Wie kann man die Spannungen an den Widerständen eines unbelasteten Spannungsteilers messen?
Irgendwie ist es doch so - egal wie hochohmig der Spannungsmesser auch sein mag - dass beim Messen des Spannungsabfalls an einen der Widerstände, aus dem unbelasteten Spannungsteiler ein belasteter Spannungsteiler wird …
Braucht ja auch niemand.
Je höher der Innenwiderstand des Messgeräts im Verhältnis zum Widerstand über den die Spannungsmessung erfolgt, umso geringer ist er dessen Einfluß auf das Messergebnis...
Im einfachsten Fall verwendet man ein Messgerät mit >1G Ohm Eingangswiderstand. Einige DVM können das (HP3458A, FLU8060A...)
Bevor es sowas gab, hat man mittels Kelvin-Varley-Spannungsteiler aus einer Referenzspannung eine Vergleichsspannung erzeugt und die so lange variiert, bis ein Differenzvoltmeter Null Volt zum zu untersuchenden Spannungsteiler angezeigt hat. Bei Null Spannungsdifferenz fließt Null Strom, dann ist der zu messende Spannungsteiler unbelastet.
Im einfachsten Fall verwendet man ein Messgerät mit >1G Ohm
Eingangswiderstand. Einige DVM können das (HP3458A, FLU8060A...)
Bevor es sowas gab, hat man mittels Kelvin-Varley-Spannungsteiler aus
einer Referenzspannung eine Vergleichsspannung erzeugt und die so lange
variiert, bis ein Differenzvoltmeter Null Volt zum zu untersuchenden
Spannungsteiler angezeigt hat…
https://de.wikipedia.org/wiki/Kelvin-Varley-Spannungsteiler
Im einfachsten Fall verwendet man ein Messgerät mit >1G Ohm
Eingangswiderstand. Einige DVM können das (HP3458A, FLU8060A...)
Unfug! Im einfachsten Fall denkt mal mal nach, wie groß die Belastung des Spannungsteilers mit einem normalen Digitalmultimeter ist und ob das praktisch relevant ist! Die allerwenigsten Menschen, schon gar nicht in diesem Forum, müssen aufs ppm genau messen.
Normale Digitalmultimeter haben 10M Ohm Eingangswiderstand. Wenn mein Spannungsteiler von 2x20k einen Ausgangswiderstand von 10k hat, mache ich 0,1% Meßfehler. Jeder OPV Ausgang kann 10M problemlos treiben, d.h. wenn ich dort messen, ist mein Meßfehler 0%.
OK, wenn ich an einem Spannungsteiler von 2x 10M messe (Ra=R1//R2=5M), mache ich immerhin 30% Meßfehler. Da geht es so einfach nicht.
Irgendwie ist es doch so - egal wie hochohmig der Spannungsmesser auch
sein mag - dass beim Messen des Spannungsabfalls an einen der
Widerstände, aus dem unbelasteten Spannungsteiler ein belasteter
Spannungsteiler wird …
Kommt drauf an wie man mißt. Wenn man den Spannungsteiler als einen Zweig einer Brücke ansieht und einen zweiten Zweig aufbaut. Dann den zweiten Brückenzweig so lange verstellt, bis die Diagonalspannung 0 wird. Dann kann man die Spannung indirekt messen ohne den Spannungsteiler zu belasten.
Eine einfachere Methode besteht darin, die beiden Teilspannungen des Spannungsteilers getrennt zu messen. Wenn man die Gesamtspannung kennt (oder halt auch noch mißt) und den Innenwiderstand seines Meßgeräts, dann kann man den Fehler auch rausrechnen.
Den Praktiker interessiert das nicht. Der nimmt einfach ein Meßgerät mit einem genügend hochohmigen Eingang.
Belastungsfreies Messen einer Spannungsquelle mit einen Galvanometer.
Unfug ist auch nur hochohmig also belastungsfrei gilt nicht, auch ein Röhrenvoltmeter mit 10 MegOhm Innenwiderstand ist eine Belastung, akzeptabel wenn der Innenwiderstand vom Messgerät sehr viel größer ist als die Teilerwiderstände.
Man nimmt eine weitere, variable Spannungsquelle und misst die Differenzspannung (oder den Strom) zwischen dieser und dem Teilerknoten. Dann verändert man die Spannungsquelle solange, bis 0V oder 0A angezeigt werden.
Wenn gleichzeitig ein zweiter Spannungsmesser an der Quelle hängt, dann kann man dort die eingestellte Spannung ablesen ohne Fehler durch eine Belastung oder den Einfluss des nur endlich kleinen Ri der Quelle.
Wenn man den Spannungsteiler als einen
Zweig einer Brücke ansieht und einen zweiten Zweig aufbaut. Dann den
zweiten Brückenzweig so lange verstellt, bis die Diagonalspannung 0
wird. Dann kann man die Spannung indirekt messen ohne den
Spannungsteiler zu belasten.
Quasi das selbe, auch hier muss der Abgleich bei angeschlossenem Spannungsmesser am zweiten Zweig erfolgen.
In alten Schaltungen von Röhrenradios war angegeben, welchen
Innenwiderstand das Meßgerät haben muß
Ja, da wurde einfach der Fehler durch die Messgerätebelastung mit rein korrigiert.
Oder noch einfacher: der Ersteller des Plans hat einfach mit seinem Instrument gemessen, die Werte festgehalten und dazu geschrieben, mit welchem Innenwiderstand es gemessen wurde.
Wenn jemand anders ein Gerät mit anderem Innenwiderstand hatte, durfte der umrechnen ...
Wo warst du in der Schule als erklärt wurde dass man jede Antwort auch
in Wikipedia findet ?
Sehr richtig. Du musst das alles nicht verstehen. Hör einfach darauf, was dein Lehrer sagt, lies Wikipedia und stell keine dummen Fragen, vor allem nicht in diesem Forum. Dann bekommst du auch einen guten Job, eine gute Fau und kannst Kinder zeugen. Was willst du mehr. Verlasse niemals deinen Tümpel der Unwissenheit, solange du darin etwas zum Fressen findest.
Unfug! Im einfachsten Fall denkt mal mal nach, [...] ob das
praktisch relevant ist! Die allerwenigsten Menschen, schon gar nicht in
diesem Forum, müssen aufs ppm genau messen.
Im einfachsten Fall denkt man mal darüber nach, dass manche Leute etwas mehr machen als mit ein paar kOhm-Widerständen rumzubasteln. Als Beispiel werden bei der ESD-Charakterisierung von Halbleiterchips gerne mal Widerstandsnetzwerke im 10- bis 100-Gigaohm-Bereich verwendet. Da kommst du mit deinem Baumarkt-Digitalmultimeter nicht weiter, nicht mal mit den ganz teuren von HP. Die Messgeräte, die dazu verwendet werden, findet man in keinem Katalog, sie werden nur von einer handvoll Firmen on Demand gefertigt und die günstigeren liegen preislich bei einem Sechsfamilienhaus. Und du musst darauf achten, dass keine statisch aufgeladene Verpackungsfolie im Mülleimer neben der Labortür liegt, sonst messen die teuren Geräte nur Unsinn.
Was lernen wir also daraus? Solche scheinbar dummen Fragen wie die des TO sind keineswegs "Unfug".
manche Leute etwas
mehr machen als mit ein paar kOhm-Widerständen rumzubasteln. Als
Beispiel werden bei der ESD-Charakterisierung von Halbleiterchips gerne
mal Widerstandsnetzwerke im 10- bis 100-Gigaohm-Bereich verwendet.
Aber diese (sehr wenigen) Leute mit solchen Ausnahmeaufgaben werden kaum in dem Forum Fragen stellen ...
Zudem hat Falk B. auf die Grenzen mit einem Beispiel hingewiesen.
Du darfst gerne noch erläutern, wie das in einer Anordnung mit 10- 100-Gigaohm-Widerständen dann gelöst wird ...
Aber diese (sehr wenigen) Leute mit solchen Ausnahmeaufgaben werden kaum
in dem Forum Fragen stellen ...
Das mag sein, aber vielleicht möchte jemand totzdem wissen, wie das gemacht wird, auch wenn er nicht selbst daran arbeitet.
Du darfst gerne noch erläutern, wie das in einer Anordnung mit 10-
100-Gigaohm-Widerständen dann gelöst wird ...
Soweit ich das verstanden habe, wird mit hochempfindlichen Sensoren
eine Messung der elektrischen Feldstärke durchgeführt, an mehreren Punkten in der Umgebung des Widerstandes, und dann aus diesen Werten auf die Spannung rückgerechnet. Das ist natürlich nicht wirklich präzise, aber hier wohl die einzige Möglichkeit. Jede direkte Berührung des Leiters macht die Messergebnisse zunichte.
Ich war doch nie in einer Schule, habe mir alles selbst beigebracht.
herrlich wie du wieder ahnungslos rumlaberst5.
Dein Wiki kennt noch nicht mal das Mittelpunktgalvanometer was zum Abgleich in die Brücke kommt.
Du scheinbar auch nicht, brauchst extra Wiki dazu.;-)))
zwichen Galvanometer und Mittelpunktgalvanometer ..
Sogar ich würde das beim Verkauf im Markt als wichtiges Kriterium angeben.
Warum das Reichelt nicht macht, keine Ahnung.
aus dem unbelasteten Spannungsteiler ein belasteter
Spannungsteiler wird
Das ist natürlich immer ein Problem. Im Anfang habe ich viel experimentiert und auch einen Spannungsteiler, für die halbe Spannung gebaut. Selbst nach genau ausgemessenen Widerständen war die Spannung nur annähernd symmetrisch.
Wenn es dir darum, bei deinen Gedanken geht, dann wirst du nicht um eine weitere Maßnahme kommen, um das abzugleichen.
Irgendwie ist es doch so - egal wie hochohmig der Spannungsmesser auch
sein mag - dass beim Messen des Spannungsabfalls an einen der
Widerstände, aus dem unbelasteten Spannungsteiler ein belasteter
Spannungsteiler wird …
Egal, wie du es anstellst, du hast beim Messen immer eine Rückwirkung auf das Messobjekt.
In der Theorie geht es also nicht. In der Praxis kann man die Verfälschung aber sehr klein halten.
Was die diversen Vorschläge mit Brücken betrifft: Auch da gibt es natürlich Fehler, weil man nicht exakt auf null abgleichen kann. Man sieht ja nicht, wann es genau null ist. Auch dann nicht, wenn man ein Magnetnadel-Galvanometer nimmt und mit der Lupe abliest.
Was die diversen Vorschläge mit Brücken betrifft: Auch da gibt es
natürlich Fehler, weil man nicht exakt auf null abgleichen kann. Man
sieht ja nicht, wann es genau null ist. Auch dann nicht, wenn man ein
Magnetnadel-Galvanometer nimmt und mit der Lupe abliest.
Praktisch die höchste Genauigkeit dem Nullpunkt sich zu nähern.
Theoretisch das messen unbelastet machbar