Herzlich Willkommen zu eXact v1.24!

In der neuesten Version des Elektro2002 Nachfolgers "eXact" (eXact - XML-based application for circuit testing) wurde weiter an der Oberfläche gearbeitet: Ein Drehregler für die Stromquelle, und analoge Messgeräte lassen das Programm visuell ansprechender erscheinen. Wenn Sie das Projekt noch aus "Elektro2002"-Zeiten kennen, werden Ihnen auch die Funktionen zum Simulieren von Wechselstromkreisen neu sein, und dass Dateien als XML gespeichert werden können und sichim Browser plattformunabhängig betrachtet lassen.

Nach dem kinderleicht zu bedienenden Baukastensystem können die Bauelemente und Verbindungen "zusammengeklickt" werden und die jeweiligen Daten für die Bauelemente eingegeben werden. Mit der Echtzeitsimulation lassen sich alle Veränderungen sofort beobachten und richtige kleine Experimente durchführen. Beim Erstellen der Schaltbilder können Sie auf vertraute Funktionen wie Drag&Drop und mehrfaches Selektieren zurückgreifen.

Somit dient eXact als idealer Einstieg für die schulische/betriebliche e-technische Ausbildung oder auch als Hilfe für einfache Probleme der Hauselektronik. Für die Einführung in die Arbeitsweise mit dem Programm bietet es sich an, eine kurze Demonstration anzusehen - Sie finden diese im Menüpunkt "Info".

Die Benutzeroberfläche

Die Arbeit mit eXact ist vor allem in zwei Teile unterteilt: Das Erstellen der Schaltbilder und die Simulation. Im Hauptfenster werden die Schaltbilder gezeichnet und den Bauelementen werden Werte zugeordnet (z. B. Volt-Angabe der Spannungsquelle). Im Simulationsfenster werden die Simulationsergebnisse für die jeweilige markierte Zelle dargestellt. Im Messfenster werden übersichtlich alle Messwerte der Volt- und Amperemeter angezeigt. Weiterhin existieren zwei Diagrammfenster, das Effektivwerte-Diagramm, welches einfach eine bestimmte Effektivgröße aufzeichnet – entweder anhand eines definierten Parameterbereichs einer ausgewählten Zelle oder zeitlich (also protokollierend). Weitere Möglichkeit der Visualisierung ist das Phasendiagramm – dabei werden zwei ausgewählte Größen eines Wechselstromkreises als Sinuskurve dargestellt.

Neben dem Hauptfenster gibt es ein weiteres wichtiges Fenster. Das Hauptfenster beinhaltet den Arbeitsbereich, in dem Schaltbilder erstellt und bearbeitet werden. Des Weiteren gibt es das Simulationsfenster, in dem alle Ergebnisse der Simulation für die jeweils markierte Zelle dargestellt werden.
Abbildung 1 zeigt das Hauptfenster, bestehend aus dem Arbeitsbereich (links) und dem Eingabebereich (rechts). Über diesen können die Paramater geändert und Bauelemente erstellt und bearbeitet werden. Das kleine "K" unten rechts am Arbeitsbereich dient zum Umschalten in den Kompaktmodus, wobei statt des Eingabebereichs nur eine Statuszeile angezeigt wird, die Informationen zur Zelle angibt. Vor allem bei geringen Bildschirmauflösungen ist diese Einstellung sinnvoll - das Zeichnen der Adern und Platzieren der Bauelemente ist ohnehin am einfachsten mit dynamischen Linienzeichen (dazu am besten die Demonstration ansehen).
Das Simulationsfenster (Abb. 2) gibt für die markierte Zelle die errechneten Ergebnisse an, gerundet auf eine einstellbare Anzahl gültiger Ziffern. Ein "-1" beim Widerstand steht für eine Unterbrechung des Stromkreises (z. B. offener Schalter). Im Abschnitt "Informationen zur Instanz" werden immer die an der Instanz abfallende Spannung, der Gesamtwiderstand der Instanz und die daraus resultierenden Werte angegeben.
Das Messfenster (Abb. 3) zeigt alle Messdaten an - natürlich sind diese auch über das Simulationsfenster abrufbar, aber nur einzeln; im Messfenster werden alle Messwerte übersichtlich dargestellt. Hat man einen Kommentar für die das Volt- / Amperemeter beinhaltende Zelle definiert, so wird dieser im Messfenster ebenfalls angezeigt. Auf diese Weise kann man Messgeräte "benennen", z. B. "Spannungsmesser Poti".
Weiterhin existieren Diagrammfenster zur Visualisierung der Simulationsergebnisse (Abb. 4 + 5)

Abb. 1	Abb. 2	Abb. 3
Abb. 4	Abb. 5

Tastenbelegung

Verfügbare Bauelemente

Anmerkungen: Die Glühbirne wird als ohmscher Widerstand modelliert und die Dioden als Ventile ohne charakteristische Halbleitereigenschaften.

Erstellen von Schaltbildern

Das Erstellen der Schaltbilder erfolgt am einfachsten über Tastatur (Tastenbelegungen) und dynamischem Linienzeichnen (Demonstration anschauen). Ist ein vollständiges Schaltbild erstellt, bei dem die nachfolgenden Regeln beachtet worden sind, kann man zur Simulation übergehen.

Regeln zum Erstellen von Schaltbildern: Bei Schaltbildern mit mehreren Instanzen müssen beide abgehenden Verzweigungen eines Ersatzwiderstandes wieder in genau einem Knotenpunkt zusammenkommen, ohne dabei mit anderen Verzweigungen zu korrespondieren. Abb. 4 zeigt ein Schaltbild, bei dem zwei Verzweigungen korrespondieren. Solche Brückenschaltungen werden in eXact nicht unterstützt.

Abb. 6

Es dürfen keine Stromkreisadern ins Leere führen und es muss genau eine Stromquelle vorhanden sein.

Bedienung der Simulation

Bei der Simulation werden alle Daten des Schaltbildes berechnet berechnet. Die Ergebnisse zu jeder Zelle finden sich im Simulationfenster.

Allgemeine Erläuterungen:

Instanz: Die oberste Instanz bezeichnet den kompletten Stromkreis. Alle darunter liegenden Instanzen sind jeweils ein Ersatzwiderstand, bestehend aus zwei Verzweigungen und zwei Knotenpunkten
Zweig: Ein Zweig bezeichnet den Bereich an Zellen, die von einem Knotenpunkt zu einem anderen laufen, wobei diese beiden Knotenpunkte derselben Instanz angehören und einen Ersatzwiderstand bilden. In jeder Verzweigung dürfen sich beliebig viele weitere Instanzen befinden. In der obersten Instanz bezeichnet der Zweig den gesamten Stromkreis.

Bedeutung der Unterregister, nur relevant für Wechselstromkreise:

"E" gibt die Effektivwerte an, also den Betrag des komplexen Ergebnisses.
"K" gibt Real- und Imaginärwert des komplexen Ergebnisses zurück.
"Phi" gibt den Phasenwinkel an, also das Arcus-Tangens Verhältniss von Imaginär- und Realwert.

Neben einer normalen Simulation existiert auch eine Echtzeitsimulation. Um diese zu starten, muss das Schaltbild fehlerfrei sein. Während der Echtzeitsimulation können keine baulichen Veränderungen am Schaltbild vorgenommen werden, lediglich Parameterveränderungen. Dabei wird nach jeder Parameterveränderung sofort eine Analyse durchgeführt. Durch die Echtzeitsimulation lässt sich jede Veränderung am Schaltbild sofort beobachten, was mit zur Praxisrelevanz des Programms beiträgt.

Weiterhin existieren verschiedene Möglichkeiten, die Ergebnisse zu visualisieren:
Mit dem Effektivwertediagramm lässt sich entweder anhand eines Paramaters (z. B. Spannung der Stromquelle) oder der Zeit (also protokollierend) eine elektrische Größe aufzeichnen. Beim Zeitmodus muss die Echtzeitsimulation aktiviert sein.
Beim Phasendiagramm werden die Sinuskurven elektrischer Größen eines Wechselstromkreises dargestellt - sehr gut zu erkennen ist dabei die Phasenverschiebung.

Das XML Format

eXact bietet die Möglichkeit, Dateien im textbasierten XML Format zu speichern. Die Schaltungen können mittels einer XSL (eine Datei, die Anweisungen erhält, wie der Browser sie visualisieren soll) im gleichen Verzeichnis auch im Browser dargestellt werden. Aktivieren Sie dazu das Häckchen "XSL hinzufügen" und wählen Sie "Web", wenn die Graphiken aus dem Web nachgeladen werden sollen (zum Betrachten ist dann eine Internetverbindung erforderlich!) oder lokal, wenn ein Ordner mit den Graphiken erzeugt werden soll.

Das Bearbeiten von Schaltungen im Browser ist nicht möglich, lediglich das Betrachten inklusive aller Parameter und das Drucken von Schaltungen.

Zusätzliche Funktionen

Vorwiderstand berechnen / setzen (nur für die Glühbirne/Verbraucher)
Berechnet einen Vorwiderstand (anhand der aktuellen Spannung, die durch die Simulation ermittelt wird und der Sollspannung, die durch die Parameter ermittelt wird). Beim Setzen des Vorwiderstandes wird nach einem freien Platz vor oder nach dem Bauelement gesucht. Der Wert eines bereits vorhandenen Widerstandes wird nicht verändert.

Kondensator aus geometr. Daten
Berechnet und setzt einen Kondensator aus seinen geometr. Daten (Länge/Breite) und der Dielektrizitätszahl des Mediums.