Sicherer Umgang mit Messgeräten Eine kleine und lockere Einführung in
Sicherer Umgang mit Messgeräten für die noch oder wieder bastelnden Mitglieder des DARC-OV F35 von Dieter, DK2NO und??? 2
Häufig kommt es vor, dass man bei Bastelaktionen mit einer Messaufgabe konfrontiert wird, die nicht zum Alltäglichen gehört. Häufig kommt man mit den in den Geräten vorhandenen Anzeigen von Strom, Spannung oder Leistung aus, manchmal ist es aber notwendig, tiefer in der Schaltung zu messen. 3
Daher hier einige allgemeine Grundregeln, um von Anfang an Rückschläge oder Flurschäden zu vermeiden. 4
Natürlich ist vor allem folgende Frage wichtig: ist es eine Gleich oder eine Wechselspannung, die ich messen will? oder entsprechend ein Gleich- oder Wechselstrom? Messung der Kenngrößen von Bauteilen wie Widerstand, Kapazität oder Induktivität erfordern wiederum eine eigene Messtechnik, auch wenn sie heute teilweise mit den modernen Multimetern möglich sind. Man muss hierbei nur die Grenzen dieser Messverfahren beachten. 5
Temperaturmessungen sind auch möglich und notwendig, speziell wenn es um die Beurteilung von Kühlmaßnahmen von Leistungsbauteilen geht. Hochfrequente Spannungen oder Leistungen und die daraus abzuleitenden Größen sind eine weitere Herausforderung für den bastelnden OM. Als Krönung kommt letztendlich die Messung von hochfrequenten Feldern als Spezialthema dazu (BEMFV). 6
Und noch wichtiger vor allen anderen Fragen: Welche Vorsichtsmaßnamen sind wichtig, damit man nicht selbst mit einer gefährlich hohen Spannung in Berührung kommt! Vor den Folgen von auch kleinen Stromunfällen sei hier eindringlich gewarnt! Wo ist ein Hauptschalter, den ein Dritter betätigen kann, wenn es denn doch zu einem Unfall gekommen ist? Hier sei noch mal an die Schutzvorschriften erinnert, die auch Bestandteil der Amateurfunk-Prüfung waren und immer noch sind! 7
Bei Spannungsmessungen immer mit dem größten Bereich des Messgerätes beginnen, auch wenn das Instrument dabei noch keinen verwertbaren Ausschlag zeigt, so wird es dabei auch nicht überlastet. Heute haben zwar die meisten Multimeter ein so genanntes Auto-Ranging, sie stellen also den Messbereich selbst ein. 8
Was ist aber mit dem guten alten Multimeter mit Zeigerinstrument? Hier ist dann guter Rat teuer, wenn der Zeiger am Anschlag festsitzt und das Instrument nicht mehr zu gebrauchen ist. Auch bei Messgeräten mit Auto-Ranging ist es wichtig die obere Messgrenze zu kennen um den Messkreis nicht zu Überlasten. 9
Bei manueller Bereichswahl ist es sinnvoll, für die endgültige Messung in einem Bereich von etwa 2/3 des Vollausschlages zu bleiben. Spannungsmessung erfolgen immer parallel zum Messobjekt und sollen daher möglichst hochohmig erfolgen um einen möglichst geringen Eigenverbrauch des Messgerätes zu haben. Allgemein kann angenommen werden: je höher der Spannungs-Messbereich um so hochohmiger ist auch das Messgerät. 10
Ebenso verhält es sich bei Strommessungen. Immer zuerst mit dem größten Bereich anfangen, sonst ist im einfachsten Fall die interne Sicherung des Messgerätes durchgebrannt! Neuere Multimeter bieten hier meist einen Bereich von 10A, der auch eigene Eingangsbuchsen aufweist. 11
Speziell bei Strommessungen darauf achten, dass die verwendeten Messkabel auch für den Strom geeignet sind, sonst wundert man sich nachher über ein verfälschtes Messergebnis, weil der Spannungsabfall über die Messleitungen zu groß war. Warme oder heiße und rauchende Messleitungen soll es auch schon gegeben haben. 12
Strommessungen erfolgen immer in Reihe mit dem Messobjekt, der Strommesser soll daher möglichst niederohmig sein um das Messergebnis möglichst wenig zu beeinflussen. Hier gilt allgemein: je größer der Strom-Messbereich um so niederohmiger ist das Messgerät. 13
Eine weitere Möglichkeit der Wechselstrommessung ohne den zu messenden Leitungskreis aufzutrennen ist die Verwendung von Stromwandlern, so genannten Stromzangen. Hierbei handelt es sich einfach ausgedrückt um einen Transformator dessen primäre Seite nur eine Windung hat und auf der sekundären Seite mit mehreren Windungen auf eine Messschaltung gekoppelt wird. Streng genommen wird hier ein Transformator im Kurzschluss betrieben. 14
Vorsicht: Stromwandler dürfen nie ohne belastenden Messkreis, also angeschlossenes Messgerät betrieben werden. Hochspannungen auf der Sekundärseite sind hier die Folge und gefährlich sowohl für die Schaltung als auch für den Operator! 15
Hochfrequenzmessungen lassen sich wiederum grob in Spannungsmessung und Strommessung einteilen, sowie in die Frequenzmessung und die Leistungsmessung. Eine weitere Unterscheidung erfolgt in breitbandige und frequenzselektive Messverfahren. 16
Weiterhin gibt es auch die Beurteilung von Neben- und Oberwellen von Signalen mit einem spektralen Messverfahren. Die Art dieser Messgeräte ist hier sehr breit gefächert, ebenso auch der Preis für derartige Messgeräte. Beispielhaft seien hier Panoramaempfänger, Spektrumanalysator und auch Netzwerkanalysator genannt. 17
HF-Spannungsmessung erfolgt ebenso wie bei Gleich- und Wechselspannung möglichst hochohmig. Hinzu kommt noch, dass das verwendete Messgerät möglichst geringe Eingangskapazitäten aufweisen soll um das Messobjekt möglichst gering zu belasten. 18
Hochfrequenzspannungen kann man zwar auch mit einem Multimeter mit HF-Tastkopf messen, einfacher geht es jedoch mit einem Oszillografen mit entsprechendem Tastkopf, welcher auch hierzu entsprechend hochohmig und kapazitätsarm sein muss. Gibt es für das Messgerät einen so genannten Teilerkopf, so ist diesem der Vorzug zu geben. 19
Hochfrequente Ströme kann man sinnvoll nur mit einem entsprechenden Stromwandler messen, entweder mit einem heute nur noch selten anzutreffenden Thermokreuzinstrument, oder entsprechenden Stromzangen, welche natürlich für den vorgesehenen Frequenzbereich geeignet sein müssen. Sie geben meist eine kleine HF-Leistung an 50 Ohm oder eine gleichgerichtete Spannung ab, welche proportional dem zu messenden Strom ist. 20
Vorsicht: Auch HF-Stromwandler dürfen nie ohne belastenden Messkreis, also nie ohne angeschlossenes Messgerät betrieben werden. Hochfrequente Hochspannungen sind hier die Folge und gefährlich sowohl für die Schaltung als auch für den Operator! 21
Leistungen im Hochfrequenzbereich werden in der Regel als Spannung an einem definierten Lastwiderstand (Absorber, Dummy-Load) gemessen und dann umgerechnet als Leistung angezeigt. Hier gibt es eine Vielzahl von Geräte- Ausführungen, je nachdem für welche Anwendung das Messgerät gedacht ist. 22
Die Leistungsanzeige erfolgt dabei entweder mit einem Zeigerinstrument mit Bereichsumschaltung oder heute mit einem digitalen Messwerk welches den Messwert direkt in Watt oder im logarithmischen Maß in dbm angibt. Hierzu ist es sinnvoll, sich die gebräuchlichsten Eckwerte der Umrechnung von Watt in dbm einzuprägen. Es erleichtert den Umgang mit diesen Messgrößen ungemein! 23
Wichtig ist dabei auch, zu beachten dass der Leistungsmesser auch für den benötigten Wellenwiderstand geeignet und geeicht ist und den entsprechenden Lastwiderstand beinhaltet oder ob dieser extern angeschlossen werden muss. Auch der Frequenzbereich des im Gerät befindlichen Wandlers ist von Bedeutung für die Qualität der Messung. Die obere Leistungsgrenze muss ebenfalls beachtet werden! Nötigenfalls ein geeignetes Leistungsdämpfungsglied vorschalten. 24
Früher waren nebeneinander die Widerstände 75 Ohm 60 Ohm und 50 Ohm gebräuchlich. 60 Ohm Systeme sind fast völlig verschwunden, 75 Ohm Systeme gibt es noch im Bereich des Kabel- und Satellitenrundfunks. Das 50 Ohm System ist in der Funk- und zugehörigen Messtechnik heute Standard. 25
Vorsicht ist geboten wenn auf Flohmärkten gebrauchte Messtechnik erworben wird, und man nicht auf den Wellenwiderstand achtet. Verwenden kann man diese Geräte, wenn man z. B. vor ein 75 Ohm Messgerät eine ohmsche Anpassung von 50 auf 75 Ohm schaltet. Diese Anpassung bringt natürlich eine zusätzliche Dämpfung, welche man jedoch immer berücksichtigen kann. 26
Messgeräte aus der NF- und TF- Übertragungstechnik verwenden auch symmetrische Eingangsschaltungen welche z.b. Eingangswiderstände von 120 Ohm, 150 Ohm, 200 Ohm oder 600 Ohm aufweisen. Eventuell haben sie auch eine hochohmigen Eingangsbereich um parallel im laufenden Betrieb auf einer angeschlossenen Leitung messen zu können. 27
Zubehör für ist auch nicht zu vergessen. Aufzählen möchte ich hier nur die am häufigsten benötigten Dinge: 28
Adapter von verschiedenen Stecker- und Buchsennormen untereinander, und natürlich auch eine Auswahl an Messleitungen mit den häufig benötigten Buchsen und Steckernormen, Dämpfungsglieder verschiedener Werte und Leistungsklassen, schaltbare Dämpfungsglieder, 29
Abschlusswiderstände und Referenznormale, Splitter, Koppler und Combiner sind ein Sammelbegriff für viele Unterarten, bewegt man sich in den oberen Bereichen der Hochfrequenz kommen noch Übergänge vom Koaxialsystem auf Hohlleiter hinzu. 30
Vielen Dank für Ihr Interesse Ich wünsche uns erfolgreiche Messungen natürlich ohne (Messgeräte-)Verluste 31