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Leistung mit Oszilloskop berechnen/messen
 
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karatekidz



Anmeldungsdatum: 09.08.2016
Beiträge: 6

Beitrag karatekidz Verfasst am: 09. Aug 2016 13:25    Titel: Leistung mit Oszilloskop berechnen/messen Antworten mit Zitat

Hallo Leute, hoffe ihr könnt mir bei einem für mich verzwicktem meßtechnischen Problem helfen, ich will die abgegebene Leistung in Jule von einem Defi messen, d.h ich erzeuge über einen 50 Ohm Widerstand mit einem 1:100 Teiler eine Entladungs-Kurve an meinem Oszi (Owon MSO 1V/DIV 1mS/DIV), welche ich auch als Excel Tabelle speichern kann. Ich bekomme so für die Messung mit ca.4500 Meßwerte und einer Gesamteßdauer von ca. 9ms. Das Problem ist, das ich nicht draufkomme wie ich genau umrechnen muß um auf den Leistungswert zu kommen.Ich habe pro Messung (Dauer 2uS) einen Meßwert wie komme ich so auf die abgegebene Gesamtleistung in Jule?lg Carsten



Messung 200 Jule.xls
 Beschreibung:
Datei mit den Messwerten

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 Dateiname:  Messung 200 Jule.xls
 Dateigröße:  753 KB
 Heruntergeladen:  265 mal

Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 09. Aug 2016 13:36    Titel: Antworten mit Zitat

Willkommen im Physikerboard!

Du willst offenbar nicht die Leistung P, sondern die Arbeit W=P*t berechnen, denn die Leistung hast Du ja.

Nun siehst Du ja schon an der obigen Formel, dass Du einfach nur die Leistung eines Zeitabschnitts mit der Zeitdauer dieses Abschnitts multiplizieren musst, um auf W in diesem Abschnitt zu kommen.

Und dann alle W aufaddieren.

Viele Grüße
Steffen
karatekidz



Anmeldungsdatum: 09.08.2016
Beiträge: 6

Beitrag karatekidz Verfasst am: 09. Aug 2016 14:36    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Steffen,
danke für die schnelle Antwort,
das dachte ich auch, aber ich komme da als Summe auf utopische
Werte. Ich sollte ja meiner Meinung nach sowas um die 200W/s
rausbekommen d.h. 200Jule?
Mein Defi gibt schon recht genau 200J ab, aber ich will halt durch
die Messung genau die Abweichung ermitteln.
Schau doch bitte mal in die angehängte excel Datei, vielleicht
sieht du ja den Fehler wo ich mache.thx
isi1



Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2901
Wohnort: München

Beitrag isi1 Verfasst am: 09. Aug 2016 14:36    Titel: Re: Leistung mit Oszilloskop berechnen/messen Antworten mit Zitat

karatekidz hat Folgendes geschrieben:
Ich habe pro Messung (Dauer 2uS) einen Meßwert wie komme ich so auf die abgegebene Gesamtleistung in Jule? Carsten
Ich sehe in Deiner Tabelle nur einen einzigen Fehler, Carsten: In Feld G4524 sollte =MITTELWERT(G9:G4523) stehen und nicht die Summe.
Damit zeigt er dann 13 J an - stimmt das?

Edit isi: ich sehe gerade Deine 200 J des Defi (Defibrillator?). Dann werden wahrscheinlich die 50 Ohm nicht an die Aufgabenstellung angepasst sein. Hast Du denn das Gesamtschaltbild?
_________________
Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ


Zuletzt bearbeitet von isi1 am 09. Aug 2016 14:50, insgesamt einmal bearbeitet
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 09. Aug 2016 14:44    Titel: Antworten mit Zitat

karatekidz hat Folgendes geschrieben:
Ich sollte ja meiner Meinung nach sowas um die 200W/s
rausbekommen d.h. 200Jule?


Was für eine Einheit ist denn W/s??? Jedenfalls nicht J (Joule)! Mir scheint, Dir ist der Unterschied zwischen Leistung und Energie (oder Arbeit) noch nicht ganz klar
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 09. Aug 2016 14:50    Titel: Antworten mit Zitat

karatekidz hat Folgendes geschrieben:
ich komme da als Summe auf utopische
Werte.


Wieso? Du könntest eine neue Spalte einführen, die die Watt jeweil mit 2µs multipliziert und alle diese Werte aufaddieren. Alternativ kannst Du die Watt, die Du ja unten zu 6567798,4W aufaddiert hast, mit den 2µs malnehmen (Distributivgesetz). Das ergibt in beiden Fällen zwar nicht 200 Joule, aber ist offenbar korrekt.
karatekidz



Anmeldungsdatum: 09.08.2016
Beiträge: 6

Beitrag karatekidz Verfasst am: 09. Aug 2016 15:02    Titel: Antworten mit Zitat

@GVC
liegt da vielleicht mein Denkfehler? Ich bin davon ausgegangen das
1 Joule = 1 Watt/sekunde


@Steffen
ich habe eigentlich keinen Schaltplan, du musst dir das ganze Parallel vorstellen,
d.h. Defi als "Kondensator" speist parallet einen 50Ohm Widerstand und über einen 1:100 Teiler greife ich dann die Spannung am Widerstand ab, wo ich da dann in der Tabelle wieder mit 100 Multiplizieren muss.
Die rund 13Watt können nicht passen, das müssen so um die 200J bzw. Watt sein, langsam glaube ich hier liegt der Denkfehler beim umrechnen Hammer
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 09. Aug 2016 15:08    Titel: Antworten mit Zitat

karatekidz hat Folgendes geschrieben:
Ich bin davon ausgegangen das
1 Joule = 1 Watt/sekunde


Nein, es ist ja, wie geschrieben, W=P*t, also...

karatekidz hat Folgendes geschrieben:
Defi als "Kondensator" speist parallet einen 50Ohm Widerstand und über einen 1:100 Teiler greife ich dann die Spannung am Widerstand ab


Aber so berechnest Du doch die Leistung/Energie im 50-Ohm-Widerstand! Was für ein Strom durch den Defi fließt, weißt Du damit nicht. Nein, der Widerstand müsste in Reihe, an dem misst Du die Spannung, um den Strom durch den Defi zu messen, am Defi selbst misst Du dessen Spannung, die zwei Werte multiplizierst Du dann zur Leistung.
karatekidz



Anmeldungsdatum: 09.08.2016
Beiträge: 6

Beitrag karatekidz Verfasst am: 09. Aug 2016 15:34    Titel: Antworten mit Zitat

wozu 2x die spannung messen?
reihe/parallel....
also irgendwie richtig und doch nicht richtig von mir beschrieben.

Also den Defi wie einen Kondensator mit Schalter vorstellen, dieser
ist parallel auf den Meßwiderstand mit 50 Ohm gelegt und erzeugt
mir so eine Entladekurve welche ich über einen Spannungsteiler 1:100
auch parallel am Widerstand abgreife (der Defi kann Spannungen bis 2-3KV und
Ströme kurzzeitig bis ca 50A produzieren pro Entladung)
über I=(U*100)/R bekomme ich den Strom pro Zeitdauer von 2uS
und P=I²*R die Leistung in W für 2uS
Also doch Umrechnung von W in Jule fehlerhaft?
isi1



Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2901
Wohnort: München

Beitrag isi1 Verfasst am: 09. Aug 2016 15:47    Titel: Antworten mit Zitat

karatekidz hat Folgendes geschrieben:
Also doch Umrechnung von W in Jule fehlerhaft?
Nein, die Rechnung ist nicht fehlerhaft, die Versuchsanordnung ist fehlerhaft, denn für den menschlichen Körper solltest Du schon etwa 1000 Ohm rechnen und nicht 50 Ohm.
Bei 50 Ohm Belastung verbraucht der Defi seine Entladeenergie hauptsächlich intern.

_________________
Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 09. Aug 2016 15:56    Titel: Antworten mit Zitat

Ah, wir nähern uns. Elektrisch liegt dann der Widerstand tatsächlich in Reihe zum Defi. Und er entspricht dann dem Körperwiderstand, über den sich der Kondensator entlädt. Die Spannung und der Strom sind dann dieselben, die auch der Körper abbekommt, daraus kann man Leistung und Energie berechnen.

Dann ist die Vorgehensweise in Ordnung. Dass nur besagte 13 statt 200 Joule rauskommen, kann ich nicht groß kommentieren. Das einzige, was mich etwas stutzig macht, sind die Messwerte. Laut Wikipedia sollten bis 4000 Volt am Anfang aus so einem Defi kommen, wodurch auch entsprechende Ströme fließen. Bei Dir ist der erste Spannungswert aber gerade mal 228V und geht im Laufe der Messung nur auf schlappe 464V hoch, also um einiges kleiner. Da scheint also was nicht zu stimmen.
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 09. Aug 2016 16:00    Titel: Antworten mit Zitat

isi1 hat Folgendes geschrieben:
für den menschlichen Körper solltest Du schon etwa 1000 Ohm rechnen und nicht 50 Ohm.


Kenne ich auch so, allerdings heißt es in der Wiki:

Zitat:

Die Spannung beträgt bis 4000 Volt und liegt zwischen 3 und 40 Millisekunden am Patienten an. Die Stromstärke erreicht bei üblichen Körperwiderständen zwischen 50 und 100 Ohm bis zu etwa 50 Ampere.


Ich weiß schon, dass man dieser Quelle nicht so vertrauen sollte, aber eventuell ist bei Defi-Anwendungen mit richtigen Elektroden der Widerstand tatsächlich so gering. Interessant wäre eine Messung mit 1000 Ohm aber auf jeden Fall.
karatekidz



Anmeldungsdatum: 09.08.2016
Beiträge: 6

Beitrag karatekidz Verfasst am: 09. Aug 2016 16:44    Titel: Antworten mit Zitat

@isi1
die 1000 Ohm wo du meinst (Baseline) ist ein Basiswert für Messungen
z.B. bei Lead II.
die 50Ohm ist ein Invasiver Wert wo durch die hohe Spannung/Stromstärke bewusst Verletzungen bei der Reanimation in Kauf genommen werden.
Alle auf dem Markt erhältlichen Defitester arbeiten mit einem 50 Ohm Widerstand

@Stefen
da muss leicht lachen.... ich habe ständig Defibrillatoren und Tester in der Hand, und es ändert sich öfters was, früher benutze man nur monophasische (Kondensator) und heute gibt es nur noch biphasische (+- wechselt beim entladen und max 160J=weniger invasiv), aber 4kV?
Es geht beim defibrillieren eigentlich immer nur um die abgegebene Leistung.
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 09. Aug 2016 16:55    Titel: Antworten mit Zitat

Gut, wenn Du sagst, dass 4kV aus einem Defi nicht rauskommen, glaube ich Dir das, ich kenn mich da nicht aus.

Dann hilft es nichts: Du hast einen Leistungsverlauf, der bei etwa 4000 Watt anfängt, auf ca. 2500 Watt absinkt, noch mal auf ca. 3000 Watt steigt und dann schnell auf Null geht. Nach etwa 5ms ist eigenlich schon alles vorbei.

Die Fläche unter dieser Leistung-/Zeit-Kurve ist eben die gesuchte Energie. Die kann man auch mit dem Auge abschätzen: im Schnitt ist die Höhe bei etwa 3000 Watt, bei einer Dauer von 5ms. Das gibt 3000W*0,005s=15Ws=15J. Tut mir leid, mehr wird's nicht.
karatekidz



Anmeldungsdatum: 09.08.2016
Beiträge: 6

Beitrag karatekidz Verfasst am: 09. Aug 2016 17:08    Titel: Antworten mit Zitat

ja... danke erstmal,
ich werde die Messungen die Tage nochmals wiederholen
und mich dann mit dem Ergebnis melden, evtl passt ja auch
was mit dem Tastkopf nicht???
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 09. Aug 2016 17:18    Titel: Antworten mit Zitat

Normalerweise gibt es einen Kalibrationsanschluss, häng den Tastkopf mal sicherheitshalber da dran (oder an eine bekannte Spannung), einfach um sicherzustellen, dass die gemessene Spannung auch stimmt. Dazu gibt es üblicherweise ein Kalibrationspoti, das, falls man nicht kalibriert, in Normalstellung stehen sollte (wird auch gern vergessen). Weiterhin ist der Teiler dem Oszi normalerweise über eine Codierung bekannt, eigentlich brauchst Du den Faktor gar nicht zu berücksichtigen.

Mehr Fehlerquellen fallen mir jetzt nicht ein, warten wir ab.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 09. Aug 2016 19:09    Titel: Antworten mit Zitat

karatekidz hat Folgendes geschrieben:
Es geht beim defibrillieren eigentlich immer nur um die abgegebene Leistung.


Bei allen Beschreibungsn von und über Defibrillatoren habe ich als Kennwert immer nur die abgegebene Energie, nicht aber die Leistung gefunden. Aber vielleicht habe ich auch falsch geguckt ...
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