Ziel dieses zweitägigen Labortermins mit dieser anschließenden Labor Ausarbeitung ist es, praktische Versuche in Bezug des breit gefächerten Themenbereichs der Messtechnik anhand realer Anwendungsfälle durchzuführen. Zu den verwendeten Übungen werden zum Teil zwei Multimeter gleichzeitig verwendet. In einem weiteren Bereich geht es um das grundsätzliche Verständnis in der Anwendung und Verwendung des digitalen Speicheroszilloskops. Den sehr ausführlichen Abschluss stellen die Verwendung der beiden Tools, Excel und LabVIEW dar. LabVIEW ist eine ausgeklügelte Software, welche bei der Auswertung, als auch bei der Erstellung von Regelkreisen mit einer optionalen Hardwareschnittstelle den Endanwender unterstützt. Hierbei werden grundlegende Kenntnisse erlernt und anschließend mit praktischen Übungen und der Hausaufgabe in die Tat umgesetzt.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung und Zielformulierung
2. Praktische Laboraufgabe: Messen mit dem Multimeter
2.1 Grundlagen der Messung mit einem Multimeter
2.2 Aufgabenstellung und Zielsetzung
2.3. Messung der Leerlaufspannung
2.3.1. Durchführung des Laborversuchs
2.3.2. Analyse und Ergebnis
2.4 Messung des Kurzschlussstroms des Solarzellenmoduls
2.4.1 Durchführung des Laborversuchs
2.4.2 Analyse und Ergebnis
2.5. Messung der Spannung mit angeschlossenem Motor als Verbraucher
2.5.1 Durchführung des Laborversuchs
2.5.2 Analyse und Ergebnis
2.6 Messung der Spannung und des Stroms mit angeschlossenem Motor
2.6.1 Durchführung des Laborversuchs
2.6.2 Analyse und Ergebnis
2.7 Messung des Ohm’schen Widerstand der Motorwicklung
2.7.1 Durchführung des Laborversuchs
2.7.2 Analyse und Ergebnis
3. Praktische Laboraufgabe: Messen mit dem Digitaloszilloskop
3.1 Grundlagen der Messung mit dem Digitaloszilloskop
3.2. Durchführung und Ergebnis Laborversuch
4. Der Start mit LabVIEW
4.1 Einleitung
4.2 Laborübung 5 – Case (boolean)
4.3 Laborübung 6: Zähler mit Taster
4.4 Laborübung 7: Stoppuhr
4.5 Übung 8: Würfel mit Statistik
5. Datenerfassung mit der Multifunktionskarte von National Instruments (USB-6008)
5.1 Übung 1: Kalibrieren des Wegsensors mit LabVIEW inkl. Parameter
5.2 Übung 2: Temperatursensor, wesentliche Änderungen zu Übung 1
5.3 Übung 3: Lichtschranke auswerten: ohne Zähler und Zeitmessung
5.4 Hausaufgabe
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Ziel dieses Laborberichts ist die praktische Anwendung grundlegender messtechnischer Verfahren durch reale Experimente sowie die Implementierung von Messdatenverarbeitungs- und Steuerungsalgorithmen mithilfe der Softwareumgebung LabVIEW.
- Grundlagen der elektrischen Messung mit dem Multimeter (Spannung, Strom, Widerstand)
- Einsatz und Auswertung von Messergebnissen mittels Digitaloszilloskop
- Programmentwicklung in LabVIEW für logische Steuerungen und Case-Strukturen
- Datenerfassung und Kalibrierung von Sensoren mittels Multifunktionskarte (USB-6008)
Auszug aus dem Buch
2.1 Grundlagen der Messung mit einem Multimeter
Das digitale Multimeter eignet sich für eine Reihe von Messungen, wie zum Beispiel der Spannungs-, Wiederstands- und Strommessung. Unterschieden wird zwischen digitalen und analogen Messgeräten, die sich hauptsächlich in Bezug auf das Display unterschieden. Das analoge verfügt über eine fixe Skala, der Messwert wird über den Zeigerausschlag angezeigt. Beim digitalen Multimeter wird der Messwert direkt digital via Display angezeigt. Für die folgenden Versuche wurde ein Digitalmultimeter von der Firma ELV verwendet, mit der Typenbezeichnung JT-138.
Bei der Spannungsmessung wird die Energie, die benötigt wird ermittelt, welche notwendig ist um Ladung im Feld zu bewegen. Elektrische Spannungen werden in den meisten Fällen in der Einheit Volt [V] angegeben. Bei jeder Messung ist es wichtig, dass man zwischen Gleich- und Wechselspannung unterscheidet. Bei der Spannungsmessung wird das Messgerät parallel zur Spannungsquelle angeschlossen. Der Innenwiderstand des Voltmeters sollte möglichst groß sein, damit der Strom im Messzweig so klein wie möglich wird, um diesen zu vernachlässigen.
Bei der Strommessung wird immer in Reihe gemessen. Diese wird in Ampere [A] angegeben. Damit der richtige Strommesswert mit dem Multimeter ermitteln werden kann, muss der passende Messbereich eingestellt werden. Gleichzeitig sollte man beachten, dass die richtigen Ausgänge für die Strommessung eingesteckt werden, im Multimeter, da das Messgerät in Reihe im Stromkreis des zu messenden Stroms angeschlossen werden muss. Der Innenwiderstand des Amperemeters sollte möglichst klein sein, damit der Messwert so gering wie nur möglich beeinflusst wird.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung und Zielformulierung: Das Kapitel erläutert die Ziele des Labors, die praktische Anwendung von Messtechnik und die Nutzung von Software-Tools wie Excel und LabVIEW.
2. Praktische Laboraufgabe: Messen mit dem Multimeter: Es werden diverse Versuchsreihen zur Messung von Spannungen, Strömen und Widerständen an Solarzellen und Motoren unter Einbeziehung der Messunsicherheitsanalyse beschrieben.
3. Praktische Laboraufgabe: Messen mit dem Digitaloszilloskop: Hier wird die Messung zeitlicher Spannungsverläufe und die Frequenzbestimmung mittels Oszilloskop bei einem rotierenden Motor thematisiert.
4. Der Start mit LabVIEW: Das Kapitel führt in die grafische Programmierung mit LabVIEW ein und zeigt die Realisierung von Funktionen wie Case-Strukturen, Zählern und einer Stoppuhr.
5. Datenerfassung mit der Multifunktionskarte von National Instruments (USB-6008): Fokus liegt auf der praktischen Sensorkalibrierung, Datenverarbeitung und der Umsetzung komplexerer Logikaufgaben wie der Zahlensystemumrechnung.
Schlüsselwörter
Messtechnik, Multimeter, Digitaloszilloskop, LabVIEW, Sensorkalibrierung, Datenerfassung, Messunsicherheit, Programmierung, National Instruments, USB-6008, elektrische Messgrößen, Signalverarbeitung, Case-Struktur, Widerstandsmessung, Strommessung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Laborbericht grundlegend?
Die Arbeit dokumentiert die Durchführung und Auswertung verschiedener Versuche im Bereich der Messtechnik, unterteilt in klassische Messungen und computergestützte Datenerfassung.
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Die Arbeit behandelt die Handhabung von Multimetern, Oszilloskopen, die Programmierung in LabVIEW sowie die Integration von Hardware-Schnittstellen zur Datenerfassung.
Was ist das primäre Ziel der Versuche?
Ziel ist das Erlernen grundlegender messtechnischer Prinzipien durch praktische Anwendung sowie der Aufbau von Kompetenzen in der LabVIEW-Programmierung für reale Messaufgaben.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es werden empirische Messverfahren eingesetzt, gefolgt von einer analytischen Auswertung unter Berücksichtigung von Messunsicherheiten und der Implementierung softwarebasierter Algorithmen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in Messungen mit dem Multimeter, Arbeiten mit dem Digitaloszilloskop, spezifische Laborübungen in LabVIEW (Zähler, Stoppuhr) sowie die Anwendung von Multifunktionskarten für die Sensorik.
Welche Schlagworte charakterisieren diese Arbeit?
Messtechnik, LabVIEW, Datenerfassung, Kalibrierung, Oszilloskopie, Signalverarbeitung und Messunsicherheit sind zentrale Charakteristika.
Wie wurde die Kalibrierung des Wegsensors in LabVIEW realisiert?
Die Kalibrierung erfolgte durch die Erfassung von Spannungswerten bei definierten Längenabständen, der anschließenden Bestimmung von Steigungs- und Offsetfehlern mittels "Linear Fit" und deren Einbindung in eine mathematische Umrechnungsformel.
Wie wird in der Hausaufgabe das Zahlensystem konvertiert?
Die Umrechnung einer Dezimalzahl in das Siebenersystem wird in LabVIEW durch wiederholte Division mit Rest realisiert, wobei die Ergebnisse mithilfe von Shift-Registern, Case-Strukturen und Array-Funktionen invertiert und formatiert werden.
- Arbeit zitieren
- Louis Hirschmann (Autor:in), 2018, Laborbericht AUT20. Durchführung praktischer Versuche im Hinblick auf das Themengebiet Messtechnik, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/437565
