LEYBOLD DIDACTIC GMBH Gebrauchsanweisung 314 251 ...

Physik Chemie ⋅ Biologie Technik LEYBOLD DIDACTIC GMBH
8/96-kem/Sf-
Gebrauchsanweisung 314 251
Instruction Sheet
Newtonmeter
Newton Meter
Das Newtonmeter (314 251) dient in Verbindung mit einem
DMS*)-Meßwertaufnehmer zur elektronischen Messung von
Kräften. Es mißt Kräfte von 10 µN bis 200 kN; Meßbereich und
Auflösung werden durch den Meßwertaufnehmer bestimmt.
Die nutzbare Auflösung bei sehr kleinen Kräften hängt von den
Umgebungserschütterungen, Luftzug, Temperaturschwankungen
usw. ab
Ein Verstärkerausgang ermöglicht es, die Meßwerte zusätzlich
zur Digitalanzeige mit einem angeschlossenen analogen
Meßgerät (z.B. Schreiber) darzustellen.
Meßprinzip:
Der Dehnungsmeßstreifen des Meßwertaufnehmers ändert unter
Krafteinwirkung seinen elektrischen Widerstand. Die Widerstandsänderung,
die proportional zur verursachenden Kraft ist,
wird im Newtonmeter verarbeitet und in Newton angezeigt.
--------
*) DMS = Dehnungsmeßstreifen
1 Sicherheitshinweise
• Newtonmeter nur mit den empfohlenen DMS-Aufnehmern
beschalten (s. Abschnitt 3.1).
• Newtonmeter mit angeschlossenem DMS-Aufnehmer mindestens
15 min vor Versuchsbeginn einschalten.
• Informationen der Gebrauchsanweisung zu den DMS-
Meßwertaufnehmern beachten.
• Falls der auf dem Typenschild (Geräterückseite) aufgedruckte
Wert für die Netzanschlußspannung vom ortsüblichen
Wert abweicht, Gerät zur Umrüstung an Leybold
Didactic schicken.
• Die empfindliche Elektronik des Gerätes kann möglicherweise
durch starke elektromagnetische Felder so gestört
werden, daß vorübergehend keine ausreichende Funktion
gegeben ist (z.B. falsche Anzeigewerte, falsche Analogausgabe).
Maßnahmen:
- Keine nicht zum Versuch gehörenden HF-Erzeuger (z.B.
Handy) im Fachraum oder seiner nahen Umgebung betreiben.
- Alle Verbindungskabel (möglicherweise Antennenwirkung)
so kurz wie möglich wählen;
- Sensor (z.B. Kraftsensor 314 261) nur über das Verbindungskabel,
6-polig, 1,5 m (501 16) anschließen; kein längeres
Kabel verwenden.
The newton meter (314 251) is used in conjunction with a strain
gauge measurement transducer to electronically measure
forces. It measures forces in the range from 10 µN to 200 kN;
the measuring range and resolution are determined by the
measurement transducer.
The usable resolution at extremely weak forces depends on
ambient shocks, air currents (drafts), temperature variations
etc.
The device is provided with an amplifier output to additionally
enable representation of the measured values via a connected
analog measuring instrument (e.g. recorder), in addition to the
digital display.
Measuring principle:
In the strain gauge of the measurement transducer, the electrical
resistance is changed by the action of a force. The change in
resistance, which is proportional to the original force, is processed
by the newton meter and the value is displayed in newtons.
1 Safety notes
• Only connect a recommended strain gauge to the newton
meter (see section 3.1).
• Switch on the newton meter with connected strain gauge
transducer at least 15 minutes before starting the experiment.
• Observe the information on the strain gauge measurement
transducers contained in the respective Instruction Sheet.
• If the voltage value printed on the rating plate (rear of device)
differs from your local mains voltage, return the device to
Leybold Didactic for conversion.
• Strong electromagnetic fields may interfere with the sensitive
electronics of the device to the extent that its function
may be temporarily inhibited (e.g. false display values, incorrect
analog output).
Measures:
- Do not operate RF sources which are not part of the experiment
setup (e.g. cellular phones) in the experiment room
or the near vicinity.
- Keep all connecting leads as short as possible to prevent a
possible antenna effect.
- Use only the multicore cable, 6-pole, 1.5 m (501 16) for
connecting sensors; do not use any cable longer than this.

Fig. 1
2 Beschreibung, technische Daten
1 6-polige Vielfachbuchse zum Anschluß eines DMS-Kraftsensors
2 Anzeige zur Meßbereichswahl
LED leuchtet nicht: bei Anschluß eines Sensors, der eine
Meßbereichswahl mit Meßbereichsschalter
5 zuläßt (Kraftsensor
314 261)
LED leuchtet: bei Anschluß eines Sensors, der den
Meßbereich automatisch wählt, so
daß Meßbereichsschalter 5 ohne
Funktion ist (z.B. Fliehkraftgerät,
347 21)
3 Taster zur automatischen Kompensation, gegebenenfalls
auch einer externen Vorlast
SET:
RESET:
Kompensation wird durchgeführt
Kompensation wird rückgängig gemacht
4 Anzeige zur Kompensation
LED leuchtet nicht: Kompensation ist nicht aktiviert
LED leuchtet: Kompensation ist aktiviert; durch erneutes
Betätigen des Tasters 3 kann
neu kompensiert werden.
5 Meßbereichsschalter für den mN-Bereich:
Meßbereich Maximalanzeige Auflösung
20 19,99 0,01
200 199,9 0,1
2000 1999 1
Nach Umschalten des Meßbereichs muß mit Taster 3 neu
kompensiert werden.
Bei einer Anzeige über den angegebenen Maximalwerten
wird die Kommastelle verschoben und die Meßungenauigkeit
nimmt zu. Gegebenenfalls Kraftsensor ganz entlasten,
um die ursprüngliche Auflösung wieder zu erhalten.
6 Anzeigedisplay:
-1999 ... 1999, mit Kommastelle
7 Anzeige der Meßeinheit: mN,N, kN
Entsprechende LED wird durch den angeschlossenen Sensor
eingeschaltet
8 Umschalter für Frequenzfilter zur Unterdrückung von Störsignalen
SLOW:
Unterdrückung von Frequenzen
f ≥ 7 Hz (Grundstellung)
FAST:
Unterdrückung von Frequenzen
f ≥ 100 Hz
2 Description, technical data
1 6-pin DIN socket for connecting the strain gauge
2 Indicator for measuring range selection
LED does not light up:when a sensor is connected which
permits measuring range selection
with the range selection switch 5
(force sensor 314 261)
LED lights up: when a sensor is connected which
selects the measuring range automatically,
so that the range selection
switch 5 has no function (e.g. central
force apparatus, 347 21)
3 Pushbutton for automatic compensation, where necessary
also for an external prior load
SET:
compensation is carried out
RESET:
compensation is reset
4 Indicator for compensation
LED does not light up:compensation not activated
LED lights up:
compensation is activated; pressing
pushbutton 3 initiates a new compensation.
5 Range selection switch for the mN measuring range:
Measuring range Maximum display Resolution
20 19,99 0.01
200 199,9 0.1
2000 1999 1
After changing the measuring range, you must recompensate
the device with pushbutton 3.
For display of values greater than the set maximum values,
the decimal point is shifted and the measurement inaccuracy
increases. If necessary, relieve the force sensor completely to
restore the original resolution.
6 Display:
-1999 ... 1999, with decimal point
7 Indicators for unit of measurement: mN,N, kN
The corresponding LED is switched by connecting the respective
sensor.
8 Changeover switch for frequency filter for suppressing interference
signals
SLOW:
suppression of frequencies f ≥ 7 Hz
(basic setting)
FAST:
suppression of frequencies f ≥ 100 Hz
2

9 Analogausgang, 4-mm-Buchsenpaar, untere Buchse an
Masse
maximale Ausgangsspannung: ± 2 V (= Maximalwert des
Meßbereiches)
Ausgangswiderstand: 100 Ω
Fremdspannungsfest bis 25 V eff
A Steckbuchse für Netzanschlußkabel; Halter für Primär- und
Ersatzsicherung
Sicherung für 230 V : T 0,315 B
115 V : T 0,6 B
B Netzschalter mit integrierter Betriebsanzeigelampe
Im Gehäuseboden zwei ausklappbare Füße zum Schrägstellen
des Gerätes.
Im Lieferumfang: Netzanschlußkabel
Weitere technische Daten:
Meßungenauigkeit < 1% vom Meßwert ± 1 Digit
Rauschen:
± 1 Digit
Netzanschlußspannung:230 V bzw. 115 V, gemäß Typenschild
(Geräterückseite) 50/60 Hz
Leistungsaufnahme: 20 VA
Abmessungen: 30 cm x 14 cm x 23 cm (BxHxT)
Masse:
2,6 kg
3 Bedienung
Zusätzlich erforderlich
Verbindungskabel, 6-polig, 1,5 m 501 16
DMS-Meßwertaufnehmer, z.B.
Kraftsensor 314 261
(Kraft-Weg-Aufnehmer, 0,2 N 314 26)*
Fliehkraftgerät 347 21
Kraft-Weg-Meßsonde 720 33
----------
* nicht mehr lieferbar
3.1 Versuchsvorbereitung
Newtonmeter mit angeschlossenem DMS-Meßwertaufnehmer
mindestens 15 min vor Versuchsbeginn einschalten;
Anordnung gegebenenfalls bei Erstinbetriebnahme eines
DMS-Aufnehmers nach den Angaben der zugehörigen Gebrauchsanweisung
kalibrieren;
nach dem versuchsgerechten Aufbau des DMS-Aufnehmers
erforderlichenfalls Vorbelastung durch Betätigung des Tasters
3 kompensieren.
Wichtig:
Werden die Digitalanzeige 6 sowie die Spannung am Analogausgang
9 dadurch nicht auf Null gesetzt, so ist der
Meßwertaufnehmer überlastet; er kann bei der vorliegenden
Vorbelastung nicht eingesetzt werden.
3.2 Übersteuerungsanzeige
Wenn der Meßbereich von ± 1999 Digits überschritten wird,
verschiebt sich die Kommastelle und die Meßungenauigkeit
nimmt ab. Mit Erreichen der elektronischen Aussteuerungsgrenze
(etwa doppelter Meßbereichswert) steigt die Anzeige
auch bei größeren Kräften nicht mehr.
Kraftmesser ganz entlasten um die ursprüngliche Kommastelle
weider herzustellen.
Achtung: Nach Umschalten in den nächst höheren Meßbereich
muß die Kompensation durch Betätigen des Tasters 3 bei unbelastetem
Kraftsensor neu durchgeführt werden.
3.3 Benutzung des Analogausgangs
Zur Anzeige kontinuierlich veränderlicher Kräfte Zeigerinstrument
oder Schreiber (R j > 100 kΩ) an Ausgang 9 anschließen
und gemäß Abschnitt 3.1 verfahren.
9 Analog output, 4-mm socket pair, bottom socket to earth
Maximum output voltage: ± 2 V (= maximum value of
measuring range)
Output resistance: 100 Ω
External voltage proof up to 25 V rms
A Socket for mains connection lead; holder for primary and
spare fuse
Fuse for 230 V : T 0.315 B
115 V : T 0.6 B
B Mains switch with integrated operating indicator lamp
Two folding feet in device base for setting up the device in an
inclined position.
Mains connection cable included in scope of supply
Additional technical data:
Measurement inaccuracy < 1% of measured value ± 1 Digit
Noise:
± 1 Digit
Mains connection voltage: 230 V resp. 115 V, according to rating
plate (rear of device), 50/60 Hz
Power consumption: 20 VA
Dimensions:
30 cm x 14 cm x 23 cm (WxHxD)
Weight:
2.6 kg
3 Operation
Additionally required
Multicore cable, 6-pole, 1.5 m 501 16
Strain gauge measurement transducer, e.g.
Force sensor 314 261
(Force transducer, 0.2 N 314 26)*
Central force apparatus 347 21
Strength-path measuring probe 720 33
----------
* no longer available
3.1 Preparing the experiment
Switch on the newton meter with connected strain gauge transducer
at least 15 min. before starting the experiment.
If the strain gauge measurement transducer is being used here
for the first time, calibrate this as described in the corresponding
Instruction Sheet.
After setting up the strain gauge measurement transducer
appropriately for the experiment, compensate any prior load by
pressing the pushbutton 3.
Important:
If the digital display 6 and the voltage at the analog output 9
are not set to zero in this way, the measurement transducer is
overloaded. It cannot be used under the existing prior load.
3.2 Overdriving indicator
When the measuring range of ± 1999 digits is exceeded, the
decimal point shifts and the measuring inaccuracy increases.
When the electronic overdrive limit is reached (about twice the
measuring-range value), the display does not increase even for
greater forces.
Relieve the force sensor completely to restore the original decimal
position.
Attention: after switching to the next higher measuring range,
recompensate the apparatus by pressing pushbutton 3 while
no load is on the force sensor.
3.3 Using the analog output
To display continuously variable forces, connect a pointer
instrument or recorder (R j > 100 kΩ) at output 9 and proceed
as described in section 3.1.
3

Fig.2
Messung der Kraft zwischen zwei geladenen Kugeln in Abhängigkeit
vom Abstand (Coulombsches Gesetz)
Empfehlenswert: zum Aufladen der Kugeln: Hochspannungsnetzgerät
10 kV (522 37)
zur Messung der Ladungen: z.B. I-Meßverstärker
D (532 00) mit Voltmeter
Hinweise: Auf sehr gute Isolation der Kugeln achten,
um Ladungsverluste während des Experimentes
zu minimieren.
Bei kleine Kugelabständen die Influenzwirkungen
berücksichtigen
Diagramm a) F = f(s)
Diagramm b)
F ( 1 s 2)
Fig. 2
Measuring the force between two charged spheres as a function
of distance (Coulomb’s law)
Recommended: for charging the spheres: high-voltage power
supply unit 10 kV (522 37)
for measuring the charges: e.g. I-measuring
amplifier D (532 00) with voltmeter
Notes: Make sure that the spheres are extremely
well insulated to minimize charge losses during
the experiment.
At small sphere spacings be sure to take the effects
of electrostatic induction into consideration
Diagram a) F= f(s)
Diagram b)
F ( 1 s 2)
Fig. 3
Kraft auf einen stromfurchflossenen Leiter im Magnetfeld einer
Spule
Force of a current-carrying conductor in the magnetic field of a
coil
4 Sicherungstausch
4.1 Austausch der Primärsicherung
• Einsatz a (mit Fassung für Primär-Schmelzsicherung b und
Reservesicherung c) heraushebeln (Fig. 4.1).
• Defekte Sicherung b durch neue, auf richtigen Sicherungswert
überprüfte Sicherung c ersetzen (Fig. 4.2).
• Reservesicherung c einsetzen und Einsatz a wieder einschieben.
4 Changing the fuse
4.1 Changing the primary fuse
• Pry out insert a (with holder for primary fuse b and reserve
fuse c) as shown in Fig. 4.1.
• Replace the defective fuse b with a new fuse c which has
been checked for the correct rated value, as shown in Fig.
4.2.
• Put in the reserve fuse c and replace the insert a.
Fig. 4.1
Fig. 4.2
LEYBOLD DIDACTIC GMBH ⋅ Leyboldstrasse 1 ⋅ D-50354 Hürth ⋅ Phone (02233) 604-0 ⋅ Telefax (02233) 604-222 ⋅ Telex 17 223 332 LHPCGN D
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