Messmittel und deren richtige Nutzung Vortrag anlässlich Infoabend des OV G56 Der Versuch einer Zusammenfassung 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Worum soll es heute Abend gehen? Strom- und Spannungsmessung Analog oder Digital? Widerstandsmessung Kapazitätsmessung Induktivitätsmessung Frequenzmessung Leistungsmessung Halbleitertester Drehspulinstrument Digitalvoltmeter Röhrenvoltmeter Messbrücke(n) Frequenzzähler Oszilloskope Dummyload Dip Meter 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Aber auch und insbesondere: Was kann ich falsch machen? Wie mache ich es richtig? Brauche ich „höhere Mathematik“ um zu messen? Kann ich Messgeräte selber bauen? Was braucht der Funkamateur zum „glücklich sein“? Wer braucht überhaupt Messgeräte und welche? Gutes Feedback aus der Zuhörerschaft!!!!! Dieser Vortrag verwendet Bild- und Textmaterial aus dem Internet für das Urheberrechte Dritter bestehen. Die Verwendung für diesen privaten Vortrag ist nicht gleichbedeutend mit einer Freigabe für jedwede weitere Verbreitung oder Verwendung. Keiner der Autoren hat einer weiteren Verwendung zugestimmt, sodass hiermit die weitere Verwendung von Teilen und/oder dem ganzen Vortrag ohne vorherige schriftliche Zustimmung des/der Autoren widersprochen wird. Ich bitte um Verständnis! 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Strom- und Spannungsmessung Ohm‘s Gesetz bestimmt den Widerstand R als Quotient zwischen U und I Der Widerstand des A-Meters fällt nicht ins Gewicht, da er vor dem zu bestimmenden Widerstand R liegt und die Spannung U direkt am Widerstand gemessen wird Der Strom I ist allerdings nicht mit dem A- Meter messbar da das A-Meter die Summe aus I und einem durch das V-Meter fließenden Messstromes misst Zunächst muss klar sein, dass ALLES, wirklich ALLES, sich auf dieses Gesetz zurückführen läßt. Daher ein wenig Theorie bevor wir mit dem Rest beginnen. 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Daher gilt ab jetzt Strommessungen immer „stromrichtig“ und Spannungsmessungen immer „spannungsrichtig“ durchführen oder Voltmeter bitte hochohmig Amperemeter bitte niederohmig Messung an unverfälschender Stelle Stromrichtig heißt, dass der Messstrom durch das Amperemeter nicht durch einen nicht interessierenden „Hilfsstrom“ durch ein eingeschlossenes Voltmeter verfälscht werden darf Spannungsrichtig heißt, dass die Messspannung nicht durch ein im Stromkreis liegendes Amperemeter „künstlich“ zu hoch gemessen werden darf Aber auch: Da jeder „Generator“ auch einen Innenwiderstand hat, darf die Messung selbst den Messvorgang nicht allzu stark beeinflussen. Jede Spannung geht von einem Generator aus, der einen Innenwiderstand hat 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Strom- oder Spannungsrichtig? Stromrichtig (Spannungsfehler) Spannungsrichtig (Stromfehler) Beispiel: Widerstandbestimmung; RI der Batterie vernachlässigt 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Analog oder Digital? Analog Signalveränderungen erkennbar Grobe Abschätzung schnell möglich Technisch einfach zu realisieren Mechanisch etwas empfindlich Genauigkeitsklassen ab ca. 1% Genauigkeit im unteren Skalenbereich schlecht Älteste Messgeräteart Digital Hohe Genauigkeit auch im unteren Skalenbereich Veränderungen des Messsignals evtl. nicht oder nur schlecht erkennbar (abhängig vom Verfahren) Technisch aufwändiger Mechanisch robust Genauigkeitsanspruch nicht immer gerechtfertigt (Fehlbedienung möglich) Ob Analog oder Digital ist in der heutigen Zeit weniger interessant geworden. Der einstmals hohe Preis digitaler Messgeräte ist durch die Weiterentwicklung der Technik nicht mehr so im Vordergrund. Umso mehr muss man sich über die Vor- und Nachteile beider Messverfahren im Klaren werden. Analoge Verfahren haben selten höchste Genauigkeitsklassen, oder sind teuer. Sie gestatten jedoch oft einfachere Abschätzungen, ob denn richtig gemessen wurde oder der Messwert auch denkbar ist (keine Fehlmessung). Digitale Verfahren sind insbesondere für Protokollzwecke besser geeignet. Wenn das Messverfahren oder der Messaufbau vorgegeben oder geprüft ist, lassen sich Messreihen mit einfacheren Mitteln durchführen und ihre Ergebnisse protokollieren. Dazu sind dann oft auch weniger gut geschulte Bediener einsetzbar. Beide Messverfahren haben ihre Vorteile und in der Regel ergänzen sie sich! 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Voltmeter / Amperemeter Drehspulsysteme Röhrenvoltmeter Drehspulmesswerke benötigen einen, wenn auch kleinen Strom, um den Zeiger auszulenken. Dieser liegt zum Beispiel bei 100µA für Vollausschlag Röhren- (und auch Transistor-) Voltmeter nutzen den hohen Eingangswiderstand einer Röhre (oder eines MosFet) in Verbindung mit einem entsprechend hohen Spannungsteiler für die Spannungsbereiche. Im Ausgangsbereich der Röhre oder des MosFet liegt dann das Drehspulinstrument. Dieses kann prinzipiell beliebige Innenwiderstände besitzen. Diese haben auf die Messunsicherheit keinen Einfluss. 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Bereichsumschaltung Voltmeter Amperemeter Das Messwerk ist zunächst für eine bauartbedingte (kleine) Spannung und (kleinen) Strom für 100% Zeigerausschlag vorgesehen. Die Vorwiderstände werden nach der Spannungsteilerregel errechnet und erweitern damit die Messbereiche des Voltmeters (hier Volt und Amperemeter oder Multimeter) 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Bereichsumschaltung Voltmeter Amperemeter Die insgesamt ca. 12kΩ parallel zum Messwerk (6kΩ Innenwiderstand) liegenden Stromshunts werden bei der Berechnung der Vorwiderstände für die Spannungsmessung eingerechnet und verfälschen das Messergebnis nicht. Die gewählte Umschaltung der Stromshunts macht einen Fehler bei der Messung, bedingt durch einen Kontaktübergangswiderstand unmöglich. 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Digitalvoltmeter Ersatz des Drehspulinstrumentes durch eine digitale Anzeige Nutzung des hochohmigen Eingangs von Halbleiter ICs für die Messzwecke 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Digitalvoltmeter Umsetzung der analogen Spannung in eine Digitale Bitfolge Zählung der Bits Anzeige des Zählerstandes Latch Wiederholung des Ganzen >50/sec Ansonsten wie gehabt Verschiedene Verfahren für die ADC sind bekannt. Das sogenannte Dual Slope Verfahren hat sich für viele Zwecke als einfach, genau und zuverlässig bewährt. Digitalvoltmeter nach dieser Bauart sind dann in Bezug auf die Bereichsumschaltung, die Strommessbereiche und/oder die Widerstandsmessbereiche, wie übliche Multimeter gebaut. 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Widerstandsmessung Multimetersystem Messbrücke Abgleich bei „Null“ nötig Genauigkeit ausreichend Abgleich zu Null Strom Sehr hohe Genauigkeit Ein per Umschalter variabler Widerstand im Messgerät, zusammen mit dem Innenwiderstand des Messwerks wird als „Vorwiderstand zu einer Spannungsquelle geschaltet. Der Prüfling „R“ verändert nun den Strom durch das Messwerk und diese Veränderung entspricht einem bestimmten Widerstandswert. Merke: Immer bei Null (Kurzschluss der Klemmen) abgleichen Bei der Widerstandsmessbrücke ist die Genauigkeit der Messung primär von der Genauigkeit der beiden Widerstände R1 und R2, sowie der Skalierung des variierbaren Widerstandes RN abhängig. Das Messwerk braucht nur gute Empfindlichkeit am Nullpunkt (Galvanometer) 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Wattmeter Entweder Oder P = I * U = U2 / R oft R = 50Ω und I nicht gut messbar Prinzipiell gilt hier die Gleichung P = U * I. Diese gilt für Wechselstrom, so wie für Gleichstrom, für Niederfrequenz, wie für Hochfrequenz. Leistungsmessung setzt allerdings voraus, dass man genau weiß, welche Leistung man eigentlich bestimmen will. Im gezeigten Beispiel wird eine „Verlustleistung im Widerstand des Verbrauchers“ bestimmt. Dazu reicht es den Widerstand des Verbrauchers zu kennen und die Spannung an demselben zu messen. 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Wattmeter 2 Messobjekt(e) RL = 50Ω Gilt es die Leistung zwischen den verschiedensten Stufen einer TRX zu messen, ist sicherzustellen, dass jeweils mit dem tatsächlichen Abschlusswiderstand gemessen wird (Leistungsanpassung) Ist dieser generell 50Ω, so kann mit dem Messadapter rechts gemessen werden. Allerdings müssten die Lastwiderstände bezüglich ihrer Belastbarkeit dem zu erwartenden Leistungsniveau angepasst werden (Dummy load) 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Wattmeter 3 Grundsätzlich gilt: Leistungsanpassung nötig Messung nur an bekannten Impedanzen Last vorher abtrennen (durch DL ersetzen) DL gegebenenfalls mit DC kalibrieren Messung ohne DL (RL nicht nötig) nur möglich, wenn Systemimpedanz bekannt Ein solcher Dummy Load ist auch für Abgleichzwecke hilfreich. Baut man sich diesen selber, sollte er einen Messausgang, direkt oder über einen Spannungsteiler haben. Die Spannungsmessungen müssen berücksichtigen, dass die Spitze eines Sinus ca. 1,4 fach höher als sein Effektivwert ist. Die Kalibrierung des Dummy Loads kann einfach über eine bekannte Gleichspannung durchgeführt werden, wenn man diese Umrechnung berücksichtigt. Dummy load mit Messausgang P = U²/R  R= 1kΩ/anzahl 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

DeziBel (oder Dezibel) Darstellung von Leistungsverhältnissen (Pegel) im dekadischen logarithmischen Maßstab L = lg (P2/P1) in B = 10*lg (P2/P1) in dB oder L = lg (U2²/U1²) in B = 20*lg (U2/U1) in dB Üblich ist die Verwendung des DeziBel (dB) Oft mit fixen Bezugsgrößen (Leistung oder Spannung) Addiert man Logarithmen, multipliziert man deren „Argumente“ Das vereinfacht sogenannte Pegelpläne für komplexe Anlagen Bel war mal die Einheit, benannt nach Alexander Graham Bell. Daher schrieb man früher den 10 ten Teil davon mit einem großen „B“. Heute hat sich die Schreibweise in Klammern eingebürgert. Wegen des logarithmischen Systems lassen sich die Verhältnisse in dB ausgedrückt einfach miteinander addieren, während die tatsächlichen Leistungsverhältnisse miteinander multipliziert werden müssten. 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Dezibelrechnung 0dB entspricht P2 = P1 also Verstärkung 1 oder Leistungsgleichheit 10dB entspricht P2 = 10*P1 20dB entspricht P2 = 100*P1 und -10dB entspricht P2 = 0,1*P1 also Dämpfung um Faktor 10 Oft auch Angabe in dBu  Spannungspegel mit Bezugsgröße 0,7746V (sqrt(600Ω*0,001W)) dBµ  Bezugsgröße 1µV/m Feldstärke dBm  Bezugsgröße 1mW dBA  A-bewerteter Schallleistungspegel (20µPa) dBV  Spannungspegel mit Bezugsgröße 1V Die Bezugsgrößen sind jeweils die unter dem Bruchstrich stehenden Größen Lg(1) = lg(100) = 0 Lg (10) = lg (101) = 1 Lg (100) = lg (10²) = 2 Lg (1000) = lg (10³) = 3 Wenn statt des Logarithmus zur Zahl 10 der natürliche Logarithmus zur Zahl n genommen wird, ändern sich die Zahlenwerte aber nicht das Prinzip. Statt mit DeziBel wird aber dann mit Neper gerechnet. Dies ist aus der Fernmeldetechnik bekannt, für AFU weniger wichtig. 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Halbleiterprüfung (vereinfacht) B-E sowie B-C sind „Siliziumdioden“ C-E sind 2 gegeneinander geschaltete Dioden Die durch einen Widerstand von C nach E „durchschalten“ Polarität bei PNP umgekehrt Achtung: Ohmmeter haben Minuspol an rotem Anschluss Germaniumhalbleiter haben eine Sperrspannung von ca. 0,2V statt der 0,7V bei Silizium FET‘s haben keine Sperrschicht (Halbleiter). Sie können statisch nur schwer geprüft werden. Dito MosFET. LED können übrigens so nicht geprüft werden, da ihre Durchlassspannungen außerhalb der normalen Messbereiche liegen. Hier müssten „Ohmmeter“ mit höheren Urspannungen Verwendung finden. Normal ist 1,5V und das eicht eben für Germanium- und Siliziumhalbleiter. NPN Transistor 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Halbleiterprüfung (vereinfacht) 2 Mit der Schaltung können sowohl NPN als auch PNP- Transistoren getestet werden. Achtung: Die Stromverstärkung kann man mit dieser Schaltung nicht feststellen. Der Prüfling wird zum Testen auf die entsprechenden Felder gedrückt. Mit den beiden 5k-Potis werden die Verstärkungsfaktoren der Transistoren der Schaltung angepasst. Die Potis müssen so eingestellt sein, so dass ein deutlicher Ton zu hören ist. Materialliste: 1x Transistor (TR1) BC 558 1x Transistor (TR2) BC 548 1x Lautsprecher 8 ohm 2x Poti 5k 2x ELKO 4,7 mikroFarad 1x ELKO 10 mikroFarad 2x KERKO 10nF 1x Widerstand 3,3k 2x Widerstand 3,9k 2x Widerstand 2,2k 2x Widerstand 560k 2x Widerstand 100k 1x Widerstand 10k 6x Reißnägel o.ä. Platine 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Kapazitätsmessung (Prinzip) Ux = I0/Cx*t Die Präzision der Kapazitätsmessung kann so zurückgeführt werden auf die Genauigkeiten der Strom-, Spannungs- und Zeitmessung. Diese sind im Digitalzeitalter sehr hoch. 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Kapazitätsmessung (NE555) R1 und R2/3 bestimmen den Messbereich 2 verschiedene Wertetripel angegeben Details bei http://www.klausrohwer.de Die Präzision der Kapazitätsmessung kann so zurückgeführt werden auf die Genauigkeiten der Strom-, Spannungs- und Zeitmessung. Diese sind im Digitalzeitalter sehr hoch. Materialliste R1 = 1M bzw. 1k, Metallfilm 1% R2, R3 = 2 x 220k bzw. 220, Metallfilm 1%   C1 = 10n, Folienkondensator C2 = 100µ / 15V, Elko C3 = 100n, Folienkondensator   IC1 = TLC555 IC-Fassung8-polig 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Kapazitätsmessung (Beispiel) Messung der Impulsbreite mit Oszilloskop Messbereiche 1ms/nF und 1ms/µF geben dem Prüfer recht hohe Genauigkeit. Im Internet wird sogar beschrieben, wie man diese bis in den Bereich der Messung einiger pF treiben kann. Dazu ist dann jedoch ein wenig Abgleicharbeit aufgewendet werden. http://www.klausrohwer.de Materialliste R1 = 1M, Metallfilm 1% R2, R3 = 2 x 220k, Metallfilm 1% R4 = 1k, Metallfilm 1% R5, R6 = 2 x 220, Metallfilm 1% R7 =220 R8 = 10k R9 ... R11 = 3 x 4k7, 220, Metallfilm 1% R12 = 1M   P1 = 50k, Cermet-Mehrgang-Trimmpoti P2 = 50, Cermet-Mehrgang-Trimmpoti P3, P4 = 2 x 100, Cermet-Mehrgang-Trimmpoti P5, P6 = 2 x 10k, Cermet-Mehrgang-Trimmpoti P7 = 10k, Potentiometer P8 = 100k, Cermet-Mehrgang-Trimmpoti   C1 = 47nF*, Folienkondensator C2 = 22µ / 5V, Elko C3 ... C5 = 22n, Folienkondensator C6 = 1n, Folienkondensator C7 = 470n, Folienkondensator C8 = 220µ / 35V, Elko C9, C10 = 2 x 2µ2 / 35V, Tantal-Elko C11 ... C13 = 47n, Keramikkondensator   D1 = 1N4001* T1 = BC 546IC1, IC2 = 2 x TL 081 IC3 = 74HC132 IC4 = 78L05   S1 = Schalter 1 x um K1 =10-polige SIL-Fassung   IC-Fassungen 2 x 8-polig  1 x 14-polig   außerdem: Lötnägel  BNC-Buchse  Drehknopf für P7  DC-Buchse und Steckernetzteil 9...35 Voder 9V-Batterie bzw. -Akku, Batterieclip und Schalter 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Induktivitätsmessung (Prinzip) Ausgang F(L/C) Lx Ein Schwingkreis aus L2 und C8 bestimmt die Ausgangsfrequenz des LM311N Legt man einen Prüfling Lx parallel zu L2 verringert sich die Gesamtinduktivität und die Schwingfrequenz geht hoch Aus der Gleichung F=1/2π*sqrt(L*C) und den bekannten Werten von C8 und L2 läßt sich die unbekannte Induktivität Lx errechnen Für diesen Vorgang wird oft ein µP verwendet. Da die Formel prinzipiell auch für variable C gilt, bildet dies einen Grundstock für ein vollständiges L und C Meßgerät Bereichsumschaltung 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Messbereiche C=0,01pF bis~2µF 5% L=0,01µH bis 100mH 5-10% PIC16F84 als µController Weitere Infos http://www.sprut.de Von weiteren Details wird hier abgesehen, da dies den Rahmen des Vortrages sprengen würde. Fazit: L und C Messungen werden über die Veränderung der Resonanzfrequenz eines Schwingkreises durchgeführt. Ein Mikroprozessor übernimmt die Errechnung der Werte. Gemessen werden muss aus den genannten Gründen stets außerhalb der Schaltung, da jedes parallel angeordnete Bauelement die Resonanzfrequenz des Schwingkreises verändert. L und C Messgerät 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Prinzipiell wird für eine ganz exakt definierte Zeit (Messfenster) die Anzahl der Perioden einer Schwingung gezählt Die Frequenz berechnet sich dann als die Anzahl der gemessenen Perioden geteilt durch die Messzeit. Je länger das Messfenster, je höher die Auflösung (Genauigkeit der Frequenzermittlung) Messung mit Frequenzzähler (digital) oder Oszilloskope (analog) möglich. 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Frequenzzähler 50MHz PIC 16F84 LCD Display www.sprut.de 4Hz bis 50MHz Auflösung 24bit Auf der Webpage werden diverse Verbesserungen beschrieben (Vorverstärker, Vorteiler etc.) Vorverstärker erhöht die Empfindlichkeit und läßt damit die Messung auch kleinster HF-Spannungen zu. Vorteiler erhöht die obere Frequenzgrenze (theoretisch) um den Teilerfaktor (64:1)  64*50MHz=3,2GHz Die oberen Frequenzgrenzen der benutzten Bauelemente begrenzen jedoch auf ca. 1GHz 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Frequenzzähler m. Vorverstärker 50MHz PIC 16F84 LCD Display www.sprut.de Vorverstärker erhöht die Empfindlichkeit und lässt damit die Messung auch kleinster HF-Spannungen zu. 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Frequenzzähler m. Eingangsdioden 50MHz PIC 16F84 LCD Display www.sprut.de Die Eingangsdioden schützen gegen verpolte Eingangssignale, die den PIC zerstören können. 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Frequenzzähler m. Vorteiler 1GHz PIC 16F84 LCD Display Vorteiler 64:1 www.sprut.de Vorteiler erhöht die obere Frequenzgrenze (theoretisch) um den Teiler Faktor (64:1)  64*50MHz=3,2GHz Die oberen Frequenzgrenzen der benutzten Bauelemente begrenzen jedoch auf ca. 1GHz Grundsätzlich ist der Bauelementeaufwand gering und die Nachbausicherheit sehr hoch. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die Programmierung eines PIC nicht Jedermanns Sache ist. Die Beschaffung eines programmierten PIC bietet sich daher an. 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Oszilloskop tp Das gezeigte Prinzip mit „Braun‘scher Röhre“ ist einfacher zu verstehen als Anzeigetechnologie mit LCD oder Punktmatrixdisplay. Prinzipiell wird bei diesen jedoch nichts anderes gemacht, als die Braun‘sche Röhre simuliert. Schnellere Sägezahnspannung (X-signal) lenkt den Strahl schneller von links nach rechts Die Anzeige wird immer weniger Schwingungen der Signalspannung (Y-Signal) darstellen können. Bei geeichter Anstiegsgeschwindigkeit des Sägezahns entsteht ein horizontales Raster das ebenfalls in cm/ms oder cm/µs geeicht werden kann. Bei geeichter Verstärkung im Y-Kanal entsteht ein vertikales Raster in mV/cm oder µV/cm. Ungeeichte Verstärker lassen sich mit einem Referenzsignal kalibrieren. Mit Hilfe der Eichstriche lässt sich auch eine Frequenzbestimmung durchführen  f = 1/tp mit tp = Periodenzeit des Y-Signals Frequenzbestimmung mit der Formel Fy = 1 / tp 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Matrixbildschirm Nur zur Veranschaulichung der Methodik einer Punktmatrix anstatt einer Braun‘schen Röhre 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Oszilloskop 2 Dynamische Darstellung des Signals mit Messmöglichkeit [U(t); F] Zweikanalosz. nutzen schnellen Umschalter für das Y-Signal und stellen beide Teilsignale gleichzeitig dar Trigger zur Steuerung der Sägezahnsignale (Zeitbasen) helfen die Darstellung optisch zu stabilisieren Geeichte Zeitbasen und geeichte Verstärkungsfaktoren lassen Spannungs- und Frequenzmessung zu Oszilloskope sind prinzipiell Spannungsmessgeräte (Strommessungen über Zusätze möglich) Oszillografen (alte Bezeichnung) Tastköpfe für die Signalspannung oft mit 1:10 Teiler Verhältnis (hoher RI) Achtung: Tastköpfe können Teilerverhältnis haben Zeitbasen sollten auf geeicht geschaltet werden (sonst keine Messung möglich) Triggerlevel (+ - AC DC extern intern) helfen Y-Signal ruhig darstellen zu können Verstärkungsfaktoren für Y-Signal auf geeicht einstellen da sonst keine Messung möglich ist Besondere Betriebsmodi: Netzgetriggert synchronisiert auf 50Hz der Versorgungsspannung  kann nützlich sein bei der Suche nach Störern und im Service von Haushaltsgeräten (Netzteile, TV Geräte, PLC etc.) X/Y Betrieb Kann manchmal sinnvoll sein, wenn zwei miteinander verkoppelte Signale gemeinsam betrachtet werden sollen, wobei das eine die X-Ablenkung und das andere die Y-Ablenkung übernimmt 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

Schwingkreismessungen Interessiert an Resonanzfrequenz und Kreisgüte Messung MIT parasitären Kondensatoren, Widerständen und L‘s Benutzt wird das Prinzip der Leistungskopplung zwischen Schwingkreisen gleicher Resonanzfrequenz LC1 entzieht LC2 bei seiner Resonanzfrequenz die meiste Energie LC2 ist aktiver Schwingkreis eines „Grid Dip Meters“ Resonanzfrequenz des Dip Meters wird variiert Nimmt die Leistung des schwingenden Kreises ab, entzieht also der Sekundärkreis Energie, sind beide Resonanzfrequenzen gleich Je höher der Energieentzug, je höher die Kreisgüte Grid Dip Meter genannt, da zu Röhrenzeiten, die Gitter 1 (Steuergitterspannung) der Oszillatorröhre zur Leistungsanzeige genutzt wurde. Diese Spannung zeigte den typischen Dip bei Übereinstimmung beider Resonanzfrequenzen. Neuzeitliche GDM nutzen halbleiterbestückte Systeme (Tunneldioden, Transistoren oder gar IC‘s) Das Prinzip bleibt gleich 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Dip Meter 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Dip Meter (Prinzip) Zum messen eines Schwingkreise mit unbekannter Resonanzfrequenz Fx=1/(2πsqrt(LxCx)) Die beiden Spulen zueinander bringen und induktive Kopplung herstellen. Die induktive Transformation kann etwa dargestellt werden wie im rechten Schaubild. Rs ist der resistive Teil des Sekundärschwingkreises. M ist die „mutual inductance“ die durch sehr lose Kopplung so klein wie möglich gehalten werden sollte, um gegenseitige Beeinflussungen zu vermeiden oder so gering wie möglich zu halten. Solange die Oszillatorfrequenz fo von der Resonanzfrequenz fx abweicht zeigt die Sekundärseite eine hohe induktive oder kapazitive Impedanz (parallel zu M) und der Oszillationslevel wird nicht vom Messkreis beeinflusst. Sobald die Oszillatorfrequenz fo sich der Resonanzfrequenz fx annähert reduziert sich die Impedanz der Sekundärseite (parallel zu M) und es bleibt praktisch nur der Verlustwiderstand Rs übrig. Vom Standpunkt des Oszillators entspricht dies einer Bedämpfung des Schwingkreises mit daraus resultierender Verschlechterung der Güte Q. Das führt letztlich zu einer Abnahme der Oszillationsleistung und em Dip, der dem Verfahren den Namen gab. Die gefundene Oszillatorfrequenz entspricht der Resonanzfrequenz des zu untersuchenden Schwingkreises. 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS

© Roland Schultner DL8XS Zusammenfassung Wer viel misst misst Mist Auch aufwändige Messgeräte müssen intelligent eingesetzt werden Messen ist keine Hexerei Kritisch gegenüber Messergebnissen macht Sinn Messen kann sehr interessant sein. Ich hoffe, dieser Vortrag war das auch Danke für‘s Zuhören 15.03.2013 © Roland Schultner DL8XS