Ein altes Vielfachmessgerät in Stand halten



Früher, als noch Dampflocks Züge durchs Land zogen, gab es schöne analoge Messgeräte. Für das hier gezeigte musste man noch mehrere Tage als Messehelfer Kisten schleppen. Und sowas wirft man dann nicht einfach weg, wenn es mal kaputt geht, sondern hegt und pflegt es wie ein altes Pferd.

Wie man an der abgebildeten Skala sehen kann, kommt dieses Instrument mit einer für Gleichstrom in dieser Klasse üblichen
Empfindlichkeit von 20 kOhm/V  daher.

Aber im Wechselspannungsbereich werden auch 20 kOhm/V geboten, und sogar eine Messung von Wechselstrom, um die sich heute viele preiswerte (oder gar billige) Messgeräte herumdrücken, ist vorhanden. Und man sieht an den verzerrten Skalen für Wechselspannung und vor allem Wechselstrom, dass dort Verluste durch nicht lineares Widerstandsverhalten von Komponenten auftauchen muss. Das sind, wie nicht schwer zu erraten ist, die Gleichrichter-Dioden .

Im Schaltbild sind nur die Gleich- und Wechselstrombereiche des Instruments dargestellt. Vielleicht hilft ein Beschreibung:

Die Schalter stehen in der Stellung für die Messung von Gleichspannung und Gleichstrom. Eine Spezialität italienischer Messgeräte aus dieser Zeit war der Verzicht auf große Bereichswahlschalter. An diesen wurde lediglich die Betriebsart eingestellt (Gleichstrom/Spannung, Wechselspannung, Ohm, Wechselstrom, ...). Der Messbereich wurde durch Umstöpseln ausgewählt. Das hat beim Strommessen Nachteile. Jede Buchse ist im Schaltbild durch einen kleinen Kreis dargestellt.

Das Drehspulmessgerät hat eine Empfindlichkeit von 40 µA für den Vollausschlag und einen Innenwiderstand von 2500 Ohm. Da sind nach dem Ohmschen Gesetz auch 100 mV als erforderliche Spannung. Das Verrückte an diesen Istrumenten ist, dass eine Spannungsmessung in Wirklichkeit eine Strommessung auf 50 µA ist, und eine Strommessung die Messung eines Spannungsabfalls ist.

Fangen wir bei der Strommessung an: Das Minuskabel ist unten links bei Common eingesteckt, und das Plus-Kabel in der 5 A Buchse. Der Messwiderstand beträgt 0,1 Ohm, es fallen also 0,5 V über dem Widerstand ab. Diese erzeugen nach "rechts" einen Strom von 40 µA durch das Drehspulsystem.

Der Spannungsbereich sieht ganz anders aus: Ein Totempfahl an zunehmenden Widerständen begrenzt immer den Strom auf 40 µA durch das Instrument. In diesem Pfad gibt as aber einen eigenartigen Widerstand von 5.200 Ohm! Dieser wird außer Funktion gesetzt, wenn Wechselspannung gemessen wird! Diese 5.200 Ohm ist der Ersatzwiderstand für die Dioden!

Bei Wechselspannung führt der Weg vom Vorwiderstandsbaum direkt auf einen Anschluss des Brückengleichrichters, dessen anderer Wechselspannungsanschluss dann an Common liegt. Das 100 k Regelpoti ist dann der Belastungswiderstand, der eine effektive Spannung von 100 mV für den Vollausschlag stehen lassen muss.

Wird der Betriebsartenschalter auf Wechselstrom gestellt, dann liegt wieder die Shuntreihe wie auch bei Gleichstrom im Pfad. Der Brückengleichrichter "hängt mit einem Bein in der Luft!", und nur die mit * markierte Diode wirkt als Halbwellen-Gleichrichter. Das erklärt die stark verzerrte Skala für Wechselstrom! Die mit ** markierte Diode schließt die negative Halbwelle einfach kurz.

Und genau diese einzelnen Dioden sind extrem durch Überlast gefährdet. Ein auch nur kurzer Stromstoß killt diese Diode(n) in Millisekunden, zu mal Germaniumdioden kaum Impulstoleranzen wie Silizium-Dioden haben. Bei mir hat der Versuch, den Ruhestrombedarf eines kleinen Schaltnetzteils zu messen, der * Diode das Leben gekostet, weil Schaltnetzteile, wie allgemein bekannt, beim Einschalten mit fast Kurzschluss beginnen.

Nun ist die OA 95 als Diode aus den 1960er Jahren schon lange nicht mehr lieferbar. Das Angebot von Germaniumdioden geht dramatisch zurück! Kann man mit einer AA 118 arbeiten? Oder gibt die Sammlung an ausgebauten Dioden etwas passendes her? Denn man kann an diese Stelle nicht einfach eine Si-Diode löten: Die über der Diode abfallende Spannung ist viel zu groß. Der 5.200 Ohm Widerstand bewirkt bei 50 µA einen Spannungsabfall von 0,26 V, was pro Diode 0,125 V bedeutet. Dieses ist nur mit Ge-Dioden, und nicht mit jeder, erreichbar. Schottky oder gar reguläre Si-Dioden lassen uns da im Stich!

Eine umfangreiche Forschungsarbeit über (Germanium-) Dioden begann, über die auf den folgenden Seiten berichtet wird.





Version: 1.0  Copyright: Rolf Süßbrich, Dortmund,  01.07. 2011