Im Labor der Messtechnik an der Hochschule Pforzheim werden universelle Messgeräte eingesetzt, mit deren Hilfe Messungen durchgeführt wurden, die im ersten Teil dieses Laborberichts dargestellt werden.
Im weiteren Verlauf wird sowohl Sensorkennlinie mittels der Tabellenkalkulations-Software Excel ermittelt als auch die Messunsicherheit und Fehlergrößen für einen exemplarischen Messaufbau mit einem potenziometrischen Wegsensor bestimmt.
Anschließend wird der Messdatenerfassungs- und auswertungs-Software LabView mit einigen Beispielen dargestellt. Mit dem auch aus dem Laborversuch mit Wegsensor werden die Daten ausgewertet und Sensorkennlinie aufgenommen.
Aus dem Inhalt:
- Laborversuche;
- Messen mit dem Digitalmultimeter und Digitaloszilloskop;
- Sensorkennlinie aufnehmen und kalibrieren;
- Messdaten auswerten und Messunsicherheit bestimmen;
- Programmierung und Datenerfassung mit LabView;
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Messen mit dem Digitalmultimeter und Digitaloszilloskop
2.1 Messen mit dem Digitalmultimeter
2.2 Praktische Laboraufgaben – Arbeitsblatt
2.3 Digitaloszilloskop
3. Sensorkennlinie aufnehmen und kalibrieren
3.1 Potenziometrischer Wegaufnehmer
3.2 Praktische Laboraufgaben
4. Messdaten auswerten und Messunsicherheit bestimmen
4.1 Praktische Laborversuche
5. Programmierung und Datenerfassung mit LabView
5.1 Einführung in LabView
5.2 Messkette und Signalverarbeitung
5.2.1 Messdatenerfassungskarte USB-6008
5.3 Messen und Auswerten mit LabView
5.3.1 Sensorkennlinie aufnehmen und kalibrieren
5.3.2 Temperatur Sensor
6. Schlusswort
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit dokumentiert die Durchführung verschiedener Laborversuche im Fach Messtechnik. Ziel ist es, den praktischen Umgang mit universellen Messgeräten, die Aufnahme und Kalibrierung von Sensorkennlinien sowie die rechnergestützte Datenerfassung und -auswertung mittels der Software LabView zu erlernen und zu vertiefen.
- Grundlagen der Spannungs-, Strom- und Widerstandsmessung mit dem Multimeter
- Einsatz und Funktionsweise digitaler Speicheroszilloskope
- Aufnahme und rechnerische Auswertung von Kennlinien am Beispiel eines potenziometrischen Wegsensors
- Implementierung von Messketten und Signalverarbeitung (Hardware und Software)
- Programmierung von Mess- und Steuerungsabläufen (z.B. Ampelsteuerung) in LabView
Auszug aus dem Buch
2.1 Messen mit dem Digitalmultimeter
Digitalmultimeter ist ein Gerät mit digitaler Anzeige, mit dem eine Vielzahl von Größen gemessen werden kann. Einige davon sind z.B die Gleichspannung, der Gleichstrom und der OHMschen Widerstand. Bei den Messungen mit dem Multimeter sind folgende Hinweise zu beachten:
Spannungsmessung: Messgerät muss parallel zur Spannungsquelle geschaltet werden. Der Innenwiderstand des Voltmeters muss möglichst groß sein, sodass der Strom I im Messzweig sehr klein und vernachlässigbar wird.
Strommessung: Messgerät muss in Reihe in den Stromkreis geschaltet werden. Der Innenwiderstand muss möglichst klein sein, sodass sich der Strom I nicht oder kaum verändert.
Bevor die Messungen durchgeführt werden, ist der Multimeter richtig aufzubauen. Bei dem Messaufbau sind folgende Schritte durchzuführen:
1) Zuerst muss man die Messgröße und den Messbereich wählen und danach den Multimeter einschalten.
2) Wenn man die Größenordnung der Messgröße nicht kennt, muss man mit dem größten Messbereich beginnen, um den Multimeter vor der Überlast zu schützen.
3) Man muss möglichst den kleinsten Messbereich auswählen, um die Messunsicherheit gering zu halten.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Kurze Einführung in die Laborumgebung und die Zielsetzung der durchzuführenden Versuche.
2. Messen mit dem Digitalmultimeter und Digitaloszilloskop: Erläuterung der Grundlagen sowie Durchführung praktischer Aufgaben zur Spannungs-, Strom- und Widerstandsmessung.
3. Sensorkennlinie aufnehmen und kalibrieren: Beschreibung des potenziometrischen Wegaufnehmers sowie dessen praktische Kalibrierung und Kennlinienaufnahme.
4. Messdaten auswerten und Messunsicherheit bestimmen: Mathematische Aufarbeitung der Messdaten mittels linearer Regression und Fehlerklassifizierung.
5. Programmierung und Datenerfassung mit LabView: Detaillierte Anleitung zu verschiedenen LabView-Übungen von logischen Verknüpfungen bis zur komplexen Messketten-Programmierung.
6. Schlusswort: Zusammenfassung der erlernten Kompetenzen und der durchgeführten Laborergebnisse.
Schlüsselwörter
Messtechnik, Laborbericht, Digitalmultimeter, Digitaloszilloskop, Sensorkennlinie, Kalibrierung, Messunsicherheit, LabView, Datenerfassung, Messkette, Signalverarbeitung, Widerstandsmessung, Wegaufnehmer, Programmierung, Automatisierung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Laborbericht grundlegend?
Der Bericht dokumentiert verschiedene Versuche aus dem Bereich der Messtechnik, die an der AKAD Hochschule Stuttgart durchgeführt wurden.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Themen umfassen den Umgang mit Messgeräten wie Multimetern und Oszilloskopen, die Kennlinienaufnahme von Sensoren sowie die Programmierung und Datenerfassung mit der Software LabView.
Welche Ziele verfolgt der Verfasser mit diesen Versuchen?
Das primäre Ziel ist das praktische Verständnis für Messaufbauten, die korrekte Durchführung von Messungen, die mathematische Fehlerbetrachtung sowie die Automatisierung von Messabläufen.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es werden empirische Laborversuche durchgeführt, die Daten mittels mathematischer Methoden (wie der linearen Regression) auswerten und grafisch dokumentieren.
Welche Schwerpunkte werden im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die klassische manuelle Messtechnik sowie die computergestützte Programmierung und Datenerfassung mit LabView inklusive Sensorkalibrierung.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Die wichtigsten Begriffe sind Messtechnik, LabView, Kennlinienaufnahme, Messunsicherheit und Datenverarbeitung.
Wie wird der potenziometrische Wegaufnehmer kalibriert?
Die Kalibrierung erfolgt durch die schrittweise Messung definierter Wegstrecken mittels Edelstahl-Endmaßen und die anschließende Ermittlung der Kennliniengleichung aus dem resultierenden Diagramm.
Welche Möglichkeiten bietet LabView für die Datenerfassung?
LabView ermöglicht die klassische Parametrisierung, die Nutzung von Tasks zur Konfiguration sowie die Verwendung von Express VIs für eine schnelle und automatisierte Implementierung der Messabläufe.
- Arbeit zitieren
- Waldemar Trumpf (Autor:in), 2015, Laborbericht Messtechnik. Messen mit Digitalmultimeter und Digitaloszilloskop, Datenauswertung und Programmierung mit LabView, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/346305
