AFu-Kurs nach DJ4UF
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AFu-Kurs nach DJ4UF AFu-Kurs nach DJ4UF Technik A 16: Messtechnik DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät DKØTU Amateurfunkgruppe der TU Berlin Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler http://www.dk0tu.de Stand 26.05.2016 Spektrumanalysator Referenzen This work is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License. Amateurfunkgruppe der Technische Universität Berlin (AfuTUB), DKØTU 1 / 24 Einleitung Messgeräte AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Was wisst ihr noch aus Kapitel E17? Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen 2 / 24 Einleitung Stehwellenmessgerät AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen SWR-Meter zum messen des Stehwellenverhältnisses [4] 3 / 24 Analog Drehspulenmessgerät (Antik) 1 Weicheisenkern der Drehspule 2 Permanentmagnet 3 Polschuh zur Bündelung des Magnetfeldes AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU Einleitung Analog Digital 4 Skala 5 Hilfsspiegel zur genauen Ablesung 6 Rückstellfeder Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger 7 Drehspule 8 Drehspule in Nulllage 9 Drehspule bei Maximalausschlag 10 Joch der Spule Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen 11 Stellschraube für Nullpunkteinstellung 12 Zeiger 13 Zeiger in Nulllage Prinzip Drehspulenmessgerät [4] 14 Zeiger bei Maximalausschlag 4 / 24 Analog Funktionsprinzip analoger Messgeräte AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU Einleitung Analog • Analoge Messgeräte funktionieren nach dem elektrodynamischen, oder dem elektrostatischen Prinzip • Dabei erzeugt die zu messende Größe ein mechanisches Drehmoment zwischen dem feststehendem Messwerk und dem beweglichen Organ • Die Empfindlichkeit wird in kΩ/V angegeben Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler • Für Gleichspannung sollte die Empfindlichkeit bei mindestens 20kΩ/V liegen Spektrumanalysator Referenzen 5 / 24 Analog AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen 6 / 24 Analog AFu-Kurs nach DJ4UF Messgeräteklassen DKØTU Klasse gibt den prozentualen Fehler bezogen auf den Skalenendwert an Einleitung Analog Feinmessgeräte Klasse 0,1 Klasse 0,2 Klasse 0,5 Betriebsmessgeräte Klasse 1,0 Klasse 1,5 Klasse 2,5 Klasse 5,0 Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen 7 / 24 Analog AFu-Kurs nach DJ4UF Messgeräteklassen DKØTU Klasse gibt den prozentualen Fehler bezogen auf den Skalenendwert an Feinmessgeräte Klasse 0,1 Klasse 0,2 Klasse 0,5 Betriebsmessgeräte Klasse 1,0 Klasse 1,5 Klasse 2,5 Klasse 5,0 Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler TJ805 Mit einem Voltmeter der Klasse 1.5, das einen Skalenendwert von 300 Volt hat, messen Sie an einer Spannungsquelle 230 Volt. In welchem Bereich liegt der wahre Wert? Spektrumanalysator Referenzen 7 / 24 Analog AFu-Kurs nach DJ4UF Messgeräteklassen DKØTU Klasse gibt den prozentualen Fehler bezogen auf den Skalenendwert an Feinmessgeräte Klasse 0,1 Klasse 0,2 Klasse 0,5 Betriebsmessgeräte Klasse 1,0 Klasse 1,5 Klasse 2,5 Klasse 5,0 Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler TJ805 Mit einem Voltmeter der Klasse 1.5, das einen Skalenendwert von 300 Volt hat, messen Sie an einer Spannungsquelle 230 Volt. In welchem Bereich liegt der wahre Wert? Spektrumanalysator Referenzen Er liegt zwischen 225,5 und 234,5 Volt. 7 / 24 Analog AFu-Kurs nach DJ4UF Messbereichserweiterung DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spannungsmessgerät Strommessgerät Spektrumanalysator Referenzen 8 / 24 Analog AFu-Kurs nach DJ4UF Messbereichserweiterung DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spannungsmessgerät Zu große Spannung fällt am Vorwiderstand ab → Spannungsteiler (Messung höherer Spannungen RM möglich – abhängig von Rgesamt ) Strommessgerät Spektrumanalysator Referenzen 8 / 24 Analog AFu-Kurs nach DJ4UF Messbereichserweiterung DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spannungsmessgerät Zu große Spannung fällt am Vorwiderstand ab → Spannungsteiler (Messung höherer Spannungen RM möglich – abhängig von Rgesamt ) Strommessgerät Spektrumanalysator Referenzen Zu großer Strom wird parallel durch einen Widerstand geleitet 8 / 24 Analog AFu-Kurs nach DJ4UF Messgleichrichter DKØTU • Drehspulmesswerke eignen sich nur zum messen von Gleichstrom • Um auch Wechselspannungen messen zu können, nutzt man Messgleichrichter • Diese funktionieren aber nur für sinusförmige Signale • Für andere Signalformen gibt es das Dreheisenmesswerk • Diese brauchen keinen Gleichrichter benötigen aber recht viel Leistung und sind nicht als Feinmessgeräte tauglich Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen • Will man im GHz-Bereich messen, benötigt man einen speziellen Thermoumformer Mögliche Schaltungen für Messgleichrichter 9 / 24 Digital AFu-Kurs nach DJ4UF Digitales Multimeter • Verringern Gefahr von Ablesefehlern • Brauchen Strom zum messen DKØTU Einleitung Analog • Auflösung ist die kleinste Einteilung der Anzeige Digital • Neben Auflösung auch Genauigkeit beachten Oszilloskop • Einfache DMM messen: Absorptionsfrequenzmessgerät Spannung, Stromstärke, Widerstand • Bessere: Durchgangsprüfung (auf Geschwindigkeit achten!), Kapazität, (niedrige) Frequenzen, Dioden- und Transistortest Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen • Selten auch: Digitales Multimeter (DMM) [3] Induktivität, Temperatur, Temperatur, Verstärkung von Bipolartransistoren, Lichtstärke, Schalldruck 10 / 24 Digital AFu-Kurs nach DJ4UF Was wo anschließen? DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät • Was kann alles gemessen werden? Feldstärkeanzeiger • Wo anschließen zum Strom messen? Dipmeter • Wo anschließen zum Spannung messen? Frequenzzähler • Welcher Messbereich? Spektrumanalysator Referenzen Wählrad und Anschlüsse eines Multimeters 11 / 24 Digital AFu-Kurs nach DJ4UF Messfehler DKØTU Nullpunktabweichung Empfindlichkeitsabweichung Linearitätsabweichung Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen Mögliche Abweichungen durch Messsfehler [3] 12 / 24 Oszilloskop AFu-Kurs nach DJ4UF Oszilloskop DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen Modernes Speicheroszilloskop [3] 13 / 24 Oszilloskop Oszilloskop AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU Einleitung Analog • Können zeitliche Verläufe von Spannungen darstellen Digital • Anzeige mit Elektronenstrahlröhre (ein Strahl, sehr genau, direkte Oszilloskop Spannungsumsetzung) oder LCD (moderner, Computer-Schaltung bereitet das Bild auf) • Kann stehende Bilder von Wellen darstellen, indem die Welle immer an einem bestimmten Amplitudenwert getriggert (gestartet) wird • Benötigt dafür eine Triggereinrichtung Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen 14 / 24 Oszilloskop AFu-Kurs nach DJ4UF Oszilloskop DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen Anschlüsse und Schalter eines Oszilloskops [4] 15 / 24 Oszilloskop AFu-Kurs nach DJ4UF Oszilloskop ablesen DKØTU 100mV /Div und 0, 1ms/Div Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen Signal auf einem Oszilloskop [3] 16 / 24 Oszilloskop Verschiedene Signalformen AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen Verschiedene elementare Signalformen [4] 17 / 24 Oszilloskop AFu-Kurs nach DJ4UF Spannungen DKØTU Einleitung Analog Digital • Peak-to-Peak Oszilloskop • RMS (root mean square) – Effektivwert • Bei Sinus: uSpitze = √ 2 · Ueff Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Aufgabe Berechnet die Spitze-Spitze-Spannung der in Europa üblichen Netzspannung! Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen 18 / 24 Absorptionsfrequenzmessgerät AFu-Kurs nach DJ4UF Absorptionsfrequenzmessgerät DKØTU Einleitung Analog • Besteht aus einer Antenne, einem passiven Schwingkreis hoher Güte und einem AM-Demodulator Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter • Damit lassen sich passiv Senderfrequenzen und Oberwellen feststellen • Anzeigegenauigkeit liegt Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen bei etwa 5% Schaltung eines Absorptionsfrequenzmessgeräts 19 / 24 Feldstärkeanzeiger AFu-Kurs nach DJ4UF Feldstärkeanzeiger • Wird zum Prüfen (nicht zum Messen!) der Feldstärke genutzt • Besteht aus einer HF-Diode, HF-Drosseln und einem Kondensator DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen Schaltung eines Feldstärkeanzeigers (nach Prüfungsfrage TJ706) http://tvtropes.org (cc-nc-sa 3.0) 20 / 24 Dipmeter AFu-Kurs nach DJ4UF Dipmeter • prinzipiell ein Oszillator mit nach außen geführter Schwingkreisspule • Schwingkreis wird durch das Messobjekt beeinflusst • Rückgang der Schwingungsamplitude wird mit einer Anzeige sichtbar gemacht DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger • Anzeigegenauigkeit liegt bei etwa 10% Dipmeter • kann indirekt eine Induktivität messen → Frequenzzähler Kondensator parallel zur Induktivität schalten, Resonanzfrequenz ermitteln und umrechnen Spektrumanalysator Referenzen • zum Messen wird eine relativ lose Kopplung Dipmeter mit beiliegenden Mess-Spulen [4] zwischen Dipmeter und Messobjekt benötigt, da sonst das Messobjekt verstimmt wird und das Messergebnis dadurch verfälscht 21 / 24 Frequenzzähler AFu-Kurs nach DJ4UF Frequenzzähler DKØTU • zählt während einer eingestellten Torzeit die ankommenden Impulse • zur Erhöhung der Genauigkeit müssen mehr Impulse gezählt werden → längere Torzeit einstellen • kann keine Oberwellen messen, wenn die Grundfrequenz noch vorhanden ist Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler • sehr genaue Messungen mit einer hohen Frequenzzähler von ELV [4] Auflösung und einer temperaturstabilen Quarzzeitbasis möglich Spektrumanalysator Referenzen • zum Messen von höheren Frequenzen einen Vorteiler verwenden → meistens Faktor 10 22 / 24 Spektrumanalysator AFu-Kurs nach DJ4UF Spektrumanalysator DKØTU Einleitung • kann die Amplitude eines Signals in Abhängigkeit der Frequenz darstellen • besitzt dafür einen “Wobbeloszillator”, der schnell seine Frequenz ändern kann • Oberwellen mit sehr breiter Wobbelbandbreite messen • Senderbandreite mit sehr schmaler Beispiel eines Spektrumanalysators [2] Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen Wobbelbandbreite messen 23 / 24 Spektrumanalysator Spektrumanalysator AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen Display eines Spektrumanalysators zeigt Frequenzgang [2] 24 / 24 Spektrumanalysator Referenzen/Links [1] Moltrecht A 17: http://www.darc.de/referate/ajw/ausbildung/darc-online-lehrgang/ technik-klasse-a/technik-a16/ [2] Wikipedia DE: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FSL.jpg http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:SpectrumAnalyzerDisplay.png [3] Wikimedia DE: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oszi_Ton.svg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Modernes_Speicheroszilloskop.jpg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:AMT_Fehler.svg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Digitalmultimeter.jpg [4] Wikimedia EN: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dipmeter_and_its_probe_coils.jpg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:RS_SWR.jpg https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Moving_coil_instrument_principle.png http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Waveforms_de.svg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Frequency_counter.JPG https://en.wikipedia.org/wiki/File:WTPC_Oscilloscope-1.jpg AFu-Kurs nach DJ4UF DKØTU Einleitung Analog Digital Oszilloskop Absorptionsfrequenzmessgerät Feldstärkeanzeiger Dipmeter Frequenzzähler Spektrumanalysator Referenzen 24 / 24
