Praktische¨Ubung 5: Grundlegende Messschaltungen
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ZHAW, School of Engineering, SG ET MT, Praktische Übung 5 Praktische Übung 5: Grundlegende Messschaltungen © M. Schlup, 16. August 2015 Aufgabe 1 2- und 4-Leiter Schaltung Bestimmen Sie den Widerstandswert eines 1 Ω/5 W-Widerstands oder einer 1N4007 Diode bei einer ungefähren Stromstärke von 1 A durch simultane Messung von Spannung und Stromstärke für die beiden folgenden Fälle: a) Messen Sie spannungsrichtig1 in dem die Messleitung2 des Voltmeters so nah wie möglich an den Anschlussklemmen des Messobjekts angeschlossen wird 4-Leiter-Messverfahren (nach Kelvin3 ): es gibt zwei getrennte Leitungen, eine für die Zuführung des Stroms und die andere, praktisch stromfrei, zur Erfassung der Spannung b) Messen Sie spannungsrichtig, aber schliessen Sie die Messleitung des Voltmeters am Anfang der stromführenden Speiseleitung (aber nach dem Strommessgerät), so dass am Messobjekt nur zwei Leiter angeschlossen sind 2-Leiter-Messverfahren: die Leitung führt den Strom und über sie wird auch die Spannung erfasst Vergleichen Sie die Ergebnisse, auch bezüglich der Messunsicherheiten. Welches sind die systematischen Fehler der beiden Verfahren? Lassen sich letztere einfach korrigieren? Aufgabe 2 Messbrücke Vergleichen Sie das Verhalten der folgenden Brückenschaltungen: Abbildung 1: Einfache Messbrücke, idealisierte Realisierung Realisieren Sie die Schaltung nach Abbildung 2 indem Sie den Leiter mit langen“ Kabeln (ca. 75 cm) ” nachbilden. Beantworten Sie folgende Fragen: 1 Dabei wird die Spannung korrekt gemessen und die gemessene Stromstärke durch den Strom im Spannungsmessgerät verfälscht. 2 Eine Leitung besteht aus zwei Leitern: Hin- und Rückleiter. 3 Kelvin, Lord William Thomson (1824-1907) 1 ZHAW, School of Engineering, SG ET MT, Praktische Übung 5 Abbildung 2: Realistische, einfache Messbrücke in 2-Leiterschaltung a) Welcher systematische Mesfehler würde bei einem PT100 auf Grund des Leiterwiderstands RLeiter bei Brückenabgleich gemessen? b) Wie müsste der Abgleichswiderstand ∆RAbgleich gewählt werden, um die systematischen Fehler zu neutralisieren? Braucht es zusätzliche Massnahmen? Ist so eine Kompensation für einen grösseren Messbereich des PT100 möglich? Abbildung 3: Messbrücke in 3-Leiterschaltung c) Listen Sie die Vorteile der 3-Leiterschaltung nach Abb. 3 gegenüber der 2-Leiterschaltung auf. Welche Nachteile hat diese Schaltung gegenüber einer idealen Brückenschaltung? 2
