Virtuelles Elektronik-Labor | Widerstandsnetzwerke

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Labormodul: Widerstandsnetzwerke

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Das Labormodul "Widerstandsnetzwerke" beschreibt den einfachen Stromkreis, Spannungsteiler, gemischte Schaltungen, Brückenschaltungen und Widerstandsnetzwerke.

Die Gliederung der Arbeitsoberfläche ist klar strukturiert:

 
1. Auswahl der Grundschaltung 2. Netzteil / Spannungsquelle 3. Wahl der Bauteile 4. Einstellung Bauteilparameter 5. Optionen 6. Dialogfenster 7. Vielfachmessgeräte 8. Position der Bauteile

 
Parameter festlegen

Auf der linken Seite stehen die Grundschaltungen 1 zur Auswahl. Über den "Anfasser" an der linken Bildseite werden die Grundschaltungen nach oben oder unten gescrollt. Durch Klicken auf eine Grundschaltung wird die Schaltung 8 an die Spannungsquelle 2 gelegt. Im Fenster Bauteile 3 werden die Widerstandsarten festgelegt und durch einen Klick auf das entsprechende Bauteil der Schaltung zugewiesen.

Bei Wahl Festwiderstand (grüne Leuchtdiode leuchtet) wird im unteren linken Bereich 4 ein Menü eingeblendet. Durch Klick auf die waagerechten schwarzen Pfeile wird der Widerstandswert festgelegt. Mit den senkrechten schwarzen Pfeilen legt man die Zehnerpotenz des Widerstandswertes fest. Ein Zufallswert wird durch Fragezeichen-Eingabe gewählt. Der gewählte Widerstand wird mit seinem eingestellten Wert durch Klicken auf den Widerstand in der Schaltung dem entsprechenden Bauteil zugewiesen.

Bei Wahl Potenziometer (grüne Leuchtdiode leuchtet) wird im unteren linken Bereich 4 ein Potenziometer eingeblendet. Der Widerstandswert des Potenziometers ist in dem Eingabefeld einzugeben. Durch Verschieben des Potenziometerschleifers kann der Widerstandswert geändert werden. Der eingestellte Wert wird auf der rechten Seite des Potenziometers angezeigt (in %). Der Widerstandswert des Potenziometers wird erst beim Klick auf eine Position innerhalb der Schaltung zugewiesen. Auch bei einem schon platzierten Potenziometer muss bei einer Änderung der Potenziometerwerte wieder auf die entsprechenden Bauteile der Schaltung geklickt werden. In der Schaltung wird der Wert real angezeigt. Die Zuweisung erfolgt wieder durch Klick auf den gewünschten Widerstand der Schaltung.

Bei Wahl NTC-Widerstand (grüne Leuchtdiode leuchtet) ist im unteren linken Bereich 4 ein NTC-Widerstand eingeblendet. Weiterhin ist ein Bunsenbrenner mit brennender Flamme auf der Arbeitsfläche zu sehen. Der NTC-Widerstand wird wieder einem Widerstand der Schaltung zugeordnet. Wird der Bunsenbrenner unter den NTC-Widerstand geschoben, erwärmt sich der Widerstand (wird angezeigt) und der Widerstandswert sinkt. Je geringer der Abstand des Bunsenbrenners zum NTC-Widerstand ist, um so schneller wirkt sich die Temperaturerhöhung aus. Bei dem Klick auf den NTC-Widerstand im Auswahlmenü Bauteile wird das Datenblatt des NTC-Widerstandes eingeblendet. Ein Arbeitspunkt (rot gekennzeichnet) wird entsprechend der aktuellen Temperatur angezeigt. Es stehen vier Kennlinien zur Auswahl, die über die Radio-Buttons 1. Funktion bis 4. Funktion anzuwählen sind. Mit einem Klick auf das Kennlinienfeld und dem Ziehen der Maus lässt es sich an eine andere Position bringen. Die Wahl des PTC-Widerstands (grüne Leuchtdiode leuchtet) ist mit der Funktion des NTC-Widerstandes zu vergleichen. Der Unterschied liegt im Widerstandsverhalten. Bei zunehmender Temperatur steigt der Widerstandswert. Bei Wahl Glühlampe (grüne Leuchtdiode leuchtet) wird im unteren Bereich 4 eine Glühlampe eingeblendet. Es ist die Nennspannung und die Nennleistung einzugeben. Die Leuchtkraft der Lampe ist von der real umgesetzten Leistung abhängig. Steigt die Leistung über die Nennleistung, so zerspringt das Lampenglas.

Widerstandswert über Zufallsgenerator zuordnen
Jeder Themenbereich enthält Aufgaben, bei denen der Wert eines oder mehrerer Widerstände über einen Zufallsgenerator ausgewählt werden. Durch die Eingabe eines Fragezeichen (?) im Wertefeld wird dem Widerstand ein Zufallswert zugewiesen. Abhängig vom verwendeten Browser muss dies mit dem Klein- oder Großbuchstaben (z) oder (Z) geschehen. Die über die senkrechten Pfeile eingestellte Zehnerpotenz ist weiterhin gültig.

 
Mit dem Multimeter messen

Mit dem Multimeter (Vielfachmessinstrument) können Gleichstrom, Gleichspannung, Wechselstrom und Wechselspannung gemessen werden. Da eine Schaltung immer mit der Spannungsversorgung verbunden ist, ist eine Widerstandsmessung an den unter Spannung stehenden Bauteilen nicht möglich. Weil aber das virtuelle Messgerät dem realen Messgerät nachempfunden wurde, ist der Widerstandsmessbereich zwar optisch vorhanden, hat aber keine Funktion. Der Messbereich wird durch Klicken auf den Messbereichsknopf gewählt. Sind die Messspitzen mit entsprechenden Messpunkten verbunden, ändert sich die Farbe der Messspitzen von dunkelblau auf hellblau mit rotem Rand.

Für eine Strommessung muss beim Messgerät der Messbereichsknopf zunächst auf die Strommessung eingestellt werden. Dann ist in der Schaltung die Verbindungsleitung, an der die Messung ausgeführt werden soll, mit einem Klick zu öffnen. Die Leitung wird unterbrochen und beide Messspitzen des Multimeters sind nun mit den Messpunkten zu verbinden. Eine Leitungsunterbrechung ohne angeschlossenes Messgerät hat im Gegensatz zur Praxis keine Auswirkung auf weitere Messungen. Ströme und Spannungen werden weiterhin so angezeigt, als wäre keine Leitungsunterbrechung aktiv. Wenn die Messspitzen mit den Messpunkten der Schaltung verbunden sind und der Messbereich dann verändert wird, kann die Sicherung des Messgerätes ansprechen. Die grünen Leuchtdioden ändern ihre Farbe nach rot! Zusätzlich erscheint im Dialogfenster 6 der Hinweis "Sicherung am Messgerät ist durchgebrannt". Zum Sicherungswechsel muss ein Reset ausgeführt werden.

Zur Spannungsmessung werden die Messspitzen mit der Schaltungsleitung an den Punkten verbunden, an denen die Messung ausgeführt werden soll. Die Messspitzen werden beim Kontakt mit dem Messpunkt hellblau mit rotem Rand. Die Messgeräte lassen sich mit dem Mauszeiger verschieben.

Folgende Schritte sind zum Aufbau der Schaltung aus Aufgabe 2.2.9 aus dem Arbeitsbuch 1 erforderlich:   1. Grundschaltung wählen 2. Wert R1 wählen und in die Schaltung übertragen 3. Wert R2 wählen und in die Schaltung übertragen 4. Spannung am Netzteil eingeben 5. Messgerät parallel zu R2 anschließen 6. Messgerät auf Gleichstrommessung einstellen 7. Strommessung vorbereiten und Messgerät anschließen   Klicken Sie hier für eine Demo.