Praxistipp Messtechnik

So wählen Sie Oszilloskop, Digitizer und DMM aus

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Die verschiedenen Parameter bei der Messgeräteauswahl

Auch Größen wie die Messdauer sind von zunehmender Bedeutung, da sie den Durchsatz in Testsystemen deutlich beeinflussen. Zu beachten ist hierbei, dass die bei der Messung auftretende Messungenauigkeit mit steigender Messgeschwindigkeit stark zunimmt. Um effizient und schnell zu testen, muss neben der reinen Messdauer auch die Zeit für das Geräte-Setup, die im Testverlauf notwendigen Messbereichswechsel und die Datenübertragungszeit vom Messgerät zum PC berücksichtigt werden.

Erschwerend für die Planung des Testablaufes kommt hinzu, dass diese Zeiten in der Regel nicht in Datenblättern angegeben werden und somit experimentell für jedes Gerät bestimmt werden müssen. Das zeigt, dass bereits die Auswahl eines scheinbar so einfachen Gerätes wie eines DMMs bereits eine große Menge an Fragen aufwerfen kann. Bei Oszilloskopen und Digitizern sind die Parameter noch etwas vielfältiger.

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Zudem beginnen die Grenzen zwischen DMM, Oszilloskop und Digitizer immer mehr zu verschwimmen: Früher wurden mit einem DMM Gleich-/Wechsel-Spannungen und -Ströme, sowie Widerstände gemessen. Die Integrationszeiten lagen typischerweise bei einer Sekunde. Mittlerweile können DMMs auch Signale abtasten, jedoch mit weitaus niedrigerer Samplerate als bei einem Oszilloskop.

Im Gegenzug lassen sich mit einem Oszilloskop DC-Mittelwerte und AC-Effektivwerte messen. Jedoch sind die Ergebnisse von geringerer Genauigkeit, da sie meist mit 8- bis 12-Bit-A/D-Wandlern ausgestattet sind. Außerdem ist die Messmasse eines Oszilloskops nicht erdfrei, sondern direkt mit dem Schutzleiter verbunden. Dadurch ist der Einsatz für viele Arten von Messungen, wie beispielsweise bei In-Circuit-Tests, deutlich einschränkt oder verursacht weitere Messfehler durch Masseschleifen. Eine Aufstellung von wichtigen Größen und ihren typischen Werten für die dargestellten Gerätegruppen zeigt die Tabelle in der Gallerie.

Testfall und Anforderungen genau kennen

Mittlerweile sind hochauflösende und gleichzeitig isoliert aufgebaute Digitizer mit einer Auflösung von bis zu 20 Bit verfügbar. Je nach Messaufgabe stellen sie eine Alternative zu DMMs und Oszilloskopen dar. Dass die Grenzen zwischen diesen Geräten noch weiter verschwimmen werden, zeigt ein neues Gerät, das demnächst auf den Markt kommen wird. Das Multi Measurement Device, kurz MMD, von VX Instruments vereint die folgenden Funktionen:

  • Digitizer 40 MS/s, 16 Bit, 250 V,
  • 24-Bit-DMM für DC-Spannung und -Strom, AC-Spannung und -Strom, Widerstand und LCR,
  • Timer/Counter mit verschiedenen Messfunktionen mit einer Auflösung von 25 ns und Spannungen bis 250 V,
  • Hochkonfigurierbare Triggereinheit und
  • voll-isoliert bis 250 V

Wichtig für den Anwender ist nach wie vor, seinen Testfall und die Anforderungen, sowie die Auswirkungen des Messgerätes auf die zu messende Größe genau zu kennen, um das richtige Messgerät zu wählen. Weiterhin ist der Aufbau und die Integration des Testsystems in die Produktion zu beachten. Die parasitären Kapazitäten und Induktivitäten sowie eingekoppelten Störungen, die beispielsweise durch lange Verkabelung entstehen, sollte der Entwickler besonders im Auge behalten.

In zwei weiteren Beiträgen werden zum einen ein Vergleich zwischen isolierter und erdbezogener Messtechnik, zum anderen mögliche Ursachen der Messwertbeeinflussung durch das Messgerät dargestellt und Hilfestellungen zur Bewertung und Minimierung gegeben.

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