Ph 10

Versuch

Messbereichserweiterung bei Strommessern

Gegeben ist ein Messinstrument mit Vollausschlag I_m = 2mA und Innenwiderstand R_m = 50 Ω. Es soll durch externe Beschaltung mit einem Widerstand so verändert werden, dass der Messbereich zwischen 0 und 50mA liegt.
Die Lösungsidee ist, einen Stromweg parallel zum Messinstrument zu öffnen (vgl. Bypass bei Artierenverengung), in dem die "überschüssigen" 50mA - 2mA = 48mA vorbeigeleitet werden. Der Widerstand des zusätzlichen Stromweges kann wie folgt berechnet werden:

Am ursprünglichen Messgerät (im Foto schwarz) fällt die Spannung U_m = R_m · I_m ab. Dies sind in dem Beispiel 0,10V. Diese Spannung liegt auch an dem parallel zu schaltenden (Shunt-)Widerstand R_s, durch den der Strom 48mA fließen soll. Nun kann R_s berechnet werden:

Hinweise:

Zur Überprüfung der erfolgreichen Bereichserweiterung, dient das (rote) Kontrollgerät.
Der Widerstand R (z.B. 50 Ω) dient als Strombegrenzer in dem ansonsten sehr niederohmigen Kreis.

1. Aufgabe:
Der Parallelwiderstand (Shuntwiderstand) R_s soll durch einen Chrom-Nickel-Draht vom Durchmesser 1,0mm hergestellt werden. Berechne die Länge des Drahtes, wenn der spezifische Widerstand von Chrom-Nickel 1,1 (Ω·mm²)/m ist.

2. Aufgabe:
Zeige allgemein, dass für eine Vergrößerung des Strommessbereiches um den Faktor n, der Shuntwiderstand den folgenden Wert haben muss: