Messgeräte. Was wisst ihr noch aus Kapitel E17? Einleitung. AfuTUB-Kurs. Einleitung. Analog. Digital. Oszilloskop. Absorptionsfrequenzmessgerät

Transkript

1 Technik Klasse A 16: Messtechnik Amateurfunkgruppe der TU Berlin WiSe 2017/18 SoSe 2018 cbea This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 License. Amateurfunkgruppe der Technische Universität Berlin (AfuTUB), DKØTU, Stand: Thu Nov 16 19:02: / 24

2 Messgeräte Was wisst ihr noch aus Kapitel E17? 2 / 24

3 Stehwellenmessgerät Abb. 1: SWR-Meter zum messen des Stehwellenverhältnisses (von HBD20 cba) 3 / 24

4 Drehspulenmessgerät (Antik) Abb. 2: Technische Ausführung eines Drehspulinstruments (von Søren Peo Pedersen cba) 1 Weicheisenkern der Drehspule 2 Permanentmagnet 3 Polschuh zur Bündelung des Magnetfeldes 4 Skala 5 Hilfsspiegel zur genauen Ablesung 6 Rückstellfeder 7 Drehspule 8 Drehspule in Nulllage 9 Drehspule bei Maximalausschlag 10 Joch der Spule 11 Stellschraube für Nullpunkteinstellung 12 Zeiger 13 Zeiger in Nulllage 14 Zeiger bei Maximalausschlag 4 / 24

5 Funktionsprinzip analoger Messgeräte e Messgeräte funktionieren nach dem elektrodynamischen, oder dem elektrostatischen Prinzip Dabei erzeugt die zu messende Größe ein mechanisches Drehmoment zwischen dem feststehendem Messwerk und dem beweglichen Organ Die Empfindlichkeit wird in kω/v angegeben Für Gleichspannung sollte die Empfindlichkeit bei mindestens 20kΩ/V liegen 5 / 24

6 Abb. 3: Symbole auf analogen Messgeräten (von (Quelle unbekannt) ) 6 / 24

7 Messgeräteklassen Klasse gibt den prozentualen Fehler bezogen auf den Skalenendwert an Feinmessgeräte Betriebsmessgeräte Klasse 0,1 Klasse 1,0 Klasse 0,2 Klasse 1,5 Klasse 0,5 Klasse 2,5 Klasse 5,0 7 / 24

8 Messgeräteklassen Klasse gibt den prozentualen Fehler bezogen auf den Skalenendwert an Feinmessgeräte Betriebsmessgeräte Klasse 0,1 Klasse 1,0 Klasse 0,2 Klasse 1,5 Klasse 0,5 Klasse 2,5 Klasse 5,0 TJ805 Mit einem Voltmeter der Klasse 1.5, das einen Skalenendwert von 300 Volt hat, messen Sie an einer Spannungsquelle 230 Volt. In welchem Bereich liegt der wahre Wert? 7 / 24

9 Messgeräteklassen Klasse gibt den prozentualen Fehler bezogen auf den Skalenendwert an Feinmessgeräte Betriebsmessgeräte Klasse 0,1 Klasse 1,0 Klasse 0,2 Klasse 1,5 Klasse 0,5 Klasse 2,5 Klasse 5,0 TJ805 Mit einem Voltmeter der Klasse 1.5, das einen Skalenendwert von 300 Volt hat, messen Sie an einer Spannungsquelle 230 Volt. In welchem Bereich liegt der wahre Wert? Er liegt zwischen 225,5 und 234,5 Volt. 7 / 24

10 Messbereichserweiterung Abb. 4: Spannungsmessgerät Abb. 5: Strommessgerät 8 / 24

11 Messbereichserweiterung Abb. 4: Spannungsmessgerät Zu große Spannung fällt am Vorwiderstand ab Spannungsteiler (Messung höherer Spannungen möglich abhängig von R M R gesamt ) Abb. 5: Strommessgerät 8 / 24

12 Messbereichserweiterung Abb. 4: Spannungsmessgerät Zu große Spannung fällt am Vorwiderstand ab Spannungsteiler (Messung höherer Spannungen möglich abhängig von R M R gesamt ) Abb. 5: Strommessgerät Zu großer Strom wird parallel durch einen Widerstand geleitet 8 / 24

13 Messgleichrichter Abb. 6: Mögliche Schaltungen für Messgleichrichter Drehspulmesswerke eignen sich nur zum messen von Gleichstrom Um auch Wechselspannungen messen zu können, nutzt man Messgleichrichter Diese funktionieren aber nur für sinusförmige Signale Für andere Signalformen gibt es das Dreheisenmesswerk Diese brauchen keinen Gleichrichter, benötigen aber recht viel Leistung und sind nicht als Feinmessgeräte tauglich Will man im GHz-Bereich messen, benötigt man einen speziellen Thermoumformer 9 / 24

14 es Multimeter Abb. 7: es Multimeter (von MichaelHaeckel cp) Verringern Gefahr von Ablesefehlern Brauchen Strom zum messen Auflösung ist die kleinste Einteilung der Anzeige Neben Auflösung auch Genauigkeit beachten Einfache DMM messen: Spannung, Stromstärke, Widerstand Bessere: Durchgangsprüfung (auf Geschwindigkeit achten!), Kapazität, (niedrige) Frequenzen, Dioden- und Transistortest Selten auch: Induktivität, Temperatur, Temperatur, Verstärkung von Bipolartransistoren, Lichtstärke, Schalldruck 10 / 24

15 Was wo anschließen? Was kann alles gemessen werden? Wo anschließen zum Strom messen? Wo anschließen zum Spannung messen? Welcher Messbereich? Abb. 8: es Multimeter (von MichaelHaeckel cp) 11 / 24

16 Messfehler Nullpunktabweichung Empfindlichkeitsabweichung Linearitätsabweichung Abb. 9: Nullpunktsabweichung, Empfindlichkeitsabweichung, Linearitätsabweichung (von Saure cba) 12 / 24

17 Abb. 10: Modernes Speicheroszilloskop (von Björn Heller cba) 13 / 24

18 Können zeitliche Verläufe von Spannungen darstellen Anzeige mit Elektronenstrahlröhre (ein Strahl, sehr genau, direkte Spannungsumsetzung) oder LCD (moderner, Computer-Schaltung bereitet das Bild auf) Kann stehende Bilder von Wellen darstellen, indem die Welle immer an einem bestimmten Amplitudenwert getriggert (gestartet) wird Benötigt dafür eine Triggereinrichtung 14 / 24

19 Abb. 11: Bedienungselemente eines s (von Brian S. Elliott cba) 15 / 24

20 ablesen 100mV /Div und 0, 1ms/Div Abb. 12: Schematisches bild eines Tons (von Klaus-Dieter Keller cba) 16 / 24

21 Verschiedene Signalformen Abb. 13: Verschiedene periodische Wellenformen (von Mik81 cba) 17 / 24

22 Spannungen Peak-to-Peak RMS (root mean square) Effektivwert Bei Sinus: u Spitze = 2 U eff Aufgabe Berechnet die Spitze-Spitze-Spannung der in Europa üblichen Netzspannung! 18 / 24

23 Besteht aus einer Antenne, einem passiven Schwingkreis hoher Güte und einem AM-Demodulator Damit lassen sich passiv Senderfrequenzen und Oberwellen feststellen Anzeigegenauigkeit liegt bei etwa 5% Abb. 14: Schaltung eines s 19 / 24

24 Wird zum Prüfen (nicht zum Messen!) der Feldstärke genutzt Besteht aus einer HF-Diode, HF-Drosseln und einem Kondensator Abb. 15: Schaltung eines s (nach Prüfungsfrage TJ706) Abb. 16: (von unbekannt cbea) 20 / 24

25 Abb. 17: (von (Japanische Zeichen nicht darstellbar) cba) prinzipiell ein Oszillator mit nach außen geführter Schwingkreisspule Schwingkreis wird durch das Messobjekt beeinflusst Rückgang der Schwingungsamplitude wird mit einer Anzeige sichtbar gemacht Anzeigegenauigkeit liegt bei etwa 10% kann indirekt eine Induktivität messen Kondensator parallel zur Induktivität schalten, Resonanzfrequenz ermitteln und umrechnen zum Messen wird eine relativ lose Kopplung zwischen und Messobjekt benötigt, da sonst das Messobjekt verstimmt wird und das Messergebnis dadurch verfälscht 21 / 24

26 Abb. 18: von ELV (von Coaster J cba) zählt während einer eingestellten Torzeit die ankommenden Impulse zur Erhöhung der Genauigkeit müssen mehr Impulse gezählt werden längere Torzeit einstellen kann keine Oberwellen messen, wenn die Grundfrequenz noch vorhanden ist sehr genaue Messungen mit einer hohen Auflösung und einer temperaturstabilen Quarzzeitbasis möglich zum Messen von höheren Frequenzen einen Vorteiler verwenden meistens Faktor / 24

27 Abb. 19: Beispiel eines s (von Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG cb) kann die Amplitude eines Signals in Abhängigkeit der Frequenz darstellen besitzt dafür einen Wobbeloszillator, der schnell seine Frequenz ändern kann Oberwellen mit sehr breiter Wobbelbandbreite messen Senderbandreite mit sehr schmaler Wobbelbandbreite messen 23 / 24

28 Abb. 20: Display eines s zeigt Frequenzgang (von Wirepath cba) 24 / 24

29 /Links [1] Moltrecht A 16: 24 / 24