Inhaltsverzeichnis


1. AUSGANGSSITUATION
    1.1 VORSTELLUNG DES AUFTRAGGEBERS
    1.2 HINTERGRUND
    1.3 AUFGABENSTELLUNG
2. ANFORDERUNGEN UND SPEZIFIKATIONEN
3. ABLAUF
    3.1 EINARBEITUNG
    3.2 AUFBAU ERSTER VERSUCHSSCHALTUNGEN
    3.3 WEITERENTWICKLUNG DER SCHALTUNG
    3.4 REALISIERUNG DES ENDGÜLTIGEN STROM- /SPANNUNGSWANDLERS
    3.5 TESTEN DES DYNAMISCHEN STROM-/SPANNUNGSWANDLERS
    3.6 DOKUMENTATION UND PRÄSENTATION
4. ZEITPLAN DER PROJEKTARBEIT
5. KOSTENRAHMEN
6. DOKUMENTATIONSUNTERLAGEN
7. PRÄSENTATION
8. ÄNDERUNGSNACHWEIS
9. ZUSATZAUFGABEN / SONSTIGES
10. GLOSSAR
11. UNTERSCHRIFTEN

1. Ausgangssituation

1.1 Vorstellung des Auftraggebers

Die Firma MeteQ Meß- und Qualitätstechnik GmbH, Talstraße 71 in 42551 Velbert, betreibt u.a. ein Labor für Zuverlässigkeitsprüfung.

Das Labor arbeitet im Bereich Analyse und Qualitätsbeurteilung von elektronischen sowie mechanischen Produkten und Bauelementen. Sie führen Untersuchungen sowohl zu grundlegenden als auch zu anwendungsspezifischen Produktanforderungen durch (Entwicklungskontrolle und Produktionsüberwachung). Hierzu verfügt die        Fa. MeteQ über eine umfangreiche Messtechnik zur Datenanalyse und Dokumentation. In Zusammenarbeit mit dem Kunden werden auch spezielle Prüfaufgaben bearbeitet und ggf. neue Prüfmethoden entwickelt.

1.2 Hintergrund

Eine Aufgabe die immer häufiger an die Fa. MeteQ gestellt wird ist die Überprüfung einer Batterielebensdauerkalkulation.

Vom Entwickler eines batteriebetriebenen Endgerätes wird während der Entwicklung, anhand von Bauteilspezifikationen und den daraus zu erwartenden Strömen (meist worst case Betrachtung), jeder Endgeräteaktivität ein Strombedarf zugeordnet. Anhand der Aktivitätenliste des Entwicklungsproduktes wird nun eine Energiebedarfsrechnung vorgelegt und damit nachgewiesen, dass die für das Endgerät vorgesehene Batterie von der Kapazität ausreichend ist. Meist handelt es sich dabei um Endgeräte die mit ihrer Batterie ca. 12 Jahre auskommen müssen. Eine entwicklungsseitige eingeplante zusätzliche Reserve ist dabei in den allermeisten Fällen nicht vorgesehen.

Die Aufgabenstellung an die Fa. MeteQ ist nun diesen vom Entwickler angegebenen Strombedarf pro Aktivität, der im Zweifelsfall nur anhand von Datenblättern bestimmt wurde, an den ersten in Serie gefertigten Produkten zu verifizieren und somit die Batterielebensdauerkalkulation des Entwicklers kritisch zu überprüfen.

Ein weiterer Aspekt bei der Aufnahme von Stromprofilen einzelner Aktivitäten ist die Dokumentation eines typischen Profils zum späteren Vergleich bei der Fehleranalyse oder auch bei Bauteil- oder Firmwareänderungen.

1.3 Aufgabenstellung

Für die Firma MeteQ Meß- und Qualitätstechnik GmbH, soll ein dynamischer Strom-/ Spannungswandler zur Aufnahme und Messung von Stromprofilen mittels eines Oszilloskop entwickelt werden.

Mit dem Strom-/Spannungswandler sollen dynamische Eingangsströme von batteriebetriebenen Kleingeräten (z.B. elektronische Wärmemengenzähler oder Heizkostenverteiler) in proportionale Spannungswerte gewandelt werden.

Dabei muss, laut Auftraggeber, die am Eingang des Wandlers angelegte Batteriespannung in identischer Höhe am Ausgang für den Prüfling zur Verfügung stehen. Weitere Bedingungen sind, daß die am Ausgang anliegende Spannung für den Prüfling das selbe Lastverhalten wie die Batterie haben soll und die abgegriffene Messspannung kompensiert wird.

Nach Fertigstellung des Strom-/Spannungswandlers soll die Messgenauigkeit festgestellt und dokumentiert werden.

Prinzipschaltbild :

2. Anforderungen und Spezifikationen

Die Fa. MeteQ stellt an den von uns hergestellten Strom-/Spannungswandler folgende Anforderungen :

·        Der Messwandler muss ein eigenes Netzteil besitzen (Betriebsspannung 230V).

·        Der Gleichstrom-Messfehler darf nicht größer als der Messfehler des angeschlossenen Oszilloskops sein.

·        Das Ausgangssignal muss gegen Masse zu messen sein.

·        Die Spannung des Ausgangssignals muss so dimensioniert sein, dass mit     einer Y-Auflösung am Oszilloskop von mindestens 50mV das Signal darzustellen ist.

·        Der Messwandler soll in einem Temperaturbereich von 10°C-50°C gemäß den gegebenen Spezifikationen arbeiten.

·        Der Messwandler muss Ströme ab 1µA in ein proportionales Spannungssignal wandeln.

·       Die durch unterschiedliche Leistungsaufnahmen des Prüflings verursachten Spannungsschwankungen der Batterie im Normalbetrieb müssen auch im Messbetrieb auftreten.

·        Über einen Schalter muss die Möglichkeit bestehen, die Schaltung an unterschiedliche Prüflinge anzupassen (Messbereichsumschaltung).

·        Das Messsignal muss über eine abgeschirmte Buchse herausgeführt werden.

·        Der Eingang des Wandlers muss für Batteriespannungen von 1,5V – 5V geeignet sein.

·        Die am Ausgang anliegende Spannung muss der Batteriespannung entsprechen.

·        Die Ein- und Ausgänge für den Prüfling werden mit 4mm² Einbaubuchsen realisiert.

3. Ablauf

3.1 Einarbeitung

Das Projektteam prüft Prinzipschaltungen auf Verwendbarkeit .

Mögliche Schaltungsvarianten werden mit Elektroniksimulationsprogrammen auf Verwendbarkeit überprüft.

Nach Festlegung auf eine Prinzipschaltung werden geeignete Bauteile mittels Datenblättern gesucht.

3.2 Aufbau erster Versuchsschaltungen

Die theoretisch gewonnenen Erfahrungen werden erstmals in der Praxis überprüft. Erste Versuchsreihen bezüglich Messfehler, Schwingverhalten, Offsetabgleich werden gefahren.

3.3 Weiterentwicklung der Schaltung

Nicht den Anforderungen entsprechende Komponenten werden gegen hochwertigere Bauteile ausgetauscht. Eventuell werden Verbesserungen an der Schaltung vorgenommen.

3.4 Realisierung des endgültigen Strom-/Spannungswandlers

Die Platine wird geätzt und mit den ausgewählten Komponenten bestückt. Das Gehäuse wird für den Einbau der Platine und aller erforderlichen Schalter/Anschlüsse vorbereitet (siehe Punkt 2). Nach der Vorbereitung erfolgt der Einbau der Komponenten.

3.5 Testen des dynamischen Strom-/Spannungswandlers

Das Endprodukt ist auf Funktion zu überprüfen. Dabei ist insbesondere darauf zu achten, dass alle Forderungen des Pflichtenhefts erfüllt werden.

3.6 Dokumentation und Präsentation

Der Messwandler ist zu dokumentieren (siehe Punkt 6).

Der Verlauf und das Ergebnis der gesammten Projektarbeit ist als Präsentation auszuarbeiten und zu präsentieren (siehe Punkt 7).

4. Zeitplan der Projektarbeit

5. Kostenrahmen

Eine genaue Kostenaufstellung ist zu diesem Zeitpunkt noch nicht möglich, da die komplette Schaltung erst entwickelt werden muss. Die Kosten werden aber den in der Projektanmeldung angegebenen Betrag von 400,-DM nicht überschreiten.

6. Dokumentationsunterlagen

Die Dokumentationsunterlagen beinhalten :

·        Das beschriftete Platinenlayout

·        Den Stromlaufplan des Produktes

·        Die Bedienungsanleitung für den Messwandler

·        Die Funktionsbeschreibung der Schaltung

·        Die Ergebnisse der Messgenauigkeitsprüfung

7. Präsentation

Die Präsentation erfolgt in Raum 25 und beinhaltet :

·        Einleitung

·        Vorstellung der Fa. MeteQ GmbH

·        Erläuterung der Aufgabenstellung

·        Beschreibung und Funktionsweise des Messwandlers

·        Zusammenfassung und Schlusswort

8. Änderungsnachweis

Alle nachträglich vereinbarten Veränderungen werden im Pflichtenheft nachgetragen und vom Projektbetreuer, Projektleiter und Projektteam gegengezeichnet.

9. Zusatzaufgaben / Sonstiges

Sollte der Zeitplan es zulassen, sind die Stromprofile unterschiedlicher Prüflinge systematisch Auszuwerten und zu dokumentieren.

Wenn es wider Erwarten nicht möglich ist, einen oder mehrere Teilabläufe zu realisieren oder den Zeitplan einzuhalten, so ist dies dem Projektbetreuer unverzüglich mitzuteilen.

10. Glossar

11. Unterschriften