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Absorptions-frequenzmessgerät

Feldstärkeanzeiger

Dipmeter

Frequenzzähler

Spektrum-analysator

Referenzen

AfuTUB-KursTechnik Klasse A 16:

Messtechnik

DK0TUAmateurfunkgruppe der TU Berlin

https://dk0tu.de

WiSe 2017/18 – SoSe 2018

cbea

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 License.

Amateurfunkgruppe der Technische Universität Berlin (AfuTUB), DKØTU, Stand: Mon Apr 9 14:02:14 2018 +0200

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Messgeräte

Was wisst ihr noch aus Kapitel E17?

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Stehwellenmessgerät

Abb. 1: SWR-Meter zum messen des Stehwellenverhältnisses (von HBD20 cba)

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https://commons.wikimedia.org/wiki/File:RS_SWR.jpg

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Drehspulenmessgerät (Antik)

Abb. 2: Technische Ausführungeines Drehspulinstruments (von

Søren Peo Pedersen cba)

1 Weicheisenkern der Drehspule

2 Permanentmagnet

3 Polschuh zur Bündelung des Magnetfeldes

4 Skala

5 Hilfsspiegel zur genauen Ablesung

6 Rückstellfeder

7 Drehspule

8 Drehspule in Nulllage

9 Drehspule bei Maximalausschlag

10 Joch der Spule

11 Stellschraube für Nullpunkteinstellung

12 Zeiger

13 Zeiger in Nulllage

14 Zeiger bei Maximalausschlag4

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Moving_coil_instrument_principle.png

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Analog

Funktionsprinzip analoger Messgeräte

• Analoge Messgeräte funktionieren nach dem elektrodynamischen, oder demelektrostatischen Prinzip

• Dabei erzeugt die zu messende Größe ein mechanisches Drehmomentzwischen dem feststehendem Messwerk und dem beweglichen Organ

• Die Empfindlichkeit wird in kΩ/V angegeben• Für Gleichspannung sollte die Empfindlichkeit bei mindestens 20kΩ/V

liegen

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Abb. 3: Symbole auf analogen Messgeräten (von (Quelle unbekannt) )6

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Messgeräteklassen

Klasse gibt den prozentualen Fehler bezogen auf den Skalenendwert an

Feinmessgeräte BetriebsmessgeräteKlasse 0,1 Klasse 1,0Klasse 0,2 Klasse 1,5Klasse 0,5 Klasse 2,5

Klasse 5,0

TJ805 Mit einem Voltmeter der Klasse 1.5, das einen Skalenendwert von300 Volt hat, messen Sie an einer Spannungsquelle 230 Volt. In welchemBereich liegt der wahre Wert?

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Messgeräteklassen

Klasse gibt den prozentualen Fehler bezogen auf den Skalenendwert an

Feinmessgeräte BetriebsmessgeräteKlasse 0,1 Klasse 1,0Klasse 0,2 Klasse 1,5Klasse 0,5 Klasse 2,5

Klasse 5,0

TJ805 Mit einem Voltmeter der Klasse 1.5, das einen Skalenendwert von300 Volt hat, messen Sie an einer Spannungsquelle 230 Volt. In welchemBereich liegt der wahre Wert?

Er liegt zwischen 225,5 und 234,5 Volt.

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Messbereichserweiterung

Abb. 4: Spannungsmessgerät Abb. 5: Strommessgerät

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Abb. 4: Spannungsmessgerät

Zu große Spannung fällt amVorwiderstand ab → Spannungsteiler(Messung höherer Spannungenmöglich – abhängig von RM

Rgesamt)

Abb. 5: Strommessgerät

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Abb. 4: Spannungsmessgerät

Zu große Spannung fällt amVorwiderstand ab → Spannungsteiler(Messung höherer Spannungenmöglich – abhängig von RM

Rgesamt)

Abb. 5: Strommessgerät

Zu großer Strom wird parallel durcheinen Widerstand geleitet

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Messgleichrichter

Abb. 6: Mögliche Schaltungen fürMessgleichrichter

• Drehspulmesswerke eignen sich nur zum messenvon Gleichstrom

• Um auch Wechselspannungen messen zukönnen, nutzt man Messgleichrichter

• Diese funktionieren aber nur für sinusförmigeSignale

• Für andere Signalformen gibt es dasDreheisenmesswerk

• Diese brauchen keinen Gleichrichter, benötigenaber recht viel Leistung und sind nicht alsFeinmessgeräte tauglich

• Will man im GHz-Bereich messen, benötigtman einen speziellen Thermoumformer

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Digitales Multimeter

Abb. 7: Digitales Multimeter(von MichaelHaeckel cp)

• Verringern Gefahr von Ablesefehlern• Brauchen Strom zum messen• Auflösung ist die kleinste Einteilung der Anzeige• Neben Auflösung auch Genauigkeit beachten• Einfache DMM messen:

Spannung, Stromstärke, Widerstand• Bessere:

Durchgangsprüfung (auf Geschwindigkeitachten!), Kapazität, (niedrige) Frequenzen,Dioden- und Transistortest

• Selten auch:Induktivität, Temperatur, Temperatur,Verstärkung von Bipolartransistoren,Lichtstärke, Schalldruck

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https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Digitalmultimeter.jpg

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Digital

Was wo anschließen?

Abb. 8: Digitales Multimeter (von

MichaelHaeckel cp)

• Was kann alles gemessen werden?• Wo anschließen zum Strom messen?• Wo anschließen zum Spannung messen?• Welcher Messbereich?

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https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Digitalmultimeter.jpg

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Messfehler

Nullpunktabweichung Empfindlichkeitsabweichung Linearitätsabweichung

Abb. 9: Nullpunktsabweichung, Empfindlichkeitsabweichung, Linearitätsabweichung (von Saure cba)

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https://commons.wikimedia.org/wiki/File:AMT_Fehler.svg

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Abb. 10: Modernes Speicheroszilloskop (von Björn Heller cba)

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https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Modernes_Speicheroszilloskop.jpg

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• Können zeitliche Verläufe von Spannungen darstellen• Anzeige mit Elektronenstrahlröhre (ein Strahl, sehr genau, direkte

Spannungsumsetzung) oder LCD (moderner, Computer-Schaltung bereitetdas Bild auf)

• Kann stehende Bilder von Wellen darstellen, indem die Welle immer aneinem bestimmten Amplitudenwert getriggert (gestartet) wird

• Benötigt dafür eine Triggereinrichtung

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Abb. 11: Bedienungselemente eines Oszilloskops (von Brian S. Elliott cba)

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https://en.wikipedia.org/wiki/File:WTPC_Oscilloscope-1.jpg

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Oszilloskop ablesen

100mV/Div und 0, 1ms/Div

Abb. 12: Schematisches Oszilloskopbild eines Tons (von Klaus-Dieter Keller cba)

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https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oszi_Ton.svg

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Verschiedene Signalformen

Abb. 13: Verschiedene periodische Wellenformen (von Mik81 cba)

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https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Waveforms_de.svg

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Spannungen

• Peak-to-Peak• RMS (root mean square) – Effektivwert• Bei Sinus: uSpitze =

√2 · Ueff

Aufgabe

Berechnet die Spitze-Spitze-Spannung der in Europa üblichen Netzspannung!

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Absorptionsfrequenzmessgerät

Absorptionsfrequenzmessgerät

Abb. 14: Schaltung eines Absorptionsfrequenzmessgeräts

• Besteht aus einer Antenne,einem passivenSchwingkreis hoher Güteund einemAM-Demodulator

• Damit lassen sich passivSenderfrequenzen undOberwellen feststellen

• Anzeigegenauigkeit liegtbei etwa 5%

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Feldstärkeanzeiger

Abb. 15: Schaltung eines Feldstärkeanzeigers (nachPrüfungsfrage TJ706)

• Wird zum Prüfen (nichtzum Messen!) derFeldstärke genutzt

• Besteht aus einerHF-Diode, HF-Drosselnund einem Kondensator

Abb. 16: Feldstärkeanzeiger (von unbekannt

http://tvtropes.org cbea)

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http://static.tvtropes.org/pmwiki/pub/images/real_ghostbusters_egon_3468.jpg

http://static.tvtropes.org/pmwiki/pub/images/real_ghostbusters_egon_3468.jpg

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Dipmeter

Dipmeter

Abb. 17: Dipmeter (von (Japanische

Zeichen nicht darstellbar) cba)

• prinzipiell ein Oszillator mit nach außengeführter Schwingkreisspule

• Schwingkreis wird durch das Messobjektbeeinflusst

• Rückgang der Schwingungsamplitude wird miteiner Anzeige sichtbar gemacht

• Anzeigegenauigkeit liegt bei etwa 10%• kann indirekt eine Induktivität messen →

Kondensator parallel zur Induktivität schalten,Resonanzfrequenz ermitteln und umrechnen

• zum Messen wird eine relativ lose Kopplungzwischen Dipmeter und Messobjekt benötigt,da sonst das Messobjekt verstimmt wird unddas Messergebnis dadurch verfälscht

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https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dipmeter_and_its_probe_coils.jpg

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Frequenzzähler

Frequenzzähler

Abb. 18: Frequenzzähler von ELV (von

Coaster J cba)

• zählt während einer eingestellten Torzeitdie ankommenden Impulse

• zur Erhöhung der Genauigkeit müssen mehrImpulse gezählt werden → längere Torzeiteinstellen

• kann keine Oberwellen messen, wenn dieGrundfrequenz noch vorhanden ist

• sehr genaue Messungen mit einer hohenAuflösung und einer temperaturstabilenQuarzzeitbasis möglich

• zum Messen von höheren Frequenzen einenVorteiler verwenden → meistens Faktor 10

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https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Frequency_counter.JPG

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Spektrumanalysator

Spektrumanalysator

Abb. 19: Beispiel eines Spektrumanalysators (von

Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG cb)

• kann die Amplitude eines Signals inAbhängigkeit der Frequenzdarstellen

• besitzt dafür einen“Wobbeloszillator”, der schnellseine Frequenz ändern kann

• Oberwellen mit sehr breiterWobbelbandbreite messen

• Senderbandreite mit sehr schmalerWobbelbandbreite messen

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http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FSL.jpg

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Spektrumanalysator

Spektrumanalysator

Abb. 20: Display eines Spektrumanalysators zeigt Frequenzgang (von Wirepath cba)

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https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SpectrumAnalyzerDisplay.png

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Referenzen/Links

[1] Moltrecht A 16:

https://www.darc.de/der-club/referate/ajw/lehrgang-ta/a16/

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https://www.darc.de/der-club/referate/ajw/lehrgang-ta/a16/

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