12-2018

Grundlagen
Aktives Lernmodul für die Fortbildung
Das ADALM1000-
Modul von Analog
Devices ist ein aktives
Lernwerkzeug, das die
Beziehung zwischen
Strom, Spannung,
Impedanz (Widerstand,
Induktivität, und
Kapazität) illustriert
und dabei in die
Grundlagen der
Elektrotechnik einführt.
Bild 1: Blockschaltbild des ADALM1000
Die ADALM1000 bereichert das
Lernen mit einem persönlichen,
tragbaren Labor bei Verwendung
mit einem Laptop oder Tablet-
PC. Die PixelPulse-Anwendungs-Software
bietet dabei eine
innovative grafische Benutzeroberfläche
(GUI) für die Visualisierung
und Manipulation von
analogen Signalen. Der Artikel
stellt anhand der Untersuchung
des Einschwingverhalten von
RC-Schaltungen Einsatzmöglichkeiten
vor.
rator (100 kS/s) vereint bei 16
Bit (0,05%) Grundmessgenauigkeit
mit vierstelliger Auflösung.
Quellen- und Senkenbetrieb ist
möglich. Bild 1 zeigt die innere
Struktur. Die PixelPulse-Open-
Source-Software unterstützt
Windows, Linux und OS X.
Das ADALM1000-Modul eignet
sich somit für Vorlesungen
und Laborübungen gleichermaßen.
Kursmaterialien stehen
zum kostenlosen Herunterladen
bereit.
nung am Kondensator mithilfe
von Impulsbetrieb zu verstehen.
Dazu wird eine Impulsfolge an
die RC-Schaltung gelegt.
Die Zeitkonstante ist bekanntlich
ein Maß für die Zeit, die
vergehen muss, bis bestimmte
Spannungs- und Stromänderungen
in RC- und RL-Schaltungen
erfolgt sind. Im Allgemeinen
nimmt man an, dass der
Kondensator im RC-Glied nach
vier bis fünf Zeitkonstanten als
komplett geladen/entladen angesehen
werden kann, obwohl
diese Zustände in endlicher Zeit
theoretisch nie erreicht werden.
Doch beträgt die Spannung über
dem Kondensator bei Ladung
dann ungefähr 98 bzw. 99% des
möglichen Maximalwertes. Dies
wird als Einschwingverhalten
des Schaltkreises bezeichnet.
Der eingeschwungene Zustand
wird im Englischen Steady-
State Response (SSR) genannt.
Tabelle 1 zeigt die prozentualen
Spannungs- und Stromwerte für
den Kondensator im RC-Ladeschaltkreis
bei einer bestimmten
Zeitkonstante während des Aufladens.
Es lässt sich zeigen, dass
sich die Spannung über dem
Kondensator so berechnet:
Autoren:
Doug Mercer
Antoniu Miclaus
Analog Devices, Inc.
www.analog.com
Das ADALM1000-Modul bietet
Zugriff auf die tatsächlichen
Schaltungen und Konzepte in
einer realen Echtzeit-Entwicklungsumgebung.
Es handelt sich
um ein USB-versorgtes Lernwerkzeug,
welches Oszilloskop
(100 kS/s) und Funktionsgene-
Zeitverhalten der
RC-Schaltung
Ziel des hier dokumentierten
Laborversuchs ist es, das Verhalten
eines RC-Glieds zu untersuchen
und den Einfluss seiner
Zeitkonstanten auf die Span-
Darin ist V die zum Zeitpunkt 0
angelegte konstante Spannung.
Sie steigt gemäß Bild 2 an. Die
Entladespannung für den Kondensator
ist:
Darin ist Vo die im Kondensator
bei t = 0 gespeicherte Initialspannung.
Die Verlaufskurve
ist durch eine abfallende Exponentialfunktion
gekennzeichnet
(Bild 3).
Tabelle 1: Prozentuale Spannungs- und Stromwerte für bestimmte Zeitpunkte
RC-Schaltung im
Experiment
Es wurde mit zwei Widerständen
(2,2 und 10 kOhm) und
zwei Kondensatoren (10 nF und
32 hf-praxis 12/2018