für die Windgeschwindigkeit - irgendeinen Startwert musste ich ja nennen. Mit 30 m/s liegen wir sicher gut. Viel mehr macht ja nicht wirklich Sinn. Für alle Messbereiche müssen wir noch überlegen mit welcher Genauigkeit wir messen wollen und wie hoch die Auflösung sein soll. Davon hängt ja auch ab welche Sensoren wir verwenden wollen.

Also zunächst eine kleine Anpassung der Anforderungen:

- Webcam zur Überwachung der Anlage oder des Prüfstandes.
- NEU: Ein einfaches Display um nicht immer gleich ein Bildschirm usw. anschließen zu müssen.
- Messen von Gleichspannungen bis 24 Volt
- Messen von Gleichströmen bis 5 Ampere
- Messen von Drehzahlen bis 500 1/min
- NEU: Messen der Windgeschwindigkeit nicht bis 15 m/s sondern bis 30 m/s (das ist dann schon Windstärke 12 = Orkan).
- Speichern der Messwerte samt Zeitangabe (Datum/Uhrzeit) in einer Datei oder Datenbank

Ich stelle mir ein modulares System vor, so dass jeder nur die Komponenten baut und anschließt, die er benötigt. Jemand der einen Prüfstand damit ausstattet, will womöglich keine Windgeschwindigkeitssensoren aufbauen müssen...
"Klein Anfangen" finde ich gut, da bietet sich tatsächlich die Webcam an, weil das ein fertig zu beziehendes Teil zum "draufstecken" auf den Pi ist, und die Drehzahlmessung weil an Prüfstand und Windrad sich (hoffentlich) immer irgendetwas dreht

Da zu den anderen Messbereichen keine Rückmeldung kam (bei über 50 Lesern des Posts) gehe ich mal davon aus, dass das so okay ist. Prima. Also Rasperry, Cam, Breadboard und Kleinteile besorgen, und natürlich das DMM!
Und los.

Windige Grüße
Siegfried

[herbk]

Guten Morgen Siegfried,
die Software (für Linux) die ich verwende ist QtDMM, das finde ich recht intuitiv bedienbar, - sigrock bekomme ich nicht dazu dass es Daten ausließt.
Damit QtDMM etwas ausliesen kann, musst Du dem User die entsprechenden Rechte einräumen. Bei OpenSuse (die bei mir auf den Rechnern ist) den User zur Gruppe "dealout" hinzufügen.
Pfadeinstellung zum Gerät ist /dev/ttyusb0 (0 für das erste Gerät, 1 für das Zweite, usw.). Für den Gerätetyp geht Voltcraft VC 820 genauso wie Uni-Trend 30A. Kommt ja nur auf das Übertragungsprotokoll an und das ist bei vielen gleich.

Frequenz messen geht in Verbindung mit QTDMM bereits ab etwa 1,3 - 1,4Hz, also deutlich früher als in der Gerätebeschreibung genannt. Die mitgelieferte Software zeigt erst ab etwa 3,5Hz etwas an.

Aus QtDMM heraus kannst Du die Daten als .txt speichern, nach Calc importieren und dort entsprechend auswerten. In einigen Beiträgen (ich zum C-, und H-Rotor) von mir sind einige so erstellten Diagramme zu sehen.

[Köpke]

Moin Herbert, hallo Konny,

so nun bin ich gespannt. Das DMM ist bestellt (direkt beim Hersteller) und die vorgeschlagene Software auf meinem Ubuntu-Laptop installiert. Hoffentlich dauert das jetzt nicht allzulange bis das Paket da ist.
Bis dahin werde ich mal meinen raspbery in Betrieb nehmen und mit einer entsprechenden Schaltung (Konny's Vorschlag) eine Drehzhalmessung mit DMM und raspberry vorbereiten und dann alles hier berichten.

Windige Grüße
Siegfried

[Köpke]

Hallo,
kleiner Zwischenbericht (siehe Bild):
Das DMM ist angekommen, es läßt sich am Rechner anschließen. Messreihen können tatsächlich kinderleicht aufgezeichent und als *.txt abgespeichert werden. Unter Linux Ubuntu 12.04 LTS läßt sich die passenden Software QtDMM bequem über das Softwarecenter installieren. Allerdings müssen auf der Konsolenoch die Rechte des Users mit dem Befehl:

Code: Alles auswählen

 sudo usermod -aG dialout USERNAM

E
angepasst werden.

Unter der Ubuntu Version 14 LTS geht das nicht mehr (ich habs probiert - leider). Der Code muss dann selber kompilert werden.

Das DMM ist m.M. von guter Qualität. Das Batteriefach ist tatsächlich ein BatterieFACH(!) - mit zwei Schrauben gesichert. Der USB-Anschluß ist ebenfalls mit einer Kappe und Schrauben gesichert.

Windige Grüße
Siegfried