Messen elektrischer Größen - EPV

Inhaltsverzeichnis
Allgemeine Lehrgangsinformationen
Inhaltsverzeichnis..........................................................................................................................
6
Elektrotechnische Grundlagen .....................................................................................
11
1.1.
Elektrisches Potential und elektrische Spannung............................................................
11
1.2.
Elektrischer Strom ............................................................................................................
11
1.3.
Elektrischer Widerstand ...................................................................................................
11
1.4.
Ohmsches Gesetz............................................................................................................
12
1.5.
Spannungs- und Stromarten ............................................................................................
12
1.6.
Spitzenwerte, Mittelwerte und Effektivwerte ....................................................................
13
1.7.
Elektrische Leistung .........................................................................................................
15
2.
Grundbestückung der Meßplatine EG3 .......................................................................
16
2.1.
Herstellen der Bohrungen ................................................................................................
16
2.2.
Vorschriften und Hinweise für den Einbau der Bauelemente ..........................................
17
2.2.1.
Einsetzen der Steckerstifte (PINs) und Einbau der Buchsen ..........................................
17
2.2.2.
Einbau von Widerständen und Fassungen ......................................................................
17
2.2.3.
Einbau von Kondensatoren..............................................................................................
18
2.2.4.
Einbau von Dioden und Transistoren...............................................................................
18
2.2.5.
Einbau von ICs .................................................................................................................
18
2.3.
Löten auf den Leiterbahnen .............................................................................................
19
2.4.
Baustufe 1, Grundbestückung der Platine .......................................................................
20
3.
Meßschaltungen und Meßgeräte ..................................................................................
21
ht
by
E
P
V
1.
Meßschaltung zur Spannungsmessung...........................................................................
21
Meßschaltung zur Strommessung ...................................................................................
21
3.3.
Meßschaltung zur Widerstandsmessung.........................................................................
21
3.4.
Meßschaltung zur Leistungsmessung .............................................................................
22
3.5.
Meßgeräte ........................................................................................................................
22
3.5.1.
Analoge Multimeter (AMM) ..............................................................................................
23
3.5.2.
Digitale Multimeter (DMM) ...............................................................................................
24
3.5.3.
Oszilloskope .....................................................................................................................
25
3.5.3.1. Bedienungselemente für die Elektronenstrahlröhre.........................................................
26
3.5.3.2. Bedienungselemente für die Y-Ablenkung.......................................................................
27
3.5.3.3. Bedienungselemente für die X-Ablenkung.......................................................................
27
3.5.3.4. Bedienungselemente für die Triggerung..........................................................................
28
3.5.3.5. Bedienungselemente für den elektronischen Umschalter ...............................................
28
4.
Messen von sinusförmigen Wechselspannungen und -strömen .............................
29
4.1.
Messung von Wechselspannungen mit Multimeter .........................................................
29
4.1.1.
Messungen mit analogem Multimeter ..............................................................................
29
4.1.2.
Messungen mit digitalem Multimeter ...............................................................................
30
4.2.
Messung von Wechselströmen mit Multimeter ................................................................
32
4.2.1.
Messungen mit analogem Multimeter ..............................................................................
32
4.2.2.
Messungen mit digitalem Multimeter ...............................................................................
33
4.3.
Messung von Wechselspannungen mit Oszilloskop........................................................
34
6
C
op
yr
ig
3.1.
3.2.
Messen von sinusförmigen Halb- und Vollwellen ......................................................
5.1.
Halbleiterdioden ...............................................................................................................
35
5.1.1.
Aufbau und Funktion........................................................................................................
35
5.1.2.
Sperr- und Durchlaßwiderstand.......................................................................................
36
5.1.3.
Grenzwerte ......................................................................................................................
36
5.1.4.
Kennwerte ........................................................................................................................
36
5.1.5.
Bauform............................................................................................................................
37
5.1.6.
Prüfen von Dioden ...........................................................................................................
37
5.2.
Dioden als elektronischer Schalter ..................................................................................
38
5.3.
Dioden als Gleichrichter...................................................................................................
38
5.3.1.
M1-Schaltung für positive Ausgangsspannung ...............................................................
38
5.3.2.
M1-Schaltung für negative Ausgangsspannung..............................................................
39
5.3.3.
B2-Schaltung für positive Ausgangsspannung................................................................
39
5.4.
Messung positiver und negativer Halbwellen ..................................................................
39
5.4.1.
Messungen mit Oszilloskop .............................................................................................
39
5.4.1.1. Messung positiver Halbwellen .........................................................................................
40
V
5.
35
42
5.4.2.
Messungen mit Multimetern.............................................................................................
43
5.5.
Messung positiver Vollwellen...........................................................................................
44
5.5.1.
Messungen mit Oszilloskop .............................................................................................
45
5.5.2.
Messungen mit Multimetern.............................................................................................
47
6.
Messen von Mischspannungen....................................................................................
49
6.1.
Kondensatoren.................................................................................................................
49
6.2.
Brummspannungen..........................................................................................................
49
6.3.
Messung von Mischspannungen an einer B2-Schaltung mit Ladekondensator .............
50
6.3.1.
Mischspannungen bei unterschiedlichen Lastströmen....................................................
50
6.3.2.
Mischspannungen bei unterschiedlichen Ladekondensatoren .......................................
54
6.3.3.
Messen von Mischspannungen an einer B2-Schaltung mit Ladekondensator
und Siebglied ...................................................................................................................
56
7.
Messen von Gleichspannungen...................................................................................
61
7.1.
Messungen an Stabilisierungsschaltung mit Z-Diode .....................................................
61
7.1.1.
Aufbau und Funktion von Z-Dioden .................................................................................
61
7.1.2.
Messung der Ausgangsspannung ...................................................................................
62
7.2.
Messungen an einer Stabilisierungsschaltung mit Z-Diode und Transistor ....................
65
7.2.1.
Aufbau und Funktion vonTransistoren.............................................................................
65
7.2.2.
Messung der Ausgangsspannung ...................................................................................
67
7.3.
Messungen an einem elektronischen Netzgerät mit Spannungsregler...........................
70
7.3.1.
Einstellbarer Spannungsregler L200 ...............................................................................
70
7.3.1.1. Aufbau und Funktion........................................................................................................
71
7.3.1.2. Kenn- und Grenzdaten.....................................................................................................
71
7.3.2.
Messung der Ausgangsspannung ...................................................................................
72
8.
Messen von Rechteckspannungen..............................................................................
75
8.1.
Messen von impulsförmigen Rechteckspannungen........................................................
75
8.1.1.
Messungen am Transistorschalter...................................................................................
75
8.1.1.1. Messung der Ausgangsspannung ...................................................................................
76
C
op
yr
ig
ht
by
E
P
5.4.1.2. Messung negativer Halbwellen........................................................................................
7
77
78
8.1.2.
Messungen am Timer-Baustein 555 ................................................................................
79
8.2.
Messen von periodischen Rechteckspannungen ............................................................
82
9.
Messen mit Sensoren ....................................................................................................
87
9.1.
Temperaturempfindliche Sensoren..................................................................................
88
9.1.1.
Funktion und Arbeitsweise ...............................................................................................
88
9.1.2.
Messungen am temperaturempfindlichen Sensor ...........................................................
88
9.2.
Lichtempfindliche Sensoren .............................................................................................
93
9.2.1.
Funktion und Arbeitsweise ...............................................................................................
93
9.2.2.
Messungen am lichtempfindlichen Sensor ......................................................................
93
Anhang ..........................................................................................................................................
A
Stückliste und Bestückungsplan der Platine EG 3.....................................................
95
96
B
Endausbau zu einem geregelten Netzgerät.................................................................
98
C
Zwischenteste ................................................................................................................
101
C
op
yr
ig
ht
by
E
P
V
8.1.1.2. Messung der Eingangsspannung ....................................................................................
8.1.1.3. Messung mit dem Oszilloskop .........................................................................................
8
Allgemeine Lehrgangsinformationen
Erforderliche Vorkenntnisse
Damit eine erfolgreiche Mitarbeit in diesem Lehrgang möglich ist, sind insbesondere
Grundkenntnisse in der Metall- und Kunststoffbearbeitung
Grundkenntnisse in der Elektrotechnik
sowie
Grundkenntnisse in der Löt- und Verbindungstechnik
zweckmäßig.
Erforderliche Ausstattung
Zur Durchführung des Lehrganges "Messen elektrischer Größen" bzw. "Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik im Kraftfahrzeug" werden benötigt:
Allgemeine Ausstattung je Arbeitsplatz
P
1 analoges Multimeter
V
A)
E
1 digitales Multimeter
1 Oszilloskop
by
1 Lötstation
1 Satz Werkzeuge
ht
1 Bohrmaschine (als Werkstattausstattung)
Spezielle Ausstattung je Teilnehmer
yr
B)
ig
1 Wechselspannungsquelle 12V/ 2A
op
1 Bausatz EG3 (Platine, Bauelemente, Verbindungsleitungen für Brücken)
C
Lieferant von Bausätzen EG3
Dipl.-Ing G. Wyputta, Alte Amalienstraße 38, 26135 Oldenburg
Telefon: 0441-15642 ; Fax: 0441-2489851
Preisliste und Lieferbedingungen können direkt bei der genannten Firma angefordert werden.
Hinweise zur Lehrgangsdurchführung
Alle Lehrabschnitte bauen aufeinander auf. Die einzelnen Baustufen beginnen jeweils mit einem
Abschnitt "Vorbereitung", in dem genau angegeben wird, welche Bauelemente einzulöten und
welche Brücken herzustellen sind. In der Regel befindet sich neben jeder Bauanweisung ein Kästchen
. In dieses Kästchen ist ein Kreuz X einzusetzen
, sobald die Anweisung ausgeführt
worden ist. Diese Vorschrift sollte unbedingt eingehalten werden, weil dadurch eine Fehlersuche
wesentlich vereinfacht wird, falls eine Messung Probleme bereitet. Nur zeitweilig benötigte
Verbindungen werden mit Hilfe kleiner Steckkabel hergestellt. Diese Kabel werden für weitere
Messungen wieder entfernt oder durch eingelötete Brücken ersetzt.
9
Im jedem Abschnitt "Messung" wird genau beschrieben, welche Meßgeräte an welchen Stellen
anzuschließen und welche Messungen vorzunehmen sind. Soweit erforderlich, ist eine kurze
Beschreibung der Funktion der einzulötenden Bauelemente und der Arbeitsweise der aufzubauenden
Meßschaltung vorangestellt. Diese Beschreibungen sind stets so gehalten, daß sie auch ein
Auszubildender im 1. Lehrjahr verstehen kann. Durch jeweils einer größeren Zahl von "Fragen" wird
hinterfragt, ob die Meßschaltung, die durchgeführte Messung und die Meßergebnisse auch tatsächlich
verstanden worden sind.
Der Teil B enthält einen Vorschlag für den Endausbau zu einem geregelten Netzgerät in ein
Gehäuse. Dieser Bauvorschlag läßt sich vielseitig abwandeln, so daß auch selbst angefertigte
Gehäuse verwendet werden können. Nach dem Einbau der Platine in ein Gehäuse steht dann ein voll
funktionsfähiges, geregeltes Netzgerät für einen späteren, praktischen Einsatz zur Verfügung.
C
op
yr
ig
ht
by
E
P
V
Der Teil C enthält Vorschläge für 10 bis 15 minütige Zwischenteste mit dem Lehrstoff der einzelnen
Kapitel. Dadurch kann der Lehrgangsleiter ohne zusätzlichen Zeitaufwand für die Vorbereitung den jeweils aktuellen Lernstand feststellen. Für die Teilnehmer sollen diese Zwischenteste aber auch ein
Anreiz für eine intensive Mitarbeit sein.
10