Fakultät für Technik
Werbung
Fakultät für Technik Bereich Informationstechnik Labor Grundlagen Elektrotechnik Einführung Messtechnik Name 1: Name 2: Name 3: Gruppe: Datum: Labor Grundlagen Elektrotechnik Dipl.-Phys. Michael Bauer Version 2013.01 Labor Grundlagen Elektrotechnik 2 1 Allgemeines Bei diesem Labortermin werden Sie die Grundlagen elektrischer und elektronischer Messtechnik kennen lernen und konkret an Beispielen üben. Das bei diesem Labortermin erarbeitete Wissen ist für die erfolgreiche Durchführung der weiteren Versuche notwendig. Zu Beginn des Labors werden Ihnen von den Laborbetreuern die verwendeten Geräte vorgestellt. Sie sollten sich aber bei Ihrer Vorbereitung auf den Versuch schon mit entsprechenden Geräten wie Netzteile, Spannungs- und Strommesser, Oszilloskop und Funktionsgenerator vertraut machen (siehe Internetseite des Labors). Verwenden Sie für Ihre Skizzen bzw. Zeichnungen normgerechte Schaltzeichen. 2 Theoretische Vorbereitung Beantworten Sie folgende Fragen in schriftlicher Form und verwenden Sie dazu ein Textverarbeitungssystem. Versuchen Sie, dass die Form Ihrer Ausarbeitung die wesentlichen Anforderungen eines technischen Berichts bzw. technischer Dokumentation erfüllt. Schlagworte in diesem Zusammenhang wären: Formatvorlage, automatische Nummerierung, Inhaltsverzeichnis usw. Zur Einarbeitung in das Thema technische Berichte hilft Ihnen das Skript “Einführung Technische Berichte“. Dieses Skript finden Sie auf der Webseite zum Labor. Auf diesen Seiten finden Sie auch weitere Hilfen zum Thema technische Berichte. Fragen zur Vorbereitung: Was versteht man unter einem Experiment bzw. Versuch? Was versteht man unter einem Versuchsprotokoll und welche Inhalte und welchen Aufbau sollte es haben? Was versteht man unter dem Begriff Messtechnik und kennen Sie aus Ihrem täglichen Umfeld Beispiele, wo Messtechnik eine Rolle spielt? Was verstehen Sie unter dem wahren Wert bei einer Messung? Wie erfolgt die Messung von Strom, Spannung und Widerstand und was ist dabei jeweils zu beachten? (mit Skizzen) Was versteht man unter einem Innenwiderstand und wie kann man ihn zum Beispiel bei einer Batterie bestimmen? (mit Skizze und Herleitung der Gleichungen) Labor Grundlagen Elektrotechnik Dipl.-Phys. Michael Bauer Version 2013.01 Labor Grundlagen Elektrotechnik 3 3 Versuchsdurchführung Jeder Laborplatz besteht aus einem digitalen Speicheroszilloskop, einem Funktionsgenerator, einem Labornetzteil, mehrere digitale Vielfachmessgeräte (Multimeter), Prüfspitzen und Kabel sowie verschiedenen Bauteilen (Widerständen) inkl. Steckbrett. 3.1 Verwendetet Geräte und Hilfsmittel Listen Sie bitte alle bei Ihren Versuchen verwendeten Geräte und Hilfsmittel in der folgenden Tabelle auf. Tabelle 3.1: Liste der verwendeten Geräte Gerät Bemerkungen: Labor Grundlagen Elektrotechnik Dipl.-Phys. Michael Bauer Version 2013.01 Hersteller Typ Seriennummer Labor Grundlagen Elektrotechnik 4 3.2 Direkte Widerstandsmessung Bestimmen Sie mit den vorhandenen Messgeräten jeweils den Widerstandswert der drei vorliegenden Widerstände. Diskutieren und Bewerten Sie die Ergebnisse. Tipp! Was lässt sich über die Genauigkeit der Ergebnisse sagen? Skizze der Versuchsanordnung: Messergebnisse: Gerät R in Ohm +/- % Aufdruck Bemerkungen: Auswertung: - Diskussion der Ergebnisse Labor Grundlagen Elektrotechnik Dipl.-Phys. Michael Bauer Version 2013.01 R in Ohm gemessen Labor Grundlagen Elektrotechnik 5 3.3 Indirekte Widerstandsmessung Bestimmen Sie jeweils den Widerstandswert der drei vorliegenden Widerstände durch Messung der Spannung am Widerstand und des Stroms durch den Widerstand. Verwenden Sie als Spannungsquelle das Labornetzteil. Diskutieren und Bewerten Sie die Ergebnisse. Tipp! Was lässt sich über die Genauigkeit der Ergebnisse sagen? Wo sind eventuelle Fehlerquellen? Unterschiede bei Verwendung verschiedener Messgeräte? Skizze der Versuchsanordnung: Herleitung der Formel zur Berechnung des Widerstands R: Messergebnisse: R in Ohm U0 in V Herstellerangabe Bemerkungen: Auswertung: - Diskussion der Ergebnisse Labor Grundlagen Elektrotechnik Dipl.-Phys. Michael Bauer Version 2013.01 UR in V IR in mA R in Ohm berechnet Labor Grundlagen Elektrotechnik 3.4 Oszilloskop kennen lernen Es steht ihnen ein Oszilloskop zur Verfügung, mit dem Sie Spannungen messen können. Machen Sie sich mit diesem Gerät vertraut und beschreiben Sie die wichtigsten Funktionen. Tipp! Zu diesem Zweck steht Ihnen eine Testspannung am Gerät zur Verfügung. Auswertung: Labor Grundlagen Elektrotechnik Dipl.-Phys. Michael Bauer Version 2013.01 6 Labor Grundlagen Elektrotechnik 7 3.5 Funktionsgenerator kennen lernen Es steht Ihnen ein Funktionsgenerator zur Verfügung, mit dem unterschiedliche Signalformen von Wechselspannungen erzeugt werden können. Schließen Sie einen Eingang des Oszilloskops an den Funktionsgenerator an und überprüfen Sie die verschiedenen Einstellungen für das Ausgangssignal. Erklären Sie die wichtigsten Funktionen. Schauen Sie sich z.B. die Ausgangsspannung für verschiedene Dämpfungseinstellungen, für verschiedene Signalformen und für den Signal-Offset an. Welchen Einfluss haben die verschiedenen Einstellungen auf die Signalform? Testen Sie mit Hilfe des Funktionsgenerators die verschiedenen Trigger-Modi des Oszilloskops. Erläutern Sie die wichtigsten Trigger-Modi. Wichtigste Einstellmöglichkeiten des Funktionsgenerators: Einfluss von Dämpfungseinstellungen und Signal-Offset auf die Signalform: Wichtigste Trigger-Modi des Oszilloskops: Labor Grundlagen Elektrotechnik Dipl.-Phys. Michael Bauer Version 2013.01 Labor Grundlagen Elektrotechnik 8 3.6 Ausgangsspannung an einem Spannungsteiler in Abhängigkeit der Eingangsspannung Bauen Sie mit zwei Widerständen einen Spannungsteiler auf. Schließen Sie an den Spannungsteiler den Funktionsgenerator an. Beaufschlagen Sie den Spannungsteiler mit einer sinusförmigen Spannung von 1kHz im Bereich von 0 Volt bis 5 Volt und messen Sie jeweils die Ausgangsspannung am Spannungsteiler. Stellen Sie die Ausgangsspannung in Abhängigkeit der Eingangspannung (UAusgang = f(UEingang)) grafisch dar und diskutieren und bewerten Sie die Ergebnisse. Skizze der Versuchsanordnung: Herleitung der Formel zur Berechnung der Spannung am Spannungsteiler: Messergebnisse: Eingangsspannung U0 in V Bemerkungen: Labor Grundlagen Elektrotechnik Dipl.-Phys. Michael Bauer Version 2013.01 Ausgangsspannung Ua in V Ausgangsspannung Ua in V aus der Theorie Labor Grundlagen Elektrotechnik Diagramm: Auswertung: - Diskussion der Ergebnisse Labor Grundlagen Elektrotechnik Dipl.-Phys. Michael Bauer Version 2013.01 9
