Copyright X03961A00 - Ed. 1-05/13

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1 Lern-Box HX0112»HX DIDAC DIFF MTX«Bedienungsanlei ittung Pôle Test et Mesure de CHAUVIN-ARNOUX Parc des Glaisins - 6, avenue du Pré de Challes F ANNECY-LE-VIEUX Tel. +33 (0) Fax +33 (0) Copyright X03961A00 - Ed. 1-05/13

2 Inbetriebnahme Glückwunsch! Definition Sicherheitshinweise Definition der Messkategorien Sie haben die Lern-Box HX0112 erworben und wir danken Ihnen für Ihr Vertrauen in die Qualität unserer Produkte. Das Gerät erfüllt die Sicherheitsnormen DIN EN für elektrische Geräte mit einfacher Isolierung. Um den bestmöglichen Nutzen aus Ihrem Gerät zu ziehen, lesen Sie diese Bedienungsanleitung und beachten Sie die Sicherheitshinweise. Nichtbeachtung der Warnungen und der Bedienungshinweise kann zu Schäden am Gerät und zu Gefahren für den Benutzer führen. Es handelt sich um eine Lern-Box für die Differenzialoszilloskope MTX112 mit der sich unterschiedliche Spannungsverläufe darstellen lassen. - Nur für Benutzung in Innenräumen - Für Umwelt-Verschmutzungsgrad 2 - Für Meereshöhen bis max m - Betriebstemperaturbereich von 0 C bis + 40 C - Relative Luftfeuchte bis max. 80 % bei + 31 C CAT II: Mess- und Prüfkreise, die direkt an die Benutzeranschlüsse einer Niederspannungs-Installation angeschlossen sind (Steckdosen oder ähnliche Anschlüsse). Beispiele: Messungen am Stromanschluss von Haushaltsgeräten, tragbaren Elektrowerkzeugen oder ähnlichen Geräten. CAT III: Mess- und Prüfkreise, die an Stromversorgungskreise in der Niederspannungs-Elektro-Installation eines Gebäudes angeschlossen sind. Beispiele: Messungen an Verteilerschränken (oder an Zwischenzählern), Trennschaltern, Sicherungen, Verkabelungen und Kabeln, an Stromschienen, Unterverteilern, Schaltern, fest installierten Steckdosen, sowie an industriell genutzten Geräten, Maschinen und ständig an die Installation angeschlossenen Motoren. CAT IV: Messungen an Quellenstromkreisen in der Niederspannungs-Elektro- Installation eines Gebäudes. Beispiele: Messungen an vor der Hauptsicherung oder vor dem Haupttrennschalters des Gebäudes angeschlossenen Systemen. Vorbereitungen für die Benutzung Vor der Benutzung Beachten Sie die Umwelt- und die Lagerbedingungen des Geräts. Prüfen Sie, ob alle Schutzeinrichtungen und Isolierungen, auch am Zubehör, in Ordnung sind. Alle Teile mit auch nur teilweise beschädigter Isolierung müssen ausgesondert werden. Eine Farbveränderung der Isolierung deutet bereits auf eine Beschädigung hin. Stromversorgung: achten Sie auf den einwandfreien Zustand des mitgelieferten Netzkabels. Die Netzspannung beträgt auf 300 V max. - CAT II. Steckbare Netzkabel dürfen nur durch Netzkabel mit den entsprechenden Eigenschaften ersetzt werden. Die Schutzerde des Instruments muss unbedingt mit der Schutzerde der Netzsteckdose verbunden sein. 2 Lern-Box

3 Inbetriebnahme (Fortsetzung) Während der Benutzung Netzstromversorgung Symbole am Gerät Achten Sie besonders auf alle Hinweise mit dem Zeichen. Benutzen Sie aus Sicherheitsgründen ausschließlich die mit dem Gerät mitgelieferten oder vom Hersteller zugelassenen Leitungen und Zubehörteile, die mindestens dieselbe Messkategorie wie das Gerät aufweisen und die Norm DIN EN erfüllen. Das Netzteil des Geräts kann an eine Netzspannung von 230 V AC angeschlossen werden. Die Netzfrequenz muss zwischen 50 und 60 Hz liegen. ACHTUNG! Gefahr. Wenn dieses Gefahrensymbol in der Anleitung erscheint, muss der Benutzer die Hinweise aufmerksam lesen. Erdungsbuchse Die CE-Kennzeichnung bedeutet, dass die europäischen Richtlinien für Niederspannungsgeräte, EMV, RoHS und Elektroschrott eingehalten werden. Klemme mit Chassis-Masse Reinigung, Pflege Wartung, messtechnische Überprüfung Im Inneren des Geräts dürfen keinerlei Eingriffe vorgenommen werden. - Schalten Sie das Gerät aus, stecken Sie das Netzkabel aus. - Reinigen Sie das Gerät mit einem feuchten Tuch und etwas Seife. - Benutzen Sie niemals Scheuermittel oder Lösungsmittel. - Trocknen Sie das Gerät mit einem Tuch oder durch Anblasen mit warmer Luft mit max. 80 C. Im Gerät befinden sich keine durch den Benutzer zu ersetzende Teile. Jeder Eingriff darf nur durch fachkundige und dafür zugelassene Personen erfolgen. Für Nachkalibrierungen nehmen Sie mit Ihrem zuständigen Chauvin- Arnoux-Händler oder der Chauvin-Arnoux-Tochtergesellschaft Kontakt auf. Dort wird man Sie beraten. Kontaktadressen auf unserer Website: http :// oder telefonisch: (Chauvin Arnoux, Paris) (Chauvin Arnoux, Deutschland) (Chauvin Arnoux, Österreich) (Chauvin Arnoux, Schweiz) Lern-Box IV - 3

4 Lern-Box HX0112»HX DIDAC DIFF MTX«Lern-Box HX0112 Die Aufgabe des Netzteils eines elektronischen Geräts ist die Umwandlung des sinusförmigen Wechselstroms (AC) des elektrischen Netzes (230 Veff, 50 Hz) in eine gegenüber dem Bezugspotential der»erde«positive oder negative Gleichspannung (DC). Die Lern-Box HX0112 muss mit einer Netz-Wechselspannung von 230 Veff ±10%, 50 Hz, versorgt werden. Die Leistungsaufnahme der HX0112-Box liegt unter 2 W (typisch 1 W bei 230 Veff 50 Hz). Die Netzstromversorgung muss zwingend über einen dreiadrigen Netzanschluss mit den folgenden Leitern erfolgen: Phasenleiter (brauner Leiter) Neutralleiter (blau) Schutzerde (grün/gelb) Ansicht der Frontplatte Beschriftung IV - 4 Lern-Box

5 Untersuchung der in einem AC/DC-Netzteil vorhandenen Signale mit der Lern-Box HX0112»HX DIDAC DIFF MTX«Die Umwandlung des Wechselstroms (AC) in einen Gleichstrom (DC) in einem Netzteil erfolgt in den folgenden Schritten: 1) Schutzfunktion Die Primärwicklung des Transformators ist gegenüber dem Netz mit einer in den Phasenleiter eingefügten Schmelzsicherung abgesichert. 2) Galvanische Trennung und Umwandlung 3) Gleichrichtung und Filterung Die Netzspannung (230 Veff ± 10 %, 50 Hz) wird durch einen 50 Hz-Transformator in eine sinusförmige Spannung geringerer Amplitude umgewandelt. Die Sekundärwicklung des Transformators ist gegenüber der Primärwicklung isoliert, d.h. galvanisch von ihr getrennt, und die Energieübertragung vom Primärkreis zum Sekundärkreis erfolgt ausschließlich über ein magnetisches Feld: Die Primärwicklung ist an das 230 V, 50 Hz-Netz der öffentlichen Stromversorgung angeschlossen. Die Sekundärwicklungen erzeugen Wechselströme gleicher Frequenz, jedoch mit niedrigerer Spannung. Um die Wechselspannung des Sekundärkreises des Transformators in eine Gleichspannung umzuwandeln, verwendet man für diesen Schritt Gleichrichterdioden und Filterkondensatoren. 4) Regelung Die im gleichgerichteten und gefilterten Signal noch vorhandene Restwelligkeit wird durch die Regelung unterdrückt, um zwei Gleichspannungen mit +5 V und mit -5 V zu erhalten. 5) Signalerzeugung Die beiden geregelten Spannungen ± 5 V versorgen die Logik- und Analog- Schaltkreise der Lern-Box HX0112 und erzeugen die drei Ausgangs-Signale S1, S2 und S3. Beobachtung der an der Lern-Box HX0112 verfügbaren Signale: Mit dem Differenzialoszilloskop können wir die bei der Umwandlung der Netz-Wechselspannung von 230 V, 50 Hz, in die beiden Gleichspannungen von + 5 V und - 5 V auftretenden Signale beobachten und messen. Die beiden ± 5 V-Spannungen dienen zur Stromversorgung der Elektronik in der Lern-Box HX0112 sowie zur Erzeugung der Ausgangssignale S1, S2 und S3. Mit dem Oszilloskop lassen sich die folgenden Differenz-Signale anzeigen und messen: Differenz-Signal zwischen Phase und Neutralleiter Differenz-Signal zwischen Phase und Erde Differenz-Signal zwischen Neutralleiter und Erde Differenz-Signal an den Sekundärwicklungen des Netztransformators Differenz-Signal an den Ein-/Ausgängen der Gleichrichterdioden Gleichgerichtetes und gefiltertes Differenz-Signal Das MTX112 ist ein Oszilloskop mit 2 Differenz-Kanälen, d.h. von den oben genannten 6 Differenz-Signalen lassen sich jeweils zwei gleichzeitig anzeigen und messen. Lern-Box IV - 5

6 Lern-Box HX0112»HX DIDAC DIFF MTX«1. Phase- und Neutralleiter- Signal des Stromnetzes 230 VAC 50 Hz Im Differenzialkanal CH1 wird das zwischen Phase (Eingang CH1+) und Erde (Eingang CH1-) anliegende Signal unserer Netzstromversorgung abgebildet. Es handelt sich um ein Sinussignal mit einer Frequenz von 50 Hz, einer Periodendauer von 20 ms und einer Spitze-Spitze-Amplitude von 642 Vss, was einer Effektivspannung von 227 Veff entspricht. Die zwischen Phase und Neutralleiter anliegende Netzspannung wird an die Primärwicklung des Netztransformators angeschlossen In Kanal CH2 sieht man das zwischen Neutralleiter und Erde anliegende Signal: seine Frequenz beträgt ebenfalls 50 Hz, die Periodendauer 20 ms, die Spitze-Spitze- Amplitude 4,88 Vss Die Vertikalempfindlichkeit ist in Kanal CH1 auf 100V/div und in Kanal CH2 auf 1V/div eingestellt, jeweils mit AC- Kopplung Im Differenzialkanal CH1 wird das zwischen Phase (Buchse CH1+) und Erde (Buchse CH1-) anliegende Signal unserer Netzstromversorgung abgebildet. Es handelt sich um ein Sinussignal mit einer Frequenz von 50 Hz, einer Periodendauer von 20 ms und einer Spitze- Spitze-Amplitude von 642 Vss, was einer Effektivspannung von 227 Veff entspricht. IV - 6 Lern-Box

7 Lern-Box HX0112»HX DIDAC DIFF MTX«(Fortsetzung) Die Vertikalempfindlichkeit ist in Kanal CH1 auf 100V/div eingestellt und getriggert wird mit Kanal CH1. Im Differenzialkanal CH1 wird das zwischen Phase und Neutralleiter anliegende Signal unserer Netzstromversorgung abgebildet. Es handelt sich um ein Sinussignal mit 50 Hz, einer Periodendauer von 20 ms und einer Spitze-Spitze- Amplitude von 642 Vss, was einer Effektivspannung von 227 Veff entspricht. Lern-Box IV - 7

8 Lern-Box HX0112»HX DIDAC DIFF MTX«(Fortsetzung) 2. Transformation, Isolation Der Netztransformator in der Lern-Box hat zwei Sekundärwicklungen, die jeweils eine zur Netzspannung an der Primärwicklung phasengleiche und eine zu ihr gegenphasige transformierte Spannung abgeben. Das folgende Bild zeigt die an der Primär- (Kanal CH1) und an der Sekundärwicklung (Kanal CH2) des Netztransformators anliegenden Signale: Die Vertikalempfindlichkeit ist in Kanal CH1 auf 100V/div und in Kanal CH2 auf 10 V/div eingestellt, jeweils mit AC- Kopplung 1) Gleichzeitige Anzeige der Netzspannung mit 230 Veff 50 Hz am Primärkreis des Transformators (CH1+ = Phase, CH1- = Neutral) und des Signals am Sekundärkreis mit 18,8 Veff 50 Hz (CH2+ = T2, CH2- = T1) 2) Gleichzeitige Anzeige des Signals am Primärkreis des Transformators (CH1+ = Phase, CH1- = Neutral) und des Signals am Sekundärkreis (CH2+ = T1, CH2- = Erde) IV - 8 Lern-Box

9 Lern-Box HX0112»HX DIDAC DIFF MTX«(Fortsetzung) Die Vertikalempfindlichkeit ist in Kanal CH1 und in Kanal CH2 auf 5 V/div eingestellt, jeweils mit DC- Kopplung 3) Gleichzeitige Anzeige der Signale am Sekundärkreis des Transformators (CH1+ = T1, CH1- = Erde) und (CH2+ = T2, CH2- = Erde) Messwerte des Signals in CH1: 9,42 Veff, 50 Hz Lern-Box IV - 9

10 Lern-Box HX0112»HX DIDAC DIFF MTX«(Fortsetzung) 3. Gleichrichtung, Filterung Die beiden Sekundärwicklungen des Transformators sind an eine Gleichrichter- und eine Filterschaltung angeschlossen, die aus einer Diodenbrücke und Filterkapazitäten bestehen. So erhält man 2 gleichgerichtete und gefilterte Spannungen von denen die eine positiv gegenüber Erde ist (dargestellt in CH1), die andere ist negativ (dargestellt in CH2). Die Vertikalempfindlichkeit ist in Kanal CH1 und in Kanal CH2 auf 10 V/div eingestellt, jeweils mit DC- Kopplung, um die Polarität der Signale richtig darzustellen Hier werden die Signale an den Ausgängen des Gleichrichters dargestellt (CH1+ = T1 CH1- = +RD) und (CH2+ = T2 CH2- = -RD) Das folgende Bild zeigt die Signale nach den beiden Filter-Kondensatoren: +RD für die positive Spannung und -RD für die negative Spannung: Die Vertikalempfindlichkeit ist in Kanal CH1 und in Kanal CH2 auf 5 V/div eingestellt, jeweils mit DC- Kopplung, um die Polarität der Signale und die Restwelligkeit von +RD und -RD richtig darzustellen Wie man sieht, hat das gleichgerichtete Signal in CH1 einen positiven DC-Anteil mit Vavg = 11,9 V und mit einer Restwelligkeit von 1,72 V als Spitze-Spitze- Amplitude. Deren Frequenz beträgt 100 Hz, da wir eine "Zweiweg-Gleichrichtung" vorgenommen haben. IV - 10 Lern-Box

11 Lern-Box HX0112»HX DIDAC DIFF MTX«(Fortsetzung) Die Vertikalempfindlichkeit ist in beiden Kanälen auf 0,5 V/div eingestellt, jeweils mit AC-Kopplung, um die Restwelligkeit von +RD und -RD ohne ihren DC-Anteil darzustellen Um die Restwelligkeit der beiden DC-Signale genauer darzustellen, wird die Eingangskopplung der Kanäle CH1 und CH2 auf "AC" gestellt und die Vertikalempfindlichkeit auf 0,5 V/div erhöht. Das folgende Bild zeigt in CH1 die 50 Hz-Netzspannung und in CH2 die Spannung -RD nach Gleichrichtung und Filterung: Die Frequenz der Restwelligkeit des gleichgerichteten und gefilterten Signals -RD beträgt 100 Hz, da eine Zweiweg- Gleichrichtung stattgefunden hat Wie man sieht, beträgt die Spitze- Spitze-Amplitude der Restwelligkeit ca. 1,46 Vss. Empfindlichkeit CH1: 100 V/div DC-Kopplung Empfindlichkeit CH2: 1 V/div AC-Kopplung, um den DC-Anteil zu unterdrücken Lern-Box IV - 11

12 Lern-Box HX0112»HX DIDAC DIFF MTX«(Fortsetzung) 4. Regelung Um die Restwelligkeit des gleichgerichteten und gefilterten Signals zu unterdrücken, verfügt die Lern-Box über zwei Spannungsregler, die jeweils eine geregelte Gleichspannung mit ca. + 5 V und ca. - 5 V abgeben. Hier wurde die DC-Kopplung und eine Empfindlichkeit von 2,5 V/div gewählt, um die beiden geregelten Ausgangsspannungen von ± 5 V darzustellen Das folgende Bild zeigt in CH1 die Sekundär-Ausgangsspannung des Netztransformators (CH1+ = T2 und CH1- = T1) und in Kanal CH2 die geregelte Ausgangsspannung von -5 V (CH2+ = -5 V und CH2- = Erde). Um die Restwelligkeit nach der Regelung zu beobachten, wurde für CH2 die maximale Empfindlichkeit von 25 mv/div mit AC-Eingangskopplung gewählt: Für CH1 wurde eine Empfindlichkeit von 10 V/div mit DC-Kopplung gewählt und für CH2 die maximale Empfindlichkeit von 25 mv/div mit AC- Kopplung Man erkennt, dass die Restwelligkeit der -5 V-Spannung mit dem Oszilloskop nicht mehr messbar ist. IV - 12 Lern-Box

13 Lern-Box HX0112»HX DIDAC DIFF MTX«(Fortsetzung) Wie wir gesehen haben, lassen sich mit der Lern-Box HX DIDAC DIFF MTX die bei der Umwandlung einer 230 V, 50 Hz Netzspannung in die beiden Gleichspannungen mit +5 V und -5 V entstehenden unterschiedlichen Signale beobachten. Mit den beiden +/-5 V-Spannungen können z.b. logische oder analoge Schaltkreise versorgt werden, um damit bestimmte Signale zu erzeugen. Das folgende Bild zeigt zwei Signale, die an der Lern-Box HX DIDAC DIFF MTX zur Verfügung stehen. S1 ist ein Rechtecksignal, das in Kanal CH1 dargestellt wird (CH1+ = S1 und CH1- = Erde). S2 ist ein Sägezahnsignal, das in Kanal CH2 dargestellt wird (CH2+ = S2 und CH2- = Erde) Dieses Bild zeigt in Kanal CH1 das Differenzsignal S2 - S1. Dazu geht man wie folgt vor: Das Signal S2 wird an den Eingang CH1+ gelegt und das Signal S1 an den Eingang CH1-. Dadurch erhält man in CH1 die Differenz S2 - S1 (CH1+ = S2 und CH1- = S1) Lern-Box IV - 13

14 Allgemeine technische Daten Umgebungsbedingungen Netzstromversorgung Elektrische Sicherheit Bezugstemperatur 18 C bis 28 C Betriebstemperatur 0 C bis 40 C Lagertemperatur -20 C bis +60 C Benutzung in Innenräumen Meereshöhe < 2000 m Relative Luftfeuchte < 80 % bei max. 31 C Netzspannung Nennspannung 230 VAC ± 10 % Frequenz von 50 bis 60 Hz Leistungsaufnahme < 2 W bei 230 VAC - 50 Hz Sicherung 0,15 A / 230 V / träge Netzkabel steckbar Gemäß DIN EN : Isolierung Klasse 1 Verschmutzungsgrad 2 Überspannungskategorie: CAT II 240 V max. EMV Das Gerät wurde entsprechend den gültigen EMV-Normen entwickelt und seine EMV wurde gemäß Norm DIN EN wie folgt geprüft: Immunität: Einflussgröße 5 mv bei Vorliegen eines elektromagnetischen Feldes von 10 V/m Mechanische Daten Gehäuse Abmessungen 150 x 80 x 46 mm Gewicht 0,366 kg Werkstoff ABS VO (selbstverlöschend) Schutzart IP 20 Verpackung Abmessungen 230 x 157 x 65 mm Lieferumfang Zubehör Bedienungsanleitung auf CD ROM Netzkabel Option 2 Paar Leitungen mit Sicherheits-Bananensteckern IV - 14 Lern-Box