U10800-230 [1017781]

U10800-230 [1017781]
3B SCIENTIFIC® PHYSICS
Lade- und Entladeapparat (230 V, 50/60 Hz) 1017781
Lade- und Entladeapparat (115 V, 50/60 Hz) 1017780
Bedienungsanleitung
01/14 ALF
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7
8
Funktionsschalter Laden/
Entladen
Anschluss für externen Widerstand
Anschluss externer Kondensator
Anschluss Steckernetzgerät
Anzeige Digitalzähler
Stufenschalter für Vergleichsspannung
Wahlschalter für R/C-Paar
Reset-Taste für Digitalzähler
1. Sicherheitshinweise
2. Beschreibung
Der Lade- und Entladeapparat entspricht den
Sicherheitsbestimmungen für elektrische Mess-,
Steuer-, Regel- und Laborgeräte nach DIN EN
61010 Teil 1. Er ist für den Betrieb in trockenen
Räumen vorgesehen, die für elektrische Betriebsmittel geeignet sind.
Bei bestimmungsgemäßem Gebrauch ist der
sichere Betrieb des Gerätes gewährleistet. Die
Sicherheit ist jedoch nicht garantiert, wenn das
Gerät unsachgemäß bedient oder unachtsam
behandelt wird.
Wenn anzunehmen ist, dass ein gefahrloser Betrieb nicht mehr möglich ist (z.B. bei sichtbaren
Schäden), ist das Gerät unverzüglich außer Betrieb zu setzen.
Der Lade- und Entladeapparat dient zur punktweisen Aufzeichnung der Lade- und Entladekurven von drei internen oder von externen Widerstands-/ Kondensator-Paaren bzw. zur Bestimmung der internen oder externen Widerstände
und Kapazitäten. Es besteht aus einem Spannungskomparator, einem Digitalzähler zur Messung der Lade- bzw. Entladezeit und drei Widerstands-Kondensator-Paaren.
Der Spannungskomparator vergleicht die Ladebzw. Entladespannung des Kondensators mit
einer Vergleichsspannung, die in 11 Stufen von
0,5 V bis 9,5 V vorgewählt werden kann.
Sobald der Funktionsschalter in die Stellung
START-CHARGE oder DISCHARGE gebracht
wird, startet der Digitälzähler und stoppt, wenn
die eingestellte Vergleichsspannung erreicht
wird. Zuvor wird der Digitalzähler durch die RE-
•
Gerät nur in trockenen Räumen benutzen.
•
Nur mit dem mitgelieferten Steckernetzgerät in
Betrieb nehmen.
1
SET-Taste auf Null gesetzt. Ohne Reset arbeitet
der Digitalzähler als Summierzähler.
Aus drei internen Widerständen und einer Kapazität können drei RC-Paare gebildet werden, die
über die Schalterstellungen INTERN 1, INTERN
2 und INTERN 3 erreicht werden. Die Stellung
EXTERN verbindet den Spannungskomparator
mit den Anschlussbuchsen für externe Widerstände und Kondensatoren.
Dem Lade- und Entladeapparat 1017781 liegt ein
Steckernetzgerät für eine Netzspannung von
230 V (±10 %) bei, 1017780 für 115 V (±10 %).
6. Bedienung
6.1 Inbetriebnahme
•
Lade- und Entladeapparat über das mitgelieferte Steckernetzgerät ans Netz anschließen.
6.2 Messung an internen Widerstands-/ Kondensator-Paaren
3. Technische Daten
•
Externe Widerstände und Kondensatoren entfernen.
•
Wahlschalter auf INTERN 1, INTERN 2 oder
INTERN 3 stellen.
6.3 Messung an externen Widerstands-/ Kondensator-Paaren
Interne Kapazität:
Interne Widerstände:
Spannung U0:
Digitalzähler
2000 μF ±10%
2,2 kΩ, 5,1 kΩ, 10 kΩ
10 V
4-stellig, quarzgesteuert,
1 Kommastelle
Maximalzeit:
200 s
Auflösung:
100 ms
Stromversorgung:
über
Steckernetzgerät
12 V AC, 2000 mA
Abmessungen:
ca. 260 x 220 x 55 mm³
Masse inkl.Steckernetzgerät: ca. 1700 g
•
Externem Widerstand und externen Kondensator aufstecken.
•
Wahlschalter auf EXTERN stellen.
4. Zubehör
Zur Messung externer Widerstände und Kapazitäten sind folgende Steckelemente empfehlenswert:
Kondensator 1000 µF
1017806
Widerstand 4,7 kΩ
1012920
Widerstand 10 kΩ
1012922
Widerstand 22 kΩ
1012924
Fig. 1 Messung an externem Widerstands-/ Kondensator-Paar
6.4 Messung der Ladezeit
•
In den Schalterstellungen INTERN 1, INTERN 2
oder INTERN 3 ist der interne Kondensator mit
den Eingangsbuchsen für die externe Kapazität
verbunden.
Funktionsschalter in die Stellung CHARGE –
STOP bringen.
•
Stufenschalter auf gewünschten Wert stellen.
•
Taste RESET kurz drücken, um den Digitalzähler auf Null zu setzen.
•
Bei Messungen an den internen RC-Paaren
keine externen Kapazitäten anschließen.
Die gemessene Lade- bzw. Entladezeit wird
durch Prellzeiten beeinflusst, die durch eine unsichere Hand beim Drehen des Funktionsschalters
vergrößert werden.
•
Funktionsschalter in die Stellung CHARGE –
START bringen, um das Aufladen und die
Zeitmessung zu starten.
•
Gemessene Zeit notieren, sobald der Zähler
stoppt.
•
Funktionsschalters zügig drehen.
6.5 Messung der Entladezeit
•
Zur genaueren Zeitbestimmung ggf. jede
Messung mindestens dreimal durchführen
und daraus den Mittelwert bilden.
•
•
Nur externe R/C-Paare wählen, deren Zeitkonstante R ⋅ C > 4 s ist.
5. Allgemeine Hinweise
2
Sinngemäß wie bei der Ladekurve vorgehen,
den Funktionsschalter jedoch in die Stellung
DISCHARGE – STOP bzw. DISCHARGE –
START bringen.
7.3 Bestimmung der beteiligten Kapazitäten
oder der Widerstände
7. Experimente
7.1 Aufnahme der Ladekurve
•
Stufenschalter auf 0,5 V stellen und Ladezeit
gemäß 6.4 bestimmen.
•
Zur Messung des nächsten Wertes den Stufenschalter eine Stufe weiterdrehen und alle
Schritte wiederholen.
Die theoretischen Werte der Entladezeit τDC für
0,5 V und der Ladezeit τC für 9,5 V sind gleich. In
beiden Fällen gilt
τC = τDC = t5% = −C ⋅ R ⋅ ln ( 20 ) ≈ 3 ⋅ C ⋅ R .
Ist entweder R oder C bekannt, so lässt sich der
jeweils andere Werte aus τ berechnen. Eine größere Messgenauigkeit für τ lässt sich wie folgt
erreichen:
U/V
10
8
6
4
•
Dreimal die Entladezeit τDC für 0,5 V messen
und deren Mittelwert bestimmen.
•
Dreimal die Ladezeit τC für 9,5 V messen und
deren Mittelwert bestimmen.
•
Mittelwert t5% =
1
( τC + τDC ) aus beiden Mit2
telwerten bilden.
2
7.4 Bestimmung der Kapazität C eines externen Kondensators
0
•
Bekannten externen Widerstand Re mit mindestens 10 kΩ und zu untersuchenden externe Kapazität Ce aufstecken.
•
Wahlschalter auf EXTERN stellen.
7.2 Aufnahme der Entladekurve
•
Zeit t5% gemäß 7.3 bestimmen.
•
Stufenschalter auf 9,5 V stellen und Entladezeit gemäß 6.5 bestimmen.
•
Externe Kapazität berechnen: Ce =
•
Zur Messung des nächsten Wertes den Stufenschalter eine Stufe weiterdrehen und alle
Schritte wiederholen.
0
10
20
30
40
50
60
70
t/s
Fig. 2 Ladekurve des internen RC-Paares 3
t5%
3 ⋅ Re
7.5 Bestimmung der Kapazität Ci des internen Kondensators
U/V
10
8
•
Wahlschalter auf INTERN 3 stellen.
•
Zeit τ1 gemäß 7.3 bestimmen.
•
Externe Kapazität Ce aufstecken.
•
Zeit τ2 gemäß 7.3 bestimmen.
Es gilt: τ1 = 3 ⋅ Ci ⋅ R3 , τ2 = 3 ⋅ (Ci + Ce ) ⋅ R3
6
4
2
0
0
10
20
30
40
50
60
Also:
C
τ2 Ci + Ce
=
= 1+ e
τ1
Ci
Ci
bzw.
Ci
τ1
=
Ce τ2 − τ1
7.6 Bestimmung der internen Widerstände
70
t/s
Fig. 3 Entladekurve des internen RC-Paares 3
3
•
Wahlschalter auf INTERN 1, INTERN 2 oder
INTERN 3 stellen.
•
Zeit t5% gemäß 7.3 bestimmen.
•
Internen Widerstand berechnen: Ri =
t5%
.
3 ⋅ Ci
8. Aufbewahrung, Reinigung, Entsorgung
•
Gerät an einem sauberen, trockenen und
staubfreien Platz aufbewahren.
•
Vor der Reinigung Gerät von der Stromversorgung trennen.
•
Zur Reinigung keine aggressiven Reiniger
oder Lösungsmittel verwenden.
•
Zum Reinigen ein weiches, feuchtes Tuch
benutzen.
•
Die Verpackung ist bei den örtlichen Recyclingstellen zu entsorgen.
•
Sofern
das
Gerät
selbst
verschrottet
werden soll, so gehört
dieses nicht in den
normalen
Hausmüll.
Es sind die lokalen
Vorschriften zur Entsorgung von Elektroschrott einzuhalten.
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