Messtechnik: Drehspulinstrument zu Voltmeter erweitern, Vorwiderstand berechnen
Hallo, ich habe in Messtechnik folgende Aufgabenstellung und bin mir unsicher:
Ein Drehspulinstrument soll zu einem Voltmeter erweitert werden. Das Instrument hat einen Innenwiderstand Ri = 190 Ω, der Strom bei Vollausschlag beträgt 100 0 μA . Mit dem Voltmeter soll die Spannung an einer Autobatterie von (12 ± 20%) V überwacht werden können.
a) Zeichnen Sie die erforderliche Schaltung und berechnen Sie den Vorwiderstand.
b) Mit welcher maximalen Verlustleistung wird der Vorwiderstand belastet ?
Ich weiß, dass ein Voltmeterimmer parallel verschaltet werden muss. Besteht der Schaltplan also nur aus der Spannung der Batterie, dem Vorwiderstand und parallel dazu dem Voltmeter, welches einen Innenwiderstand besitzt? WIe muss ich dann den Vorwiderstand berechnen?
VIelen Dank!
1 Antwort
Zuerst den Spannungsabfall für das Instrument alleine berechnen.
U=I * R =190 * 0,0001A = 0,019V bei Vollausschlag.
Zuerst, um dem Messbereich auf 0,02V zu erweitern, einen 10Ohm Widerstand vorschalten. Danach stückweise Widerstände vorschalten, so wird der Messbereich erweitert. Die Messbereiche wählst du mit einen Stufenschalter an.
Hoffentlich kannst du die untere Schaltung richtig lesen, da ich nicht weiß wie sich gutefrage.net bei höheren Auflösungen verhält.
Also zuerst einen 10 Ohm, denn einen 1800, dann 18000 Ohm, dann 180000 Ohm Widerstand vorschalten. Macht gesamt 200000 Ohm Innenwiderstand des Voltmeters.
20 V : 200 000 Ohm = 100µA Stomstärke.
Falls dein Lehrer meckert, sage ihm, die Widerstände entsprechen einer genormten Reihe, daher sollten es Bauteile sein, die man kaufen kann. Außerdem wolltest du sogenannte Metallfilmwiderstände nehmen, die sind genauer im Temperaturverhalten.
Der Stufenschalter dient zum Umschalten der Messbereiche.
20V - 0,019V = 19,981 V Spannungsabfall bei den Vorwiderständen.
I = 0,0001A
Kirchoffsches Stromverzweigungsgesetz: Die Summe der Einzelströme entspricht der Summe der Gesamtströme.
Merke: Reihenschaltung zur Spannungsteilung, Parallelschaltung zur Aufteilung der Stromstärke auf verschiedene Bauelemente.
P = U * I = 19,9810 V* 0,0001A
P = 0,00019981 Watt
Daher sind 0,25 Watt-Widerstände hier ausreichend. Eine Diode Parallel zu den Buchsen für die Bananenstecker der Messleitungen ist in Sperrichtung noch einzuzeichnen(hinter dem Stufenschalter) um das Drehspulinstrument vor Verpolung zu schützen.
Du könntest auch noch eine Schmelzzicherung einzeichnen, die in der Pluspol-Leitung direkt hinter der Buchse für den Bananenstecker liegt, um bei einer zu hohen Dauerlast oder Verpolung das Messgerät zu schützen.Ebenso eine Zener-Diode die die Spannung an Messgerät limitiert. Mehr kann ich nicht tun. sonst fällt das ganze deinen Lehrer zu sehr auf und der schöpft Verdacht.