Zeigerinstrument?
Hallo,
was kann man mit einem Zeigerinstrument alles messen?
Und was bedeuten diese zwei Symbole?
3 Antworten
Das Instument zeit einen Wert an, was dahinter steckt ist praktisch beliebig!
Das Instrument selber kann nur Ströme messen. Strom erzeugt ein Magnetfeld, das Magnetfeld arbeitet gegen die Feder und führt zu einer Auslenkung des Zeigers proportional zum Strom.
Digitale Instrumente hingegen können nur Spannungen messen.
Möchte man etwas anderes messen, so braucht man einen sogenannten "Messumformer". Der wandelt die Messgröße in einer zur Anzeige passende Spannung bzw. beim Zeigerinstrument in einen passenden Strom um.
In der Industrie gibt es einen Standard für Sensoren bzw. Messumformer. Hier gibt es drei verschiedene Arten, jede hat ihre vor- und Nachteile:
- Normspannung: Hier bedeutet 0V = 0% und 10V = 100% (Vollausschlag).
- Normstrom 20mA: 0mA = 0%, 20mA = 100% (Vollausschlag).
- Normstrom 4mA..20mA. Hier bedeuten 4mA = 0%, 20mA = 100%.
Normspannung ist am einfachsten, durch lange Leitungen können aber Spannungsfälle entstehen die dann natürlich die Anzeige verfälschen. Eingesetzt wird Normspannung auf kurzen Wegen. Normspannung wird bevorzugt auch zur Steuerung eingesetzt. Im einfachsten Fall ein Potentiometer an 10V angeschlossen. Durch drehen kann man dann zwischen 0V (linksanschlag) und 10V (rechtsanschlag) alles einstellen. Zum Beispiel bei einem Umrichter die Motordrehzahl steuern. Auch im haushalt gibt es das, z.B. stufenlose Deckenventilatoren. Der knopf an der Wand erzeugt eine Normspannung die der Umrichter im Deckenventilator misst.
Normstrom kann über lange und dünne Leitungen benutzt werden, der Strom ist ja in allen Punkten eines Stromkreises gleich groß (Kirchhoffsches Gesetz), so können Verluste im kabel durch den "Sender" ausgeregelt werden. Um Kabelbrüche zu detektieren und für Stromversorgung kleiner Sensoren benutzt man 4mA als Nullpunkt. Der Sensor kann bei einem 24V System also fast 1W an Versorgung bekommen. Fällt der Strom auf unter 4mA gibt es Alarm, dann ist irgendwas unterbrochen oder kaputt.
Zurück zum Instrument, Die meisten kleinen Zeigerinstrumente haben ein 100µA oder 10mA Messwerk verbaut. Um mehr Strom zu messen schaltet man einen Widerstand, "Shunt" genannt parallel. Der Hauptstrom fließt durch den Shunt und ein Bruchteil des Gesamtstromes durch das Instrument. Der Shunt muß natürlich zum Innenwiderstandes des Instruments passen. Hat das System 100:1, dann hat man den Vollausschlag eines 10mA Messwerkes bei 1A. Man braucht nur eine passende Skala in das Instrument einzulegen.
Möchte man Spannung messen, schaltet man einen Widerstand in Reihe. Nach dem Ohmschen Gesetz fließt dann ein Strom abhängig von der anliegenden Spannung und dem gesamtwidserstands (Messwerk + Vorwiderstand). Hat man 1kOhm, dann hat man (10mA Instrument) den Vollausschlag bei 10V. Auch hier, passende Skala rein und fertig.
Für alles andere braucht man natürlich entsprechend mehr als nur einen Widerstand. Aber auch der simple Widerstand ist ein Messumformer.
Früher bekam man für jede Anwendung erdenkliche Instrumente mit passenden Widerständen und Skalen fertig eingebaut. Die Zeigerinstrumente nahmen mehrere Seiten in einem Katalog ein. Heute kriegt man nur ein paar verschiedene. Dafür kann man sich aber wie oben beschrieben alles aus 100µA bzw. 10mA "basteln". Dazu die Skala ausbauen, einscannen, mit Photoshop (o.ä.) passend um-beschriften und den Ausdruck einbauen. Will man eine Prozentanzeige für Normstromsignal (0..20mA), dann einfach das Instrument auf 20mA per Shunt umstellen, und die Skala statt von 0 bis 10mA auf 0 bis 100% umbeschriften. Früher haben wir da einfach mit Filzstift Nullen an die Zahlen dran gemalt und mit Tippex das mA übermalt.
Hier sind die Symbole:
https://www.seniorenakademie.dhbw-heidenheim.de/senweb/strom/aname.html
Wichtig ist die Lage, muß es senkrecht stehen, waagerecht auf dem Tisch liegen oder irgendwas dazwischen? Denn die Schwerkraft zieht am Zeiger, lässt den Zeiger bei falscher Lage je nach Stellung zu viel oder zu wenig ausschlagen. Kompensiert wird das über die Skala. Man kann ja eine Skala für andere Lage durch ausprobieren herstellen, einfach leeres Papier einlegen und verschiedene Spannungen bzw. Ströme anlegen (z.B. 0, 5, 10, 20, 30) und die Stellung des Zeigers markieren.
Drehspuhl ist nur für Gleichströme geeignet. Der Elektromagnet mit dem Zeiger dreht sich in einem Permanentmagneten. Das ist empfindlicher und reagiert schneller, wird bei falscher Polung aber nicht gegen sondern mit der Feder Kraft ausüben. Außer natürlich man hat ein Instrument mit Mittelstellung, da ist 0 in der Mitte und man hat links davon den Minusbereich. Lade/Entladeanzeigen funktionieren so. Falls Du mal im Doppelstock Zug fährst, an einem Ende ist eine Schalttafel mit Batteriespannungs und Lade-/Entladestrom Anzeige.
Dreheisen ist träge da das schwere Eisen am Zeiger hängt das von der feststehenden Spule bewegt wird. Dafür ist dem Eisen aber egal, ob es Nord- oder Südpol ausgesetzt wird, es wird immer angezogen. Das lässt sich für unbekannte Stromrichtung oder Wechselstrom einsetzen. Durch die Trägheit kann der Zeiger auch nicht wegen der Netzfrequenz zittern.
Man kann alles mögliche damit messen, insb. Spannung (V) und Stromstärke (A).
Symbole: Drehspulinstrument, Wechsel- und Gleichstrom
Das ist ein Dreheisen-Messwerk.