Bei vielen steht das DC Netzteil für die Funkgeräte nicht gerade im Sichtkontakt oder gar in einer Dachbodenabseite (wie bei mir). Daher wollte ich eine zentrale Anzeige für Spannung und Strom im Shack haben.
Entstanden ist eine Anzeige, die folgende Funktionen/Anzeigen erfüllt:

Spannung in V (10 - 20V), Standardfunktion bei 13,8V

Strom in A (0,1 - 50A)

Spitzenstrom

Leistung in W (1 - 999W)

elektrische Arbeit in kWh

V1.20a: Kapazität in Ah für Akku-Betrieb

Einschaltdauer in Stunden, nach 1 Woche in Tagen

Bargraph Balken oder kWh Anzeige per Taster

V1.20a: Ah- oder Is-Anzeige per Jumper (JP2) wählbar, auch im Betrieb

LCD Beleuchtung in 10 Schritten einstellbar, Quittungston

Speicherung der Beleuchtungsstufe bei NT Abschaltung

Abschaltung der Beleuchtung wenn keine Last (PowerSave)

Ab 14,9V Zwangsabschaltung der Verbraucher wenn Is Aktiv

V1.20b: Zwangsabschaltung der Verbraucher wenn Ah Aktiv bei unter 10,8V

V1.20a: Überspannungsüberwachung AUS bei Akku-Betrieb

V1.20b: Unterspannungsüberwachung EIN bei Akku-Betrieb

Anzeigen- und Messteil getrennt

Leistungsmessbereich für den Bargraph Balken mit Jumper einstellbar, 400/750W

NEU: Version 1.50a mit den gleichen Funktionen der Modul-Version:

Funktion der 2.00 Version von der Modul-Version integriert

Neuer Controller ATMega168, dabei (fast) gleiches Layout/Platine

Freie Shuntwahl von 1/10mOhm oder 60mV DIN Shunts bis 400A

Freie Wahl der Aussteuergrenze des Bargraphen für Leistung (4200-62W)

Langzeitspeicherung von kwh, Ah und Einschaltzeit

Zeitrelevante Messwerte sind genauer durch neues Timing

Alle weitere siehe neues PDF-Dokument V1.50!!!

Das Display beinhaltet nur das LCD Modul, ein paar Bauteile und einen Taster. Der Rest ist im Messteil untergebracht, dieser besteht aus der Messwerteaufbereitung, der Controllereinheit, Spannungsversorgung und Relais. Die Messeinheit und die Anzeige werden mit einem 6-poligen Diodenkabel verbunden, auf der Messteilseite ist ein DIN-Stecker und Print-Buchse vorgesehen.

Beim erstmaligen Einschalten wird man zum abgleichen der Spannung aufgefordert, falls die Genauigkeit der 3 Spannungsteiler Widerstände (1%) nicht reicht. Dazu wird der Taster so oft gedrückt, bis die IST-Spannung eines Multimeters mit der Soll-Anzeige übereinstimmt. Die IST-Spannung im LCD-Display entspricht hierbei die vom uC durch den Spannungsteiler ermittelte Spannung. Dieser Vorgang sollte ohne Last und bei 13,8V erfolgen, somit dann auch kein Zutun des Anwenders erforderlich ist. Ist der SOLL-Spannungswert eingestellt, wird dieser nach 10s übernommen und im EEPROM abgespeichert. Möchte man diesen Vorgang wiederholen, reicht es, den Taster beim Einschalten gedrückt zu halten, bis ein entsprechender Hinweis im LCD erscheint.
Als zweiter Abgleich muss der Operationsverstärker für den Strommessverstärker symmetrisiert werden, hierzu wir der Strom mit einem Multimeter kontrolliert und mit PT2 korrigiert.
Mit PT1 wird noch der Kontrast des LCD Displays eingestellt, weitere Abgleicharbeiten sind nicht mehr erforderlich.

Der Aufbau erfolgt bis ein paar Ausnahmen ohne SMD Bauteile, diese sind aber einfach zu verlöten. Die ICs werden mit IC-Fassungen gesockelt, hierzu sollten nur Präzisionsfassungen verwendet werden. Das teuerste Bauteil ist der Strom-Shunt, dessen Widerstandswert sehr klein gewählt wurde, um den Spannungsabfall so gering wie möglich zu halten. Daher kam ein Shut mit 1mOhm und separaten Spannungsfühlern zum Einsatz. Um die Masse nicht durch den Shunt zu verfälschen, wurde dieser auf der positiven Seite untergebracht, weiteres siehe auch Schaltplan und Layout im PDF.
Die Relais sind für ein 25A Standard Netzteil ausgelegt. Auf den Leiterbahnen unter den Relais müssen noch 2x 1,5mm² Kupferdraht bzw. Litze aufgelötet werden, um den Spannungsabfall gering zu halten. (Wärmeentwicklung bei Dauerlast)
Wer mehr Strom benötigt und die Sicherheitsabschaltung bei Überspannung nutzen möchte, sollte externe Relais mit ausreichender Stromfestigkeit verwenden. Der hier vorgestellte Aufbau geht wie schon erwähnt von einem Standard 25A NT aus.

Im normalen Betrieb werden die Messgrößen U, I, Is und P angezeigt. Der Spitzenstrom wird rechts oben angezeigt, aus Platzgründen ohne Maßeinheit. Der Wert wird ständig nach oben korrigiert, bis kein Messwert größer ist als der zuvor gemessene, dieser wird dann für ca. 2sec angezeigt et cetera
Der Taster ermöglicht das dimmen der LCD-Beleuchtung in 10 Schritten. Ein min. 400ms langes drücken schaltet zwischen der Power-Peak-Balken Anzeige und der elektrischen Arbeit um, da das 2x16 LCD Modul nicht ausreichend Platz für alle Information bieten kann. Während des gedrückt halten wird noch die aktuelle Laufzeit des Netzteiles in Stunden, nach einer Woche in Tagen anzeigt. Somit ist ein direkter Bezug der elek. Arbeit und die dazu verstreichende Zeit/Tage möglich.

NEU: Für Akku-Betrieb wurde noch die Kapazitätsmessung in Ah hinzugefügt.
Ist JP2 offen, bleibt die Standard-NT Funktion aktiv, so wie auch die Spannungsüberwachung und Zwangsabschaltung.
JP2 geschlossen bewirkt die Ah Anzeige anstatt dem Spitzenstrom und die Überspannungsüberwachung ist deaktiviert. Eine nun aktivierte Unterspannungsüberwachung schütz den Akku vor Tiefenentladung und schaltet die Last bei unter 10,8V ab. Das Power-Meter sollte aber nicht zu lange angeschlossen sein, da es weiterhin aktiv ist und den Akku mit ca 80mA entlädt.
Der Bargraph oder die elek. Arbeit ist auch hier weiterhin mit dem Taster wählbar.
Der Jumper JP2 kann auch während des Betriebes betätigt werden, da die Ah im Hintergrund weiterhin ermittelt werden. Ein Kippschalter im Gehäuse wäre auch denkbar, falls die Funktionen öfter gewechselt werden sollen.

Sind alle Verbraucher ausgeschaltet, bzw deren Stromaufnahme unter 200mA, schaltet der Mikrokontroller auf Power-Save um, zeigt diesen an und schaltet die Beleuchtung ab. Dies ist ein Vorteil, wenn zwar alle Geräte ausgeschaltet werden, dass Netzteil jedoch nicht. Auch werden weiterhin die Messwerte U, I, I_s und W angezeigt.

Durch den großen Strommessbereich von 0-50A ergibt sich eine Auflösung von 50mA/Digit, da der A/D Wandler max. 10bit auflösen kann. Hinzukommt noch ein Fehler von +/- 1-2 Digit, bedingt durch das AD-Wandler Quantisierungsrauschen. Bei einer Stromaufnahme von 10A hat sich ein Fehler von 1% eingestellt.
Der Spannungsmessbereich ist da etwas besser, hier wird eine Auflösung von 20mV/Digit erreicht. Die genannten Messfehler sind aber als Betriebsmessgerätvöllig in Ordnung und stehen im guten Verhältnis Kosten/Aufwand und zur Messgenauigkeit.

Ich habe wieder Schaltplan, Layout, Bestückungsplan und die Reichelt-Bestellliste als Archiv bereitgestellt. Der Aufbau sollte selbsterklärend sein, sonst einfach Fragen.
Ein fertig gebrannter Mikrokontroller oder die Firmware kann von mir bezogen werden (SKP).

Hier wieder ein paar Bilder (anklicken):

	Die fertige aufgebaute Schaltung ohne Gehäuse, rechts oben der 1 mOhm Shunt
	Messteil im geöffneten Gehäuse mit Shunt und Bedrahtung
	Messteil im Gehäuse und Zuleitung/Stecker
	Anzeige mit Belastung und Beleuchtung 100%, unten der Power-Peak-Balken
	Anzeige mit Belastung und elek. Arbeit in kWh
	Anzeige ohne Last und Beleuchtung Aus, oben rechts der Taster, 50mA ist der Eigenbedarf
	Der gesamte Schaltplan, rechts oben der Anzeigenteil, der Rest die Messeinheit
	Als alternative, die SMD Version zum Einbau in das Netzteil - Oberseite
	und die Unterseite mit den SMD Bauteilen

- Der komplette Aufbau zum Download => dc-power-display_v150a.pdf NEU
- Der komplette Aufbau zum Download => dc-power-display_v120b.pdf ALT

- Der Messteil als SMD-Version zum Festeinbau.
- Kleines Video von der Bargraph-Anzeige bei SSB-Modulation 100W auf
  80m zur Demonstration. (4,7MB)

- Wichtige Hinweise zum FET BS250 Q1: dc-power-meter_info_bs250.pdf !!!!

- Die Firmware ist im Format HEX und BIN für beide Platinen mit der
  Version 1.50a (History) fertig gestellt und kann per eMail angefordert werden
  sowie auch fertig gebrannte Mikrocontroller zum SKP.