Hallo,
lange habe ich nach einer Software gesucht, die kostenlos die Simulation elektrischer Messungen ermöglicht. Neben dem Profipaket von National Instruments, dass maximal einen Monat nutzbar ist, danach nur noch kostenpflichtig, habe ich gestern noch ein sehr einfaches und kostenloses Programm gefunden, dass die Klasse bitte zur weiteren Bearbeitung des Projektes Messgerätebau verwenden kann. Damit ist es möglich, das gesamte Gerät zu simulieren.
Des Programm arbeitet nur online.
Hier ein Bild der Simulation der Messung "Eigenschaften des Messwerkes"
Der Link zur Software: http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html
Tipp: Schaltet das Programm am einfachsten in den Vollbildmodus, sofern es im Fenstermodus startet. Dann hat man genug Platz für alle Elemente und Messgeräte.
Die Bedienung ist sehr einfach.
Speichert dazu zunächst die Datei
auf euren PC.
Danach klickt ihr auf den Menüpunkt "Datei" die Funktion "von lokaler Datei öffnen" an und importiert die v. g. Datei. Das Bild sollte dann wie oben dargestellt sein. Mit Run/Stopp könnt ihr die Simulation starten bzw. beenden. Ein Doppelklick auf den Schalter öffnet oder schließt den Schalter.
Spielt ein wenig damit (beispielsweise könnte man die Messung der Eigenschaften des Messgerätes widerholen, das Ampermeter zeigt immer genau den Wert in 10er Schritten von 0 bis 100 an). Dazu muss man die Spannung an der Spannungsquelle anpassen. Mit einem Doppelklick auf das Bauteil könnt ihr den Wert anpassen, das Komma ist hier ein Punkt!
Eine eigene Schaltung erstellen und simulieren!
Natürlich zunächst einmal mit der Maus alles markieren und ausschneiden. Dann ist der Bildschirm leer!
Im Menüpunkt "Zeichnen" befinden sich alle Bauteile, Messgeräte usw.! Einfach das passende Teil dort auswählen und an der gewünschten Stelle mit der Maus bei gedrückter linker Maustaste durch "ziehen einer Linie" platzieren. Schon erkennt man das Bauteil. Nachdem man alle Bauteile auf dem Bildschirm platziert hat, sollte man diese miteinander verbinden. Die Funktion befindet sich ebenfalls im Menü "Zeichnen". Dies ist etwas schwieriger als man denkt. Man klickt den Anfangspunkt an, hält die Maustaste gedrückt und klickt auf den Endpunkt. Es lassen sich nur die Anschlusspunkte verbinden!!!
Baut einfach die vorhandene Schaltung nach!
Vorgehensweise: Erst die Bauteile und das Amperemeter in Reihe verbinden. Dann mit Run/Stopp einen Test machen. Unten steht ggf. die Anzahl der nicht verbundenen Punkte. Danach die Spannungsmessgeräte einbauen und verbinden. Wenn alle Verbindungen stehen, dann funktioniert die Simulation einwandfrei!
Aus der Messung/Arbeitsauftrag 1 sollte hervorgegangen sein, dass der Innenwiderstand des Messwerkes ca. 1 kOhm beträgt. Daher habe ich hier einen Widerstand 1 kOhm in Reihe mit dem Messgerät Amperemeter geschaltet. Diese Kombination stellt das Messwerk dar.
Um nun ein Spannungsmessgerät DC mit mehreren Messbereichen zu konstruieren habt ihr im Buch die Messbereichserweiterung gelesen. Das Bild 4 zeigte die Schaltung. Welch ein Wunder, es ist die Reihenschaltung! Eure Aufgabe ist es, die notwendigen Vorwiderstände für die Messbereichserweiterung 5 V, 10 V und 50 Volt zu ermitteln. Dazu müsst ihr nur die im Buch dargestellten Berechnungen aufstellen und für jeden Messbereich den Vorwiderstand berechnen. Da die Schaltung gleich ist mit der hier vorgestellten Schaltung müsst ihr nur noch den Vorwiderstand anpassen (Doppelklick auf das Bauteil) und schon könnt ihr die Messung simulieren.
Baut dazu bitte eine eigene Schaltung auf, nicht die von mir hier erstellte verwenden. Erstellt bitte dazu ein Messprotokoll (Bild der Messschaltung vom Bildschirm kopieren - bei Windows 10 beispielsweise mit dem Programm "Ausschneiden und skizzieren", da es eine Simulation ist spart ihr euch die Arbeit der Zeichnung, da niemand eine Schaltung identisch erstellen kann dient dies u. a. als Nachweis, dass man die Arbeit selbst gemacht hat.) mit jeweils 10 Messwerten (beim Messbereich 5 V in 0,5 V Schritten bis 5 V, beim Messbereich 10 V in 1 V Schritten bis 10 V und beim Messbereich 50V in 5 V Schritten bis 50 V). Eine Tabelle genügt. (Alternativ kann man auch die 3er anstelle der 5er Reihe verwenden, ist aber am analogen Gerät schwieriger abzulesen). Die Berechnungen gehören zum Messprotokoll.
Aufbau des Protokolls:
1. Untersuchter Sachverhalt (Text)
2. Berechnungen (Formeleditor verwenden - ggf. Hilfe zu Word oder Open Office nutzen, ist relativ einfach)
3. Messchaltung (Bildschirm nur das Bild der Simulation einfügen ohne Menü und Windows Bereiche)
4. Messwertetabelle
5. Zeichnung des Messgerätes, nur Spannungsmessung mit 3 Schalterstellungen
Anschließend seht ihr euch bitte die Stromstärkemessbereichserweiterung im Fachbuch an. Ermittelt rechnerisch zunächst die notwendigen Widerstandswerte für den Messbereich 50 mA, den Messbereich100 mA und den Messbereich 500 mA.
Baut hier eine passende Simulationsschaltung und führt analog eine Messung wie zur Spannungsmessbereichserweiterung durch. Auch hier ist ein Messprotokoll zu erstellen, Aufbau analog zur Spannungsmessbereichserweiterung.
Für Rückfragen stehe ich euch gerne per Email zur Verfügung. Gerne rufe ich euch auch an um zu helfen. Dazu müsst ihr mir dann eure Rufnummer mailen.
Viel Spaß im Homeoffice und bleibt gesund!
Hartmut Fernholz
- Trainer/in: Hartmut Fernholz