Einführung ihn die Hobby - Elektronik

+" - Eingang des Operationsverstärkers und Masse eine Spannung von l V an
(Spannungsartschalter Sart geschlossen, Widerstand Rw unwirksam). Der Messbereichsschalter
SBer muß für diese Messung auf die Stellung 500V ( Rb6 = 1kΩ) geschaltet sein. Da der
Operationsverstärker bestrebt ist, zwischen den beiden Signaleingängen keine
Spannungsdifferenz aufkommen zu lassen, wird er am Widerstand Rb6 = 1kΩ den gleichen
Spannungsabfall wie an Rg - 2kΩ, also 1V, erzeugen. Um diesen Zustand zu erreichen, wird
vom Verstärkerausgang her über die Meßwerkschaltung und den Widerstand Rb6 ein Strom
von 1mA getrieben. Das 1mA - Meßwerk wird also gerade Vollausschlag zeigen.
Der Überlastungsschutz
Angenommen, es sei der Meßbereich 50V (Rb4 = 100Ω) eingestellt und am Meßgeräteingang
liege eine Spannung von 500V. Der Operationsverstärker würde dann durch den
Bereichswiderstand Rb4 = 100Ω einen Strom von 10mA treiben müssen, um den „ -" - Eingang
des Verstärkers auf das Potential des ,,+ " - Eingangs zu heben, nämlich auf 1V. Das aber ist in
der vorliegenden Schaltung nicht möglich, weil der Aussteuerungsbereich für die
Verstärkerausgangsspannung begrenzt ist. Das Meßwerk wird zwar etwas, aber nicht zu stark
überlastet.
Der Meßwerkvorwiderstand sollte nämlich so groß eingestellt werden, daß am
Verstärkerausgang eine Spannung von etwa 5V gegen Masse erforderlich ist, um den
Meßwerkstrom von 1mA für den Zeigervollausschlag fließen zu lassen. Dann bleibt bis zur
Grenze des Aussteuerungsbereichs (7,5V) noch ein Spielraum von 2,5V als vertretbare
Spannungsüberhöhung. Dieser Spannungsspielraum darf sogar nicht kleiner bemessen sein,
wenn korrekte Wechselspannungsmessungen möglich sein sollen. Sonst würden bei größeren
Wechseispannungen in der Nähe des Zeigervollausschlags die Spannungsspitzen
„abgeschnitten", was zu Meßfehlern führen würde. Das Meßgerät zeigt dann einen falschen
Durchschnittswert der Wechselspannung. Bei Wechselspannungsmessungen bekommt das
Meßwerk schnell hintereinanderfolgende gleichgerichtete Stromstöße. Der Zeiger, der diesen
Stromschwankungen nicht folgen kann, stellt sich deshalb auf einen durchschnittlichen Wert
ein.
Der Spannungsartschalter
Würden Wechselspannungen mit derselben - Meßschaltung verarbeitet wie Gleichspannungen,
so würde das Meßgerät Werte anzeigen, die bei sinusförmigen Wechselspannungen um rund
10% niedriger wären als die entsprechenden Effektivwerte, die man üblicherweise messen
will. (Ein Hinweis nur für Theoretiker: Das Meßwerk stellt sich auf den arithmetischen
Mittelwert der [sinusförmigen] Wechselspannung ein, der um rund 10% kleiner ist als der
Effektivwert, denn der Operationsverstärker arbeitet hier als Stromkonstantelement.) Diese
Anzeigedifferenz kann aber leicht durch eine einfache Schaltungsmaßnahme vermieden
werden: Mit dem Umschalter SArt kann für Wechselspannungsmessungen ein zusätzlicher
Widerstand Rw zugeschaltet werden, der bei Wechselspannungsmessungen einen um 10%
höheren Spannungsabfall als bei Gleichspannungsmessungen verursacht. Zu beachten ist, daß
bei anderen als sinusförmigen Wechselspannungen diese Relation nicht gilt.