Vielfachmessgerät Dokumentation

Transkript

1 Vielfachmessgerät Dokumentation Hendrik Lüth Ausbildungswerkstatt der Marine

2 1. Datenblatt des Messgerätes 2. Innerer Aufbau a. Schaltplan b. Bestückungspläne c. Platinenlayout 3. Funktionsbeschreibung 4. Messprotokoll 5. Stück- und Preiß-Liste 6. Begleitfragen Inhaltsverzeichnis Hendrik Lüth, MSM-Ausbildungswerkstatt Herr Max Mustermann Mürwiker Str. 203 Weisnichtwo-Weg 7a Flensburg Musterstadt

3 Technische Spezifikation des Messgerätes MessGe13 Messbereich DC Messbereiche Spannung 1V / 3V / 10V / 30V / 100V Messbereich Strom 1mA / 3mA / 10mA / 30mA / 100mA / 300mA / 1A Innenwiderstand 10kΩ/10V Genauigkeitsklasse 2,5 Messbereich AC Messbereiche Spannung 1V / 3V / 10V / 30V / 100V Messbereich Strom 1mA / 3mA / 10mA / 30mA / 100mA / 300mA / 1A Innenwiderstand 10kΩ/10V Genauigkeitsklasse 2,5 Messbereich Widerstand Messbereich Siehe Funktionsbeschreibung Genauigkeitsklasse 2,5 Allgemeine techn. Daten Stromversorgung Abmessungen (lxbxh) Gewicht 1x 9V-Blockbatterie 130 x 80 x 40 mm 450g Widerstandsmessbereich Wert auf der Skala Widerstandswert Wert auf der Skala Widerstandswert 100% 0 Ω 50% 94 kω 90% 8,5 kω 40% 144,5 kω 80% 16 kω 30% 234,4 kω 70% 40,6 kω 20% 405 kω 60% 64 kω 10% 900 kω Bei einer Anzeige von Weniger als 10% ist der Wert höher als ein Megaohm.

4 Messbereich Gleichspannung Funktionsbeschreibung Nachdem man den Drehschalter auf den 100V Messbereich und den AC/DC Schalter auf Gleichspannung (DC) eingestellt hat legt man eine Spannung bis 100V DC an die rote und schwarze Anschlussklemme an, wobei die schwarze Klemme Masse ist. Nun fließt ein sehr geringer Strom von maximal 10mA bei 100V durch das Messgerät. Er fließt durch die Vorwiderstände, an denen im 100V Messbereich 99,5 V an den Vorwiderständen ab. Die restlichen 0,5V fallen an der Parallelschaltung der Widerstände des Strommessbereichs und des Messwerks ab. Vor das Messwerk ist ein Trimmer als Vorwiderstand geschaltet, um das Messwerk kalibrieren zu können, da die Vorwiderstände für die Messbereiche nicht exakt auf die berechneten Werte angepasst werden können. Der Trimmer ist nach beim Kalibrieren so eingestellt worden, das bei 30V im 30V-DC Messbereich ein Ausschlag von 100% erreicht wird. Von den 0,5V, die noch an der Parallelschaltung anliegen fallen in der Reihenschaltung des Trimmers und des Messwerkes 0,4V an dem Trimmer ab und 100mV an dem Messwerk. Das Messwerk zeigt nun einen Vollausschlag an. Wenn die angelegte Spannung entsprechend kleiner als 30V ist, was man auf dem Messwerk ablesen kann, so kann man einen Messbereich weiter herunter schalten um den Wert genauer ablesen zu können. Messbereich Wechselspannung Möchte man eine Wechselspannung messen, so geht man auf die gleiche Weise vor, allerdings stellt man den AC/DC Schalter am Anfang auf Wechselspannung (AC). Das Funktionsprinzip ist allerdings anders. Bei der positiven Halbwelle der Wechselspannung fließt der Strom über die Vorwiderstände bis zur Parallelschaltung der Widerstände des Strommessbereichs und des Messwerks, wie beim Messen der Gleichspannung. Da allerdings der AC/DC Schalter umgelegt ist fließt der Strom durch die Diode und lädt den Elko auf den Spitzenwert der Halbwelle auf. Zugleich fließt der Strom durch den Trimmer und das Messwerk und erzeugt einen entsprechenden Ausschlag. Bei einer negativen Halbwelle fließt der Strom genau in die andere Richtung. Allerdings teilt er sich auf eine Parallelschaltung von drei Verbrauchern auf. Zum einen die Widerstände des Strommessbereichs, zum anderen Die Diode, welche leitend in Richtung der Diode vor dem Elko und dem Trimmer und den Vorwiderständen geschaltet ist. Der Strom welcher zum Kondensator fließt lädt diesen auf, welcher sich beim Abfallen der Spannung der positiven Halbwelle entladen hat und fließt auch durch das Messwerk, welches den Ausschlag dadurch beibehält. Nach dem Messwerk treffen die pulsierende Gleichspannung, welche durch die Diode und den Elko erzeugt wird, und die Sinus-Wechselspannung aufeinander und Heben sich teilweise auf. Dies ist unter anderem der Grund dafür, dass Messungen im Wechselspannungsbereich des Messgerätes sehr ungenau sind und eine Fehlertoleranz von bis zu 25% aufweisen können.

5 Messbereich Gleichstrom Um einen Gleichstrom zu messen stellt man das Messgerät auf den 1A Messbereich und den AC/DC Schalter auf Gleichspannung (DC) und schleift das Messgerät in Reihe zu einem Verbraucher in den Stromkreiß ein. Der Strom fließt in eine Parallelschaltung von Widerständen und dem Messwerk mit Vorwiderstand. Da der Strom sich verhältnismäßig zu den Widerständen aufteilt fließt der größte Teil des Stromes nicht durch das Messwerk, sondern durch den 0,5Ω Widerstand fließt. Der Strom durch das Messwerk ist von der Schaltung der Widerstände her so begrenzt das er bei 1A im selben Messbereich nicht mehr als 100µA hat. Somit stehen die Widerstände im Verhältnis 1: bzw. 0,5Ω zu 5kΩ. wenn abzulesen ist das der Strom kleiner als 300mA ist, kann man herunter in den 300mA Messbereich schalten, um den Wert genauer ablesen zu können. Messbereich Wechselstrom Möchte man einen Wechselstrom messen, so geht man auf dieselbe Weise vor wie bei einem Gleichstrom, schaltet aber den AC/DC Schalter auf AC. Auch hier ist das Funktionsprinzip wie bei der Gleichspannung, nur das die negative Halbwelle, wie beim Messen von Wechselspannung, mit Hilfe des Einweggleichrichters gleichgerichtet wird. Messbereich Widerstand Möchte man einen Widerstand messen, so schließt man die schwarze und die gelbe Klemmen zum Kalibrieren miteinander kurz und stellt an dem Potentiometer das Zeigerinstrument auf den Vollausschlag ein. Nun hebt man den Kurzschluss auf und schließt zwischen denselben Anschlussklemmen den zu messenden Widerstand an. Nun liest man den Widerstand mithilfe der Messskala ab.

6 Begleitfragen Nr. 1) Bei einer Reihenschaltung von z.b. zwei Widerständen unterscheidet man zwischen der Gesamtspannung und der Teilspannung. Die Teilspannung ist die Spannung die über einem Widerstand der Reihenschaltung abfällt. Die Gesamtspannung ist, wie der Name schon sagt, die Spannung, welche über der gesamten Reihenschaltung abfällt und ergibt sich aus der Summe der Teilspannungen. Nr. 2) Ein Vorwiderstand hat die Aufgabe den Strom durch einen Verbraucher zu begrenzen und die Spannung an dem Verbraucher herabzusetzen. Dieses passiert, da an dem Vorwiderstand auch eine Spannung abfällt. Somit kann man berechnen, was für Widerstand benötigt wird wenn man die Gesamtspannung, die benötigte Spannung und den Benötigten Strom hat. Nr. 3) Bei dem Messen einer Spannung wird das Messgerät Parallel zu dem Verbraucher geschaltet, an dem gemessen werden soll, welche Spannung an ihm abfällt. Es muss parallel geschaltet werden, da sich in einer Parallelschaltung von zwei Verbrauchern, bzw. in unserem Fall von dem Messgerät und dem Verbraucher die Ströme aufteilen, aber die Spannungen, welche an ihnen abfallen, gleich sind. Nr. 4) Bei einer Parallelschaltung zweier Widerstände teilt sich der Gesamtstrom im Verhältnis zu den Widerständen auf. Wenn zum Beispiel der eine Widerstand doppelt so groß ist wie der zweite, so ist der Strom durch den kleineren Widerstand doppelt so groß wie der durch den doppelt so großen Widerstand. Nr. 5) Bei einem Strommesser erhält man verschiedene Messbereiche, indem man zu dem Messwerk einen Widerstand parallel schaltet. Wenn man den Messbereich ändern will, so muss man nur das Verhältnis des Widerstandes zum Messwerk ändern. Nr. 6) Damit ein elektrischer Strom fließen kann muss eine Spannung vorhanden sein, weil sie die Ursache des Stromes ist. Des Weiteren muss auch ein geschlossener Stromkreis vorhanden sein.

7 Nr. 7) Bei einer Reihenschaltung von mehreren Widerständen teilen sich die Spannungen, welche an den einzelnen Widerständen abfallen entsprechend der Größe der Widerstände auf. Je größer ein Widerstand, desto größer auch die Teilspannung, die an ihm abfällt. Nr. 8) Um einen Strom zu Messen muss man das Messgerät in Reihe zu dem Verbraucher einschleifen, da der Strom bei einer Reihenschaltung durch jedes Bauteil dieser Schaltung der Selbe ist. Bei der Strommessung ist der Innenwiderstand des Messgerätes sehr niedrig, so dass die Messung so gut wie keinen Einfluss auf den Stromfluss hat.

8 Oben: Bestückungsplan Unten: Platinenlayout

9 Schaltplan:

10 Messprotokoll zum Vielfachmessgerät Die Werte der folgenden Messungen geben den Messbereich an, die zweite Spalte die Spannung bzw. den Strom die zu einem Vollausschlag nötig ist und die dritte Spalte stellt den Wert auf der Anzeige beim Anlegen der Sollspannung, bzw. des Sollstroms. Messbereich DC Messbereich Spannung Messbereich Strom/Spannung für Vollausschlag Wert auf der Anzeige bei angelegtem Soll 1V 0,96V 104% 3V 2,986V 100% 10V 9,99V 100% 30V 30,06V 100% 100V 20% bei 19,34V 21% bei 20V Messbereich Strom 1mA 1,03mA 100% 3 ma 3,44mA 90% 10 ma 10,55mA 96% 30 ma 32,87mA 93% 100 ma 100mA 100% 300 ma 313mA 97% 1A 836mA Anschlag Messbereich AC Messbereich Spannung 1V 1,12V 75% 3V 3,69V 55% 10V 12,56V 55% 30V 37,8V 52%

11 Stück- und Preiß-Liste Im nachfolgenden ist eine Liste mit sämtlichen Verbauten Teilen, ihrer Anzahl, ihrem Preiß und der Bestellnummer für den Elektronikversand Reichelt Elektronik zu finden. Alle Preisangaben ohne Gewähr, da sich die Preise täglich ändern und somit abweichen können. Bezeichnung Best.Nr Wert Anzahl Preiß einzeln Preiß gesamt Widerstand MPR 68,0K 68k 2 0,150 0,300 Widerstand MPR R 4 0,120 0,480 Widerstand MPR 15,0 15R 1 0,180 0,180 Widerstand MPR R 3 0,120 0,360 Widerstand MPR 22 22R 2 0,120 0,240 Widerstand MPR 11 11R 1 0,180 0,180 Widerstand MPR 10 10R 1 0,120 0,120 Widerstand Metall 1,10 1,1R 1 0,082 0,082 Widerstand Metall 2,20 2,2R 1 0,082 0,082 Widerstand Metall 1,0 1R 3 0,082 0,246 Widerstand MPR R 1 0,120 0,120 Widerstand MPR 1,80K 1,8k 1 0,150 0,150 Widerstand MPR R 1 0,150 0,150 Widerstand MPR 6,8K 6,8K 1 0,150 0,150 Widerstand MPR 18,0K 18K 1 0,120 0,120 Widerstand MPR 1,6K 1,6K 1 0,150 0,150 Potentiometer PO6M-LIN 22K 22K 1 1,450 1,450 Trimmwiderstand K 10k 1 0,280 0,280 Messwerk PM 2-100µA 1 8,900 8,900 4mm Bananenbuchse BB 4 RT Rot 2 0,310 0,620 4mm Bananenbuchse BB 4 GE Gelb 1 0,310 0,310 4mm Bananenbuchse BB 4 SW Schwarz 1 0,310 0,310 Wechselschalter AS 500APC ein-ein 1 1,250 1,250 Diode 1N N ,020 0,020 Elko RAD 100/35 100uF 1 0,040 0,040 9V Blockbatterie DURACELL 1X6LR61 4 1,100 4,400 Batterieklipp 9V Block HALTER 9VI 1 0,290 0, punkt-schalter DS 1PC 1 1,700 1,700 Platine BEL 75X x100x1,5 1 0,990 0,990 Gesamt: 23,670