Mobiles Oszilloskop Fehlersuche im Außeneinsatz

Tragbare Oszilloskope sind eine wichtige Stütze im Messgeräteeinsatz von Instandhaltern und Inbetriebnehmern sowie bei der Fehlersuche im Außeneinsatz. Da kommt es selbstverständlich auf Robustheit und gute Bedienbarkeit an, aber auch die Anschlüsse und die Messgenauigkeit spielen eine große Rolle

Ob es um Motorantriebe mit regelbarer Drehzahl, um Robotiksysteme oder um komplexe industrielle Steuereinrichtungen geht: Die Fehlersuche an solchen Anlagen wird sehr erleichtert, wenn ein Messgerät die Eingangssignale, Ausgangssignale und Rückkopplungsschleifen gleichzeitig anzeigt und Transienten wie auch Reflexionen erfasst.

Die tragbaren Vierkanal-Oszillo­skope der Serie »190 II« aus der Familie der »ScopeMeter« von Fluke (Vertrieb: Distrelec Schuricht) vereinen Sicherheitsspezifikationen nach EN 61010-1 mit Robustheit und Tragbarkeit sowie der Leistung eines Tischoszilloskops. Sie wurden für Ingenieure und Techniker in Service, Instandhaltung und Installation entwickelt und können in den rauen, schmutzigen und gefährlichen Bedingungen in industriellen Anlagen eingesetzt werden, um umfassende Tests von Mikro­elektronik bis hin zur Energieanlagenelektronik auszuführen.

Gegenüber den Vorgängermodellen nimmt durch die Erweiterung auf vier Kanäle die Zahl der darstellbaren Abhängigkeiten ganz beträchtlich zu. Komplexe Analysen lassen sich deutlich schneller durchführen, was zu sinkenden Reparaturkosten und kürzeren Ausfallzeiten führt. Die Instrumente vermessen Oberschwingungen, Transienten und Lasten in Drehstromsystemen, helfen bei der Fehlersuche in Wechselrichtern, um defekte Leistungshalbleiter
(IGBTs) und Steuerkreise zu identifizieren und zeigen pulsbreiten­modulierte Signalformen (PWM) an, um Reflexionen und Transienten zu erkennen.

Sauberes Leistungsnetz

Ein weiteres Einsatzfeld für ScopeMeter ist die Power-Quality-Analyse, also die Untersuchung und Dokumentation der Signalqualität in Leistungsnetzen. Oberschwingungen und Flicker, die von fehlerhaften Geräten eingestreut werden, führen im ungünstigsten Falle zur Fehlfunktion anderer Geräte im Leistungsnetz. Aus diesem Grund ist es notwendig, der Netzqualität unbedingt Beachtung zu schenken.

Ein industrielles Oszilloskop zum Messen und Analysieren von hohen Spannungen benötigt vollständig potenzialfreie, voneinander isolierte Eingangskanäle. Verbundene Erdungsleitungen können schließlich Gefahren beim gleichzeitigen Arbeiten mit Hoch- und Niederspannungssignalen bergen. Das ScopeMeter 190 II kombiniert optische und galvanische Isolierungskomponenten und stellt so vollständig potenzialfreie Eingänge zur Verfügung. Es ist nach EN 61010-1 für Messungen in Umgebungen der CAT III 1000 V/CAT IV 600 V spezifiziert. Das Instrument erlaubt es, Probleme durch gleichzeitiges Anzeigen von Eingangssignalen, Signalen am Ausgang, aus Rückkopplungsschleifen oder Sicherheitsverriegelungen zu erkennen. So lassen sich Überlastungen durch zu hohe Spannungen und Ströme in Stromkreisen, Probleme mit Sig­nallaufzeit und Synchronisierung, Fehlanpassungen bei Dämpfung und Impedanz sowie Signaländerungen und -drift finden.

Standard-Tastköpfe decken einen breiten Anwendungsbereich von Millivolt bis Kilovolt ab. Somit eignen sich die Geräte für mannigfaltige Aufgaben von der Mikroelek­tronik bis hin zu großen Mittelspannungsanlagen. Zur Auswahl stehen Modelle mit 100 MHz oder 200 MHz Bandbreite, beide mit Echtzeit-Abtast­raten bis 2,5 GSample/s und einer Auflösung von 400 ps, damit auch schnelle Rausch- und andere Störsignale aufgezeichnet werden können. Beide Modelle verfügen über einen Speicher mit bis zu 10.000 Abtastwerten pro Kanal, sodass sich auch sehr kleine Teile der Signalform detailliert untersuchen lassen. Außerdem weisen beide Modelle die Schutzart IP 51 auf und sind gegen Staub, Tropfnässe, Feuchtigkeit und große Temperaturschwankungen geschützt. Die Betriebstemperatur sollte 0 °C bis +40 °C im Batteriebetrieb nicht übersteigen, ohne Akku sind bis +50 °C möglich. Außerdem lassen sich die Geräte mit Arbeitshandschuhen bedienen.

Zum Übertragen der Messdaten vom tragbaren ScopeMeter auf einen Stick oder PC sind zwei USB-Schnittstellen vorhanden. Diese sind ebenfalls isoliert, sodass beim Messen an Hochspannung keine Gefahr für ein angeschlossenes Notebook besteht. Die Akkulaufzeit beträgt bis zu sieben Stunden. Der Akku kann »on the fly« gewechselt werden, um ohne Verzug weiterzuarbeiten.

Für die schnelle stabile Signaldarstellung sorgt die »Connect-and-View« genannte Triggerung. Diese richtet durch Erkennung von Sig­nalmustern die Triggerung automatisch korrekt ein. Liegt ein Signal an, liefert das Instrument eine stabile, zuverlässige und wiederholbare Anzeige, einschließlich Motorantriebs- und Steuerungssig­nalen. Diese Funktion kann die Messung mehrerer Prüfpunkte in schneller Folge beschleunigen.

Im »ScopeRecord«-Betrieb speichert das Scope bis zu 27 000 Datenpunkte pro Kanal, wobei auch intermittierende Fehler und schnelle Störimpulse erfasst werden. Zwei Sätze mit Mehrkanal-Aufzeichnungen lassen sich zur späteren Analyse speichern. Weiterhin speichert es Ereignisse wie Bewegungsprofile sowie USV-, Stromversorgungs- und Motoranlauf. Mit dem »Stop-on-Trigger«-Modus erkennt das Gerät automatisch einen Netzausfall und speichert die vorangehenden Sig­nalformdaten. Der Signalform-Zoom (bis 100fach) liefert Einblick in kleinste Details, etwa einzelne Spannungszyklen.

Die papierlose Schreiberfunktion »TrendPlot« hilft durch Aufzeichnungen über bis zu 16 Tage beim Ermitteln intermittierender Störungen. Solche können durch fehlerhafte Verbindungen, Staub, Schmutz, Korrosion oder einfach durch defekte Leitungen oder Steckverbinder verursacht werden. Netzausfälle und Spannungseinbrüche oder das Anlaufen beziehungsweise Anhalten eines Motors können ebenfalls zum Stillstand einer Maschine führen. Die TrendPlot-Funktion trägt zum Aufspüren solcher Fehler bei. So zeichnet sie nicht nur Mindest-, Höchst- und Mittelwerte über bis zu 16 Tage auf, sondern auch Spannungs-, Strom-, Temperatur-, Frequenz- und Phasenwerte für alle vier Eingänge mit Zeit- und Datumsmarken zur Fehlersuche.