E-Labor im WS / SS. Versuch GS Grundlagen der Labor-Schaltungstechnik

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1 Fakultät II bteilung Maschinenbau E-Labor im WS / SS Versuch GS Grundlagen der Labor-Schaltungstechnik Gruppe: Verfasser Name Vorname Matr.-Nr. Semester Teilnehmer Teilnehmer BITTE NKREUZEN Messprotokoll Versuchsbericht Professor(in) / Lehrbeauftragte(r): Datum der Durchführung: Vortestat Testat FH Hannover E-Labor Version: Urheberrechtlich geschützt

2 Hannover E-Labor Laborschaltungstechnik Versuch GS Seite 2 von 3 1 Vorbereitung rbeiten sie folgende Materialen vor Versuchsbeginn gründlich durch: Kurzbedienungsanleitung für das Digitalmultimeter Fluke 73III und Tenma Kurzbedienungsanleitung Grundlagen Messen Beschreibung: Wie verdrahte ich eine Schaltung 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 S 1 S 2 S 3 U q U 1 /V U 2 /V U 3 /V I/m I 3 /m I 4 /m R Gesamt / Ω Schalterstellung ,0 V berechnet Schalterstellung ,0 V gemessen Tabelle Schaltung mit den Schalterstellungen nach Tabelle 2 und R 1 = 150 Ω S 1 S 2 S 3 U q U 1 /V U 2 /V U 3 /V I/m I 3 /m I 4 /m R Gesamt / Ω Schalterstellung ,0 V berechnet Schalterstellung ,0 V gemessen Tabelle Schaltung mit den Schalterstellungen nach Tabelle 3 und R 1 = 150 Ω S 1 S 2 S 3 U q U 1 /V U 2 /V U 3 /V I/m I 3 /m I 4 /m R Gesamt / Ω Schalterstellung ,0 V berechnet Schalterstellung ,0 V gemessen Tabelle Welche ufgabe hat der Schalter S 2 in Stellung 2? 2.5 Sie wollen die Schaltung mit 30,0 V betreiben. Berechnen Sie die zugehörigen Mindestleistungen der Widerstände R 1 bis R 4. R 1 = 1000 Ω R 2 = 20 Ω R 3 = 50 Ω R 4 = 100 Ω R 2 R 3 R 1 S 2 1 B S 1 I 4 1 U 1 U 2 U 3 C 2 I 3 Netzteil U q V 2 Ω I R S 3 Bild 1: Versuchsschaltung FH Hannover E-Labor Version: Urheberrechtlich geschützt

3 Hannover E-Labor Laborschaltungstechnik Versuch GS Seite 3 von 3 3 Praktischer Teil, Messungen Gerät Digitalmultimeter Digitalmultimeter Digitalmultimeter Schalter S 1 Schalter S 2 Schalter S 3 Schiebewiderstand R 1 Widerstand R 2 Widerstand R 3 Widerstand R 4 Netzteil Tabelle 4: Verwendete Geräte Gerätenummer 3.1 Messen Sie R 1, R 2, R 3, R 4 und tragen Sie die Werte in die folgende Tabelle ein. R 1 /Ω R 2 /Ω R 3 /Ω R 4 /Ω Tabelle 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: U 1 bis U 3, I, I 3, I 4 und R Gesamt. 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. FH Hannover E-Labor Version: Urheberrechtlich geschützt

4 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 ußenstehenden 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 nschluss eines Schiebewiderstands mit Schleifkontakt (Bild 3) C C B Bild 3: Schiebewiderstand mit Schleifkontakt Nachdem die Schaltung verdrahtet ist, wird sie vom aufsichtführenden Personal überprüft. Erst danach darf die Spannungsversorgung eingeschaltet werden! FH Hannover E-Labor Version: Seite 1 von 3 Urheberrechtlich geschützt B

5 So wird folgende Messschaltung verdrahtet: B C S 1 2 Netzteil U q V 1 L 1 R 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. FH Hannover E-Labor Version: Seite 2 von 3 Urheberrechtlich geschützt

6 Farbe von nach Rot Netzteil, +Pol Spannungsmesser, +Pol Rot Spannungsmesser, +Pol Schiebewiderstand, Buchse B Blau Netzteil, -Pol Spannungsmesser, -Pol Blau Spannungsmesser, -Pol Schiebewiderstand, Buchse Blau Schiebewiderstand, Buchse Strommesser 1, -Pol Blau Strommesser 1, -Pol Strommesser 2, -Pol Schwarz Schiebewiderstand, Buchse C Schalter S 1, Eingang Gelb Schalter S 1 - Stellung 1, usgang Lampe L 1, Buchse Gelb Lampe L 1, Buchse B Strommesser 1, +Pol Grün Schalter S 1 - Stellung 2, usgang Widerstand R 1, Buchse Grün Widerstand R 1, Buchse B Strommesser 2, +Pol Tabelle 1: Verdrahtungsplan B C S 1 2 Netzteil U q V 1 L 1 R Bild 6: Stromlaufplan mit Farbkennzeichnung der Messleitungen Bild 7: Vollständig verdrahtete Messschaltung FH Hannover E-Labor Version: Seite 3 von 3 Urheberrechtlich geschützt

7 Grundlagen Messen Die Spannungsmessung Bei der Spannungsmessung wird das Messinstrument zum Messobjekt parallel geschaltet. Beispiel: Messen einer Gleichspannung RNGE CV DC OFF Ω m µ m 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 m Bei Strömen > 330 m muss der Drehschalter in Stellung 10 gedreht und die Buchse 10 beschaltet werden. RNGE CV DC Ω m 10 OFF 10 µ m Ω COM V FH Hannover E-Labor Version: Seite 1 von 2 Urheberrechtlich geschützt

8 Die Widerstandsmessung Bei der Widerstandsmessung ist folgendes zu beachten: 1. m Messobjekt darf keine Spannung anliegen! 2. chten Sie darauf, dass der Rest der Schaltung abgetrennt ist! RNGE CV DC OFF Ω m µ m Ω COM V FH Hannover E-Labor Version: Seite 2 von 2 Urheberrechtlich geschützt

9 Kurzbedienungsanleitung Digitalmultimeter TENM Messbetrieb Drehschalter Buchse 1 Buchse 2 Gleichspannung V COM V Gleichstrom < 400 m m COM m Gleichstrom > 400 m COM 10 Widerstand Ω COM VΩm llgemeine Hinweise Welche Funktion hat die Buchse COM? Die Buchse COM (engl. Common) ist der Massepunkt des Digitalmultimeters und der negative Bezugspunkt. bschalten 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 uswahlschalter auf OFF gestellt werden und dann wieder in den ursprünglichen Messbereich. Taste SELECT Mit der Taste SELECT können Sie in den Messbereichen µ, m und umschalten zwischen Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (C).

10 Innenwiderstand Bei der Gleichspannungsmessung ist der Innenwiderstand >10 MΩ. Bei der Gleichstrommessung sind es im m-bereich 1,5 Ω. chtung! Im Messbereich 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 Genauigkeit 400 mv ± 0,8 % vom Messwert + 3 Stellen 4 V ± 0,8 % vom Messwert + 1 Stellen 40 V ± 0,8 % vom Messwert + 1 Stellen Gleichstrommessungen Bereich Genauigkeit 400 μ ± 1 % vom Messwert + 2 Stellen 4 m ± 1 % vom Messwert + 2 Stellen 40 m ± 1,2 % vom Messwert + 2 Stellen 400 m ± 1,2 % vom Messwert + 2 Stellen 4 ± 1,5 % vom Messwert + 5 Stellen 10 ± 1,5 % vom Messwert + 5 Stellen Widerstandsmessungen 400 Ω ± 1,2 % vom Messwert + 2 Stellen 4 kω ± 1 % vom Messwert + 2 Stellen 40 kω ± 1 % vom Messwert + 2 Stellen 400 kω ± 1 % vom Messwert + 2 Stellen 4 MΩ ± 1,2 % vom Messwert + 2 Stellen 40 MΩ ± 1,5 % vom Messwert + 2 Stellen