Zwei-Quadranten-Netzgeräte-Serie NGL200 Manchmal muss es linear sein

Exploration

Hardware

Mit 43,6 cm Länge (Abmessungen: 222 mm × 97 mm × 436 mm) und 7,3 kg Gewicht erhält das Gerät am Besten einen festen Platz auf dem Labortisch oder mit Option R&S-HZN96 fest verbaut im 19-Zoll-Regal. Trotz seiner massiven Erscheinung lässt sich der Metallkorpus leicht eindrücken, Lüftungsschlitze zeigen linker und rechter Rand sowie die Rückwand (Bild 3).

Zur Front stehen nur wenige physikalische Tasten: Hauptschalter, Home, Menue, User (frei belegbar), Parametrierrad mit Druckknopf, Zurück, farbig hinterleuchtet Ausgang-Ein/Aus und Kanal-Ein/Aus. Weiterhin zeigt die Front eine USB-Buchse zum Anschluss einer Maus, Tastatur oder eines Speichergerätes. Die Rückwand zeigt USB-, GPIB- (IEEE-488), Ethernet-, Digital-I/O-Stecker und zusätzliche Kanalverbindungen, z.B. für Kalibrierung oder Versorgung.

 

Die Schrägstellfüße sind stabil gelöst, das Gerät steht darauf wackelfrei, allerdings fallen sie etwas zu kurz aus: in Entfernung einer Armlänge blickt das Ingenieur*Innen (Rückenlänge ca. 70 cm) unter einem endlichen Winkel (ca. 15 Grad) auf das Display. Das bedeutet aber kein Hindernis, da trotz der spiegelnden Oberfläche die Anzeigeelemente auch unter extremen Winkeln in Tageslichtumgebung noch ablesbar sind (Wörter eher von oben als seitlich). Das PCAP-Display ist unnachgiebig verbaut und wirkt sehr robust. Bei genauerer Betrachtung fallen allerdings die asymmetrischen Bildschirmränder ins Auge. Die Beschriftungstafeln wirken ebenso robust verklebt, weisen geringe asymmetrische Rillen an den Randbereichen auf.

Software und Parametrierung

Mit Betätigung des Hauptschalters bootet die Quelle in etwa 23 Sekunden (Zeigermessung mit Armbanduhr). In diesem Zeitraum gibt es mächtig Lüfterlärm, mit Anzeige des ersten Messbildschirms herrscht Ruhe: im lastlosen Betrieb ist keine Lüfteraktivität auszumachen, allerdings erwärmt sich das Touchdisplay hier leicht. Der Messbildschirm (Bild 4) zeigt zwei identische Karten mit den Augenblickswerten für Strom und Spannung jedes Kanals, zunächst in grüner Leuchtschrift. Darüber wird am oberen Rand der zugehörige Leistungswert in weißer Schrift gezeigt. Touchfelder werden grau-blau signalisiert: hier wird mit Taschenrechnertastatur Spannung und Strombegrenzung parametriert, in die Einzelkanalanzeige mit Statistik, oder zur Kanalkonfiguration geschaltet. Die Kanalstatistik (Bild 6) zeigt am rechten Bildschirmrand Extrem- und Mittelwerte für Leistung, Spannung und Strom, den daraus errechneten Energieumsatz sowie die Anzahl der gemessenen Werte-Tripel. Die aktiven Kanaleinstellungen werden am oberen Rand der jeweiligen Kanalkante gezeigt, aktive Geräteeinstellungen am oberen Bildschirmrand.

Übersteigt der Strombedarf des Prüflings am gesetzten Spannungswert die eingestellte Strombegrenzung, so wird unter Spannungsvariation der Strom auf diesem Grenzwert gehalten (Constant-Current-Mode). Im CC-Mode werden die gemessenen Strom-Spannungs-Paare auf dem Display in rote Farbe getränkt (Bild 7). Übersteigt die am Kanal anliegende Spannung den voreingestellten Wert, so schaltet der Ausgang automatisch in den Lastmodus. Dieser wird dem Anwender mit blauen (Cyan) Strom-Spannungs-Werten signalisiert (Bild 7, rechts), der Lastwiderstand kann dabei mit 100 mΩ Schrittweite von 0 Ω bis 10 kΩ gesetzt werden. Auf den Messbildschirm wird jederzeit unter Betätigung der physikalischen Home-Taste zurückgeschalten.

Kanalkonfiguration

Die Kanalkonfiguration wird durch Touch auf das jeweilige Einstellungssymbol oder als Reiter im Konfigurationsmenue (physikalische Menue-Taste) erreicht. Die Optionen werden gemäß der gegebenen Listenhierarchie zusammengefasst:

Over Current Protection - Übersteigt der Strom die gesetzte Grenze wird nach den parametrierten Regeln abgeschaltet. Hier werden Verzögerungszeiten für OCP-Aktivierung nach Kanalaktivierung [1 ms, 10 s] und dem Not-Aus bei erreichter Stromgrenze [1 ms, 60 s] gesetzt. Weiterhin kann der jeweils andere Kanal simultan abgeschaltet werden (FuseLink). Die Menue-Begriffe "Fuse Delay Time" und "Fuse Delay At Output-On" halten wir dafür nicht sonderlich intuitiv (Bild 8). Weiterhin wäre eine Parametriermöglichkeit des kritischen Stromwerts auch in diesem Menue wünschenswert.

Gleichsam setzen Over Voltage Protection / Over Power Protection eine Spannungs-/Leistungsgrenze für verzögerungsloses Not-Aus.

Arbitrary - spult ein tabelliertes U/I-Muster (.csv) auf dem jeweiligen Kanal ab. Diese Treppenfunktion ist unter Triggerung start- und weiterspulbar. Bei Letzterem werden die tabellierten Zeitschritte ignoriert. Auch eine Interpolation zwischen den Speicherpunkten ist einstellbar. Bei bis zu 1 ms kurzen Verweilzeiten und bis zu 4096 Punkten lassen sich so auch komplexe Funktionen darstellen.

Ramp - parametriert die lineare Anschaltzeit (Rampe) von 10 ms bis 10 s.

Output - konfiguriert Innenwiderstand, Verzögerung und Triggerung eines Quellkanals.

Fast Transient Response - reduziert die Ausregelzeit auf den geringstmöglichen Wert (typisch sind l.H. zwischen 30 µs und 100 µs, im FTR-Modus weniger als 30 µs).

Constant Resistance - schaltet den Kanal als elektronische Last mit gesetztem Innenwiderstand. Ein im CR-Mode-betriebener Kanal wird in Cyan-Farbe getränkt.

Safety Limits - begrenzt den ausgegebenen Wertebereich für Strom- und Spannung, um DUT-Schäden zu vermeiden.

Geräte-Konfiguration

Die Gerätekonfiguration zeigt der erste Reiter nach Betätigung der Menue-Taste:

Der Arb Editor - setzt eine Strom-Spannungs-Tabelle als Treppenfunktion im Listenformat [Strom, Spannung, Stufentiefe]. Diese wird als .csv-Datei gespeichert.

Logging - Der Datenlogger speichert einen Strom-Spannungs-Leistungsverlauf mit gesetztem Abtastintervall ≥ 100ms . Die Modi sind dabei Span - Duration - Count und Unlimited. Gegenüber Duration wird bei Span eine Anfangszeit parametriert. Die Aufzeichnung kann mit einem Trigger gestartet werden. Diese Parametrierung ist dahingehend seltsam, als dass die ungetriggerte Aufzeichnung einfach permanent läuft. Bei einer halben Stunde Aufzeichnung im Abtastintervall 100 ms, fällt ohne Kanalaktivität auf diese Weise etwa ein Mb voller nan -Einträge an.

Trigger - Der Auslöser kann auf die Ereignisse "Betätigung des User Button", das SCPI-Kommando *TRG, Aktivierung Kanal 1 oder 2, Betriebsart CC/CV/CR/Not-Aus/Lastmodus, oder DigitalIn gesetzt werden.

Mit dem User Button können Screenshot, Triggerung, Aktivierung der Aufzeichnung, Zurücksetzen der Statistik und TouchLock ausgelöst werden.

Mit dem File Manager werden Dateien auf dem Gerät und einem etwaiig angeschlossenen externen Speicher verwaltet.

Über Interfaces werden USB-, LAN-, WLAN- oder SCPI-Raw-Port-Verbindungen verwaltet. USB kann hier im CDC- oder TMC-Modus gesprochen werden. Die WLAN-Verbindung erfolgt im IEEE 802.11 b/g/n-Standard mit Netzwerk-SSID und Passwort. Eine personalisierte Anmeldung für industrielles WLAN scheint hier nicht vorgesehen. Der Verbindungsaufbau kann einige Sekunden in Anspruch nehmen.

IP-Kommunikation ist wohl der barrierefreiste Weg zur Testautomatisierung, die Geräteseite wird im lokalen Netzwerk unter http://geräte.ip erreicht. Diese zeigt neben IP-Einstellungen und Logging, eine SCPI-Konsole zur Übermittlung einzelner SCPI-Kommandos oder ganzer Skripte sowie eine SCPI-Logspur zur Auswertung (Bild 9). Unter Linux versagt die Übermittlung eines SCPI-Skriptes allerdings, da das Webinterface nach Eingabe einen Windows-Dateiort aufsucht.

Ein GUI zur Fernsteuerung ist an dieser Stelle nicht mehr vorgesehen. Das Webinterface ist zunächst ein effizienter Weg zur Steuerung, auch wegen der automatischen Befehlsergänzungen unter Eingabe eines Buchstabens. Für die simultane Automatisierung mit anderen Instrumenten, kann z.B. die PyVISA-Bibliothek [2] unter Python verwendet werden (Abschnitt Automatisierung).

Weitere nicht-besprochene Konfigurationen sind Screenshot, Licenses, Appearance, Sound, Date & Time, Device Infos, Update Device, Save/Recall Device Settings, CSV-Settings sowie Digital Output.