Auf dem Prüfstand Handheld-Oszilloskope im Test

Autor / Redakteur: Jürgen Altheide * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Handheld-Messgeräte sind ähnlich wie moderne Smartphones: Sie sind vielseitig, leistungsstark, kompakt und netzunabhängig. Doch was steckt in ihnen? Wir haben uns zwei Geräte angeschaut.

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Handheldgeräte im Vergleich: Die mobilen Geräte OX 7204 von Metrix (links) und das U1620A von Agilent (rechts) bieten vollisolierte USB- und Netzgeräteanschlüsse und messen auch während des Ladevorgangs.
Handheldgeräte im Vergleich: Die mobilen Geräte OX 7204 von Metrix (links) und das U1620A von Agilent (rechts) bieten vollisolierte USB- und Netzgeräteanschlüsse und messen auch während des Ladevorgangs.
(Agilent)

Oszilloskope gehören zweifellos zu den bedeutendsten und gefragtesten Geräten schlechthin unter den elektronischen Messinstrumenten. Kein Labor, keine Werkbank, keine Ausbildung und kein Wartungsservice kann auf sie verzichten. Aufgrund der zunehmenden Leistung integrierter Schaltkreise und der immer höheren Packungsdichte der Platinen werden die Geräte nicht nur vielseitiger und leistungsfähiger, sondern auch immer kompakter. Lediglich der Durchmesser des verbauten Displays und die Ausmaße des Tastaturfeldes bestimmen im Wesentlichen die Größe der Geräte.

Dabei ist es durchaus lohnenswert, einmal einen prüfenden Blick auf die bisweilen geringgeschätzten, netzunabhängigen und tragbaren Oszilloskope, die Service- oder Handheld- Oszilloskope zu werfen. Stellen sie doch mit ihren technischen Daten manch einfaches Workbenchgerät in den Schatten: Bandbreiten bis 500 MHz, 12 Bit A/D Wandler, Abtastraten von mehreren GS/s pro Kanal und Speichertiefen im Megapointsbereich sind beachtliche Werte. Hinzu kommt eine Fülle von Analysemöglichkeiten, die sich auch nicht hinter ihren teureren Brüdern verstecken müssen.

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Beispielhaft sollen hier einmal zwei 200-MHz-Kandidaten unter die Lupe genommen werden: das Service-Oszilloskop OX 7204 von Metrix (Chauvin Arnoux Gruppe aus Kehl/Rhein) und das Handheldgerät U1620A von Agilent (Distributor dataTec aus Reutlingen). Beide Geräte messen etwa 27 cm x 19 cm x 6 cm und bringen mit Akkus ungefähr 2 kg auf die Waage. Die Displaygrößen betragen 5,7'' (ca. 14,5 cm ) und übertreffen im Durchmesser damit die klassischen Braunschen Röhren.

Auch während des Ladens gefahrlos messen

Handheld-Oszilloskope besitzen in der Regel voll isolierte Eingänge, denn insbesondere bei der industriellen Wartung sind oft massefreie Signale über mehrere Eingänge zu erfassen. Hierbei kann es zu Erdschleifen und Kurzschlüssen kommen. USB- und Netzgerätanschlüsse sind voll isoliert, deshalb sind gefahrlose Messungen auch während des Ladevorganges oder bei der Übertragung zum PC möglich. Außerdem sind Service-Oszilloskope immer Multifunktionsgeräte. Beide hier vorgestellte Kandidaten bieten neben der Oszilloskopfunktion, einschließlich FFT und mathematische Funktionen, noch jeweils ein Multimeter und einen Daten-Logger. Damit hören allerdings die Gemeinsamkeiten schon auf.

Das OX 7204 ist ein Vierkanalgerät (600 V CAT III) mit einer Abtastrate bis zu 2,5 GS/s im Single Shot- und 100 GS/s im ETS-Modus (Mehrfacherfassung period. Signale). Es besitzt einen berührungssensitiven Farb-LCD-Bildschirm mit einer QVGA-Auflösung von 320 x 240 Punkten und fast stufenloser Helligkeitsregelung. Der interne Speicher beträgt nur 50 Kilopoints pro Kanal, eine hohe externe Speicherkapazität wird aber durch eine steckbare SD-Speicherkarte erreicht. Als Besonderheit verfügt das Scope über einen 12 Bit A/D-Wandler und einen optionalen Oberschwingungsanalysator. Der Akku ist vom Typ Ni-MH.

Das zweikanalige Agilent-Gerät (ebenfalls 600 V CAT III ) hingegen punktet mit voller VGA-Displayauflösung von 640 x 480 Punkten und drei speziellen Displaybetriebsarten für Raum, Sonnenlicht und Nacht sowie einem internen Speicher von 2 Mpts/Kanal (interleaved). Die Samplerate beträgt 2GS/s pro Kanal (auch interleaved). Das Scope bietet außerdem effiziente Bustrigger-Möglichkeiten. Der A/D-Wandler ist ein 8-Chip, der Akku ein moderner Li-Ionen-Typ.

Features und Analysefunktionen im Vergleich

Bei den Features und Analysefunktionen haben sich die Entwickler beider Firmen voll ins Zeug gelegt, wenngleich sich die Konzeptionen der Geräte durchaus unterscheiden. Zunächst zum Gerät von Metrix: Ein dicker Gummischutz vermittelt einen robusten Eindruck und der lichtstarke, berührungssensitive Schirm zeichnet klare Bilder. Auswahl und Scrollen der Menüs sowie Cursorbewegungen oder Messkurven zoomen erfolgen mit einem Stift, der neben dem Screen verlustsicher magnetisch gehaltert ist. Vier intelligente Plug&Play-Eingangsbuchsen versorgen und kalibrieren Sonden und Tastköpfe, wobei ihre Eigenschaften beim Anschluss angezeigt und Umrechnungsfaktoren, Skalen und Einheiten im Gerät automatisch verwaltet werden. Die Tastköpfe sind mit drei Bedientasten ausgerüstet, und auf Knopfdruck wird eine integrierte Beleuchtungs-LED aktiviert.

Im Oszilloskopmodus erfreuen komplexe Triggerfunktionen, die über reine Flanken- und Impulsbreiten-Triggerung hinausgehen. Neben den üblichen Darstellungen wie Rollmodus, Hüllkurve und Mittelung sind Posttriggerung, Ereigniszählung, Auslösung durch Signal und eine Pulstriggerung, die auch kleiner/größer oder innerhalb/außerhalb eines Bereiches umfasst, zu nennen. Dazu sind noch Software-Triggerschwellen für Spannungen, Zeiten oder Frequenzen in Form eines Toleranzfensters programmierbar und die dabei erkannten Fehler können automatisch erfasst und gespeichert werden. Transienten können ab einer Länge von 2 ns aufgespürt werden. Auch manuelle und automatische Cursormessungen sind selbstverständlich. 19 automatische Messungen mit Messzonenauswahl ermöglichen diverse Zeit-, Pegel-, Phasen- und Frequenzbestimmungen. Allerdings fehlen so bekannte Messungen wie Crestfaktor oder Standardabweichung.

Beim Vertikal-Zoom kann der 12-Bit-A/D-Wandler sein Potential ausschöpfen: bis zu 156 µV/Div Auflösung (Faktor 16 x) sind möglich. Der Horizontal-Zoom bringt es aufgrund des bescheidenen internen Speichers nur auf den Faktor 100. Interessant ist dabei die Vorgehensweise. Um das zu analysierende Detail eines Kurvenzuges wird ein Rahmen gezogen und anschließend wird die horizontal und vertikal vergrößerte Darstellung in einem Fenster präsentiert.

Der Mathematik-Editor kann bis zu vier berechnete Signalverläufe gleichzeitig darstellen und ggf. Skalierungen mit physikalischen Einheiten festlegen, wobei auch Winkel- und Exponentialfunktionen zur Verfügung stehen. Selbst die Simulation von Kurven und die Modellierung von erwarteten Ergebnissen ist möglich (FFT-Analyse im Bild auf Seite 16 oben links). Die integrierte FFT-Analyse basiert auf der Berechnung von 2500 Punkten (mit Speichererweiterung auf 1016 Punkten) und bietet durch die 12-Bit-Umwandlung mit 2,5 GS/s einen Dynamikbereich von 80 dB. Es stehen 5 Bewertungsfenster sowie 2 Darstellungsarten zur Verfügung.

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