Messtechnik 01

Durchprüfen wird festgestellt, ob der Prüfling die vorgeschriebenen Eigenschaften besitzt.

z.B. Drehfeld-, Durchgang-, FI-, Spannungsprüfung

Vergleichen mit einem Eichnormal (äusserst genaue Bauelemente). z.B. Manganin.

10 kΩ Normalwiderstand ± 0,001%

Induktionsfreie Drahtwiderstände werden bifilar gewickelt.

Motor des Messgerätes + Skala

Messwerk mit allem eingebautem Zubehör (Vorwiderstände, Shunts, Messwandler etc.)

Messinstrument und Zubehör (Hochspannungsprüfspitzen, Shunt, Photozelle beim Luxmeter, Stromzange etc.)

Vorteil: Geringe Lagerreibung

Nachteil: Empfindlich gegen Erschütterungen

Anwendung: Ortsfeste und Tragbare Instrumente (häufig angewendet)

Vorteil: Unempfindlich gegen Erschütterungen

Nachteil: Grosse Lagerreibung

Anwendung: Fahrzeuge, Linienschreiber

Vorteil: Praktisch keine Reibung

Nachteil: Empfindlich gegen Erschütterungen, Lageabhängig

Anwendung: Messgeräte mit hoher Empfindlichkeit, Spiegelgalvanometer

Aufbau: Geschlossene Luftkammer darin ein Aluminiumflügel der mit dem Zeiger verbunden ist.

Wirkungsweise: Zeigerausschlag wird durch Luftdruck gebremst.

Aufbau: Mit Zeigerachse verbundener Aluminiumflügel zwischen den Polen eines Dauermagneten. Bei Drehspulinstrumenten, Drehspule auf Aluminiumrähmchen gewickelt.

Wirkungsweise: Beim Ausschlag des Zeigers bewegt sich der Aluminiumflügel im Magnetfelt des Dauermagneten. Im Aluminium werden Wirbelströme induziert, deren Magnetfelder bremsend wirken.

Die Skala ermöglicht das Ablesen des Messwertes. Diese können linear oder nichlinear sein. Eine Spiegelunterlage ermöglicht eine Parallaxenfreie Ablesung. 

Ohmeter, Dreheisenmesswerk, Bimetallmesswerk

• Kreisskala: 270°
• Quadratskala: 90°
• Sektorskala: 110°

-Messerk: Motor (antrieb) und Skala

-Messinstumen: Messwerk mit allem eingauten teilen (shunt/vorwiderstand)

-Messgerät: alles mit samt den kabeln

• Eigenabweichung (anzeigefehler)
• Einflussfehler
• Ablesefehler
• Systematischer Fehler

Aufbau: Dauermagnet, zwischen Polen eine Spule drehbar gelagert. Die Spule hat einen Weicheisenkern. Der Zeiger ist fest mit der Spule verbunden.

Wirkungsweise: Fliesst durch die Drehspule Strom, entsteht ein Magnetfeld welches sich nach dem Dauermagnetfeld ausrichtet. Nun wirkt ein Drehmoment, das proporzional zum Spulenstrom ist. 

Eigenschaften: 

• Geringer Eigenverbrauch
• hohe Genauigkeit
• nur für Gleichstrom
• lineare Skala
• misst MW

Anwendung: Volt- und Amperemeter, Galvanometer, Analoge Vielfachmessgeräte (mit Gleichrichter)

Aufbau: Wie Drehspulmesswerk mit Brückengleichrichter

Wirkungsweise: Der Mittelwert der gleichgerichteten Wechselspannung wird gemessen, Effektivwert wird angezeigt. 

Eigenschaften (Wie Drehspulmesswerk) :

• nicht geeignet für kleine Spannungen (<1 kV)
• bis 20 kHz
• Gleich- und Wechselspannung

Anwendung: In Vielfachmessgeräten

Aufbau: Dem Messwerk wird ein Thermoumformer vorgeschaltet.

Wirkungsweise: Der Messstrom erwärmt einen Heizdraht, dessen Temperatur mit einem Thermoelement gemessen wird.

Eigenschaften:

• Misst EW
• kurvenunabhängig
• Gleich- und Wechselstrom

Aufbau: Stahlzungen mit verschidenen Eigenfrequenzen sind an einem Ende fest eingespannt und liegen zwischen den Polen einer Dauermagneten sowie einer Erregerspule.

Wirkungsweise: Die Erregerspule erzeugt ein magnetisches Wechselfeld, welches das Dauermagnetfeld schwächt/verstärkt. Stimmt die Eigenfrequenz einer Stahlzunge mit der doppelten Frequenz des Wechselfeldes überein, beginnt diese zu schwingen.

Eigenschaften: 

• Robust
• ziemlich genau
• hoher Eigenverbrauch
• bis 10 kHz

Anwendung: Als Frequenzmesser in Schalttafeln.

Aufbau: Ringspule, darin 2 Weicheisenplättchen, eins fest das andere drehbar mit Zeiger verbunden. Gegendrehmoment wird mit Spiralfeder erzeugt. Skala meist nichtlinear.

Wirkungsweise: Elektromagnetisches Prinzip, Weicheisenplättchen werden gleichpolig magnetisiert und stossen sich ab. 

Eigenschaften: 

• Gleich- und Wechselstrom (Genauer)
• misst EW
• kurvenunabhängig
• nicht sehr genau
• bis 300 Hz

Anwendung: Schalttafelinstrument, meistens als A-Meter

Aufbau: Feste Spule, darin eine Drehspule. Stromzuführung über Drehmomentfelder. Wegen Fremdfelder eisengeschlossen.

Wirkungsweise: Die Magnetfelder der beiden Spulen ergeben ein Drehmoment proportional zu den Strömen.

Eigenschaften: 

• Sehr genau
• Gleich- und Wechselspannung
• lineare Skala
• misst EW
• bis 20 kHz

Anwendung: Als Wattmeter

Aufbau: 2 Bimetallspiralen wirken gegenläufig zueinander auf die Zeigerachse. 1 Bimetallspitalen wird vom Messstrom durchflossen, die zweite dient zum kompensieren der Raumtemperatur. Keine Dämpfung notwendig.

Wirkungsweise: Der Messstrom erwärmt die Bimetallspirale und erzeugt mechanische Spannungsänderungen, die sich als Drehmoment auf den Zeiger wirken. Wegen grossem Drehmoment kann ein Schleppzeiger mitgezogen werden (Spitzenwerte)

Eigenschaften: 

• nicht sehr genau
• Gleich- und Wechselstrom
• nichtlineare Skala
• misst EW
• träge
• hoher Eigenverbrauch

Anwendung: A-Meter, Messen von Spitzenwerten

Messprinzip: Messgrösse wird mit einem Analog-digital-Umsetzer in Impulse zerlegt. Anzahl Impulse = höhe der Messgrösse. Wechselgrössen müssen zuvor gleichgerichtet werden. 

Eigenschaften: 

• Problemlose ablesung
• kleiner Eigenverbrauch
• lageunabhängiges Messen
• robust

Anwendung: Vielfachmessinstrumente, Schalttafelmessinstrumente