Aus Messwerten mehr herausholen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Dipl.-Ing. (FH) Wolfgang Hascher
ist verantwortlicher Redakteur der Elektronik für die Bereiche Messen & Testen sowie Drahtlos-Kommunikation.
whascher@elektronik.de
Neue Entwicklungen bei Labormessgeräten
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Über 6000 Treiber für die Messgerätesteuerung
Da die Labormesstechnik immer mehr auch in Form rechnergesteuerter Systeme realisiert wird, sind Treiberdateien auf dem neuesten Stand der Gerätetechnik ein ganz wesentlicher Faktor geworden. Und so ist es nicht verwunderlich, dass für die weltweit für das Mess-, Steuer-, Regelungs- und Automatisierungs-Systemdesign eingesetzte grafische Entwicklungspattform LabVIEW (National Instruments) sowie für die Pakete LabWindows/CVI oder Visual Studio mittlerweile über 6000 Treiberdateien für die Anbindung und Steuerung von Stand-alone-Messgeräten von über 275 Herstellern zur Verfügung stehen.
Sie sind zu finden im „NI Instrument Driver Network“ unter www.ni.com/idnet und umfassen, so der Anbieter, auch die neuesten PXI-, Ethernet-, LXI-, GPIB- und USB-Geräte. Um Treiber für eine größtmögliche Vielfalt gängiger Messgeräte wie etwa Multimeter, Oszilloskope und Signalgeneratoren zu entwickeln, arbeitet National Instruments ständig mit den entsprechenden Messgeräteherstellern zusammen, darunter Agilent Technologies, Anritsu Company und Tektronix.
Das NI Instrument Driver Network bietet aber nicht nur Unterstützung für die populärsten Messgeräte, es umfasst neuerdings auch die API LabVIEW SDI-12 für die Anbindung einer Vielzahl von Sensoren zur Überwachung von Umweltdaten (das Protokoll SDI-12 wird häufig in Anwendungen zur Erfassung von Umweltdaten eingesetzt).
Im Labor-/Prüfstands-Sektor durchaus wichtig sind auch Messungen von hohen Strömen. Auf diese Aufgabenstellung fokussiert ist eine neue Familie von Echteffektiv-Strommesszangen. Sie nennen sich „Fluke 3 353“ und „Fluke 3 355“ (Bild 8, www.fluke.de), kommen mit Strömen bis zu 2000 A(DC) bzw. 1400 A(AC) zurecht und weisen eine besonders große Messzangen-Öffnung (58 mm) auf, die problemlos über große oder mehrere Leiter geklemmt werden kann. Sicherheitstechnisch sind sie eingestuft gemäß EN 61010 für 600 V CAT IV und 1000 V CAT III. Die Strommesszangen besitzen einen speziellen Modus zum Messen von Einschaltströmen; dadurch sind genauere und besser wiederholbare Ergebnisse beim Erfassen des kurzzeitigen Stromanstiegs beim Einschalten möglich, als dies durch einfaches Messen des Spitzenstroms bei Motoren und induktiven Lasten möglich wäre. Außerdem misst der Typ 3 355 Spannungen bis zu 1000 V(DC) bzw. 600 V(AC, Echteffektivwert), Widerstände bis zu 400 kΩ und Frequenzen bis zu 1 kHz. Darüber hinaus kann auch eine Durchgangsprüfung mit akustischem Warnsignal durchgeführt werden.
Ebenfalls auf hohe Ströme spezialisiert ist das sehr kompakte Messwerterfassungssystem IHC der Isabellenhütte (Bild 9, www.isabellenhuette.de); es kann – direkt auf einer Leiterschiene montiert – Ströme bis zu 1000 A und Spannungen bis 500 V sehr präzise messen. Mit der vollständigen galvanischen Trennung und der vergleichsweise niedrigen Verlustleistung stellt das IHC eine gute Alternative zu bisherigen Strommesssystemen dar. Im Vergleich mit dem DIN-Shunt hat es eine deutlich geringere Verlustleistung, verglichen mit Hall-Effekt-Sensoren oder Stromwandlern zeigt sich eine höhere Genauigkeit – unter allen Bedingungen und unter Berücksichtigung aller Fehlermöglichkeiten. Die Messwerte werden mit dem rauscharmen, offsetfreien, internen 16-bit-Datenerfassungssystem ISAASIC bei einer Wandlungsrate bis zu 3500 Hz gemessen. Die Kommunikation mit dem externen Rechner erfolgt über eine Standard-RS-232, -RS485- oder Ethernet-Schnittstelle. Durch die Ethernet-Schnittstelle sind Fernabfragen der gemessenen Daten über das Internet möglich. Unterschiedliche Varianten dieses Mini-Hochstrom-Messsystems decken einen Messbereich bis zu 1000 A (Dauerbelastung) und in der Spitze bis zu 2000 A ab. Die Messfunktionen reichen von AC- und DC-Strom und -Spannung, DC- in AC-Strom, Spitzenwertmessungen über Effektivwertmessung von AC-Strom bis zum Ah-Zählerbetrieb usw. Die mitgelieferte Windows-Software ermöglicht Programmierung und Datenübertragung, Abspeicherung sowie grafische Darstellung der Messwerte. Ebenso sind alle gängigen Port-Monitoring-Programme einsetzbar.
Auch die Messdatenverwaltung und daraus resultierend die Dokumentation sind wesentliche Effizienz-Faktoren für die Labormesstechnik – und auch hierfür sind Tools erforderlich, beispielsweise das Software-Paket DIAdem 11.0 (National Instruments, www.ni.com). Es ermöglicht, Daten auf 3D-CAD-Modellen realer Objekte abzubilden, und vereinfacht damit beispielsweise die Auswertung vielkanaliger Messungen und Simulationen (Bild 6). Die neue Version erleichtert auch die Zusammenarbeit in globalen Teams. Ein umfangreicher Einheitenkatalog ermöglicht den Anwendern eine einfache Verarbeitung ihrer Daten in international standardisierten oder länderspezifischen physikalischen Einheiten. Durch Definition eigener Einheitensätze können darüber hinaus auch firmenweit geltende Standards verwendet werden.
Zeitgleich mit DIAdem 11.0 veröffentlicht National Instruments die DataFinder Server Edition 2.0, eine Software, mit der die in dem eben genannten Programm bereits integrierte Datenverwaltung auf große Arbeitsgruppen ausgeweitet werden kann. Und mit Hilfe der optional erhältlichen „NI DataFinder Server Edition“ können Gruppen von DIAdem-Anwendern ihre Datensuche in zentral verwalteten Datenbeständen parallel durchführen. Die Version 2.0 der Server Edition ermöglicht eine automatische Berücksichtigung von IT-seitig bereits definierten Sicherheitsrichtlinien und Benutzerrechten für die Datensuche im Firmennetzwerk. Dadurch ist auch kein zusätzlicher Aufwand nötig, um firmeninternen Datenschutzbestimmungen Rechnung zu tragen.
Im Labor-, aber auch im Service- und Schulungsbereich einsetzbar ist das für knapp über 100 Euro erhältliche digitale Labormultimeter Watronix WX9814 (Bild 7, www.messcomp.com). Es bietet automatische und manuelle Bereichswahl, eine RS-232-Schnittstelle sowie Auswerte-Software für den PC. Die Messwertanzeige mit Einblendung von Messfunktion und Einheit erfolgt über eine 3 3/4-stellige LCD-Multifunktionsanzeige mit 18 mm hohen Ziffern und mit einem 42-Segment-Bargraph mit Hintergrundbeleuchtung. Alle Gleich- und Wechselspannungs-Bereiche bis 1000 V bzw. 10 A sind verfügbar, auch Echt-Effektivwertmessung in den AC-Bereichen, Widerstandsmessungen bis 40 MΩ, Kapazitätsmessungen bis 40 μF, Frequenzmessungen bis 600 kHz sowie Dioden- und Durchgangstests. Erweiterte Messfunktionen sind Maximal-, Minimal-, Relativ- und Durchschnittswertmessungen. Die mitgelieferte PC-Software bietet zusätzliche Auswertungs- sowie Visualisierungsmöglichkeiten.
Ein weiteres interessantes Produkt aus dem Bereich der „mobilen“ Spektrumanalyse ist der tragbare Mikrowellen-Spektrumanalysator R&S FSL18 (Bild 2) von Rohde & Schwarz (www.rohde-schwarz.de), der auch aus einer Batterie versorgt werden kann. Mit seinem Frequenzbereich von 9 kHz bis 18 GHz ist er auch geeignet für Messungen an Mikrowellensystemen. Durch die hohe I/Q-Demodulationsbandbreite und das Software-Angebot deckt der Spektrumanalysator alle gängigen HF-Funkstandards ab. Mit der Option FSL-K9 lassen sich zudem spezielle Leistungsmessköpfe der NRP-Serie anschließen, so dass man sich die Mitnahme des Leistungsmessers erspart. Im Datenblatt sind eine Gesamt-Messunsicherheit von unter 1,2 dB bei 18 GHz sowie Auflösebandbreiten (RBW) von 1 Hz bis 10 MHz (20 MHz Zero Span) spezifiziert. Die Messgeschwindigkeit von 80 Sweeps/s im Zero Span (inklusive aller Datentransfers) gewährleistet einen hohen Durchsatz. Leistungsmessungen im Zeitbereich mit Kanalfiltern und ein schneller Frequenzzähler mit einer Auflösung von 0,1 Hz bei einer Messzeit von kleiner 50 ms sind ebenfalls nutzbar.
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- Dipl.-Ing. (FH) Wolfgang Hascher<br />
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