E-Labor im WS / SS _____ Versuch GS Grundlagen der

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
Fakultät II
E-Labor
Versuch
Laborschaltungstechnik
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GS
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1 Vorbereitung
Arbeiten sie folgende Materialen vor dem Labortermin gründlich durch:
 Beschreibung: Wie verdrahte ich eine Schaltung
 Kurzbedienungsanleitung Grundlagen Messen
 Kurzbedienungsanleitung für das Digitalmultimeter Fluke 73III
 Berechnen Sie 2.1 bis 2.3, sowie 2.5 und beantworten Sie schriftlich 2.4, 2.7 und 2.8 vor dem
Labortermin
 Zeichnen Sie vor dem Labortermin 2.6
 Bringen Sie Ihre ausführlichen Berechnungen und schriftlichen Antworten zum Labortermin mit.
2 Berechnungen
Berechnen Sie für die Versuchsschaltung nach Bild 1 die Spannungen, Ströme und den Gesamtwiderstand unter
Vernachlässigung des Innenwiderstands des Netzteils 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 U4/V I/mA I2/mA I3/mA RGesamt/ Ω
1 1 12,0 V
berechnet
1 1 12,0 V
gemessen
Schalterstellung 1
Schalterstellung 1
Tabelle 1
2.2
Schaltung mit den Schalterstellungen nach Tabelle 2 und R1 = 200 Ω
Ω
Eingestellt:
S1 S2 S3 Uq
U1/V U2/V U4/V I/mA I2/mA I3/mA RGesamt/ Ω
1 1 12,0 V
1 1 12,0 V
Schalterstellung 2
Schalterstellung 2
berechnet
gemessen
Tabelle 2
2.3
Schaltung mit den Schalterstellungen nach Tabelle 3 und R1 = 200 Ω
Ω
Eingestellt:
S1 S2 S3 Uq
U1/V U2/V U4/V I/mA I2/mA I3/mA RGesamt/ Ω
1 2 12,0 V
berechnet
1 2 12,0 V
gemessen
Schalterstellung 2
Schalterstellung 2
Tabelle 3
2.4 Welchen Schalter muss ich betätigen um den Widerstand R1 (200 Ω ) zu messen? (Begründen)
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
2.5 Widerstände werden entsprechend ihres Einsatzfalls für unterschiedliche Belastungen gefertigt. Berechnen
Sie daher die jeweils maximale Leistung der Widerstände R1 bis R4, wenn die drei Schaltungen an
Uq = 20 V betrieben werden sollen.
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Bild 1: Versuchsschaltung
2.6 Vervollständigen Sie den Schaltplan.
Dabei ist folgendes zu beachten!
Zeichnen Sie mit Lineal und farbigen Stiften die Verdrahtung. Die Verbindung zwischen den Bauteilen soll
die gleiche Farbe bekommen, wie die Leitungen (Rot, Blau, Gelb, Schwarz, Grün) im Labor.
Zeichnen Sie wie in Punkt 2.1 vorgesehen ,alle Strom- und Spannungsmesser in den Schaltplan ein.
2.7 Wäre es in der Praxis sinnvoll alle Strommesser anzuschließen (Begründen)?
2.8 Wo würden Sie den Gesamtwiderstand messen (Skizze)?
Was muss dabei beachtet werden?
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____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
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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 Uq
Gerätenummer
31999/
31999/
31999/
31999/
31999/
31999/
31999/
31999/
31999/
31999/
31999/
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!
Achten Sie auf Leitungslängen und Farben!
3.3 Messen Sie für die Versuchsschaltung nach Bild 1 und den Schalterstellungen gemäß Tabellen 1 bis 3: U1
bis U4, I, I2, I3 und RGesamt. Tragen Sie die Messwerte in die zugehörigen Tabellen 1 bis 3 ein.
3.4 Nennen Sie drei wesentliche Gründe, warum die gemessenen Werte von den berechneten Werten
abweichen.
1.____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
2. ____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
3.____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
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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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German
73 Series III Instruction Sheet.
Panel 1
®
73
Series III Multimeter
Gebrauchsanweisung
Bitte zuerst lesen: Sicherheitsinformationen
W Zur Vermeidung von Beschädigung des Messgeräts,
Stromschlag oder Verletzungen folgende Vorschriften einhalten:
• Das Gerät nicht in Betrieb nehmen, falls das Gerät oder die
Messleitung beschädigt sind oder falls eine Fehlfunktion
vermutet wird.
• Sicherstellen, dass die Prüfspitzen und der Drehschalter in der
passenden Stellung für die jeweilige Messung sind.
• In einem stromführenden Stromkreis niemals Widerstand messen.
• Niemals eine Spannungsquelle mit den Prüfspitzen berühren,
wenn die Messleitung an der 10 A- oder 300 mAEingangsbuchse angeschlossen sind.
• Das Messgerät nie in Stromkreisen mit über 4800 Voltampere
verwenden.
• Niemals eine höhere Spannung als die Nennspannung
zwischen den Eingangsbuchsen und Erde anlegen.
• Besondere Vorsicht ist bei Spannungen über 60 V
Gleichspannung rms oder 30 V Wechselspannung rms
geboten. Derartige Spannungen können Stromschläge
auslösen.
• Die Finger bei der Durchführung von Messungen stets hinter
dem Fingerschutz der Prüfspitzen belassen.
WAchtung
Zur Vermeidung falscher Messwerte, die zu
Stromschlag oder Verletzungen führen können, die
Batterien ersetzen, sobald der Anzeiger für
schwache Batterie (M) eingeblendet wird.
Symbole
W
Vorsicht: Wichtige Informationen. Siehe Anleitungsblatt.
Manueller Bereich.
Schutzisolierung
T
Schwache Batterie. Batterie ersetzen.
M
CAT II Überspannungsinstallationskategorie gemäß IEC 610101-95. CAT II-Geräte schützen gegen Spannungsspitzen
durch über eine Festinstallation versorgte Geräte, z.B.
Fernseher, PCs und andere Haushaltsgeräte.
MAN
February 2002 (German)
 1997, 1998, 2002 Fluke Corporation. All rights reserved.
German
73 Series III Instruction Sheet.
Panel 2
Anschlüsse
Ampere
Volt, Ohm, Diodenprüfung
V
10A
600V CAT
300
mA
COM
FUSED
Gemeinsamer Anschluss
Milliamp
ht2f.eps
Hinweise zum Überlastungsschutz siehe den Abschnitt
„Technische Daten“.
Drucktaste
Die Drucktaste wird verwendet, um einen festgelegten Bereich zu
wählen oder um das Gerät in die automatische Betriebsart Touch
Hold (Halten des Messwerts) zu schalten.
Automatische Bereichswahl
Beim Einschalten wählt das Gerät automatisch die automatische
Bereichswahl.
Manuelle Bereichswahl
Die manuelle Bereichswahl ist in den Betriebsarten
V Wechselspannung, V Gleichspannung, Ohm, A Wechselstrom
und A Gleichstrom verfügbar.
Die manuelle Bereichswahl und die Betriebsart Touch Hold
können nicht gleichzeitig verwendet werden. Wenn das
Messgerät auf manuelle Bereichswahl eingestellt ist, wird MAN
angezeigt.
MAN
Kurzzeitig
V
+
_
ht14f.eps
Um auf automatische Bereichswahl zurückzuschalten, R eine
Sekunde lang drücken oder die Messfunktion wechseln.
German
73 Series III Instruction Sheet.
Panel 3
Automatische Betriebsart Touch Hold
(Messwert halten)
W Warnung
Um Stromschläge zu vermeiden, die Betriebsart
Touch Hold nicht verwenden, um festzustellen, ob
ein Hochspannungskreis stromführend ist. Die
Betriebsart Touch Hold kann keine Messwerte
halten, die instabil oder rauschgestört sind.
In der Betriebsart Touch Hold werden stabile Messwerte
automatisch erfasst und in der Anzeige gehalten. R zwei
Sekunden lang drücken. Wenn das Messgerät die Betriebsart
Touch Hold verwendet, wird HOLD angezeigt.
HOLD
HOLD
V DC
HOLD
V DC
V DC
V
V
V
2 Sekunden
+
_
_
+
_
Einzelton
ht3f.eps
Wenn das Gerät neue Messdaten erfasst, ertönt ein einzelnes
Tonsignal und ein neuer Messwert erscheint in der Anzeige.
Hinweis
Streuspannungen können eine neue Messung auslösen.
Um die Betriebsart Touch Hold auszuschalten, R drücken
oder die Messfunktion wechseln. Die Betriebsart Touch Hold und
die manuelle Bereichswahl können nicht gleichzeitig verwendet
werden.
Balkenanzeige
Die Balkenanzeige zeigt die Messwerte im Verhältnis zum
Skalenendwert des angezeigten Messbereichs und gibt die
Polarität an.
hr16f.eps
German
73 Series III Instruction Sheet.
Panel 4
Betriebsbereitschaft
Wenn das eingeschaltete Gerät eine Stunde lang (bzw.
20 Minuten lang in einer Diodenprüfung) inaktiv ist, erscheint
eine leere Anzeige mit einigen Balkensegmenten. Um den
Betrieb wieder aufzunehmen, den Drehschalter betätigen oder
die Taste R drücken.
Wechselspannung und
Gleichspannung (K L mL)
Volt Wechselstrom
Volt Gleichstrom
V AC
Millivolt Gleichstrom
V DC
V
V
+
_
_
+
mV
+
_
ht4f.eps
Widerstand (e)
Das Gerät ausschalten und alle Kondensatoren entladen. Falls
an einer Komponente eine externe Spannung anliegt, ergibt die
Widerstandsmessung ungültige Werte.
k
+
_
hr6f.eps
German
73 Series III Instruction Sheet.
Panel 6
Durchgangsprüfung ( R )
_
+
_
+
hr5f.eps
Falls Durchgang besteht (Widerstand < 210 Ω), werden
wiederholte Tonsignale abgegeben. In der Betriebsart Touch
Hold gibt das Gerät zwei Tonsignale ab.
Strom (? A)
W Warnung
Um Verletzungen zu vermeiden, keine Strommessungen durchführen, wenn die Spannung des unterbrochenen Stromkreises die Nennspannung des
Messgeräts übersteigt.
Um zu vermeiden, dass die Eingangsstromsicherung
durchbrennt, zuerst die 10 A-Buchse verwenden, bis feststeht,
dass der Strom unter 300 mA ist.
Die Stromversorgung des Stromkreises ausschalten. Den
Stromkreis auftrennen (Für Stromkreise über 10 Ampere eine
Stromzange benutzen). Das Gerät wie in der Abbildung gezeigt
in Reihe zum Stromkreis schalten und die Stromversorgung
einschalten.
DC
1
A
V
+
4
2
_
3
hr8f.eps
German
73 Series III Instruction Sheet.
Panel 11
Genauigkeitsspezifikationen
Die Genauigkeit wird für einen Zeitraum von einem Jahr nach der
Kalibrierung bei 18 °C bis 28 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit bis 90 % angegeben.
Wechselstrom wird unter Wechselstromfilterkopplung und
Mittelwertbildung konvertiert und ist gegen die mittlere
quadratische Abweichung einer Sinuskurve kalibriert.
Technische Daten für die Genauigkeit:
±([% des Messwertes] + [Anzahl der niederwertigsten Stellen])
Funktion
Bereich
Genauigkeit
L
3,200 V, 32,00 V, 320,0 V
600 V
±(0,3 %+1)
±(0,4 %+1)
mL
320,0 mV
±(0,3 %+1)
K (45 bis 500 Hz,
3,200 V, 32,00 V,
320,0 V, 600 V
±(2 %+2)
±(2 %+2)
320,0 Ω
3200 Ω, 32,00 kΩ,
320,0 kΩ, 3,200 MΩ
32,00 MΩ
±(0,5 %+2)
±(0,5 %+1)
±(0,5 %+1)
±(2 %+1)
2,0 V
±(1 % typisch)
3,2 V-Bereich. Andere
Bereiche 45 bis 1 kHz)
e
GR
Genauigkeit
Typische
Lastspannung
Funktion
Bereich
? (45 Hz
bis 1 kHz)
32,00 mA, 320,0 mA
10,00 A *
±(2,5 %+2)
±(2,5 %+2)
6 mV/mA
50 mV/A
A
32,00 mA, 320,0 mA
10,00 A *
±(1,5 %+2)
±(1,5 %+2)
6 mV/mA
50 mV/A
* 10 A kontinuierlich oder 20 A Überlast für maximal 30 Sekunden.