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Rechnergestützte Messtechnik

Neues vom "Mess-Bus" USB

22. Mai 2014, 7:52 Uhr | Wolfgang Hascher

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Hohe Auflösung und interessante Frontends

Pico Technologies, bekannt durch seine technisch recht ausgefeilten USB-gekoppelten Scopes, hat nun auch ein 8-Kanal-Oszilloskop mit USB-3.0-Schnittstelle und 12 bit Amplitudenauflösung vorgestellt (das ist wohlgemerkt nicht der ENOB-Wert - Effective Number Of Bits - der liegt stets niedriger und ist von verschiedenen Messparameter-Werten abhängig). Mit 20 MHz Bandbreite und einer Empfindlichkeit von 2 mV/Teil eignet sich dieses Oszilloskop (Bild 3) mit der Typenbezeichnung PicoScope 4824 für ein breites Anwendungsspektrum wie die Messung der Einschaltsequenzen von Stromversorgungen, die Decodierung von z.B. 7-Kanal-Audio-Signalen, für 3-phasige Spannungs- und Strommessungen sowie Untersuchungen an mehrphasigen Motorantrieben - letztlich für Anwendungen in niedrigeren Frequenzbereichen. Die maximale Abtastrate von 80 MS/s, der Pufferspeicher von 256 MS und das Daten-Streaming ermöglichen es dem Oszilloskop, Timing-Daten auch über längere Zeiträume zu erfassen.

Das Scope bietet standardmäßig einige interessante Funktionen, u. a. einen FFT-Spektrumanalysator mit 20 MHz, einen Arbiträr-Generator, einen segmentierten Speicher (für bis zu 10.000 Abtastungen in weniger als 30 ms), Mathematik-Kanäle, automatische Messungen, eine Persistenzanzeige in Farbe, erweiterte digitale Triggerung, Maskengrenzprüfungen und die Decodierung von Seriell-Bussignalen (SPI, I2C, I2S, RS232/UART, CAN, LIN und FlexRay). Im Lieferumfang ist ein kostenloses Development Kit enthalten, mit dem der Anwender eigene Anwendungen in zahlreichen gängigen Programmiersprachen wie C, Microsoft Visual Basic, National Instruments LabVIEW und MathWorks MATLAB entwickeln kann. Das Gerät ist ab sofort beim deutschen Master-Distributor Meilhaus Electronic (www.MEsstechnik24.de) aber auch beispielsweise beim Distributor dataTec (www.datatec.de) erhältlich.

USB-Messmodule - die "Frontends"

Auch die USB-Messmodule arbeiten sich immer mehr in Richtung höherer Amplitudenauflösung, mehr Kanäle oder höherer Abtastraten vorwärts. Bei der Auswahl sollte man allerdings genau auf die eigenen Mess-Anforderungen achten, vor allem in Bezug auf Fehlerwerte, Linearität und Abtastgeschwindigkeit. Neue Typvarianten gibt es derzeit einige - mit interessanten Detail-Eigenschaften:

So hat Data Translation (www.datatranslation.de) mit der DT 9816-Serie neue USB-Messmodule (Bild 4) für die simultane Datenerfassung von bis zu sechs Analogsignalen in das Programm genommen. Im Gegensatz zu vergleichbaren Messgeräten dieser Preisklasse sind die Eingänge mit jeweils einem 16-bit-A/D-Wandler pro Kanal statt mit Multiplexer-Technik ausgestattet. Damit können die Signale absolut synchron ohne zeitlichen Versatz erfasst werden – mit entsprechenden Vorteilen hinsichtlich Messgeschwindigkeit und Messpräzision. Neben dem DT 9816-S mit einer Abtastfrequenz bis 750 kHz pro Kanal sind auch die Modelle DT 9816 mit 6 x 50 kHz und DT 9816-A mit 6 x 150 kHz erhältlich. Die robusten Messboxen kommen ohne externes Netzteil aus und werden über das USB-Kabel mit Strom versorgt. Neben den sechs analogen Eingängen verfügen alle Modelle der Serie noch über 16 digitale Ein- und Ausgänge sowie einen Counter/Timer, der für Frequenzmessungen oder als Taktgeber eingesetzt werden kann. Zum Lieferumfang gehört die Messtechnik-Software QuickDAQ 2013; ebenfalls mitgeliefert werden 32/64-bit-Treiber für die gängigen Windows-Betriebssysteme und nützliche Softwaretools. Dazu gehören Schnittstellen für LabVIEW, MATLAB und .NET.

Data Translation hat auch neue 8-Kanal-USB-Messmodule (DT 9829 ) für den Direktanschluss beliebiger Sensoren im Programm. Anschließen lassen sich Thermoelemente oder Thermistoren, Dehnungsmessstreifen oder Kraftmessdosen.

Die Module sind mit zwei, vier oder acht Eingängen (24 bit Auflösung) erhältlich, von denen jeder einzelne über einen programmierbaren differenziellen Eingangsverstärker verfügt. Alle Einstellungen für jeden Kanal und für

den jeweils angeschlossenen Sensortyp werden über die mitgelieferte Software QuickDAQ konfiguriert, zusätzliche externe Komponenten oder Hardware-Konfigurationen sind nicht nötig. Da man mit dieser Box lediglich langsam veränderliche Messgrößen erfasst, arbeitet der 24-bit-Wandler mit einer Abtastfrequenz von 960 Hz. Neben den analogen Anschlüssen stehen vier digitale Eingänge sowie vier Open-Collector-Ausgänge zur Verfügung; letztere ermöglichen auch das Schalten von Relais. Alle Ein- und Ausgänge sind vom USB isoliert ausgeführt.

Ebenfalls für die Temperatur- und Widerstandsmessung gedacht sind die mit 24 bit Amplitudenauflösung arbeitenden 4-Kanal-Thermoelement-/Spannungs-/Strom-Erfassungsmodule USB 2404 (Bild 5) von Measurement Computing im Vertriebsprogramm von Plug-in (www.plug-in.de). Dank der integrierten Signalkonditionierung lässt sich jeder Kanal individuell konfigurieren, die Abtastrate liegt bei - sicherlich applikationsgerechten - 100 Samples/s. Die Spannungs-/Strombereiche sind ±0,125V; ±1V; ±4V; ±15V; ±60V; ±25mA, direkt anschließbar sind Thermoelemente (Typ J, K, R, S, T, N, E, B), RTDs (Pt100, Pt1000, 3- und 4- Draht) sowie Viertel-, Halb- und Vollbrücken. Die Versorgung erfolgt direkt aus dem USB 2.0. Eine umfangreiche Software-Sammlung wird, so das Vertriebsunternehmen, mitgeliefert.