Das Pendel-Galvanometer

Home   Labor   Röhren   HF   Logbuch   Bastelecke

Stell dir vor, es fließt Strom, und keiner weiß wie viel. Da muss man doch gleich ein Messgerät besorgen. Seit langem gibt es Drehspulinstrumente. Wenn sie in einem physikalischen Labor stehen, nennt man sie ehrfurchtsvoll "Galvanometer". Schon vor hundert Jahren gab es Drehspulgalvanometer, mit denen man Bruchteile eines Mikroampere messen konnte. Mir würden ein paar hundert Milliampere reichen, denn damit kann man Solarzellen überprüfen, Batterien testen und vieles mehr.

Das Pendel-Galvanometer besteht aus einem Gleichstrommotor mit einem relativ schweren Pendel an der Achse. Hier stammen Motor und die Edelstahlstange des Pendels aus einem alten CD-Laufwerk. Es kommt nur darauf an, dass es ein sehr leichtgängiger Motor ist. Einer aus einem Kassettenrecorder ist auch sehr gut. Die Funktion ist klar: Das Drehmoment hängt vom Strom ab. Die Rückstellkraft kommt vom Pendel. Mancher mag sich aus seinem Physikunterricht noch erinnern, dass die Rückstellkraft eines Pendels für kleine Winkelauslenkungen proportional zur Auslekung ist (quälende Erinnerung: sin x ~ x für x << 1). Also sollte es eine ungefähr lineare Skala geben.

Das Pendelgalvanometer wurde mit einem vorhandenen Amperemeter geeicht. Sehr genau ist es nicht. Das liegt einerseits an der Reibung im Motor und andererseits an den etwas holperigen Stellen, wo der Kommutator zur nächsten Spule wechselt. Der ganze Motor kann aber vorsichtig gedreht werden, bis diese Stellen außerhalb der Skala liegen. Jedenfalls funktioniert es, und wenn in der Physikalisch-Technischen Bundensanstalt in Braunschweig mal der Apparat zur Definition des Ampere kaputt geht, dann können sie sich 100 mA bei mir abholen. Grundlagen: Stromstärke

Vorsicht bei Überschreitung des Messbereichs von -200 mA bis +200 mA! Ab ca. 300 mA beginnt der Zeiger zu rotieren, und das Messgerät hebt ab. Bei 500 mA fliegt der schwere Zeiger weg und hinterlässt Schäden wie blaue Flecken und zerbrochene Fensterscheiben!

Hat da jemand "Schrott" gesagt? Na gut, für Fanatiker der Messgenauigkeit habe ich noch einen anderen Vorschlag: Das Schrittmoter-Voltmeter. Das Gerät mit einem Mikrocontroller wurde schon vor einiger Zeit gebaut. Es hat einen Messbereich bis 12,75 V und eine Auflösung von 255 Schritten oder 0,05 V.

Der verwendete Prozessor ist ein 80C48, der AD-Wandler ein uPD7001. Das Steuerprogramm bildet das normale Dämpfungsverhalten eines Drehspulinstruments nach. Die Ablesung ist sehr angenehm, weil die Geschwindigkeit des Zeigers schon vorab verrät, wo er stehenbleiben wird. Ein Vorteil gegenüber einem echten Zeigerinstrument ist die Größe und die absolut zuverlässige Linearität. Man braucht auch nicht dauernd klopfen oder mit der Lupe ablesen, denn der Zeiger kann nur genau auf einem Strich oder genau zwischen zwei Strichen stehen.

Das Gerät hängt seit Jahren an der Wand in meinem Bastelkeller und wird auch noch oft benutzt. Einen Nachteil kann ich aber nicht verschweigen: Wenn das Messgerät angeschaltet ist, kann ich kein Radio mehr hören. Der Mikroprozessor stört zu viel, zumal das Radio am gleichen Netzgerät hängt. Wenn ich jetzt noch mal Lust hätte das Gerät neu zu entwickeln, würde ich einen AT89C2051 mit internem Flash-ROM nehmen. Damit werden die Störungen geringer.