LEYBOLD DIDACTIC GMBH Gebrauchsanweisung 532 13

LEYBOLD DIDACTIC GMBH Gebrauchsanweisung 532 13
Physik
Chemie ⋅ Biologie
Technik
LEYBOLD DIDACTIC GMBH
10/96-Sf-
Gebrauchsanweisung
Instruction Sheet
532 13
Mikrovoltmeter
Microvoltmeter
Fig. 1
Das Mikrovoltmeter zeigt Gleichspannungen von 100 nV bis
20 V digital an; außerdem können die Meßwerte über einen
Verstärkerausgang einem analogen Meßgerät zugeführt werden. Das Gerät ist unempfindlich gegen niederfrequente Störsignale (z.B. Brumm) und kann externe Spannungen in allen Bereichen automatisch kompensieren (wichtig z.B. bei Thermoelementen).
Das Mikrovoltmeter ist auf Voltsekundenmessung umschaltbar.
Dies ermöglicht die direkte Bestimmung des magnetischen
Flusses in Inkuktionsexperimenten.
The microvoltmeter indicates DC voltages of 100 nV to 20 V in
digital form; in addition, the measured values can also be supplied to an analog measuring instrument via an amplifier output.
The device is not sensitive to low-frequency interference
sig-nals (e.g. hum) and can automatically compensate external
voltages in all ranges (important e.g. for thermocouples).
Versuchsbeispiele:
Experiment examples:
• Halleffekt an Metallen und Halbleitern
• Hall effect in metals and semiconductors
• Messung kleinster Induktionsspannungen, z.B. im Erdmagnetfeld
• Measuring minute induction voltages, e.g. in the earth’s magnetic field
• Temperaturmessung mit Thermoelementen (z.B. Lösungswärme, adiabatische und polytrope Temperaturänderung)
• Measuring temperature with thermocouples (e.g. solution
heat, adiabatic and polytropic temperature change)
• Strahlungsmessung mit der Thermosäule nach Moll (557 36)
• Measuring radiation with Moll’s thermopile (557 36)
• Messung kleinster Widerstände bis 1µΩ (über den Spannungsabfall)
• Measuring minute resistances down to 1µΩ (by means of the
voltage drop)
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Sicherheitshinweise
The microvoltmeter is switchable to volt-second measurement
to enable direct determination of magnetic flux in induction experiments.
Safety notes
• Bei Netzanschlußspannung von 115 V" Gerät gemäß Abschnitt 5.2 umrüsten.
• For mains voltages of 115 V AC, convert the device as described in section 5.2.
• Keine externe Spannung an den Analogausgang legen!
• Do not connect an external voltage to the analog output!
• Gerät mindestens 10 Minuten warmlaufen lassen!
• Allow the device to warm up for at least 10 minutes.
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Gerätebeschreibung, Lieferumfang, technische
Daten
4-mm-Eingangsbuchsenpaar, untere Buchse auf Masse;
maximale Spannung ± 20 V, Überspannungsschutz bis
230 Veff.
Eingangswiderstand: 1 MΩ für Bereich 20 V, 100 kΩ für
alle anderen Bereiche.
Verstärkungswahlschalter für Verstärkungsfaktoren von
x 1 ... x 105, dekadisch gestaffelt; mit der digitalen Bereichsanzeige gekoppelt.
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Description, scope of supply, technical data
4-mm input socket pair, bottom socket connected to ground;
maximum voltage ± 20 V, overvoltage-protected up to
230 Vrms.
Input resistance: 1 MΩ for range 20 V, 100 kΩ for all other
ranges
Gain selection switch for gain factors of
x 1 ... x 105, decadically staggered; coupled with digital range
indicator.
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4
5
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8
Funktionswahlschalter, mit Funktionsanzeige 5 gekoppelt:
Stellung "V": Spannungsmessung
Stellung "Reset": Nullsetzen der Anzeige bei der Messung
von Voltsekunden
Stellung "Vs": Integration der gemessenen Spannung; Messung des magnetischen Flusses in Voltsekunden
Analogausgang: 4-mm-Buchsenpaar, untere Buchse an
Masse; maximale Ausgangsspannung ± 20 V (= 20.00 der
Digitalanzeige); fremdspannungsfest bis 25 Veff
Ausgangswiderstand: 100 Ω
Funktionsanzeige für V- bzw. Vs-Messung: zwei pfeilförmige Leuchtdioden, mit dem Funktionswahlschalter 3 gekoppelt.
Digitalanzeige, 3 1/2-stellig, mit Exponentenangabe 100 bis
10-5 und Überlaufanzeige (s. Abschnitt 3.4)
Offsetpotentiometer (s. Abschnitt 3.1)
Taster zur automatischen Kompensation von einer externen Eingangsspannung und interner Fehlspannungen (Offset, vgl. Abschnitte 3.1 und 3.2.2).
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Verstärkung
∆ Umax
x1
±5V
x 10
± 0,5 V
x 10
± 50 mV
Key for automatic compensation of an external input voltage and internal offset voltages (offset, cf. sections 3.1 and
3.2.2).
Maximum compensation of input voltage ∆ Umax:
Maximal kompensierbare Eingangsspannung ∆ Umax:
2
Function selector switch, coupled with function indicator 5:
Position "V": voltage measurement
Position "Reset": sets the display to zero for measuring voltseconds
Position "Vs": integration of measured voltage; measurement of magnetic flux in volt-seconds
Analog output: 4-mm socket pair, bottom socket connected
to ground; maximum output voltage ± 20 V (= 20.00 on digital
display); external-voltage protected up to 25 Vrms
Output resistance: 100 Ω
Function indicator for V and Vs measurement: two arrowshaped LEDs, coupled with function switch 3.
Digital display, 3 1/2-digit, with exponent indication from
100 to 10-5 and overrun indicator (see section 3.4)
Offset potentiometer (see section 3.1)
3
x 10 bis x 10
± 5 mV
5
Gain
∆ Umax
x1
±5V
x 10
± 0.5 V
x 102
± 50 mV
x 103 to x 105
± 5 mV
Table 1
Tabelle 1
Auf der Gehäuserückseite: Netzschalter, Steckerwanne mit integriertem Halter für Primär- und Ersatzsicherung: Sicherungen
T 0,2 für Netzanschlußspannung 230 V" bei Lieferung eingesetzt.
Im Lieferumfang: Netzanschlußkabel, 2 Sicherungen T 0,4 für
Netzanschlußspannung 115 V" (s. Abschnitt 5.2)
Im Gehäuseboden zwei ausklappbare Füße zum Schrägstellen
des Gerätes.
On rear of housing: mains switch, appliance plug with integrated holder for primary and spare fuse: unit supplied with fuses
T 0.2 for mains connection voltage 230 V AC pre-inserted.
Including mains connection lead, two fuses T 0.4 for mains connection voltage 115 V AC (see section 5.2)
Two folding feet in bottom of housing for inclining the unit.
Weitere technische Daten:
Additional technical data:
Rauschen < 0,2 µVss bei Verstärkung 10 (Bereich 10 V),
sonst 0,5 µVSS
Grenzfrequenz 0,7 Hz (- 3 dB) bei Bereich 10 -5 V; sonst 7 Hz
Meßungenauigkeit < 0,5 % vom Meßwert ± 1 Digit
Zeitkonstante des Integrators: 1 s
Zeitfehler bei Vs-Messung < 1 %
Warmlaufzeit: ca. 10 min
Netzanschlußspannung 230 V", 50/60 Hz, auf 115 V " umrüstbar (s. Abschnitt 4.2)
Leistungsaufnahme: 20 VA
Abmessungen: 30 cm x 14 cm x 23 cm (B x H x T)
Masse: 2,5 kg
Noise < 0.2 µVpp at gain 105 (range 10-5 V), otherwise 0.5 µVpp
Cutoff frequency 0.7 Hz (-3 dB) for range 10-5 V; otherwise 7 Hz
Measuring inaccuracy < 0.5 % of measured value ± 1 digit
Time constant of integrator: 1 s
Time error in Vs-measurement: < 1 %
Warm-up time: approx. 10 min
Mains connection voltage 230 V AC, 50/60 Hz, convertible to
115 V AC (see section 4.2)
Power consumption: 20 VA
Dimensions: 30 cm x 14 cm x 23 cm (W x H x D)
Weight: 2.5 kg
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3
5
-5
Bedienung
Operation:
Important: switch on the main switch on the rear of the device
at least 10 minutes before starting the experiment.
Wichtig: Gerät mindestens 10 min vor Versuchsbeginn am
Netzschalter auf der Geräterückseite einschalten.
3.1 Offsetkompensation ("Tara-Funktion")
3.1 Offset compensation ("tare function")
Prinzip:
Beim Drücken des Tasters 8 speichert das Gerät die am Eingang anliegende Spannung und speist sie intern mit umgekehrtem Vorzeichen wieder ein, so daß etwa 1,5 s nach Loslassen
des Tasters 8 Anzeige und Analogausgang (näherungsweise)
auf Null kompensiert sind.
Durchführung der Kompensation:
Funktionswahlschalter 3 in Stellung "V".
Bei angeschlossenem, aber spannungsfreien Meßkreis Taster
8 zur automatischen Kompensation externer und interner
Fehlspannungen drücken; falls die Nullstellung von Digitalanzeige und Analogausgang nach dem Loslassen des Tasters
nicht erreicht ist, Feinabgleich an Potentiometer 7 vornehmen.
Principle:
When key 8 is pressed, the device stores the voltage present
at the input and feeds it back in with the inverted sign, so that
the display and the analog input are compensated (approximately) to zero about 1.5 seconds after key 8 is released.
Compensating the instrument:
Set function switch 3 to position "V".
When the measuring circuit is connected but voltage-free, press
key 8 for automatic compensation of external and internal offset
voltages. If the zero setting of the digital display and analog
output is not achieved when the key is released, carry out fine
adjustment using the potentiometer 7.
2
3.2 Spannungsmessungen
3.2 Voltage measurements
Funktionsschalter 3 in Stellung "V"
Set function switch 3 to position "V".
3.2.1 Spannung U
3.2.1 Voltage U
1. Meßkreis an Buchsenpaar 1 anschließen, jedoch zunächst Meßkreis spannungsfrei schalten (alle externen
Spannungs- und Stromquellen abschalten);
passenden Meßbereich wählen.
2. Bei empfindlichen Messungen ( U < 1 mV): Abklingen der
Thermospannungen im Meßkreis abwarten (ca. 1 Minute),
danach
3. Offset durch Drücken des Tasters 8 kompensieren, evtl.
Feineinstellung am Potentiometer 7 vornehmen, um Digitalanzeige und Analogausgang auf Null zu bringen.
4. Zu messende Spannung U anlegen: dazu Spannungsquellen und Ströme im Meßkreis einschalten; Spannung ablesen.
1. Connect the measuring circuit at socket pair 1, but make
sure this measuring circuit is initially de-energized (switch
off all external voltage and current sources).
Select the appropriate measuring range.
2. For sensitive measurements (U < 1 mV): wait for the thermal
e.m.fs. in the measuring circuit to diminish (approx. 1 minute),
then:
3. Compensate the offset by pressing key 8 (also carry out
fine adjustment using potentiometer 7 if necessary) to set
the digital display and analog output to zero.
4. Apply the voltage U to be measured by switching on the
voltage and current sources in the measuring circuit; read
the voltage from the meter.
3.2.2 Spannungsänderungen ∆ U
3.2.2 Voltage changes ∆ U
Verstärkungsfaktor so wählen, daß der entsprechende Meßbereich für die Messung von ∆ U optimal geeignet ist. Offset und
anliegende Spannung U gemäß Abschnitt 3.1 kompensieren.
Änderung der Spannung um ∆ U vornehmen (z.B. Temperaturänderung an einem Thermoelement) und ∆ U ablesen.
Select the gain factor so that the corresponding measuring range
is optimally suited for measuring ∆ U. Compensate the offset
and applied voltage U according to section 3.1. Vary the voltage
by ∆ U (e.g. temperature change in a thermocouple) and read
off ∆ U.
Beispiel:
Example:
U = 1 mV, ∆U = 10 µV:
Zu wählender Verstärkungsfaktor: 105 (entsprechender Meßbereich 10-5 V)
U = 1 mV, ∆U = 10 µV:
Gain factor to be selected: 105 (corresponding measuring range
10-5 V)
3.3 Messung von Magnetischem Fluß
3.3 Measuring magnetic flux
Meßprinzip:
In Stellung "Vs" des Funktionswahlschalters 3 wird die am Eingang anliegende Spannung UE mit der Zeitkonstante 1 s aufintegriert. Die Ausgangsspannung UA hat dann zur Zeit t den
Wert
Measuring principle:
When the function switch 3 is set to position "Vs", the voltage
UE present at the input is integrated with the time constant 1 s.
At time t, the output voltage UA has the value:
UA =
v
1s
t
∫0UE (t) dt
UA =
(v: Verstärkungsfaktor)
v
1s
t
∫0UE (t) dt
(v: gain factor)
Beispiel:
Bei einer Eingangsspannung UE von z.B. 1 V und dem Verstärkungsfaktor v = 1 steigt die Ausgangsspannung UA vom Beginn
der Messung (t = 0) um 1 V/s an; der Meßwert in der Digitalanzeige und am Analogausgang erhöht sich pro Sekunde um 1 V.
Da auch externe Fehl- und interne Offsetspannungen mit integriert werden, ist vor Beginn der Messung eine besonders sorgfältige Offsetkompensation nötig.
Example:
At an input voltage UE of e.g. 1 V and the gain factor v = 1, the
output voltage UA increases by 1 V/s from the start of the measurement (t = 0); the measured value in the digital display and at the
analog output increases by 1 V per second.
As external and internal offset voltages are included in the integration, the instrument must be compensated with particular
care before the measurement.
Meßverfahren:
1. Funktionswahlschalter 3 auf "V";
Punkte 1. bis 3. von Abschnitt 3.2.1 durchführen.
2. Funktionswahlschalter 3 auf "Vs" schalten und durch Feineinstellung am Potentiometer 7 die Digitalanzeige (oder
den Analogausgang) zum Stillstand bringen.
Bei sorgfältiger Kompensation kurzzeitig (ca. 30 s) erreichbar:
Measuring procedure:
1. Set function switch 3 to "V";
Carry out points 1. through 3. from section 3.2.1.
2. Set function switch 3 to "Vs" and set the digital display (or
analog output) to zero using potentiometer 7.
Briefly attainable (approx. 30 s) for careful compensation:
Bereich
10-5 VS
10-4 VS
10-3 VS
Range
10-5 VS
10-4 VS
10-3 VS
Drift der Ausgangsspannung
10 mV/s
1 mV/s
0,1 mV/s
Anzeigedrift
1 Digit/s
0,1 Digit/s
0,01 Digit/s
Drift of output voltage
10 mV/s
1 mV/s
0.1 mV/s
Drift of display
1 digit/s
0.1 digit/s
0.01 digit/s
Tabelle 2
Table 2
3. Funktionswahlschalter 3 auf Reset und zum Start der Voltsekunden-Messung auf "Vs" stellen.
3. Turn function switch 3 to Reset and then to "Vs" to start
volt-second measurement.
3
3.4 Übersteuerungsanzeigen
3.4 Overrun indicators
Wenn der Meßbereich von ± 1999 überschritten wird, verlöschen die drei letzten Stellen der Digitalanzeige. In diesem Fall
Verstärkungsfaktor reduzieren (Schalter 2 entgegen dem Uhrzeigersinn drehen) oder gegebenenfalls durch Druck auf Taster
8 die am Eingang anliegende Spannung zu Null kompensieren
(vgl. Abschnitt 3.1).
Wenn die Verstärkerstufen des Gerätes (auch nur kurzzeitig)
übersteuert werden, was in Stellung "Vs" nicht überwacht werden kann, verlöschend ie drei letzten Stellen der Digitalanzeige
und ein Warnton ist zu hören. In diesem Fall Verstärkungsfaktor
reduzeiren oder Signalamplitude verringern.
Bei dem Versuch, höhere Fehlspannungen als möglich zu kompensieren (s. Tabelle 1), wird der Kompensationsvorgang abgebrochen und alle Dezimalpunkte der Digitalanzeige leuchten
auf. Um das Gerät wieder funktionsbereit zu machen, schaltet
man den Meßkreis spannungsfrei und drückt dann Taste 8 (s.
Abschnitt 3.1).
When the measuring range of ± 1999 is exceeded, the last
three places of the digital display are extinguished. In this case,
reduce the gain factor (turn switch 2 counterclockwise) or
press key 8 to compensate the voltage present at the input to
zero (cf. section 3.1).
3.5 Benutzung des Analogausgangs
3.5 Using the analog output
Zur Anzeige kontinuierlich veränderlicher Spannungen Zeigermeßinstrument, Schreiber (Ri > 100 kΩ; Bereiche 100 mV ...
10 V) oder Computer-Interface (z.B. CASSY E, aus 524 007) an
Ausgang 4 anschließen und gemäß Abschnitt 3.1 bis 3.5 verfahren.
To display continuously varying voltages, connect a pointer instrument, recorder (Ri > 100 kΩ; ranges 100 mV ... 10 V) or
computer interface (e.g. CASSY E, from 524 007) at output 4
and proceed according to section 3.1 to 3.5.
4
4
When the gain levels of the unit are overrun (even briefly),
which cannot be monitored in position "Vs", the last three places of the digital display are extinguished and a warning buzzer
is sounded. In this case, reduce the gain factor or the signal
amplitude.
If you attempt to compensate higher offset voltages than is possible (see table 1), compensation is aborted and all decimal
points of the digital display light up. In order to reactivate the
device, de-energize the measuring circuit and then press key
8 (see section 3.1).
Versuchsbeispiele
Experiment examples
Fig. 2
Halleffekt (Größenordnung der Hallspannung: 10-8 V)
Hall effect (order of magnitude of Hall voltage 10-8 V)
Fig. 3
Bewegung eines Magneten in Spulen: Anzeige der induzierten Spannung U (in V) und des magnetischen Flusses R (in Vs).
Motion of a magnet in coils: display of induced voltage U (in V) and the magnetic flux (in Vs)
4
5
Sicherungsaustausch, Netzspannungsanpassung
5.1 Austausch der Primär-Sicherung
5
Replacing the fuse, converting the mains voltage
5.1 Replacing the primary fuse
Einsatz a (mit Fassung für Primärschmelzsicherung
Reservesicherung c) heraushebeln (Fig. 4.1).
b
und
Pry out insert
c) (Fig. 4.1).
a with holder for primary fuse b and spare fuse
Defekte Sicherung b durch neue, auf richtigen Sicherungswert überprüfte Sicherung c ersetzen (Fig. 4.2).
Replace the defective fuse b using a new fuse
been checked for the correct rating (Fig. 4.2).
Neue Reservesicherung
einschieben.
Insert the new spare fuse
device.
c
einsetzen und Einsatz
a
wieder
c which has
c and put the insert a back in the
5.2 Umrüsten eines Gerätes auf eine Netzspannung von
115 V
5.2 Converting the device to 115 V AC mains voltage
Achtung! Netzstecker ziehen!
Attention: unplug the device!
Gehäuseschrauben e auf der Geräte-Unterseite mit einem
Kreuzschlitzschraubendreher (Größe 2) lösen (Fig. 5.1).
Gerät stellen und Gehäuseoberschale f abziehen (Fig. 5.2).
Aus der blauen Steckfassung g am Transformator die für
230 V Netzspannung plazierte Leiterplatte h herausziehen
(Fig. 5.3).
Platte h so drehen, daß der Aufdruck 110 V (für 115 V Netzspannung) links unten über der 1 auf der Steckleistenseite der
Steckfassung g erscheint (Fig. 5.4).
Platte h einschieben und Gehäuse wieder zusammenschrauben.
Primärschmelzsicherung der veränderten Netzspannung anpassen (s. technische Daten).
Austauschanleitung s. Abschnitt 5.1 (Fig. 4.1 und 4.2).
Unscrew the housing screws e on the bottom of the housing
with a Phillips screw driver (Fig. 5.1).
Turn the device right side up and lift off the housing cover f
(Fig. 5.2).
Remove PC board h in the 230-V position from the blue slot g
(at the transformer) (Fig. 5.3).
Turn the board h so that the stamped marking 110 V (for 115 V
mains voltage) is at the bottom left above the "1" on the contactrow side of the slot g (Fig. 5.4).
Push in the board h and screw the housing back together.
Replace the primary fuse inserted at the factory with the enclosed fuse for the new mains voltage (see technical data).
Section 5.1 describes replacing the fuse (Fig. 4.1 and 4.2).
Fig. 4.1/4.2
Fig. 5.1 - 5.4
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© by Leybold Didactic GmbH,
Printed in the Federal Republic of Germany
Technical alterations reserved
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