Versuch GS Grundlagen der Labor-Schaltungstechnik

Fakultät II Abteilung Maschinenbau
E-Labor im WS / SS _____
Versuch GS
Grundlagen der Labor-Schaltungstechnik
Gruppe: _____
Name
Vorname
Matr.-Nr. Semester
Verfasser
Teilnehmer
Teilnehmer
BITTE ANKREUZEN
Messprotokoll
Versuchsbericht
Professor(in) / Lehrbeauftragte(r):
_______________________
Datum der Durchführung:
_______________________
Vortestat
FH Hannover E-Labor
Testat
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Hannover
E-Labor
Versuch
Laborschaltungstechnik
Seite
GS
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1 Vorbereitung
Arbeiten sie folgende Materialen vor Versuchsbeginn gründlich durch:
ƒ Kurzbedienungsanleitung für das Digitalmultimeter Fluke 73III und Tenma 72-7765
ƒ Kurzbedienungsanleitung Grundlagen Messen
ƒ Beschreibung: Wie verdrahte ich eine Schaltung
ƒ Berechnen Sie 2.1 bis 2.5 und beantworten Sie schriftlich 2.4 vor Versuchsbeginn!
2 Berechnungen
Berechnen Sie für die Versuchsschaltung nach Bild 1 die Spannungen, Ströme und den Gesamtwiderstand unter
Vernachlässigung des Innenwiderstands der Netzteile und der Meßgeräte.
Tragen Sie ihre Berechnungsergebnisse in die zugehörigen Tabellen ein :
2.1
Schaltung mit den Schalterstellungen nach Tabelle 1
S1 S2 S3 Uq
U1/V U2/V U3/V I/mA I3/mA I4/mA RGesamt/ Ω
1 1 10,0 V
berechnet
1 1 10,0 V
gemessen
Schalterstellung 1
Schalterstellung 1
Tabelle 1
2.2
Schaltung mit den Schalterstellungen nach Tabelle 2 und R1 = 150 Ω
S1 S2 S3 Uq
U1/V U2/V U3/V I/mA I3/mA I4/mA RGesamt/ Ω
1 1 10,0 V
1 1 10,0 V
Schalterstellung 2
Schalterstellung 2
berechnet
gemessen
Tabelle 2
2.3
Schaltung mit den Schalterstellungen nach Tabelle 3 und R1 = 150 Ω
S1 S2 S3 Uq
U1/V U2/V U3/V I/mA I3/mA I4/mA RGesamt/ Ω
2
1
2
10,0
V
Schalterstellung
berechnet
Schalterstellung 2 1 2 10,0 V
gemessen
Tabelle 3
2.4
Welche Aufgabe hat der Schalter S2 in Stellung 2?
2.5
Sie wollen die Schaltung 2.1-2.3 mit 30,0 V betreiben. Berechnen Sie die zugehörigen
Mindestleistungen der Widerstände R1 bis R4.
R1 = 1000 Ω
R2 = 20 Ω
R3 = 50 Ω
R4 = 100 Ω
U2
U1
R2
R1
S1
A
B
S2
1
U3
I3
R3
1
2
I4
Netzteil
C
2
Uq
Ω
R4
V
2
1
S3
I
Bild 1: Versuchsschaltung
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Hannover
E-Labor
3
Laborschaltungstechnik
Versuch
Seite
GS
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Praktischer Teil, Messungen
Gerät
Digitalmultimeter
Digitalmultimeter
Digitalmultimeter
Schalter S1
Schalter S2
Schalter S3
Schiebewiderstand R1
Widerstand R2
Widerstand R3
Widerstand R4
Netzteil
Gerätenummer
Tabelle 4: Verwendete Geräte
3.1 Messen Sie R1, R2, R3 , R4 und tragen Sie die Werte in die folgende Tabelle ein.
R1/Ω
R2/Ω
R3/Ω
R4/Ω
Tabelle 5
3.2 Verdrahten Sie die Versuchsschaltung nach Bild 1 unter Verwendung flexibler Labormessleitungen!
3.3 Messen Sie für die Versuchsschaltung nach Bild 1 und die Schalterstellungen gem. Tabellen 1 bis 3: U1 bis
U3, I, I3, I4 und RGesamt. Tragen Sie die Messwerte in die zugehörigen Tabellen 1 bis 3 ein. Vergleichen Sie
die gemessenen Werte mit den berechneten.
3.4 Nennen Sie mindestens vier Gründe, warum die gemessenen Werte von den berechneten Werten abweichen.
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Wie verdrahte ich eine Schaltung?
Im Sinne einer größtmöglichen Übersichtlichkeit sind zu beachten:
•
•
•
•
•
•
Der +Pol der Quelle und das angeschlossene Bauelement werden mit roter Messleitung verbunden
Der -Pol der Quelle und das angeschlossene Bauelement werden mit blauer Messleitung verbunden
Die Farben Rot und Blau werden nur benutzt, wenn das Messgerät oder das Bauteil direkt mit der
Spannungsquelle verbunden sind
Zum weiteren Verdrahten werden die Farben der Messleitung so gewählt, dass die Schaltung für einen
Außenstehenden übersichtlich wird
Messleitung soll knickfrei und so kurz wie möglich verwendet werden
Messleitungen müssen isoliert verlegt werden (Bild 1)
Bild 1: Der Stecker der Messleitung darf aus Sicherheitsgründen (Gefahr bei Berührung von
Spannungen) nicht ohne Isolierung auf dem Labortisch liegen.
•
Es sollen maximal zwei Stecker auf einer Buchse stecken (Bild 2)
Bild 2: Eine Steckeranhäufung an einer Buchse ist aus mechanischen Gründen zu vermeiden
•
Anschluss eines Schiebewiderstands mit Schleifkontakt (Bild 3)
C
C
A
B
A
B
Bild 3: Schiebewiderstand mit Schleifkontakt
• Nachdem die Schaltung verdrahtet ist, wird sie vom aufsichtführenden Personal überprüft. Erst danach
darf die Spannungsversorgung eingeschaltet werden!
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So wird folgende Messschaltung verdrahtet:
B
C
S1
Netzteil
A
1
Uq
2
V
L1
R1
A A1
A A2
Bild 4: Stromlaufplan der Messschaltung
•
Die Bauteile werden so auf den Labortisch platziert, wie sie im Stromlaufplan eingezeichnet sind.
Bild 5: Platzierung der Bauteile
•
Wenn Sie keine Erfahrung mit dem Verdrahten von Schaltungen haben, dann sollten Sie einen
Verdrahtungsplan erstellen. Im Verdrahtungsplan wird angegeben, von wo nach wo eine Verbindung
mit welcher Farbe der Messleitung ausgeführt wird.
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Farbe von
nach
Rot
Netzteil, +Pol
Rot
Spannungsmesser, +Pol
Blau
Netzteil, -Pol
Blau
Spannungsmesser, -Pol
Blau
Schiebewiderstand, Buchse A
Blau
Strommesser A1, -Pol
Schwarz Schiebewiderstand, Buchse C
Gelb
Schalter S1 - Stellung 1, Ausgang
Gelb
Lampe L1, Buchse B
Grün
Schalter S1 - Stellung 2, Ausgang
Grün
Widerstand R1, Buchse B
Tabelle 1: Verdrahtungsplan
Spannungsmesser, +Pol
Schiebewiderstand, Buchse B
Spannungsmesser, -Pol
Schiebewiderstand, Buchse A
Strommesser A1, -Pol
Strommesser A2, -Pol
Schalter S1, Eingang
Lampe L1, Buchse A
Strommesser A1, +Pol
Widerstand R1, Buchse A
Strommesser A2, +Pol
B
C
S1
Netzteil
A
1
Uq
2
V
L1
R1
A A1
A A2
Bild 6: Stromlaufplan mit Farbkennzeichnung der Messleitungen
Bild 7: Vollständig verdrahtete Messschaltung
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Grundlagen Messen
Die Spannungsmessung
Bei der Spannungsmessung wird das Messinstrument zum Messobjekt parallel geschaltet.
Beispiel:
Messen einer
Gleichspannung
RANGE
ACV
Ω
mA
DC
10A
OFF
10 A
µA mA Ω
COM
V
Die Strommessung:
Der Strommesser wird in den Stromkreis eingeschaltet. Er wird in Reihe mit dem Messobjekt
gebracht.
Beispiel:
Messen eines
Gleichstroms < 330 mA
Bei Strömen > 330 mA
muss der Drehschalter in
Stellung 10 A gedreht
und die Buchse 10 A
beschaltet werden.
RANGE
ACV
Ω
mA
DC
10A
OFF
10 A
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µA mA Ω
COM
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V
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Die Widerstandsmessung
Bei der Widerstandsmessung ist folgendes zu beachten:
1. Am Messobjekt darf keine Spannung anliegen!
2. Achten Sie darauf, dass der Rest der Schaltung abgetrennt ist!
RANGE
ACV
Ω
mA
DC
10A
OFF
10 A
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µA mA Ω
COM
V
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Kurzbedienungsanleitung Digitalmultimeter TENMA 72-7765
Messbetrieb
Gleichspannung
Gleichstrom < 400 mA
Gleichstrom > 400 mA
Widerstand
Drehschalter
V
mA
A
Ω
Buchse 1
COM
COM
COM
COM
Buchse 2
V
mA
10 A
VΩmA
Allgemeine Hinweise
Welche Funktion hat die Buchse COM?
Die Buchse COM (engl. Common) ist der Massepunkt des Digitalmultimeters und der
negative Bezugspunkt.
Abschalten des Messgerätes
Zur Verlängerung der Batterie-Lebensdauer schaltet sich das Gerät ca. 10 Minuten nach dem
letzten Betätigen einer Taste ab. Zur Wiederaufnahme des Messbetriebes muss der
Auswahlschalter auf OFF gestellt werden und dann wieder in den ursprünglichen
Messbereich.
Taste SELECT
Mit der Taste SELECT können Sie in den Messbereichen µA, mA und A umschalten
zwischen Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC).
Innenwiderstand
Bei der Gleichspannungsmessung ist der Innenwiderstand >10 MΩ.
Bei der Gleichstrommessung sind es im mA-Bereich 1,5 Ω.
Achtung!
Im Messbereich A ist keine Sicherung vorhanden.
Der Messvorgang unter max. Strom darf nicht länger als 10 Sekunden
dauern. Messen Sie in diesem Messbereich kleinere Ströme so sollte
die Messzeit 15 Minuten nicht überschreiten.
Gleichspannungsmessungen
Bereich
400 mV
4V
40 V
Genauigkeit
± 0,8 % vom Messwert + 3 Stellen
± 0,8 % vom Messwert + 1 Stellen
± 0,8 % vom Messwert + 1 Stellen
Gleichstrommessungen
Bereich
400 μA
4 mA
40 mA
400 mA
4A
10 A
Genauigkeit
± 1 % vom Messwert + 2 Stellen
± 1 % vom Messwert + 2 Stellen
± 1,2 % vom Messwert + 2 Stellen
± 1,2 % vom Messwert + 2 Stellen
± 1,5 % vom Messwert + 5 Stellen
± 1,5 % vom Messwert + 5 Stellen
Widerstandsmessungen
400 Ω
4 kΩ
40 kΩ
400 kΩ
4 MΩ
40 MΩ
± 1,2 % vom Messwert + 2 Stellen
± 1 % vom Messwert + 2 Stellen
± 1 % vom Messwert + 2 Stellen
± 1 % vom Messwert + 2 Stellen
± 1,2 % vom Messwert + 2 Stellen
± 1,5 % vom Messwert + 2 Stellen