2.SA Flashcards
Wie wird ein Widerstand durch Ampere- und Voltmeter spannungsrichtig bestimmt?
Amperemeter in Reihe vor Parallelschaltung von zu messenden Widerstand und Voltmeter
Wie wird ein Widerstand durch Ampere- und Voltmeter stromrichtig bestimmt?
Voltmeter parallel der Reihenschaltung von Amperemeter und zu messenden Widerstand
Wann sollte zur Ermittlung eines R´s strom- und wann spannungsrichtig gemessen werden? Erklärung weshalb!
Bei kleinen R → spannungsrichtig
Wenn der mit dem Amperemeter in Reihe geschaltete Lastwiderstand groß ist, wird des Spannungsabfall am Amperemeter (niederohmig) verhältnismäßig kleiner → daher wird auch der Abs. MF kleiner
Bei großen R → stromrichtig
Der gemessene Strom wird durch das in Reihe schalten des Voltmeters zum Messwiderstand verfälscht. Der Innenwiderstand des Voltmeters bildet einen Stromteiler mit dem Messwiderstand. Je kleiner der Messwiderstand, desto kleiner auch hier der Abs. MF
Was soll bei Messen von sehr kleinen Widerständen beachtet werden?
Die Leiter die Strom und die Leiter die Spannungen messen, sollten möglichst gut getrennt sein.
Wodurch kann bei der Widerstandsbestimmung mit der Strom-Spannungs-Methode die Messgenauigkeit verbessert werden.
Durch Verwendung eines Vierleiteranschlusses
Wie kann bei spannungsrichtiger Widerstandsmessung mit Strom-Spannungs-Verfahren, der tatsächliche Messwert unter Ausschluss des systematischen MF bestimmt werden?
Der gemessene Wert (errechnet über MW von A-und Vmeter) ermittelt sich aus dem Wert des Innenwiderstands des Voltmeters parallel den zu messenden Widerstand.
Rberechnet = Ri || Rtatsächlich
Diese Formel muss nun auf den Unbekannten Rtatsächlich umgestellt werden:
Rtatsächlich = 1 / (1/Rberechnet -1/Ri)
Wie kann bei stromrichtiger Widerstandsmessung mit Strom-Spannungs-Verfahren, der tatsächliche Messwert unter Ausschluss des systematischen MF bestimmt werden?
Der gemessene Wert beträgt in der Realität sowohl den Wert des Ri als auch des zu messenden Widerstands.
Wenn nun der Ri bekannt ist gilt folgendes:
Rtatsächlich = Rberechnet - Ri
Wodurch setzt sich der Gesamtfehler bei digitalen Messgeräten zusammen?
Multiplikativer Anteil
Offsetanteil
Welche Fehlerquellen gibt es für den Offsetanteil des Gesamtmessfehlers?
Grundsätzlich absoluter Versatz zwischen angezeigten und wahrem Wert:
- fehlerhafter Nullabgleich des Messwerks
- Reibung in den Lagern des Messwerks
- Thermospannungen
- Offsetfehler von Verstärkern
Welche Fehlerquellen gibt es für den multiplikativen Anteil des Gesamtmessfehlers?
Abhängig von der gemessenen Größe. Mögliche Fehler:
- Federkonstante der Rückstellfeder
- Magnetfeld bei Drehspuleninstrumenten
- Widerstände der Messbereichserweiterung haben Toleranzen
Der multiplikative Anteil ist am Skalennullpunkt nicht von Belang
Wie unterscheiden sich Messfehlerangaben zwischen digitalen und analogen Messgeräten?
Bei analogen Messgeräten hat sich die Genauigkeitsklasse, die den gesamten Fehler prozentual zusammenfasst etabliert.
Bei DMM wird zwischen den Fehlerursachen unterschieden, so haben verschieden hohe Messwerte auch verschiedene abs. Fehlerbereiche
Erkläre die grundsätzliche Funktionsweisen der Widerstandsmessung mit Stromquelle/Spannungsmessmethode. Welche Einschränkungen hierfür gibt es?
Konstantstromquelle bestromt einen Widerstand über den die Spannung gemessen wird, dieser Spannungswert wird als Maß für den Widerstand hergenommen. Spannung bekannt, Quellstrom bekannt → ohmsches Gesetz
Die Voraussetzungen für die Anwendung dieser Messmethode sind:
- Ri der Konstantstromquelle muss sehr viel größer als der Messwiderstand sein
- Widerstand des Voltmeters muss sehr viel größer als der Messwiderstand sein
Welche Anwendungen haben Messbrücken Grundsätzlich?
Über das Abgleich -und Nullverfahren können mit Messbrücken relativ einfach und mit hoher Genauigkeit Widerstände gemessen werden.
Mit der Verwendung von Widerständen die von nichtelektrischen Größen abhängig sind, können mit dem Ausschlagverfahren Messgrößenumformer realisiert werden.
Mit welcher Darstellung kann der Gesamtfehler von DMM`s visualisiert werden?
y-Achse - Messfehler
x-Achse - Messwert
Offsetanteil +/- + Multiplikativer Anteil +/- = Gesamtfehler
Erläutere den Gesamtmessfehler mit den vom Datenblatt vorgegebenen Werten: max. Messfehler 0,5% von MW + 3 Digits. MB 100V und 3-stellige Anzeige.
MW1 = 10V
Gesamt Fehler = Offsetanteil + multiplikativer Anteil
Offsetanteil = 3 x 1V (letzte Stelle)
multiplikativer Anteil `= 10V x 0,005
Gesamter Fehler = 3V + 50mV = 3,05V
In welchen Angabeformaten ist der multiplikative Anteil des Messfehlers beim DMM üblich?
Prozent = 10^-2 ppm = 10^-6 parts per million ppb = 10^-9 parts per billion
Von welchen drei Komponenten hängt beim Ausschlagverfahren die Messgenauigkeit ab?
- Toleranzen der Brückenwiderstände
- Fehler des Anzeigeinstruments
- Genauigkeit der Spannugsquelle
Welche Abgleichbedingung hat die Wheatstone-Messbrück?
R1/R2=R3/R4
Welche Vorteile hat das Abgleichverfahren mit der Wheatstone-Messbrücke?
Die Speisespannung hat keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Messung, da beide Widerstandsreihen unter gleichen Voraussetzungen als Verhältnisbildner fungieren.
Die Ausgangsspannung braucht nicht gemessen werden. Das Nullinstrument brauch lediglich eine hohe Empfindlichkeit und muss signalisieren wenn der Abgleichpunkt (0V) erreicht ist. (Oft hat das Nullinstrument keine herkömmliche Skala, sondern nur einen Skalenstrich in der Mitte auf den Abgeglichen wird)
Wie kann die Abgleichempfindlichkeit einer Brückenschaltung berechnet werden?
E0 = delta UA / delta R
Abgleichempfindlichkeit = Änderung der Spannung über Messinstrument pro Änderung des Widerstandswert
Von welchen Werten ist die Abgleichempfindlichkeit abhängig?
- Speisespannung UE
- Verhältnis der Widerstände der beiden Brückenhälften
Wie kann die max. Abgleichempfindlichkeit erreicht werden?
E0max bei → R1/R2 = R3/R4 = 1, sprich die Widerstandsbrückenhälften sollten ein möglichst identisches Verhältnis aufweisen
→ daraus erfolgt ein größerer Ausschlag, wodurch auch die Abgleichgenauigkeit profitiert
Wozu dienen die Dioden bei der Schleifdrahtmessbrücke? Wie sind sie geschalten?
Antiparallel zu Nullinstrument
Überspannungsschutz, Begrenzung auf ca. +-0,7V
Wozu dient der Taster parallel zum Vorwiderstand RV bei der Schleifdrahtmessbrücke?
Wenn der Abgleich schon weit fortgeschritten ist, kann der Vorwiderstand überbrückt werden und somit noch genauere Empfindlichkeit erreicht werden.
Beschreibe die Funktionsweise der Schleifdrahtmessbrücke.
Anstelle von zwei Widerstände, ist eine Seite der Messbrücke mit einem Drehschleifwiderstand realisiert, mit dem das Verhältnis zweier Widerstände wie mit einem Poti angepasst werden kann.
Die zweite Widerstandsbrückenhälfe besteht aus dem zu messenden Widerstand und einem Widerstandsnormal (Potentiometer/Trimmer).
in Reihe des Nullinstruments ist zur Strombegrenzung ein Rv vorgeschalten.
Nun kann mit Hilfe der beiden Widerstandsverhältnisse das Abgleichverfahren angewandt werden um den unbekannten Widerstand zu bestimmen.
RUnbekannt = RN x (Widerstandsverhältnis auf Drehschleifer Seite)
Welche Schaltung wird genutzt um Widerstände im mA-µA zu messen?
Thomson-Messbrücke
