Power Functions Energiemeter (9668 und 9669)

Das Energiemeter ist erstmalig in dem Jahr 2010 einzeln und als Teil des "Erneuerbare Energien Add-On" Sets (9688) in der Lego Education Reihe erschienen.
Es zeigt Eingangswerte und Ausgangswerte in Volt, Watt (P=U*I), Ampere und den Ladezustand des Energiespeichers in Joule auf dem Bildschirm an. Der Ladezustand entspricht NICHT dem tatsächlichen Ladezustand des Akkus, sondern der "Energiereserve", die man mit einem Generator oder einer Solarzelle für Experimente aufgeladen hat. 
Außerdem ist es möglich, die Sensorwerte an einen NXT oder EV3 weiterzureichen. Den entsprechenden Block für die Programmierumgebung kann man hier finden.
Die Messung erfolgt nach meinen Schätzungen über die Motorpins C1 und C2 anstatt der Pins, die zum Beispiel von den IR Empfängern genutzt werden.
Damit das Messgerät die Messungen durch Leistungsentnahme nicht verfälscht, hat es einen Ni-MH Akku, der auch als Energiespeicher genutzt wird. Er hat 150mAh Kapazität. Bei aktuellen Versionen des Energiemeters ist der Akku nicht mehr dunkelgrau, sondern hellgrau.

Nutzung des Energiespeichers

Es ist darüber hinaus möglich, den Akku aufzuladen und dann für einen kurzen Zeitraum Modelle damit zu betreiben (zum Beispiel wenn die Leistung aus der Solarzelle nicht ausreicht kann man den Akku erst über 10 Minuten aufladen und dann in 4 Minuten entladen). Für Versuche können maximal 100 Joule gespeichert werden.
Man kann die Drehrichtung von Motoren, die an das Energiemeter angeschlossen sind, mit dem orangenen Knauf ändern. Eine Geschwindigkeitssteuerung ist nicht möglich.
Wenn man die grüne Taste für 2 Sekunden gedrückt hält, wird der Wert für die "Energiereserve" für Experimente auf 0 gesetzt. Hält man die grüne Taste für ungefähr 10 Sekunden, wird der vollständige Akku entladen. Dafür werden ungefähr 1 1/2 Stunden benötigt.

Energiespeicher laden

Um den Akku vollständig zu laden, sollte er für ungefähr 3h mit einer Batteriebox o.ä. verbunden werden - oder bis das Display aus geht.
Zum Laden des Energiespeichers muss das Energiemeter eingeschaltet sein und es muss über die Motorpins des Power Functions Anschlusses an der Rückseite des Messgerätes Energie zugeführt werden. Über den Mindstorms Anschluss an der Oberseite des Energiemeters kann das Gerät nicht geladen werden, man kann aber z.B. einen NXT über 2 Adapterkabel zum Laden nutzen. Für den Einsatz im Schulunterricht finde ich die Lademethode sehr umständlich.
Falls der Akku geladen werden sollte, wird links neben der Joule-Anzahl ein Blitz angezeigt. Für weitere Erklärungen usw gibt es eine Anleitung von LEGO.

Technische Daten (aus der LEGO Education Dokumentation)

  • Eingangsspannung: 0,0 bis 9,9V
  • Eingangsstrom: 0,000 bis 0,200 A (200mA)
  • Eingangsleistung P = U * I (Spannung x Strom)
  • Gespeicherte Energie: 0 bis 100 Joule
  • Ausgangsspannung: 0,0 bis 9,9V
  • Ausgangsstrom: 0,000 bis 0,450A
  • Ausgangsleistung P = U * I (Spannung x Strom)
Der Anzeigewert wird alle 0,5 Sekunden aktualisiert. Seine Berechnung erfolgt durch die Mittelung aller 100 Messungen, die in 0,5 Sekunden erfolgen.

Sensorinformationen (von botbench.com)

Das Energiemeter nutzt das I2C-Protokoll zur Verbindung mit einem NXT oder EV3. Die Adresse ist 0x04.
Alle Messwerte außer Joule müssen durch 100 dividiert werden. Außerdem sind die Messwerte "lached" (ich verstehe den Begriff so, dass alle Messwerte zu einem Zeitpunkt sind, wenn man alle Werte in einer Abfrage liest und nicht nur einzelne).
Es gibt folgende Register zum Lesen:
Registername Nummer Registername Nummer
Eingangsspannung, LSB 0x0A Eingangsspannung, MSB 0x0B
Eingangsstrom, LSB 0x0C Eingangsstrom, MSB 0x0D
Ausgangsspannung, LSB 0x0E Ausgangsspannung, MSB 0x0F
Ausgangsstrom, LSB 0x10 Ausgangsstrom, MSB 0x11
Joule, LSB 0x12 Joule, MSB 0x13
Eingangsleistung, LSB 0x14 Eingangsleistung, MSB 0x15
Ausgangsleistung, LSB 0x16 Ausgangsleistung, MSB 0x17

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