DE102014100068B4 - Method and device, namely handheld network analysis device, for the rapid and simple detection of line-based interference in the lower frequency range on power supply network lines - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur schnellen und einfachen Erfassung von leitungsgebundenen Störungen in einem unteren Frequenzbereich von 500 kHz bis 1 kHz oder von 150 kHz bis 2 kHz auf Energieversorgungsnetzleitungen mittels eines Netzanalysehandgerätes, bei dem- zunächst die Spannung des Energieversorgungsnetzes gemessen wird, wobei die Messung durch Aufschalten eines Netzsteckers des Netzanalysehandgerätes direkt an einer Netzsteckdose des Versorgungsnetzes durchgeführt wird;- sodann die Grundfrequenz der gemessenen Netzspannung über einen Hochpassfilter ausgefiltert wird;- mittels Bandpassfilter verschiedene Frequenzen selektiert werden;- die verschiedenen selektierten Frequenzen mittels eines Verstärkers verstärkt werden;- die Amplituden der verstärkten Frequenzen in einem AD-Wandler gemessen;- die gemessenen Amplituden als digital aufbereitete Signale einem Mikrokontroller zugeführt werden;- die digital aufbereiteten Signale mittels einer Auswerteinrichtung ausgewertet werden; und- bei dem die ausgewerteten Signale an einen LCD-Panel des Netzanalysehandgerätes ausgegeben werden.Process for the quick and easy detection of line-based interference in a lower frequency range from 500 kHz to 1 kHz or from 150 kHz to 2 kHz on power supply network lines using a network analysis handheld device, in which the voltage of the power supply network is first measured, the measurement being carried out by connecting a power plug the mains analysis handheld is carried out directly at a mains socket of the supply network; - then the basic frequency of the measured mains voltage is filtered out via a high-pass filter; - different frequencies are selected using a bandpass filter; - the various selected frequencies are amplified using an amplifier; - the amplitudes of the amplified frequencies in measured by an AD converter; - the measured amplitudes are fed to a microcontroller as digitally processed signals; - the digitally processed signals are evaluated by means of an evaluation device; and- in which the evaluated signals are output to an LCD panel of the handheld network analysis device.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, nämlich Netzanalysehandgerät, zur schnellen und einfachen Erfassung von leitungsgebundenen Störungen im unteren Frequenzbereich auf Energieversorgungsnetzleitungen.The present invention relates to a method and an apparatus, namely a handheld network analysis device, for the rapid and simple detection of line-based interference in the lower frequency range on power supply network lines.
Um aus der konstanten Spannungsquelle durch schnelle Schaltvorgänge (im ms - Bereich) Motoren, Antriebe u. Maschinen anzutreiben, werden Frequenzumformer eingesetzt. Die erzeugenden Amplituden und Frequenzen sind im Single und Dreiphasenbetrieb veränderbar und erhöhen damit den Wirkungsgrad auf Basis der Versorgungsspannung. Sie dienen jedoch ausschließlich um „Arbeit“ zu verrichten.To get out of the constant voltage source by fast switching processes (in the ms range) motors, drives and. Frequency converters are used to drive machines. The generating amplitudes and frequencies can be changed in single and three-phase operation and thus increase the efficiency based on the supply voltage. However, they only serve to do “work”.
In der Praxis sind Frequenzumformer beispielsweise als IGBT von benachbarten oder eigenen Industrieanlagen, Aufzüge, Antriebe, Zapfsäulen bei Tankstellen, Lüftungsanlagen), Solarwechselrichter von Photovoltaikanlagen, Thyristorenschaltungen (Antriebe), Phasenanschnittsteuerungen (Dimmer), Schaltnetzteile, Schütze, Schweißanlagen, SAT-Anlagen, Haushaltsgeräte, wie Staubsauger, Waschmaschinen, Induktionsherde, Energiesparlampen, LED- Lampen, Leuchtstofflampen und Schalter etc. realisiert.In practice, frequency converters are, for example, IGBTs from neighboring or in-house industrial plants, elevators, drives, petrol pumps at petrol stations, ventilation systems), solar inverters of photovoltaic systems, thyristor circuits (drives), phase angle controls (dimmers), switching power supplies, contactors, welding systems, satellite systems, household appliances , such as vacuum cleaners, washing machines, induction cookers, energy-saving lamps, LED lamps, fluorescent lamps and switches etc. realized.
Frequenzumformer verursachen mit ihren schnellen Schaltvorgängen im Millisekunden-Bereich einen hohen Energiegehalt, teilweise bis zu 10 KV/µs und leiten diese Energie in das eigene und in das öffentliche Energieversorgungsnetz weiter. Diese energiereichen Störer sind maßgeblich für Geräte- und Anlagenbeeinflussungen und deren häufige Zerstörungen verantwortlich und erzeugen zum Teil Störspannungen von >160 dBµV, welche dem Energieversorgungsnetz zugeführt werden. Das bedeutet, dass Geräte, Anlagen und auch Haushaltsgeräte, welche mit dem Energieversorgungsnetz verbunden sind, mit Spitzenspannungswerten von bis zu 400 VAC (230 VAC Nominalspannung plus Spitzenwert von >141 V) beaufschlagt werden.With their fast switching processes in the millisecond range, frequency converters cause a high energy content, sometimes up to 10 KV / µs, and transfer this energy into their own and into the public energy supply network. These high-energy interferers are largely responsible for influencing equipment and systems and their frequent destruction, and in some cases generate interference voltages of> 160 dBµV, which are fed into the energy supply network. This means that devices, systems and household appliances that are connected to the power supply network are subjected to peak voltage values of up to 400 VAC (230 VAC nominal voltage plus peak value of> 141 V).
Hinzu kommen häufig auch in Haushaltsnetzen zusätzliche Spitzenspannungswerte (dU/dt) durch defekte Geräte, Kurzschlüsse und Schaltvorgänge, wie zum Beispiel durch IGBT's von bis zu 10.000 V/µs.In addition, there are often additional peak voltage values (dU / dt) in household networks due to defective devices, short circuits and switching operations, such as IGBTs of up to 10,000 V / µs.
Die
Die
Herkömmliche Spectrum Analyzer sind vom Prinzip nicht in der Lage, direkt an 230VAC Versorgungsleitungen Störspannungen zu messen. Das geschieht stets über eine Auskoppeleinheit, wie z.B. ein LISN (Line Impedance Stabilisation Network). Diese ist für Störfrequenzen von 9kHz bis >30MHz spezifiziert. Eine LISN besitzt als Auskoppeleinheit ein Hochpass, der die Grundfrequenz der Netzspannung (in Deutschland 50 Hz) und auch die Oberschwingungen der Harmonischen dieser Grundfrequenz blocken muss, da der Pegel dieser Harmonischen in der Praxis die zulässige Eingangsspannung von herkömmlichen Spectrum Analyzer übersteigt und die Eingangsstufe zerstört. Ein herkömmlicher Spektrum Analyzer ermittelt schließlich das Spektrum über eine FFT (Fast Fourier Transform - schnelle Fourier Transformation), das heißt, alle Frequenzen liegen gleichzeitig auf dem Messpfad. Da im Frequenzbereich 9kHz - GHz-Bereich keine höhere Amplitudenwerte in der Praxis zu erwarten sind, ist das möglich.In principle, conventional spectrum analyzers are not able to measure interference voltages directly on 230VAC supply lines. This is always done via a decoupling unit, e.g. a LISN (Line Impedance Stabilization Network). This is specified for interference frequencies from 9 kHz to> 30 MHz. As a decoupling unit, a LISN has a high pass, which must block the fundamental frequency of the mains voltage (in Germany 50 Hz) and also the harmonics of the harmonics of this fundamental frequency, since the level of these harmonics in practice exceeds the permissible input voltage of conventional spectrum analyzers and destroys the input stage . Finally, a conventional spectrum analyzer uses an FFT (Fast Fourier Transform) to determine the spectrum, which means that all frequencies are on the measurement path at the same time. This is possible because in practice no higher amplitude values are to be expected in the frequency range 9kHz - GHz range.
Herkömmlichen Spectrum Analyzer sind jedoch nicht in der Lage, Störspannungen im unteren Frequenzbereich auf Energieversorgungsnetzleitungen, insbesondere im Intervall von 2 kHz bis 10 kHz, zu erfassen. Dies liegt u.a. daran, dass sich die Bauteilgrößen für Frequenzen unterhalb 10 kHz erheblich erhöhen.However, conventional spectrum analyzers are unable to detect interference voltages in the lower frequency range on power supply network lines, in particular in the interval from 2 kHz to 10 kHz. Among other things, this is because the component sizes for frequencies below 10 kHz increase significantly.
Darüber hinaus ist die maximale Eingangsspannung von allen handelsüblichen und aktuellen Analyser - Messgeräte auf maximal 5 V (Eingangsspannung) reduziert. Spannungen, welche darüber liegen zerstören die Eingangsplatinen (Dioden) jedes Analysers. Daher ist es immer erforderlich, dass herkömmliche Analyser über eine Netznachbildung (engl.: Line Impedance Stabilisation Network; abgekürzt: LISN) oder einen geeigneten Auskoppeladapter mit dem Eingangssignal versorgt werden. In addition, the maximum input voltage of all commercially available and current analyzer measuring devices is reduced to a maximum of 5 V (input voltage). Voltages that lie above destroy the input boards (diodes) of each analyzer. It is therefore always necessary for conventional analyzers to be supplied with the input signal via a line simulation (Line Impedance Stabilization Network; abbreviated: LISN) or a suitable decoupling adapter.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung, nämlich Netzanalysehandgerät, zur schnellen und einfachen Erfassung von leitungsgebundenen Störungen im unteren Frequenzbereich auf Energieversorgungsnetzleitungen bereitzustellen. Insbesondere sollen leitungsgebundene Störspannungen im unteren Frequenzbereich von ca. 500 kHz bis 1 kHz messbar sein. Besonders bevorzugt sollen im Intervall 150 kHz bis 2 kHz Störspannungen erfassbar sein. Darüber hinaus soll die Bedienung des Gerätes einfach gestaltet und auch für Menschen, die nicht über spezielles elektrotechnisches Wissen verfügen, handhabbar sein. Als ein auch für private Endverbraucher entwickeltes Gerät soll dieses schließlich möglichst klein und handlich sein.Proceeding from this, the present invention is based on the object of providing a method and a device, namely a handheld network analysis device, for the rapid and simple detection of line-based interference in the lower frequency range on power supply network lines. In particular, it should be possible to measure conducted interference voltages in the lower frequency range from approximately 500 kHz to 1 kHz. In the interval 150 kHz to 2 kHz interference voltages should particularly preferably be detectable. In addition, the operation of the device should be simple and manageable even for people who do not have special electrical engineering knowledge. After all, as a device developed for private end users, it should be as small and handy as possible.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung, nämlich Netzanalysehandgerät, zur schnellen und einfachen Erfassung von leitungsgebundenen Störungen im unteren Frequenzbereich auf Energieversorgungsnetzleitungen, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is achieved by means of a method and a device, namely a handheld network analysis device, for the rapid and simple detection of line-related interference in the lower frequency range on power supply network lines, with the features of the independent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur schnellen und einfachen Erfassung von leitungsgebundenen Störungen im unteren Frequenzbereich, insbesondere zwischen 500 kHz und 1 kHz bzw. 150 kHz und 2 kHz, auf Energieversorgungsnetzleitungen mittels eines Netzanalysehandgerätes zeichnet sich dadurch aus, dass
- - zunächst die Spannung des Energieversorgungsnetzes gemessen wird, wobei die Messung durch Aufschalten eines Netzsteckers des Netzanalysehandgerätes mittels direkt an einer Netzsteckdose des Versorgungsnetzes durchgeführt wird;
- - sodann zumindest die Grundfrequenz der gemessenen Netzspannung (z.B. 50 Hz) über einen Hochpassfilter ausgefiltert wird;
- - mittels Bandpassfilter verschiedene Frequenzen selektiert werden;
- - die verschiedenen selektierten Frequenzen mittels eines Verstärkers verstärkt werden;
- - die Amplituden der verstärkten Frequenzen in einem AD-Wandler gemessen;
- - die gemessenen Amplituden als digital aufbereite Signale einem Mikrokontroller zugeführt werden;
- - die digital aufbereiteten Signale mittels einer Auswerteinrichtung ausgewertet werden; und
- - bei dem die ausgewerteten Signale an einen LCD-Panel des Netzanalysehandgerätes ausgegeben werden.
- - The voltage of the energy supply network is first measured, the measurement being carried out by connecting a mains plug of the mains analysis handheld device directly to a mains socket of the supply network;
- - Then at least the fundamental frequency of the measured mains voltage (
eg 50 Hz) is filtered out via a high-pass filter; - - Different frequencies are selected using a bandpass filter;
- - The various selected frequencies are amplified by means of an amplifier;
- - The amplitudes of the amplified frequencies measured in an AD converter;
- - The measured amplitudes are supplied to a microcontroller as digitally prepared signals;
- - The digitally processed signals are evaluated by means of an evaluation device; and
- - in which the evaluated signals are output to an LCD panel of the network analysis handheld device.
Um die Messergebnisse u.a. endverbraucherfreundlich zugänglich zu halten ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die digital aufbereiteten Signale mittels einer Auswerteinrichtung ausgewertet werden.In order to measure the results According to the invention, keeping it accessible to end users is provided for the digitally processed signals to be evaluated by means of an evaluation device.
Des Weiteren erfindungsgemäß werden die ausgewerteten Signale an einen LCD-(liquid crystal display)-Panel des Netzanalysehandgerätes ausgegeben.Furthermore, according to the invention, the evaluated signals are output to an LCD (liquid crystal display) panel of the handheld network analysis device.
Während bislang bei abnehmenden Frequenzgenauigkeiten kaum gewerbliche Anwendungen realisierbar waren, schafft die vorliegende Erfindung mit dem Einsatz mehrerer Bandpassfilter zum Zwecke der gezielten Selektion mehrerer unterschiedlicher Frequenzen, deren jeweiligen Verstärkung und Umwandlung in digitale Signale erstmals ein Verfahren zur schnellen und einfachen Erfassung von leitungsgebundenen Störungen im unteren Frequenzbereich kleiner 500 kHz bis nahezu 1 kHz auf Energieversorgungsnetzleitungen mittels eines Netzanalysehandgerätes bereitzustellen.While commercial applications have so far hardly been feasible with decreasing frequency accuracy, the present invention for the first time creates a method for the quick and easy detection of line-based interference in the lower range by using several bandpass filters for the purpose of selectively selecting several different frequencies, their respective amplification and conversion into digital signals To provide a frequency range of less than 500 kHz to almost 1 kHz on power supply lines using a handheld network analysis device.
Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung, welche einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous developments and further developments of the invention, which can be used individually or in combination with one another, are specified in the dependent claims.
So kann in einer Ausgestaltung der Erfindung die Messung der verschiedenen Frequenzen in einem wählbaren Messmodus (insbesondere Peak, Max Hold, Min Hold oder Average) erfolgen.In one embodiment of the invention, the different frequencies can be measured in a selectable measurement mode (in particular peak, max hold, min hold or average).
Die Messung im Peak, Max Hold, Min Hold, oder Average - Modus erfolgt beispielsweise nach der Eingabe von Uhrzeit und Datum und dem gewünschten Messmodus vorzugsweise automatisch, wobei als voreingestellter Startmodus die „Peak“ - Messwerterfassung bevorzugt ist. The measurement in peak, max hold, min hold, or average mode is preferably carried out automatically, for example, after entering the time and date and the desired measurement mode, with “peak” measurement value acquisition being preferred as the preset start mode.
Um nicht nur starr vorgegebene sondern auch variable, an besonders interessierende und/oder angetroffene Randbedingungen anpassbare Frequenzen berücksichtigen zu können ist eine Ausgestaltung bevorzugt, bei der die einzelnen Bandpassfilter auf vorgebbare Frequenzen eingesteuert werden können.In order to be able to take into account not only rigidly predetermined but also variable frequencies that can be adapted to particularly interesting and / or encountered boundary conditions, an embodiment is preferred in which the individual bandpass filters can be controlled to predetermined frequencies.
Insbesondere ist bevorzugt, wenn die einzelnen Bandpassfilter über den Mikrokontroller eingesteuert werden.In particular, it is preferred if the individual bandpass filters are activated via the microcontroller.
So ist bevorzugt, wenn der Mikrokontroller die Maximalwerte der einzelnen Bandpassfilter, insbesondere logarithmisch, darstellt.It is preferred, for example, if the microcontroller displays the maximum values of the individual bandpass filters, in particular logarithmically.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die verschiedenen selektierten Frequenzen mittels eines logarithmischen Verstärkers verstärkt werden. Dies hat eine genauere Darstellbarkeit von niedrigen Spannungswerten (von z.B. 1 µV bis 10 Volt) zum Vorteil.In a further preferred embodiment it is provided that the different selected frequencies are amplified by means of a logarithmic amplifier. This has the advantage that low voltage values (e.g. 1 µV to 10 Volt) can be represented more precisely.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich auch eine Vorrichtung, nämlich Netzanalysehandgerät, eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens wie zuvor beschrieben.Finally, the present invention also relates to a device, namely a network analysis handheld device, set up to carry out a method as described above.
Insbesondere ist ein Netzanalysehandgerät nach der vorliegenden Erfindung nicht an die im Stand der Technik anzutreffenden Limitationen, insb. an die 50 Ohm, gebunden. Vielmehr kann dieses mit dem beigefügten Netzstecker direkt auf das 230VAC - Versorgungsnetz aufgeschaltet werden.In particular, a network analysis handheld device according to the present invention is not bound to the limitations encountered in the prior art, in particular to the 50 ohms. Rather, it can be connected directly to the 230VAC supply network using the supplied mains plug.
Der Einsatz eines Verfahrens bzw. einer Vorrichtung, nämlich Netzanalysehandgerät, ist in vielen Bereichen ermöglicht, insbesondere überall dort, wo leitungsgebundene Störspannungen ermittelt werden müssen, wie in den Bereichen Baubiologie, Power Line Kommunikation (PLC), Elektro-Installationsbetriebe, Monteure, Energieversorger oder wo elektrische und elektronische Geräte gestört werden.The use of a method or a device, namely a handheld network analysis device, is possible in many areas, particularly wherever line-bound interference voltages have to be determined, such as in the areas of building biology, power line communication (PLC), electrical installation companies, fitters, energy suppliers or where electrical and electronic devices are disturbed.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die begleitende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Netzanalysehandgerätes näher beschrieben:The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing using a preferred exemplary embodiment of a handheld network analysis device:
Darin zeigen schematisch:
-
1 ein Netzanalysehandgerät als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung; -
2 das LCD-Panel eines mittels des Netzanalysehandgerätes gemäß1 beispielhaft erhaltenes erstes Messergebnis; -
3 das LCD-Panel eines mittels des Netzanalysehandgerätes gemäß1 beispielhaft erhaltenes zweites Messergebnis mit eingeblendeten Grenzwertkurven; und -
4 die in einem Diagramm dargestellten Daten einer Störspannungsmessung.
-
1 a network analysis handset as a preferred embodiment according to the invention; -
2nd the LCD panel according to a using the network analysis handheld1 first measurement result obtained by way of example; -
3rd the LCD panel according to a using the network analysis handheld1 second measurement result obtained by way of example with superimposed limit value curves; and -
4th the data of an interference voltage measurement shown in a diagram.
Das in
Über einen vorzugsweise äußerst breitbandigen, bevorzugt logarithmischen, Verstärker werden die einzelnen Frequenzen verstärkt. Insbesondere aber wird das selektierte Störsignal über den Verstärker für einen AD-Wandler aufbereitet und dem Mikrokontroller zugeführt. Ein bevorzugter Mikrokontroller steuert auch die einzelnen Bandpässefilter, berechnet die Maximalwerte und übergibt das ausgewertete Signal an ein LCD-Panel des Netzanalysehandgerätes.The individual frequencies are amplified via a preferably extremely broadband, preferably logarithmic, amplifier. In particular, however, the selected interference signal is processed via the amplifier for an AD converter and fed to the microcontroller. A preferred microcontroller also controls the individual bandpass filters, calculates the maximum values and transfers the evaluated signal to an LCD panel of the network analysis handheld device.
Zur Netzanalyse wird das Netzanschlusskabel des Netzanalysehandgerätes in eine funktionsfähige Schuko- oder Netzanschlussdose gesteckt. Dabei muss auf keine Phasenlage geachtet werden. Sodann kann der Wippschalter am Netzanalysehandgerät auf „EIN = I“ geschaltet werden. Das Netzanalysehandgerät scannt sodann den Frequenzbereich von 1 kHz bis 500 kHz automatisch in „Peak - Modus“, sobald der Ein / Ausschalter (0 / I) eingeschaltet wurde. Eine Datenaufzeichnung erfolgt vorzugsweise erst dann, wenn mit der angezeigten Tastenfolien-Nummer angezeigte Aktionen gestartet werden; im dargestellten Beispiel also wenn die Taste „
- - Mittelwert (Average)
- - Spitzenwert (Peak)
- - Maximalwert gehalten (Max. hold)
- - Minimalwert gehalten (Min. hold)
- - Average
- - peak value
- - Maximum value held (Max. Hold)
- - Minimum value held (min. Hold)
Dazu können entsprechende Grenzwertkurven eingeblendet werden.Appropriate limit value curves can be shown for this purpose.
Die Funktionsweise eines bevorzugten Netzanalysehandgerätes wird nachfolgend an Hand verschiedener Praxisbeispiele verdeutlicht:The mode of operation of a preferred handheld network analysis device is illustrated below using various practical examples:
Beispiel: Peak - MessungExample: Peak measurement
In diesem Modus (Messeinstellung) wird bevorzugt jeder gemessene Spitzenwert im Bildschirm dargestellt und als Wert für die spätere Auswertung auf der SD - Karte gespeichert. Der Bildschirm kann mit der nächsten Abtastung überschrieben und ein neuer, ermittelter Wert (Balken) angezeigt werden.In this mode (measurement setting), each measured peak value is preferably displayed on the screen and saved as a value for later evaluation on the SD card. The screen can be overwritten with the next scan and a new, determined value (bar) can be displayed.
Beispiel: Max HoldExample: Max Hold
In diesem Modus (Messeinstellung) wird bevorzugt jeder gemessene Maximalwert im Bildschirm festgehalten und bei weiteren Maximalwerten in dem jeweiligen Frequenzbereich aktualisiert. Dadurch kann für jeden Frequenzbereich über den Zeitraum der Messung der absolut aufgetretene Maximalwert dargestellt werden.In this mode (measurement setting), each measured maximum value is preferably recorded on the screen and updated with further maximum values in the respective frequency range. As a result, the absolute maximum value that has occurred can be displayed for each frequency range over the period of the measurement.
Beispiel: Min HoldExample: Min Hold
In diesem Modus (Messeinstellung) wird bevorzugt jeder gemessene Minimalwert im Bildschirm festgehalten und bei weiteren Minimalwerten in dem jeweiligen Frequenzbereich aktualisiert. Dadurch kann für jeden Frequenzbereich über den Zeitraum der Messung der absolut aufgetretene Minimalwert dargestellt werden.In this mode (measurement setting), each measured minimum value is preferably recorded on the screen and updated with further minimum values in the respective frequency range. As a result, the absolute minimum value that has occurred can be displayed for each frequency range over the period of the measurement.
Beispiel: AverageExample: Average
In diesem Modus (Messeinstellung) werden bevorzugt für jede Frequenz
Beispiel: Einblendung von GrenzwertkurvenExample: Showing limit value curves
Entsprechend der derzeit gültigen EN - Norm „EN 55011“ ist der Grenzwert im NA 02-13 ab 150 kHz bis 500 kHz für jeden Hersteller und Anlagenbetreiber zur Einhaltung bindend (in
Daher kann der angegebene, in
Im Falle einer Normanpassung, oder einer Gesetzesänderung im Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) von Betriebsmitteln (kurz EMV-Gesetz) kann ein Update für das Netzanalysehandgerät eingespielt werden. In the event of a standard adjustment, or a change in the law on the electromagnetic compatibility (EMC) of equipment (EMC law for short), an update for the network analysis handheld device can be installed.
Der als Praxiswert empfohlene Grenzwert im Bereich von 1 kHz - 150 kHz ist im Messmodus EN 55011 - B hinterlegt und kann über die Menüführung „Grenzwerte“ ein, bzw. ausgeschaltet werden. Die empfohlene Grenzwertkurve ist in
Zusammenfassend ist festzuhalten: Die Darstellung mit dem Grenzwert ab 1 kHz ist nur im Menü „Grenzwerte“ EN 55011-B hinterlegt. Der in
Beispiel: Vorschlag zur Ermittlung von Störquellen im Versorgungsnetz (Haus / Gebäude)Example: Proposal for determining sources of interference in the supply network (house / building)
Diese Möglichkeit der Störermittlung ist nur empfohlen, wenn durch das Abschalten der Sicherungen kein wichtiger Kontroll-, Arbeits- oder Produktionsprozess unterbrochen wird.This possibility of fault detection is only recommended if no important control, work or production process is interrupted by switching off the fuses.
Die Entfernung der Störquelle in einem Haus / Gebäude hat einen erheblichen Einfluss auf den Störspannungswert (dBµV), welcher Frequenzabhängig auf dem Display dargestellt wird.The distance of the interference source in a house / building has a significant influence on the interference voltage value (dBµV), which is shown on the display depending on the frequency.
Je näher sich die Störquelle am Netzanalysehandmessgerät befindet, desto höher ist der jeweilige Störpegel (Verluste durch lange Kabelleitungen dämpfen auch den angezeigten Pegel des ursprünglichen Störers im Haus / Gebäude).The closer the interference source is to the handheld network analyzer, the higher the interference level (losses due to long cable lines also dampen the displayed level of the original interferer in the house / building).
Wenn die Störquelle durch viele Summenstörer nicht zu ermitteln ist, dann besteht die Möglichkeit das Netzanalysehandmessgerät so nah wie möglich an einer Steckdose in unmittelbarer Nähe des Sicherungskastens einzustecken.If the source of interference cannot be determined by a large number of interference sources, there is the option of inserting the handheld network analyzer as close as possible to a socket in the immediate vicinity of the fuse box.
Schalten Sie anschließend alle Sicherungsautomaten „AUS“Then switch all circuit breakers "OFF"
Beachten Sie bitte dabei, dass dabei alle am Netz befindlichen Geräte Spannungslos geschaltet werden und dadurch ihre Grundeinstellungen und Speicherfunktionen verlieren können.Please note that all devices on the network are switched off and can lose their basic settings and memory functions.
Die Abschaltung aller Sicherungen kann bei verschiedenen Geräten und Anlagen inklusive Computern und Radioweckern einen „Reset“ auslösen, sodass nach der Inbetriebnahme der Sicherungen Neueinstellungen und Synchronisierungseinstellungen erforderlich sind.Switching off all fuses can trigger a "reset" on various devices and systems including computers and clock radios, so that new settings and synchronization settings are required after the fuses have been commissioned.
Schalten Sie anschließend jede Sicherung im Sicherungskasten einzeln zu und beobachten dabei das Messergebnis des Netzanalysehandmessgeräts.Then switch on each fuse in the fuse box individually and observe the measurement result of the handheld power analyzer.
Warten Sie nach jeder Einzelzuschaltung eine angemessene Zeit ab (ca. 10 - 15 Sekunden), denn manche Verbraucher benötigen eine Anlauf- u. Initialisierungszeit bis sie mit der Maximalleistung arbeiten.Wait for a reasonable time after each individual activation (approx. 10-15 seconds), because some consumers need a start-up and Initialization time until you work with the maximum power.
Durch die Einzelzuschaltung von Sicherungen können Sie im jeweiligen Sicherungspfad einen, oder mehrere Störquellen in einem Haus ermitteln und dann gezielt in diesem Sicherungszweig das betreffende, störende Gerät, oder Anlage gezielt selektieren.By switching on fuses individually, you can determine one or more sources of interference in a house in the respective backup path and then select the relevant interfering device or system in this fuse branch.
Mit dem ermittelten Testergebnis können Sie sich an die Bundesnetzagentur, Verbraucherschutzzentralen, oder an Baubiologen und Sachverständige wenden. Je nach Testergebnis und der aktuellen Gesetzes- und Normenlage muss Ihnen bei der Problembehebung geholfen werden.With the determined test result, you can contact the Federal Network Agency, consumer protection centers, or building biologists and experts. Depending on the test result and the current legal and normative situation, you may need help in solving the problem.
Beispiel: LangzeitmessungenExample: long-term measurements
Die Langzeitmessung muss mit dem mitgelieferten und am Netz betriebenen Ladegerät erfolgen. Eine Langzeitmessung, welche nur über den eingebauten Geräte - Akku durchgeführt wird, könnte zu Datenverlusten führen, wenn die Ladungskapazität des Akkus für die Dauer der Messung nicht ausreicht.The long-term measurement must be carried out with the charger supplied and operated on the mains. A long-term measurement, which is only carried out via the built-in device battery, could lead to data loss if the charge capacity of the battery is insufficient for the duration of the measurement.
Die Einzel,- Kurz,- und Langzeitmessung kann mit jedem Messmodus (Peak, Max Hold, Min Hold, Average) erfolgen. Die anschließende Auswertung und Dokumentation kann ich gleicher Weise dargestellt werden (Excel - File). The single, short, and long-term measurement can be carried out with any measurement mode (peak, max hold, min hold, average). The subsequent evaluation and documentation can be presented in the same way (Excel file).
Die Balkendarstellung des Netzanalysehandmessgeräts - im Bildschirm kann aus Speicherplatzgründen nur mit einem externen Foto festgehalten werden.The bar graph of the handheld network analyzer - for reasons of storage space, the screen can only be captured with an external photo.
Die maximale Langzeitmessung ist vom jeweiligen Einsatz der SD - Karte (nicht im Lieferumfang enthalten) abhängig.The maximum long-term measurement depends on the use of the SD card (not included in the scope of delivery).
Beispiel: Auswertung und Darstellung von MessergebnissenExample: Evaluation and display of measurement results
Alle Messdaten des Netzanalysehandmessgeräts werden auf der SD - Karte in einem txt - file abgespeichert.All measurement data of the handheld network analyzer are saved on the SD card in a txt file.
Dieses txt - File wird in die Excel - Tabelle (PC) übernommen und jeder Wert im Frequenzbereich, dem jeweiligen Messmodus, Datum und Uhrzeit dargestellt.This txt file is transferred to the Excel table (PC) and each value in the frequency range, the respective measuring mode, date and time is shown.
Mit den erfassten und tabellarisch übernommenen Einzelwerten können verschiedene und individuelle Grafiken in Excel erstellt, dargestellt und weiter verarbeitet werden.With the individual values recorded and taken over in tabular form, various and individual graphics can be created, displayed and further processed in Excel.
Es steht auf der CD eine Excel - Vorlage zur VerfügungAn Excel template is available on the CD
Schritt
SD - Karte in Kartenleser über PC auslesen:
- Unterschiedliche Messungen auf einer SD - Karte werden der Mess - Reihenfolge nach abgespeichert.
- Bei diesen Messungen wurde keine Zeit und Datum eingegeben!
- Different measurements on an SD card are saved in order of measurement.
- No time and date were entered for these measurements!
Schritt
Excel - Programm im PC aufrufen, starten und File MESSPRO.txt in das Excel - Programm mit „Öffnen“ laden. Wichtig: (Dateityp: alle Dateien wählen). MESSPRO mit Doppelklick aufrufen ...Call the Excel program on the PC, start and load the file MESSPRO.txt into the Excel program with "Open". Important: (file type: select all files). Call MESSPRO with a double click ...
Schritt
Textkonvertierungs- Assistent erscheint ...
Dateityp „Getrennt“ markieren und Dateisprung auf „MS-DOS“ festlegen.
Zum nächsten Schritt ...Text Conversion Assistant appears ...
Mark the file type "Separated" and set the file jump to "MS-DOS".
To the next step ...
Schritt
„Leerzeichen“ für eine spätere Tabellen- Darstellung (Texterscheinung) markieren, anschließend „Weiter“ bzw. „Fertig stellen“.Mark "space" for a later table display (text appearance), then "Next" or "Finish".
Nach den Schritten
In der bislang üblichen Praxis werden hauptsächlich Kapazitätsdioden verwendet. Das kommt aber für das hier dargestellte Netzanalysehandgerät jedoch nicht in Frage, da der Aufwand zu hoch ist. Vielmehr misst der AD-Wandler die Amplitude der Schwingung und gibt sie weiter als digitales Signal an den Mikrokontroller. Eine Auswertung über Fouriertransformation, wie sie bei üblichen Analysatoren durchgeführt wird, ist hierbei nicht nötig und ist auch für höhere Frequenzen >10kHz zu aufwendig.In the usual practice, capacitance diodes are mainly used. However, this is out of the question for the network analysis handheld device shown here, since the effort is too high. Rather, the AD converter measures the amplitude of the vibration and passes it on as a digital signal to the microcontroller. An evaluation via Fourier transformation, as is carried out with conventional analyzers, is not necessary here and is also too complex for higher frequencies> 10 kHz.
Das nach der Erfindung erhaltbare Netzanalysehandgerät ist kompakt, bedienerfreundlich und auch preiswert. Es ist entsprechend konzipiert. Herkömmliche Labormessgeräte sind meist deutlich komplizierter aufgebaut und setzen häufig Wissen und Verstehen voraus, welche Einstellungen man für die unterschiedlichsten Messungen benötigt. Die vorliegende Erfindung dagegen ist so einfach wie möglich gestaltet, vor allem auch bei der Bedienung. Gleichwohl gelang es überraschenderweise, alle benötigten Teile in ein kleines Gerätegehäuse so zu platzieren, dass keine gegenseitigen Beeinflussungen entstehen, also EVM-Verträglichkeit gewahrt blieb.The handheld network analysis device obtainable according to the invention is compact, user-friendly and also inexpensive. It is designed accordingly. Conventional laboratory measuring devices are usually much more complicated and often require knowledge and understanding of which settings are required for a wide variety of measurements. The present invention, on the other hand, is as simple as possible, especially when it comes to operation. Nevertheless, it was surprisingly possible to place all the required parts in a small device housing so that there was no mutual interference, so that EVM compatibility was maintained.
Weitere Charakteristika und/oder Vorteile des vorbeschriebenen Netzanalysehandgerätes lassen sich wie folgt zusammenfassen:
- • einfach zu bedienen;
- • Messwertdarstellung in dBµv grafisch und nummerisch;
- • Messung direkt an der Netzsteckdose;
- • Störspannungswerte in Anlehnung der Norm EN 55011;
- • Aufzeichnung von Messwerten für 24 Stunden auf SD-Card bis zu einem Jahr;
- • einschaltbare Grenzwertdarstellung;
- • Grenzwerte können auch festgelegt und dargestellt werden;
- • Akku- und Netzbetrieb.
- • easy to handle;
- • Representation of measured values in dBµv graphically and numerically;
- • measurement directly at the mains socket;
- • interference voltage values based on the standard EN 55011;
- • Recording of measured values for 24 hours on SD card up to one year;
- • Switchable limit value display;
- • Limit values can also be set and displayed;
- • Battery and mains operation.
Die bevorzugte Ausgestaltung eines Netzanalysehandgerätes kann ferner durch die folgenden Leistungsdaten beschrieben werden:
Während bislang bei abnehmenden Frequenzgenauigkeiten kaum gewerbliche Anwendungen realisierbar waren, schafft die vorliegende Erfindung mit dem Einsatz mehrerer Bandpassfilter zum Zwecke der gezielten Selektion mehrerer unterschiedlicher Frequenzen, deren jeweiligen, bevorzugt logarithmischen, Verstärkung und Umwandlung in digitale Signale erstmals ein Verfahren zur schnellen und einfachen Erfassung von leitungsgebundenen Störungen im unteren Frequenzbereich kleiner 500 kHz bis nahezu 1 kHz, insbesondere aber auch im Intervall 150 kHz bis 2 kHz, auf Energieversorgungsnetzleitungen bereitzustellen.While commercial applications have so far hardly been feasible with decreasing frequency accuracy, the present invention creates a method for the quick and easy detection of for the first time with the use of several bandpass filters for the purpose of selective selection of several different frequencies, their respective, preferably logarithmic, amplification and conversion into digital signals to provide line-based interference in the lower frequency range of less than 500 kHz to almost 1 kHz, but in particular also in the interval 150 kHz to 2 kHz, on power supply network lines.
Der Einsatz der Erfindung als insb. kostengünstig ausgebildetes Netzanalysehandgerät ist in vielen Bereichen ermöglicht, insbesondere überall dort, wo leitungsgebundene Störspannungen ermittelt werden müssen, wie in den Bereichen Baubiologie, Power Line Kommunikation (PLC), Elektro-Installationsbetriebe, Monteure, Energieversorger oder wo elektrische und elektronische Geräte gestört werden.The use of the invention as an especially inexpensive network handheld analyzer is possible in many areas, particularly wherever line-bound interference voltages have to be determined, such as in the areas of building biology, power line communication (PLC), electrical installation companies, fitters, energy suppliers or where electrical and electronic devices are disrupted.
Es eignet sich zur Störspannungsmessung von 1 kHz - 500 kHz , insbesondere aber auch im Intervall 2 kHz bis 150 kHz, und zur Erfassung von Störquellen in Gebäuden, welche mit den Taktfrequenzen im kHz-Bereich Spannungshübe von bis zu 10.000V/µs erzeugen können und dadurch andere Geräte und/oder Anlagen beeinflussen und zum Teil zu zerstören drohen !It is suitable for measuring interference voltages from 1 kHz - 500 kHz, in particular also in the
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