Spannungsmesser
Spannungsmesser oder Voltmeter dienen zum Messen der elektrischen Spannung. Der Spannungsmesser wird immer so angeschlossen, das er parallel zur Spannungsquelle liegt. Spannungsmesser haben immer einen relativ hohen Innenwiderstand. Je höher der Innenwiderstand ist, desto weniger wird die Spannungsquelle durch die Messung belastet und desto genauer ist die Messung.
Ein Einbau-Drehspulmeßgerät mit 15 Volt
Spannungsmesser gibt es für bestimmte Spannungen bei denen die Meßwerke Vollausschlag haben, z. B. 15 Volt. Möchte man auch höhere Spannungen damit messen, muß der Meßbereich erweitert werden. Dies geschieht mit Hilfe eines Vorwiderstandes.
Um den Vorwiderstand richtig berechnen zu können, muß man den Strom kennen, der bei Vollausschlag durch das Meßwerk fließt! Ist der Innenwiderstand des Meßwerkes bekannt, kann man den Strom bei Vollausschlag einfach mit dem Ohmschen Gesetz I gleich U geteilt durch R ausrechnen, wobei man für U die Spannung bei Vollausschlag einsetzt. Der Vorwiderstand Rv berechnet sich dann wie folgt:
Um ist die Spannung bei Vollausschlag, Im ist der Strom, der bei Vollausschlag durch das Meßwerk fließt. U ist die neue Spannung bei Vollausschlag. Der Vorwiderstand Rv ergibt sich aus der Spannung, die an ihm abfallen soll geteilt durch den Strom, der bei Vollausschlag durch das Meßwerk fließt!
Beispiel: Ein Meßwerk hat bei 15 Volt Vollausschlag. Mit ihm sollen Spannungen bis 150 Volt gemessen werden. Der Innenwiderstand des Meßwerks beträgt 15 Kiloohm. Damit können wir den Strom durch das Meßwerk bei Vollausschlag und schließlich den Vorwiderstand ausrechnen:
Der Vorwiderstand beträgt 135 Kiloohm! Es reicht hier einfach den nächsten Wert zu nehmen, der zu bekommen ist z. B. 130 Kiloohm. Da die Meßwerke immer gewisse Fehlertoleranzen von 2,5 oder 1,5 Prozent haben, liegen diese sowieso höher als der Fehler durch den geringfügig anderen Widerstandswert!
Weiterhin kann man sich merken: Soll der Meßbereich verdoppelt werden, so muß am Vorwiderstand die gleiche Spannung abfallen, wie am Meßwerkwiderstand Rm! Beide Widerstnände müssen hier gleich groß sein! Soll der Meßbereich verdreifacht werden, so muß der Vorwiderstand doppelt so groß sein wie der Meßwerkwiderstand Rm. Soll der Meßbereich n-fach groß sein, so muß der Vorwiderstand also n - 1 mal so groß wie der Meßwerkwiderstand Rm sein:
Auch mit einem Amperemeter kann man Spannungen messen. Aus einem Einbau-Drehspulmeßgerät mit 100 µA kann man z. B. ein kleines Millivoltmeter für Gleichspannung bauen, welches Spannungen bis 1 Volt anzeigt.
Ein Einbau-Drehspulmeßgerät mit 100µA
Beispiel: Der Strom bei Vollausschlag beträgt 100 µA, der Innenwiderstand 1,2 Kiloohm. Damit können wir die Spannung bei Vollausschlag berechnen:
Nun wollen wir mit unserem Meßwerk Spannungen bis 1 Volt messen, wobei bei 1 Volt Vollausschlag sein soll:
Manchmal ist der Innenwiderstand eines Meßwerkes aber nicht bekannt. Dann muß man ihn selbst bestimmen. Wie man das machen kann erfährt man hier.
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