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FET

2014-10-19T17:21:23Z

Cpt nemo: /* Linearbetrieb von MOSFETs */

Dieser Artikel versteht sich als Unterpunkt zum Artikel [[Leistungselektronik]]

Ein FET (engl. '''F'''ield '''E'''ffect '''T'''ransistor) ist ein Feldeffekttransistor. Der FET ist ein Bauelement, das im Gegensatz zum Bipolartransistor (engl. '''B'''ipolar '''J'''unction '''T'''ransistor, BJT) mit Spannung und nicht mit Strom gesteuert wird. Unterschieden werden
* MOSFET = engl. '''M'''etall '''O'''xide '''S'''emiconductor '''F'''ield '''E'''ffect '''T'''ransistor; Metalloxidschicht-FET, größte Teilgruppe der FETs mit isoliertem Gate
* JFET = engl. '''J'''unction '''F'''ield '''E'''ffect '''T'''ransistor, Übergangszonen FET, der steuerbare Kanal wird durch einen PN-Übergang wie in einer Diode gebildet

Die drei Anschlüsse eines FETs werden ''Gate'', ''Drain'' und ''Source'' genannt. Unter Umständen ist ein vierter Anschluß vorhanden, der ''Bulk'' genannt wird. Normalerweise ist Bulk intern mit Source verbunden. Wenn dies nicht der Fall ist, muss diese Verbindung durch den Designer in der Schaltung hergestellt werden.

== FET-Typen ==

FETs werden hauptsächlich unterschieden in N-Kanal und P-Kanal, sowie "selbst sperrend = Anreicherungstyp" (engl. enhancement type) und "selbst leitend = Verarmungstyp" (engl. depletion type). Beim selbstleitenden FET ist der Transistor bei 0V Gate-Source Spannung maximal leitend (durchgesteuert) und wird durch Anlegen einer Spannung ans Gate gesperrt. Beim selbstsperrenden FET (größte Gruppe) ist der Transistor bei 0V Gate-Source Spannung gesperrt und wird durch Anlegen einer Spannung ans Gate leitend. Ist die Linie zwischen Drain und Source durchgezogen handelt es sich um einen selbstleitenden, bei einer gestrichelten Linie um einen selbstsperrenden FET. JFETs gibt es nur als Verarmungstyp. Im weiteren Artikel wird nur mehr der "selbstsperrende" MOSFET betrachtet.

{| class="wikitable"
|+ '''Typen von Feldeffekttransistoren  '''
|-
! Typ || N-Kanal || P-Kanal
|- valign="top"
| JFET || [[bild:JFET-N.png|center]]
* drittgrößte Gruppe
* bislang nur für kleine Leistungen verfügbar
* JFETs mit hoher Leistung sind im Kommen
* Eingangsstufen von OPVs
* Eingangsstufen von HF-Verstärkern bis in den GHz-Bereich
* als einfache [[Konstantstromquelle]] geeignet
| [[bild:JFET-P.png|center]]
* selten
|- valign="top"
| MOSFET Anreicherungstyp (selbst sperrend) || [[bild:MOS-EN.png|center]]
* größte Gruppe
* sehr viele Typen erhältlich
| [[bild:MOS-EP.png|center]]
* zweitgrößte Gruppe
* bei gleicher Geometrie etwas schlechter als ein N-Kanal Typ
|- valign="top"
| MOSFET Verarmungstyp (selbst leitend) || [[bild:MOS-DN.png|center]]
* selten
| [[bild:MOS-DP.png|center]]
* sehr selten
|}

=== Vorteile des FET ===

* Niedrigere Verluste als bei Bipolartransistoren.
* Sehr schnelles Schalten möglich, daher für sehr hohe Frequenzen geeignet (keine Speicherzeit wie beim BJT).
* Einfaches Parallelschalten im Schaltbetrieb, da Unterschiede im <math>R_{DS,on}</math> durch den positiven Temperaturkoeffizienten ausgeglichen werden.
* Leistungslose Ansteuerung im statischen Fall, jedoch hohe Umladeverluste am Gate!
* oft preiswerter als vergleichbare Bipolartransistoren (engl. '''B'''ipolar '''J'''unction '''T'''ransistor, BJT)
* Relativ unempfindlich gegen Überspannung zwischen Drain und Source. Bei Überschreitung der Maximalspannung zwischen Drain und Source findet ein sogenannter "Durchbruch" statt. Dies ist vergleichbar mit dem Zener-Effekt. Ist die Energiemenge begrenzt, ist dieser Durchbruch reversibel und der FET wird NICHT zerstört, im Gegensatz zum BJT.

=== Nachteile des FET ===

* Nur bedingt für hohe Spannungen [[Transistor#Wann setzt man einen MOSFET, Bipolartransistor, IGBT oder Thyristor ein ? |geeignet]], die ON-Verluste sind ab ca. 250V höher als bei einem [[IGBT]].
* Parasitäre Diode parallel zur Drain-Source Strecke ist immer enthalten, das (Ab-)Schaltverhalten dieser Dioden ist meist schlechter als separate Dioden, was häufig zu unerwünschten Schwingungen führt.
* Empfindlicher gegen ESD am Gate als BJT
* Positiver Temperaturkoeffizient (TK), der <math>R_{DS,on}</math> ist stark temperaturabhängig und steigt von 25°C (Datenblattangabe) auf 150°C ungefähr um den Faktor 2. Dadurch steigen auch die Verluste und damit die Erwärmung des Bauteiles.

=== Erklärung der wichtigsten Datenblattwerte ===

{| class="wikitable"
|-
! '''Parameter''' || '''Symbol''' || '''Wert''' (Beispiel)|| '''Erklärung'''
|-
| Drain Source (Breakdown) Voltage || V(BR)_DSS oder V_DS || 75V || Maximale Spannungsfestigkeit des Bauteiles zwischen Drain und Source
|-
| Continuous Drain current || I_D(on) || 55A @125°C || Maximaler Dauerstrom bei 125°C Gehäusetemperatur
|-
| Pulsed Drain Current || ID_pulse oder I_CD(on) || 240A || Maximaler Pulsstrom (Achtung die zulässige Zeitdauer des Pulses kann nur über die maximale Junctiontemperatur ermittelt werden)
|-
| Repetetive Avalanche Energy || t_sc || 280mJ || Maximale Energie, welche beim Avalanche Durchbruch bei Überschreiten der maximalen Drain-Source Spannung im MOSFET bei z. B. 1% Puls/Pausen Verhältnis regelmäßig auftreten darf, ohne den FET zu schädigen
|-
| Drain-Source ON Resistance || R_DS_ON || 0,01Ω || Widerstand des eingeschalteten FETs bei '''25°C''', V_GS = 10V und ID = 30A
|-
| Drain-Source ON Resistance || R_DS_on || 0,021Ω || Widerstand des eingeschalteten FETs bei '''175°C''', V_GS = 10V und ID = 30A
|-
| Thermal Resistance (junction-case) || R_th_JC || 0,8K/W || Thermischer Widerstand im Transistor vom eigentlichen Chip im Inneren (junction) bis zur Rückseite des Transistorgehäuses (case)
|-
| Gate-Source Threshold Voltage || V_GS(th) || 2,0-4,5V || Gatespannung, ab welcher der Transistor minimal leitend wird (I_D typisch 100-200µA), große Toleranz, typisch 1:2 zwischen Minimum und Maximum
|-
| Turn-on Delay || t_d(on) || 40ns || Verzögerung zwischen dem Einschalten am Gate bis zur Reaktion im Drainstrom
|-
| Rise Time || t_r || 200ns || Anstiegszeit des Transistorstromes am Drain
|-
| Turn-off Delay || t_d(off) || 120ns || Verzögerung zwischen Abschalten am Gate bis zur Reaktion im Drainstrom
|-
| Fall Time || t_f || 60ns || Abfallzeit des Transistorstromes am Drain
|}

Die oben genannten Zeiten gelten ausschließlich unter den angegebenen Messbedingungen (Gatewiderstand, Treiberspannung, etc.) und müssen für die eigene Anwendung ggf. neu berechnet werden. Meist wird man sie eher messen, weil die Rechung zu aufwändig und bisweilen unmöglich ist. Achtung: Die Tabelle ist nur für eine Temperatur von 25° C gültig !!

Gerade bei der '''Gate-Source Threshold Voltage <math>V_{GS}(th)</math>''' gibt es hier immer wieder Verwirrung. Sie gibt an, ab welcher Spannung der MOSFET '''minimal''' leitfähig wird, je nach Datenblatt bei 100-250µA Drainstrom. Diese Spannung ist technologisch bedingt auch heute noch einer starken Toleranz unterworfen, typisch 1:2 zwischen Minimum und Maximum. Im praktischen Betrieb muss man mindestens das Doppelte anlegen, um den MOSFET voll aufzusteuern. Wer es solide machen will nimmt dabei typisch 10-15V für einen Standardtypen und 3-5V für einen Logic Level Mosfet, dabei '''immer''' den Wert aus dem Datenblatt beachten, welcher unter <math>R_{DS-ON}</math> als Messbedingung angegeben ist. Deshalb braucht man bei 5V Ansteuerung einen Typen, der '''sicher''' bei typ. 4,5V voll durchgesteuert ist, z.B. IRLZ34N. Bei 3,3V ist er bereits nicht mehr zuverlässig nutzbar. Es gibt auch Typen mit noch geringerer Spannung für Vollaussteuerung. Wer einen BUZ11 mit 5V ansteuert riskiert ein Abfackeln des MOSFETs, denn je nach Toleranz kann er bereit ganz gut aufgesteuert sein oder auch nicht.

{| class="wikitable"
|+ ''' Parasitäre Diode des FETs '''
|-
! '''Parameter''' || '''Symbol''' || '''Value''' (Beispiel)|| '''Erklärung'''
|-
| Continuous Current (Diode) || I_S || 75A || Maximaler Dauerstrom der parasitären Diode, meist identisch zum maximalen Dauerstrom des MOSFETs
|-
| Forward Voltage (Diode)|| V_SD || 1,0..1,3V || Spannungsfall an der parasitären Diode
|-
| Reverse Recovery Time || t_rr || 80..120ns || Zeit, die die Elektronen brauchen um aus der leitenden Diode vollständig abzufließen. Während dieser Zeit fließt der Strom in '''Rückwärtsrichtung''' durch die Diode.
|-
| Reverse Recovery Charge || Q_rr || 60nC || Ladungsmenge, die während t_rr rückwärts durch die Diode fließt.
|}

==== SOA Diagramm ====

SOA-Diagramm (engl. '''S'''afe '''O'''perating '''A'''rea, sicherer Arbeitsbereich) beschreibt die zulässige Verlustleistung eines Transistors in Anhängigkeit des Drainstroms (I_D), der Drain-Source Spannung (U_DS) und der Pulsbreite. Als Beispiel sei hier der BUZ 11 genannt. Im nachfolgenden Diagramm ist das SOA-Diagramm dargestellt. Wie ist es zu verstehen? Zunächst gibt es eine Grenze auf der linken Seite, die schräge, dunkelblaue Line. Diese wird durch den minimalen R_DS_ON festgelegt, hier wirkt der MOSFET wie ein ohmscher Widerstand. Mehr Strom kann bei einer bestimmten Spannung nicht fließen. Die zweite Grenzlinie ist ganz rechts die pinkfarbene Linie, sie stellt die maximale Sperrspannung des MOSFET dar. Die dritte Grenze ist der maximal zulässige Drainstrom, hier im Beispiel 120A, dargestellt durch die gelbe Linie. Die maximale Spannung zwischen Drain und Source sowie der Drainstrom sind abhängig von der Pulsbreite, mit welcher der MOSFET betrieben wird. Bei nur 2,5µs Pulsbreite (Rechteckimpuls) müssen die beiden Parameter sich innerhalb der Fläche bewegen, welche durch die dunkelblaue, gelbe und die pinkfarbene Line begrenzt wird. Im Extremfall dürfen 50V anliegen und 120A fließen, das sind satte 6kW Pulsleistung! Werden die Pulse breiter, so sinken die zulässigen Ströme und Spannungen, bei 1ms (dunkelblaue Linie bis zur braunen Linie, dann zur pinkfarbenen Linie) sind maximal noch 50V und 7A zulässig, also nur noch 350W. Die letzte Linie stellt den Fall für Gleichstrom (engl. '''D'''irect '''C'''urrent), also Dauerbelastung dar, hier sind bei 50V maximal 1,5A zulässig, was einer Dauerverlustleistung von 75W entspricht. MOSFETs, welche nur für Schaltbetrieb und nicht für [[#Linearbetrieb von MOSFETs | Linearbetrieb]] geeignet sind, haben keine Kennlinie für DC. Im normalen Schaltbetrieb liegt der Arbeitspunkt auf der linken Grenzlinie R_DS_ON_MIN.

[[bild: SOA-BUZ11.png | thumb | 300px| SOA-Diagramm]]

Bei der Anwendung des Diagramms gilt es einiges zu beachten. Die Pulsleistungen sind nur zulässig, wenn der MOSFET vorher kalt ist, sprich ca. 25°C Sperrschichttemperatur hat. War er vorher schon heiß, reduziert sich die zulässige Belastung deutlich. Ebenso dürfen die Pulse nicht zu schnell wiederholt werden, denn dann ist der MOSFET noch vom vorherigen Puls aufgeheizt. Im Fall von DC sind 75W Verlustleistung auch eher ein theoretischer Wert, welcher real nur schwer erreicht werden kann, wenn der MOSFET auf einem sehr großen [[Kühlkörper]] optimal montiert ist. Praktisch liegen die erreichbaren Werte eher bei der Hälfte.

(Anm. Eigentlich müsste für die R_DS_ON Grenzlinie R = U / I der minimale R_DS_ON rauskommen, hier ~40mOhm, es kommen aber ~80mOhm raus. Die Ursache dafür ist unklar, möglicherweise liegt hier ein Sicherheitsfaktor zu grunde).

{{Clear}}

== Haupttypen und Gatespannungslevel ==

===Unterschied N-Kanal / P-Kanal FET===

Im Schaltsymbol werden die MOSFET-Typen meist durch die Pfeilrichtung in der Mitte des Symbols (eigentlich "Bulk") vom oder zum Gate unterschieden. Zeigt der Pfeil zum Gate hin, handelt es sich um einen N-Kanal-FET, zeigt der Pfeil vom Gate weg um einen P-Kanal FET.

Der große Vorteil des N-Kanal FETs (Elektronenleitung) ist, daß er immer niederohmiger ist, als ein gleich großer P-Kanal FET (Löcherleitung). Daher sind P-Kanal Typen bei vergleichbaren Werten auch immer größer = teuerer da weniger Chips auf einem Wafer Platz haben.

Beim N-Kanal FET muss die Gatespannung positiv gegenüber Source sein. Dabei wird der FET dann leitend, wenn die sogenannte "threshold voltage" (Schwellenspannung) erreicht wird. Eine typische Anwendung ist z. B. ein '''Low-Side Schalter''': Source an GND, Drain an die Last, Ansteuerung des N-Kanal FETs mit 12V gleichbedeutend mit 12V ÜBER den Source = GND Potential.

Beim P-Kanal FET als HS-Schalter muss die Gatespannung negativer=niedriger als das Sourcepotential sein.Beispiel.
Beispiel:
Lastspannung = 400V d.h. Source an 400V, Last zwischen Drain und GND, Ansteuerung des P-Kanal FETs mit 388V, also 12V UNTER dem Sourcepotential.

Beim N-Kanal FET als HS-Schalter muss die Gatespannung positver=höher als das Sourcepotential sein.
Beispiel:
Lastspannung = 400V d.h. Last an 400V, Drain an die Last, Source an GND, Ansteuerung des N-Kanal FETs mit 412V, also 12V ÜBER dem Sourcepotential.
In diesem Fall ist aber eine zusätzliche Spannungsquelle erforderlich, denn der FET wird mit einer Spannung über der Lastspannung eingeschaltet.

'''Weblinks'''
* [http://www.eetimes.com/General/DisplayPrintViewContent?contentItemId=4009943 A primer on high-side FET load switches (Part 1 of 2)], Qi Deng, Senior Product Marketing Manager, Mixed-Signal Products, Micrel, Inc., 5/3/2007 4:14 PM EDT, www.eetimes.com
* [http://www.eetimes.com/General/DisplayPrintViewContent?contentItemId=4009944 A primer on high-side FET load switches (Part 2 of 2)], Qi Deng, Senior Product Marketing Manager, Mixed-Signal Products. Micrel, Inc., 5/7/2007 1:36 PM EDT, www.eetimes.com
* [http://www.vishay.com/docs/70611/70611.pdf AN804 P-Channel MOSFETs, the Best Choice for High-Side Switching (PDF)] von Vishay Siliconix

===Unterschied Logic-Level / "Normal"-Level===

Den meisten FETs ist gemein, daß sie mit einer Spannung von 10..15V angesteuert werden müssen, um den minimalen Einschaltwiderstand zu erreichen. Diese FETs lassen sich nicht ohne weiteres mit einem CMOS-Pegel von 5V ansteuern. Es gibt jedoch für diesen Anwendungsfall sogenannte "Logic Level" (LL) FETs, die schon bei einer Gatespannung von etwa 4,5V voll durchgesteuert sind. Einige Kleinsignal-FETs sind schon ab ca. 1,2V voll durchgesteuert.

== Beispiel zur Bauteiledimensionierung ==

=== Spannungsfestigkeit ===

Die höchste vorkommende Betriebsspannung + Abschaltüberspannung soll kleiner als ca. 80% der Spannungsfestigkeit des Bauteiles sein.

Achtung: Zwischen dem je nach Anwendungsfall erforderlichen Pufferkondensator und dem FET wird es immer eine parasitäre Induktivität geben.
Abhängig von Schaltgeschwindigkeit und Induktivität wird im Schaltmoment eine mehr oder weniger große Übrspannungsspitze produziert. Dieser Peak
addiert sich auf die aktuelle Versorgungsspannung.

Überschlagsrechnung als Beispiel:
* Schaltgeschwindigkeit: dI/dt = -100A/µs (= Abschalten von 5A innerhalb 50ns),
* Induktivität: L = 1µH (~ 1 m loses, ungebündeltes Kabel)
* dU=-L*dI/dt = -1µH * (-100A / 1µs) = 100V

Dies bedeutet, daß an der "Induktivität" zwischen Transistor und Kondensator - Aufgrund von Selbstinduktion im Schaltmoment - ein Überspannungspuls von ca. 100V entsteht, der auf die Betriebsspannung aufzuschlagen ist, also lieber die Leitung kürzer machen, und - sofern möglich - nicht ganz so schnell schalten.

=== Stromtragfähigkeit ===

In jedem Datenblatt ist eine Stromtragfähigkeit bei 25°C, und meist noch bei einer höheren Temperatur z.B. 125°C, 150°C oder 175°C Kühlfahnentemperatur angegeben. Dieser Wert ist als ERSTE Entscheidungsgrundlage ausreichend, aber aus der theoretisch abführbaren Verlustleistung errechnet, und
* dient zum qualitativen Vergleich von Transistoren bezüglich ihres R_ds(on) und ihres Wärmewiderstands.
* ist für die Dimensionierung einer Schaltung nur als Richtwert zu interpretieren.
* ist ohne Schaltverluste genannt, und daher nur für einen Schaltbetrieb von wenigen Hz gültig. Außerdem wird ein annähernd idealer Kühlkörper unterstellt, der trotz der Verlustleistung das Gehäuse des Transistors auf der angegebenen Temperatur halten kann.
* entbindet einen nicht davon den Kopf einzuschalten... siehe die nachfolgenden Zeilen.
* Liegt der Strom für den die Schaltung entwickelt wird mit ca. 10..20% Abstand unter dem Datenblattwert von 125°C ist dieses Bauteil vermutlich verwendbar (siehe Detailberechnungen unten !).
* Ist der benötigte Strom im Bereich oder größer als der zulässige bei 125°C sollte entweder ein anderer Typ eingesetzt oder mehrere FETs ''des gleichen Typs'' parallelgeschaltet werden.

=== Verlustleistung ===

Hier wird eine Näherung für eine getaktete Anwendung betrachtet. In einem Transistor treten sowohl beim Ein- und Ausschalten, als auch während der Einschaltphase Verluste im Bauteil auf. Diese Verluste führen zu einer Bauteilerwärmung. Die dabei entstehende Temperatur darf die maximal zulässige Bauteiletemperatur nie überschreiten. Bei den ersten Projekten ist zu empfehlen eine berechnete Chiptemperatur von ca. 125°C nicht zu überschreiten. Fast alle aktuell verfügbaren FETs nennen im Datenblatt eine Temperatur von 175°C als ihre maximale Chiptemperatur.

{| class="wikitable"
|+ '''Beispiel'''
|-
! Parameter || Symbol ||Wert
|-
| Betriebsspannung || UN || 70 V
|-
| Nennstrom || IN || 30 A
|-
| Drain-Source Widerstand bei einer Chiptemperatur von 125°C und einer Gatespannung von 10V || RDSon || 17 mΩ
|-
| on-Zeit || ton || 150 µs
|-
| Schaltfrequenz || ƒschalt || 5 kHz, (T = 200µs)
|-
| Einschaltzeit (risetime) || tr || 500 ns
|-
| Ausschaltzeit (falltime) || tƒ || 800 ns
|-
|}

==== Leitend-Verluste ====

Während der FET bei [[PWM]]-Ansteuerung eingeschaltet ist, erzeugt er Verlustleitung.

<math>
P_\text{ON}
= I_\mathrm{N}^2 \cdot R_\mathrm{DS_\mathrm{ON}} \cdot \frac{t_\mathrm{ON}}{T}
= 30A^2 \cdot 17m\Omega \cdot \frac{150\mu s}{200\mu s} = 11{,}5W
</math>

==== Schalt-Verluste ====

Vereinfachter Ansatz.

Einschalten:

:<math>\begin{align}
P_\mathrm{SW_r}
&= \tfrac14 \cdot U_N \cdot I_N \cdot \frac{t_r}{T} \\
&= \tfrac14 \cdot 70V \cdot 30A \cdot \frac{500ns}{200\mu s}=1{,}3W
\end{align}</math>

Ausschalten:

:<math>\begin{align}
P_\mathrm{SW_f}
&=\tfrac14 \cdot U_N \cdot I_N \cdot \frac{t_f}{T}\\
&=\tfrac14 \cdot 70V \cdot 30A \cdot \frac{800ns}{200\mu s}=2{,}1W
\end{align}</math>

Alternativ und genauer kann man rechnen, wenn die Ein- Ausschaltenergie im Datenblatt angegeben ist. Aber Achtung! Die Randbedingungen unter denen die genannte Energie ermittelt wurde, müssen genau so zutreffen.
:<math>\begin{align}
P_{SW_f} = f_{schalt} \cdot E_{ON}
\end{align}</math>
:<math>\begin{align}
P_{SW_r} = f_{schalt} \cdot E_{OFF}
\end{align}</math>

Die Gesamtverlustleistung beträgt also in etwa 15W.

Damit muß ein entsprechender [[Kühlkörper]] ausgelegt und die Chiptemperatur berechnet werden. z. B.:
* Kühlkörper mit einem R_th von 0,2K/W
* max. Umgebungstemperatur +60°C
* R_th "junction-case" des FETs 0,8K/W
* R_th der Wärmeleitfolie zwischen FET und Kühlkörper ca. 2,0K/W
* R_th gesamt: 3,0K/W 
* Bei einer Verlustleistung von 18W und einer Umgebungstemperatur von 60°C hat der Chip eine Temperatur von ca. 18W * 3,0K/W +60°C = 114°C. ==> o.k.!

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß hier viele Vereinfachungen vorgenommen, und die Art der Last nicht beachtet wurde ist es sinnvoll, einen gewissen Sicherheitsabstand zu den zulässigen Maximalwerten einzuhalten. Daher ist es empfehlenswert, die Chiptemperatur auf ca. 125°C zu beschränken.

Des Weiteren ist hier die parasitäre Diode im FET nicht berücksichtigt.
Wenn während der "off" Zeit ein Strom über die Diode fließt (Reverse recovery current oder Freilaufstrom), muß die dadurch '''zusätzlich''' entstehende Verlustleistung in die obige Berechnung der maximalen Chiptemperatur mit einfließen.

==Treiberleistung==

Auch wenn der MOSFET ein spannungsgesteuertes Bauelement ist, muss trotzdem bei jedem Einschalten und bei jedem Ausschalten die Gatekapazität umgeladen werden. Bei älteren Leistungs-FET - oder bei einem schlechten Design (!) - muss sogar teilweise mit negativer Spannung am Gate gearbeitet werden, um eine vollständige Sperrung zu erreichen.
Diese Umladung muss möglichst schnell erfolgen, um die Verluste im FET während der Umschaltphase zu minimieren. Dazu findet ein [[Mosfet-Übersicht#Mosfet-Treiber|Mosfet-Treiber]] Verwendung. Hier eine detaillierte Beschreibung zum [[Treiber]].

Da die Gatekapazität nicht direkt im Datenblatt enthalten ist kann man sich mit der Eingangskapazität Ciss behelfen. Im Arbeitspunkt ist die Gatekapazität ungefähr 5x größer als der im Datenblatt für Ciss angegebene Wert.
Daher berechnet sich die Treiberleistung wie folgt:

:<math>P_\text{Treiber} = C \cdot U^2 \cdot f = 5 \cdot C_\text{íss} \cdot U_\text{Gate}^2 \cdot f_\text{schalt}</math>

1.Beispiel, kleine MOSFET-Steuerung mit niedriger Leistung und Frequenz.

:<math>P_\text{treiber} = 5 \cdot 4{,}8\,\text{nF} \cdot 15\,\text{V}^2 \cdot 10\,\text{kHz} = 54\,\text{mW}</math>

2.Beispiel, sehr große MOSFET-Steuerung für Induktionsheizung mit sehr hoher Leistung und Frequenz.

:<math>P_\text{treiber} = 5 \cdot 24\,\text{nF} \cdot 15\,\text{V}^2 \cdot 250\,\text{kHz} = 6{,}75\,\text{W}</math>

Aber Achtung, so ein MOSFET-Treiber hat auch einen Eigenverbrauch, der leicht zwischen 0,5 und 1 W liegen kann.

Bei niedrigen PWM-Frequenzen kann man Logic Level MOSFETs auch direkt per CMOS-Ausgang ansteuern, z.B. mit einem [[AVR]], wie in diesem [http://www.mikrocontroller.net/topic/246449#2519459 Forumsbeitrag] zu sehen ist.

== Low- und High-Side ==

Definition LS- und HS:

;Low-Side Schalter: Der FET schaltet eine Last gegen GND - auch als LS-Schalter bezeichnet.
;High-Side Schalter: Der FET schaltet eine Last an die Versorgungsspannung – auch als HS-Schalter bezeichnet.

Anregungen oder Fragen auch gerne per Email an [http://www.mikrocontroller.net/user/show/powerfreak Powerfreak]. Dieser Artikel kann dadurch regelmäßig erweitert und ggf. durch ein FAQ ergänzt werden.

== Linearbetrieb von MOSFETs ==

Der Großteil der Anwendungen nutzt MOSFETs als Schalter, d.h. der MOSFET ist entweder voll gesperrt oder voll durchgesteuert. Dafür gelten auch all die Hinweise in diesem Artikel. In bestimmten Anwendungen werden MOSFETs aber auch im Linearbetrieb eingesetzt, z.B in linearen Endstufen für Audio, Video, elektronischen Lasten und Stromquellen. Hier muss man einiges beachten. Ein verbreiteter Irrtum besteht darin zu glauben, MOSFETs könne man im Linearbetrieb einfach parallel schalten, weil der positive Temperaturkoeffizient von <math>R_{DS(ON)}</math> eine Symmetrierung bewirkt, ähnlich den Emitterwiderständen bei parallelgeschalteten Bipolartransistoren. Das ist ''ausschließlich'' im Schaltbetrieb möglich, und daher falsch! Im Linearbetrieb spielt der Temperaturkoeffizient von <math>R_{DS(ON)}</math> keine Rolle, weil der MOSFET selten bis nie komplett durchgesteuert ist. Eben darum ist beim Linearbetrieb der minimale <math>R_{DS(ON)}</math> in den meisten Fällen unwichtig und man kann auch eher hochohmige, ältere MOSFETs verwenden, wie z.B. den BUZ11.

Hier wirkt vielmehr der negative Temperaturkoeffizient (TK) der Thresholdspannung <math>U_{GS(thr)}</math>, vergleichbar dem negativen TK der Basis-Emitter-Spannung von Bipolartransistoren. D.h. mit steigender Temperatur und konstanter Gate-Source-Spannung steigt der Stromfluss der Drain-Source Strecke. In einer Parallelschaltung von MOSFETs würde dies bedeuten, dass der MOSFET mit dem geringfügig größeren Drainstrom (Fertigungstoleranzen) wärmer wird, was zu einem weiter steigenden Drainstrom und damit noch mehr Wärme führt. Damit ist die Schaltung thermisch instabil und würde zum Durchbrennen der MOSFETs führen, einer nach dem Anderen.

Um das zu verhindern muss man relativ große Ausgleichswiderstände in die Source-Leitung der einzelnen MOSFETs schalten, um diese Drift zu kompensieren. Dadurch verschlechtert sich natürlich der Wirkungsgrad des Verstärkers. MOSFETs haben einen TK von typisch -5mV/K für <math>U_{GS(thr)}</math>, das ist mehr als das doppelte von Bipolartransistoren mit typisch -2mV/K, weshalb die Symmetrierungswiderstände mehr als doppelt so groß sein müssen. Weiterhin muss man beachten, dass die Toleranzen von <math>U_{GS(thr)}</math> sehr groß sind, im Bereich von Volt! Das kann man sinnvoll nicht mehr mit Gatewiderständen symmetrieren, hier muss man die MOSFETs ausmessen und Gruppen mit geringen Toleranzen in einer Schaltung verwenden (engl. matching).

Eine andere Möglichkeit ist die getrennte Ansteuerung der einzelnen MOSFETs, das wird oft in elektronischen Lasten bzw. [[Konstantstromquelle#Konstantstromquelle mit Operationsverstärker und Transistor | Konstantstromquellen]] gemacht. Hier treten keine zusätzlichen Verluste auf und der Mehraufwand in der Ansteuerung ist meist unkritisch.

Weiterhin muss man beachten, dass viele der heutigen HochleistungsMOSFETs intern eine Parallelschaltung vieler kleiner MOSFET-Zellen (z.B. sogenannte Trench-FET) sind, und somit oft für den Linearbetrieb ungeeignet sind. Denn auch dort können einzelne Zellen überhitzen und durchbrennen (Hot Spot). Ob ein MOSFET für den Linearbetrieb tauglich ist steht manchmal im Datenblatt, oft aber eher nicht, eben weil die meisten MOSFETs als Schalter entwickelt und gebaut sind. Typische Vertreter für Linearbetrieb findet man in der [[MOSFET-Übersicht]]. Ein wichtiges Indiz für Linearbetrieb ist eine Kurve für DC im [[#SOA_Diagramm | SOA-Diagramm]]. Meist geht es dort nur bis 10ms, DC fehlt, eben weil DC (engl. '''D'''irect '''C'''urrent = Gleichstrom = Linearbetrieb) nicht zulässig ist. Manchmal hat der Hersteller auch "vergessen", die Kennlinie für DC mit reinzuschreiben, wie z.B. bei [http://www.irf.com/product-info/hi-rel/alerts/fv5-p-09-01-A.pdf IRF], wie in diesem [http://www.mikrocontroller.net/topic/291760#3106758 Beitrag] zu erfahren ist.
Ein recht gutes Indiz dafür, ob ein FET für den Linearbetrieb taugt, ist die Vorwärtssteilheit. Diese kennzeichnet die Abhängigkeit des Drainstromes von der Ansteuerung am Gate als <math>S = \Delta i_d/\Delta u_{gs}</math>. Moderne Trench-FET erreichen heute Steilheiten im dreistelligen Bereich und sind für Linearanwendungen völlig unbrauchbar. Zum Vergleich: Der BUZ11 kommt mit gerade einmal 4 bis 5 Siemens daher.

In diesem Beitrag wird die DC-Linie im SOA-Diagramm noch genauer erklärt: [http://www.mikrocontroller.net/topic/319961#3473567 Re: MOSFET Linearbetrieb möglich?]

== Siehe auch ==

* [[Leistungselektronik]]
* [[Mosfet-Übersicht]]
* [[IGBT]]
* [[TRIAC]]
* [[Kühlkörper]]
* [[Zwischenkreiskapazität]]
* [[Treiber]]
* [[Snippets#Wie_schlie.C3.9Fe_ich_einen_MOSFET_an_einen_Mikrocontroller_an.3F|Wie schließe ich einen Mosfet an einen Mikrocontroller an?]]
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/168218#1609684 Forumsbeitrag]: MOSFETs im Linearbetrieb
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/186785#new Forumsbeitrag]: nochmal MOSFETs im Linearbetrieb
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/319961#3473567 Forumsbeitrag]: sehr ausführlicher Forumsbeitrag über MOSFETs im Linearbetrieb. Berücksichtigt auch den Spirito-Effekt.
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/143324#new Forumsbeitrag]: Über eine elektronische Last, sehr lang
*[http://www.mikrocontroller.net/topic/246449#2519459 Forumsbeitrag]: Logic Level MOSFETs direkt mit einem [[AVR]] treiben.
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/267254#2787855 Forumsbeitrag]: MOSFETs im Linearbetrieb, Laborerfahrungen
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/267254#2787945 Forumsbeitrag]: MOSFETs für Linearbetrieb

== Weblinks ==

* [http://www.elektronikinfo.de/strom/feldeffekttransistoren.htm Feldeffekttransistoren bei elektronikinfo.de]
* [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0207011.htm FET im ELKO]
* [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0510161.htm MOSFET im ELKO]
* [http://www.sprut.de/electronic/switch/nkanal/nkanal.html MOSFET bei sprut.de]
* [http://sound.westhost.com/articles/hexfet.htm#51 MOSFETs in Audioendstufen, engl.]
* [http://irf.custhelp.com/cgi-bin/irf.cfg/php/enduser/std_adp.php?p_faqid=214&p_created=1019728945&p_sid=pt9ITiCj&p_accessibility=0&p_redirect=&p_lva=&p_sp=cF9zcmNoPTEmcF9zb3J0X2J5PSZwX2dyaWRzb3J0PSZwX3Jvd19jbnQ9MTQsMTQmcF9wcm9kcz0mcF9jYXRzPSZwX3B2PSZwX2N2PSZwX3BhZ2U9MSZwX3NlYXJjaF90ZXh0PWxpbmVhcg**&p_li=&p_topview=1 FAQ Answer ID 214 bei IRF zum Linearbetrieb]
* [http://www.nxp.com/documents/application_note/AN11158.pdf AN11158 - Understanding power MOSFET data sheet parameters] von NXP (PDF)

[[Category:Bauteile]] [[Kategorie:Leistungselektronik]]

Oszilloskop

2012-08-11T22:00:17Z

Cpt nemo: /* Erfahrungen? */

Ein Oszilloskop dient zur grafischen Darstellung des Spannungsverlaufs eines oder mehrerer Signale in einem einstellbaren Zeitbereich.

== Anfragen nach Kaufberatung im Forum ==

===Eh, macht mich mal ein Oszilloskop klar!===
Im Forum finden sich regelmäßig Anfragen nach individueller Beratung zum Oszilloskopkauf. Die Anzahl solcher Oszilloskop-Threads hat schon lange die 1000 überschritten. Sie sind langweilig, eine Qual und unnütz. Besonders dann, wenn sich der Fragesteller nicht mit den Grundlagen eines Oszilloskops und den wichtigsten Kennzahlen bekanntgemacht hat oder nicht weiß, was er messen will. Sogar wenn ein Fragesteller ein paar Grundlagen besitzt, hat er meistens keine Lust verständlich darzustellen, was er will und lässt sich alles aus der Nase ziehen.

Den meisten regelmäßigen Forumsteilnehmern ist daher gründlich die Lust an Oszilloskop-Threads vergangen. In Oszilloskop-Threads "diskutieren" eigentlich nur noch Trolle und anonyme Gäste. Bitte verschont uns mit noch so einem Thread. Verschont uns mit dem x-ten Ausgraben einer billigen, als Oszilloskop bezeichneten Plastikkiste, dem suuupertollen eBay-Schnäppchen, der asiatischen Wundertüte.

Wer allerdings eine "sanfte" Einführung in das Thema sucht, kann sich die englischsprachige YouTube-Videos von AfroTechMods [http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/oscilloscope-tutorials/ http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/oscilloscope-tutorials] anschauen. Dazu passt auch sein Tutorial über Funktionsgeneratoren [http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/function-generator-tutorial/ http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/function-generator-tutorial].

===Maßgeschneidert?===
Besonders die immer wiederkehrende Forderung, dass es unbedingt das maßgeschneiderte Oszilloskop zum Superpreis genau für den Fragesteller geben muss, ist sinnlos. Wer mit diesem Anspruch kommt, der wird enttäuscht werden. Das gibt es nicht, und gute Oszilloskope kosten Geld, da sie keine Massenware sind.

===Gebraucht ist auch keine Lösung===
Ja, es gibt gebrauchte Oszilloskope. Manche sind billig. Nein, niemand kann per Ferndiagnose und Glaskugel in ein gebrauchtes Gerät hineinsehen und etwas über den Zustand berichten. Das Risiko eines Kaufs muss jeder selber tragen. Niemand im Forum kann und wird das jemandem abnehmen.

Was man allgemein sagen kann ist, dass man die Finger von Angeboten lassen sollte, wenn der Verkäufer mit den übliche Lügen wie, "Dachbodenfund", "Keine Ahnung davon", "Keine Möglichkeit zu testen" kommt. Vorsicht auch bei dem beliebten Trick "Funktioniert, aber aus rechtlichen Gründen (Garantie) verkaufe ich es als defekt, für Bastler".

Es gibt auch Geräte von seriösen Gebrauchthändlern mit Garantie. Allerdings häufig zu so saftigen Preisen, dass dagegen der Kauf eines aktuellen Neugeräts plötzlich attraktiv erscheint.

===Erfahrungen?===
Eine andere Variante, von der man abraten muss, ist die Frage nach Erfahrungen.

Die meisten Antworten kommen von Trollen und Posern, die eigentlich keine Ahnung haben. Die einen wollen als anonymer Gast mal wieder trollen, die anderen wollen nur mitteilen, dass Amateurfunker sowieso die besseren Menschen sind. Andere wiederum haben "zufällig" gerade das richtige Oszilloskop zu verkaufen. Dann gibt es noch die, die sich ihr eigenes Oszilloskop schönreden wollen, ihren Vorurteilen oder ihrem Fetisch frönen. Zum Beispiel

* ''Kauf ja kein Gerät aus Asien!''
* ''Unter LeCroy|Agilent|Yokogawa|Tektronix geht gar nichts!''
* ''Nur Gebrauchtgeräte lohnen sich!''

Hinweise wie ''mein vor 30 Jahren gekauftes Markengerät funktioniert noch heute tadellose'' sind ebenfalls ziemlich sinnlos. Der Hersteller wird dieses Gerät gar nicht mehr anbieten, und er wird schon gar nicht mehr mit der gleichen Qualität fertigen wie vor 30 Jahren. Dazu ist der Kostendruck zu hoch und Technologien haben sich geändert. Nicht alle neuen Technologien sind so robust wie die vor 30 Jahren.

Als Unerfahrener kann man aus den Antworten nicht herauslesen, ob sie wirklich auf Erfahrung beruhen. Man braucht Erfahrung um die Erfahrungsberichte anderer richtig einzuordnen.

Ein anderer Aspekt aus alten Threads ist, dass viele Fragesteller die Erfahrungen gar nicht zur Kenntnis nehmen wollen, wenn sie der eigenen Wunschvorstellung widersprechen. So etwas nennt man beratungsresistent. Da stellt sich schon mal heraus, dass der Fragesteller schon längst ein Gerät bestellt hat und jetzt gebauchpinselt werden will. Eine Zeitverschwendung für alle.

Erfahrungen mit eigenen Geräten lassen bedingt den Schluss zu, welche
Marken grundsätzlich empfehlenswert sind, weil dort gegebenenfalls mehr auf Qualität geachtet wird.

===Zusatzkosten beim Kauf===
Versandkosten, Einfuhrumsatzsteuer, Zoll, e.v. Gebühr Paketdienst, Gebühr Währungsumrechnung sind Kosten, die bei vielen vermeintlichen Internet-Schnäppchen aus dem Ausland (besonders Nicht-EU) noch hinzukommen und bei plakativen Überschriften gerne vergessen oder ignoriert werden. Oft wird sich das Angebot selbst schöngeredet. Zudem sind das nicht einmmal alle Kosten, die man zu tragen hat. Zum Beispiel können für manche Zahlungsweisen weitere Gebühren hinzukommen oder Lagergebühren im Zolllager.

Wer nicht vorher rechnet, hat nachher schnell mehr bezahlt als bei einem lokalen Händler. Siehe auch [http://www.zoll.de Zoll].

Grundsätzlich ist der deutsche Zoll nicht doof. Besonders wenn ein asiatischer Versender auf ein Paket bei der Zollerklärung "Geschenk, Wert $40" schreibt, dann kann man fast sicher sein, dass der deutsche Zoll sich das genauer ansieht. Die Ware landet im Zolllager und man darf den Kaufpreis nachweisen.

Ebenso glaubt der Zoll nicht an kostenlosen Versand und nimmt regelmäßig ziemlich saftige Versandgebühren an, die dann versteuert werden<ref>Passiert das, kann man gegen den Steuerbescheid Widerspruch einlegen. Wie das geht sollte in einer Rechtsbehelfsbelehrung auf dem Steuerbescheid stehen.</ref>.

Nochmal zum Mitschreiben, besonders bei Käufen von außerhalb des Zollgebiets der EU sollte man sich vorher mindestens über die folgenden Kosten informieren:

* Versandkosten oder was der Zoll sich bei kostenlosem Versand ausdenkt
* Versandart (was durch die Post importiert wird, wird vom Zoll anders abgefertigt, als das, was von einem Paketdienst importiert wird)
* Einfuhrumsatzsteuer
* Zoll (bei der Warengruppe, in die Oszilloskope gehören, ist der zur Zeit wohl 0%. Das kann sich natürlich ändern)
* Gebühr Paketdienst. Paketdienste lassen sich die Zollanmeldung und den Papierkrieg zum Teil mit saftigen Gebühren bezahlen. Die sind nicht in den Versandkosten enthalten.
* Gebühr für Währungsumrechnung
* Gebühr für Zahlung ins Ausland

==== Beispiel ====
Ein Kauf eines PC-basierten Messinstruments mit Oszilloskopfunktion, das in Deutschland nicht erhältlich ist und einen Kaufwert von 719,- US Dollar in Taiwan hatte, wurde aufgrund der Umrechung mit einem Wert von 589,- Euro veranschlagt. An UST kamen 112,- und an Zollgebühren 46,- Euro hinzu. Zusammen mit dem Versand und Bankgebühren kostete das Gerät insgesamt 790,- Euro. Andere Geräte des Herstellers, die in Deutschland zu beschaffen sind, kosten als deutsches Exemplar kaum mehr, dafür hat man die volle Verbrauchergarantie. Diese sind also in der Regel vorzuziehen.

===Spielzeuge aller Art===
Offensichtlich scheint es gerade Mode zu werden, einen schwachbrüstigen Analog-Digital-Konverter hinter eine eher zufällig gewählte, krumme analoge Eingangsschaltung zu klemmen und an einen Mikrocontroller mit Graphik-LCD anzuschließen. Das ganze wird als digitales Speicheroszilloskop (DSO) zum Sonderpreis verkauft. Je nach Hersteller wird so ein Gerät komplett ohne Gehäuse geliefert (Sicherheit? Da sch**ßen wir doch drauf), oder in einem lustig aufgemachten Plastikgehäuse in MP3-Player-Format, das auch keine großartige Isolation bietet. Am besten ist irgendwo noch ein Gang-Tribal aufgedruckt, um die Coolness zu unterstreichen. Oh, und irgendwas mit Open-Source muss sein.

Im Vergleich zu richtigen Oszilloskopen sind dies Spielzeuge. Es nervt, diese Dinger immer wieder im Forum als das Beste seit Erfindung von geschnitten Brot vorgestellt zu bekommen. Ein Blick auf die technischen Daten dieser "Oszilloskope" (wenn die Daten überhaupt angegeben werden) reicht um festzustellen, dass man ein Spielzeug vor sich hat. Schön für den, der spielen will, schlecht für den, der sicher messen will.

Ebenso verrät ein Blick auf die Schaltung des Analogeingangs, ob man ein Spielzeug vor sich hat. Fehlende Spannungsfestigkeit und fehlende Frequenzkompensation des Eingangsverstärkers sind sichere Zeichen. Wenn es eine Verbindung zum PC gibt, aber diese nicht isoliert ist, ist das ein weiteres Zeichen.

In [http://welecw2000a.sourceforge.net/docs/Hardware/GW_Instek_GDS-1152A.pdf] kann man das Innenleben eines richtigen DSO bewundern. Man vergleiche dies mit den Innenleben der Spielzeug-"DSO"s.

Ein anderes, sicheres Zeichen eines Spielzeug-"DSOs" ist es, wenn irgendein Ding aus Abgreifklemmen und Klinkenstecker als "Tastkopf" mitgeliefert wird oder die Buchse für den Tastkopf aus einer Klinkenbuchse oder ähnlicher Niederfrequenz-Anschlusstechnik besteht.

Fazit, wer ein Oszilloskop haben möchte, sollte sich das Geld für ein Spielzeug-"DSO" sparen.

== Was messen Oszilloskope? ==

Oszilloskope zeigen einen Spannungsverlauf über einen relativ kurzen Zeitraum an. Je besser das Oszilloskop, desto länger ist dieser kurze Zeitraum, beziehungsweise desto schneller darf das Signal sein. Darüber hinaus lassen sich andere Größen, zum Beispiel Ströme, anzeigen, wenn man zusätzlich entsprechende Wandler einsetzt, um aus ihnen eine Spannung zu erzeugen. Bei Mehrkanal-Oszilloskopen kann man üblicherweise auch eine Spannung über eine Spannung darstellen (XY-Modus).

Als Kanal bezeichnet man bei einem Oszilloskop einen Eingang für eine Spannung. Die an den Kanäle anliegenden Spannungen können vom Oszilloskop einzeln oder gemeinsam angezeigt werden.

Zusätzlich bieten moderne Oszilloskope die Möglichkeit, sich gewisse Kenngrößen der Spannungsverläufe anzeigen zu lassen. Gängige sind zum Beispiel die Anzeige von Spitzenspannung und Effektivwert einer Spannung, Frequenz/Periodendauer, Anstiegs- und Abfallzeiten, Tastverhältnis und so weiter. Darüber hinaus bieten gute Oszilloskope Positionsmarken (Cursor), mit denen man, durch eine Linie dargestellt, auf dem Bildschirm Positionen im Spannungsverlauf markieren kann. Zur Position zugehörige Werte (Zeit oder Spannung), sowie die Differenz dieser Werte zwischen zwei Poitionsmarken können abgelesen werden.

Besonders [[#Digitale_Tischoszilloskope|digitale Oszilloskope]] können relativ viele unterschiedliche Kenngrößen anzeigen, da sich viele dieser Größen mit einfachen Algorithmen aus den vom Oszilloskop im Speicher erfassten Daten berechnen lassen. Ebenso sind einfache mathematische Operationen möglich, etwa eine diskrete Fourier-Transformation oder die Summe oder Differenz der Spannungsverläufe von zwei Kanälen. Oszilloskope der Oberklasse bieten darüber hinaus ausgeklügelte Möglichkeiten der Signalanalyse.

Bereits in der Unterklasse digitaler Oszilloskope ist heutzutage eine PC-Schnittstelle üblich. Beim Kauf sollte man darauf achten, dass das Protokoll der Schnittstelle dokumentiert ist. Sonst ist man auf proprietäre PC-Software des Herstellers angewiesen. Bei Oszilloskopen der Unterklasse wird zwar häufig kostenlos PC-Software mitgeliefert, doch leider sind diese Programme durchgehend von erschreckend schlechter Qualität. Bei Oszilloskopen der Oberklasse lassen sich die Hersteller ihre PC-Software gerne zusätzlich sehr teuer bezahlen.

Für spezielle Anwendungen finden sich in manchen Oszilloskopen besondere Messfunktionen. Zum Beispiel go/no-go Messungen, mit denen eine Spannungsverlauf mit einem vorgegebenen Verlauf verglichen wird. Entspricht der Spannungsverlauf hinreichend dem vorgegebenen Verlauf wird ein "go" (alles ist OK) Signal ausgegeben. Weicht der Verlauf zu stark ab, ein "no go" (Spannung stimmt nicht) Signal.

== Analoge Oszilloskope ==
=== Allgemeines ===
[[Bild:Oszilloskop.png|thumb|right|300px|Hybrides Analog/Digital Oszilloskop]]
Bei analogen Oszilloskopen wird das darzustellende Signal nach der Verstärkung direkt zur Ablenkung eines Elektronenstrahls verwendet.

Brauchbare analoge Oszilloskope findet man oft schon für ca. 50 Euro bei Online-Auktionen und Kleinanzeigenmärkten. Für 200-400 Euro bekommt man dort recht gute Profigeräte<ref>Ein Gerät, welche mit dem Attribut ''Profigerät'' beworben wird, ist normalerweise keins.</ref> mit 60-200 MHz Bandbreite. Brauchbare Neugeräte fangen bei 600 Euro an. Der Oszilloskopmarkt wird von einigen wenigen Marken dominiert. Im höherpreisigen Segment sind es vor allem HP (Agilent) und Tektronix, sowie Yokogawa und Lecroy. Hameg ist vor allem im mittleren Segment (500-1500 Euro) weit verbreitet. Man findet sie oft in Schule und Ausbildung. Preislich darunter finden sich diverse asiatische oder gelegentlich noch osteuropäische Hersteller von Analogoszilloskopen. Häufig treten diese Hersteller nicht unter eigenem Namen auf, sondern bieten ihre einfachen Geräte als OEM-Produkte an.

Ganz einfache Geräte verfügen nur über einen Kanal<ref>Es gibt, beziehungsweise gab, nochmals einfachere Geräte, nämlich solche ohne Trigger. Die Zeiten solcher Gerät sind allerdings seit rund 50 Jahren vorbei. Daher sollte man den fehlenden Trigger nur bei historischen Gebrauchtgeräten finden.</ref>. Damit ist es nicht möglich, zwei Signale in zeitliche Beziehung zu setzen. Dies ist jedoch oft wichtig. Deshalb verfügen heutzutage auch einfache Geräte meist über zwei Kanäle.

Die '''Bandbreite''' gibt Auskunft, welche Signal-Frequenzen das Oszilloskop noch verarbeiten kann. Bei angegebener Bandbreite fällt die Verstärkung des Oszilloskops um 3dB ab, ein Sinussignal wird dann nur noch mit ca. 70% der wahren Amplitude angezeigt. Um Signalverläufe noch vernünftig interpretieren zu können, kann man grob sagen, dass man Signale bis 1/10 der Bandbreite dargestellt bekommt. Ein Rechtecksignal nahe der Bandbreite würde z. B. nur noch als Sinus dargestellt werden <ref>Häufig wird von Anfängern bei der Bandbreitenbetrachtung vergessen, dass ein Rechtecksignal nicht aus einer einzigen Sinusschwingung der Frequenz f, sondern aus einer theoretisch unendlichen Summe von Signalen der Frequenzen f, 3 * f, 5 * f ... besteht. Für eine vernünftige Darstellung eines Rechtecksignals sollte die Oszilloskopbandbreite so groß sein, dass zumindest die ersten paar Oberwellen nicht zu stark gedämpft werden. Aus dieser Betrachtung ergeben sich Faustformeln, wie die, dass die Bandbreite eines Oszilloskops zehnmal (oder dreimal, oder fünfmal, je nachdem wie genau man messen möchte) größer sein sollte als die Grundfrequenz des Rechtecks.</ref>.

Beim Messen von Digitalsignalen ist man meist an der '''Anstiegszeit''' interessiert. Die Anstiegszeit gibt an, wie lange ein Rechtecksignal von 10-90% benötigt. Die Anstiegszeit des Oszilloskops gibt an, welche Anstiegszeit dargestellt wird, wenn man ein nahezu ideales Rechtecksignal mit annähernd Null Anstiegszeit anlegen würde. Man kann die Anstiegszeit direkt aus der Bandbreite berechnen.

<math>t_{Osc} = \frac{0.35}{B}</math>

* <math>\!\, t_A</math> : Anstiegszeit des Oszilloskops in Sekunden (s)
* <math>\!\, B</math> : Bandbreite in Hertz (Hz)

Legt man ein reales Rechtecksignal an das Oszilloskop an, dann wird die Anzeige umso mehr verfälscht, je näher die Anstiegszeit des Eingangssignals der Anstiegszeit des Oszilloskops kommt. Dabei gilt folgender Zusammenhang.

<math>t_S = \sqrt{t_{ges}^2-t_{Osc}^2}</math>

* <math>\!\, t_S</math>: Anstiegszeit des Eingangssignals
* <math>\!\, t_{ges}</math>: Angezeigte Anstiegszeit auf dem Oszilloskop
* <math>\!\, t_{Osc}</math>: Anstiegszeit des Oszilloskops

Wenn man wirklich schnelle Signale messen will, spielt auch die Bandbreite des verwendeten Tastkopfes eine wichtige Rolle. Näheres dazu findet man [http://www.sigcon.com/Pubs/straight/probes.htm hier].

Oszilloskope unterscheiden sich oft stark in den Triggerungsmöglichkeiten. Bei guten Geräten kann man z. B. die Triggerung variabel verzögern. Erst dadurch wird es möglich, dass man sich Signale genauer anschauen kann, die zeitlich weit hinter einem Triggerereignis kommen. Eine weitere Funktion bei höherklassigen Oszilloskopen ist eine zweite Zeitbasis. Mit dieser kann man in einen Ausschnitt des Messsignals hereinzoomen<ref>Die zweite Zeitbasis steuert einen zweiten Strahl (ähnlich wie einen separaten Kanal), der das gleiche Eingangssignal erhält. Die zweite Zeitbasis wird auf eine höhere Horizontalfrequenz eingestellt als die erste. Zusammen mit einer horizontalen Verschiebung der Darstellung kann man nun Ausschnitte des Signals durchfahren und vergrößert betrachten.</ref>.

Mit Analog-Oszilloskopen kann man sich hauptsächlich periodische Signalverläufe anschauen, also solche, die zeitlich immer wiederkehrend sind. Denn nur so kann ein Signal immer wieder auf den Schirm "geschrieben" werden und erscheint als stehendes Bild. Aperiodische Signale, wie z. B. auf Datenübertragungsleitungen, sind damit nicht darstellbar. Sie laufen mit einem Strahldurchgang über den Schirm. In dieser kurzen Zeit ist es jedoch nur selten möglich, sie visuell aufzunehmen. Mit einer Digitalkamera kann man solche Signalverläufe mitunter trotzdem einfangen. Früher sehr hochpreisige, heute nicht mehr übliche Analog-Oszilloskope hatten eine eingebaute Speichermöglichkeit (Speicherröhre) für einmalige Signale. Diese Klasse von Analog-Oszilloskopen wurde durch digitale Speicheroszilloskope (DSOs) abgelöst.

Manche Analog-Oszilloskope bieten eine Möglichkeit, die Triggerung nur zu einem definiertem Zeitpunkt anzustoßen, somit kann auch der Anlaufstrom eines Motors mit einem Analog-Oszilloskop dargestellt werden.

=== Analoge Speicheroszilloskope ===
Inzwischen eher selten sind analoge Speicheroszilloskope anzutreffen. Diese speichern im Gegensatz zu digitalen Speicheroszilloskopen nicht das Signal selbst, sondern das Bild auf der Röhre. Dies wird mit speziellen speichernden Bildröhren erreicht. Je nach Typ kann es mehrere getrennt betreibbare Bereiche geben, um beispielsweise 2 Bilder eines Signales zu unterschiedlichen Zeitpunkten darstellen zu können (z.B. Tektronix 549).

Einige wenige dieser Oszilloskope waren sogar in der Lage, das aufgezeichnete Bild auf Papier auszugeben (z.B. "HP Model 175A" mit Modul 1784A).

=== Vergleichstabelle Analogoszilloskope ===

Diese Tabelle soll einen Überblick über interessante oder bekannte Neugeräte besonders im unteren Preisbereich geben. Eine vollständige Auflistung aller existierenden Geräte ergibt wegen der Vielzahl an Baureihen und Modellen wenig Sinn.

{| {{Tabelle}} class="sortable" id="analogoszis"
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! Preis [€]
! Kanäle
! Bandbreite [MHz]
! Röhre [cm]
! Bemerkungen
|-
| generisches 10 MHz Oszilloskop unter Bezeichnungen wie C1-94, S1-94, OS10, AO-610, ST16, CS10, GOS-310, 72-6602, HUC70, CS1010
| -
| 130
| 1
| 10
| 4 − 4,8 × 6
| Seit Jahrzehnten von vielen No-Name Herstellern in unterschiedlichen Ausführungen und Bauformen im Angebot. Wenig empfehlenswert für µC-Arbeiten.
|-
| [http://www.atten.com.cn/english/products/rf_microwave/AT7328_40.htm Atten AT7328], CS-4128 und andere Bezeichnungen wie 100867.
| Atten
| 250
| 2
| 20
| 8 × 10
|
|-
| HM 303-6
| Hameg
| 600
| 2
| 35
| 8 × 10
|
|}

== Digitale Speicheroszilloskope ==
=== Allgemein ===

[[Bild:tektronix.jpg|thumb|right|300px|Digitales Speicheroszilloskop vom Anfang des Jahrtausends]]
Ein digitales Speicheroszilloskop (englisch DSO, '''D'''igital '''S'''torage '''O'''scilloscope) digitalisiert das Eingangssignal mit einem Analog-Digital-Wandler und legt die Werte in einem Speicher ab. Der Vorteil daran ist, dass man auf diese Weise Momentaufnahmen eines Signals machen und damit einmalige (transiente) Ereignisse (Spikes, Datenübertragungen) erkennen und darstellen kann, was besonders bei digitalen Schaltungen, z. B. mit Mikrocontrollern, sehr nützlich ist. Weiterhin lässt sich das Signal "vermessen" (z. B. um die Baudrate einer Datenübertragung zu bestimmen), man kann die Frequenz und den Effektivwert anzeigen lassen, das Frequenzspektrum, und je nach Modell noch vieles mehr. Das Signal wird in S/W oder Farbe auf einem LCD dargestellt, lässt sich aber oft auch über einen angeschlossenen Drucker ausdrucken oder an den PC übermitteln.

Der wichtigste Parameter bei digitalen Oszilloskopen ist die '''Abtastrate''', die angibt, mit welcher Geschwindigkeit das Eingangssignal digitalisiert wird. Um ein Signal mit einer bestimmten Frequenz vernünftig darstellen zu können, muss es mindestens mit der 10-fachen Frequenz abgetastet werden<ref>Dieser Anhaltswert liegt über der Nyquist-Frequenz (zweifache Frequenz), da man Abweichungen von der idealen Signalform sehen und beurteilen möchte.

Die zehnfache Abtastfrequenz bedeutet, dass man 10 Messpunkte pro Signalperiode hat, was in einer 1:1 Darstellung auf dem Bildschirm gerade mal 10 nebeneinander liegenden Pixeln entspricht. Das ist immer noch sehr wenig, um ein Signal zu beurteilen.</ref>

Außerdem sind die '''Speichertiefe''' und die '''Wandler-Auflösung''' interessant. Ein Oszilloskop, das mit acht Bit Auflösung abtastet und 2000*8 Bit Speicher hat, kann 2000 Samples abspeichern, was einer Darstellung von 2000*256 Pixeln entspricht. Acht Bit Auflösung ist heutzutage ein gängiger Wert, auch wenn er niedrig erscheint. Ein normales Oszilloskop ist kein Präzisionsmessgerät und acht Bit sind für die Darstellung auf den Displays normaler Oszilloskope ausreichend.

Bei der Wandlung und Speicherung gibt es unterschiedliche Verfahren: Ehemals günstige Oszilloskope wie die TDS1000-Serie von Tektronix verwenden '''CCD-Speicher''' (Eimerkettenspeicher, ein analoges Schieberegister); die Messwerte werden erst gespeichert, und dann digitalisiert. Nachteile dieser Vorgehensweise sind ein stärkeres Rauschen, die begrenzte Speichertiefe und Totzeiten, während der keine Eingangswerte aufgenommen werden. Diese entstehen, da das Wandeln aller Werte aus dem analogen Zwischenspeicher länger dauert als die Zeit zum Füllen dieses Speichers. Deshalb muss das Gerät bis zum Abschluss der Wandlung warten, bevor es den Speicher erneut füllt.

Früher wandelten nur teurere Modelle in Echtzeit mit schnellen Flash-[[AD-Wandler]]n und speicherten die Messwerte direkt in einem schnellen RAM. Die Speichertiefe ist dabei praktisch unbegrenzt, allerdings sind Wandler sehr teuer, die mehrere GS/s schaffen. Durch einen Trick (mehrere verschachtelte langsame AD-Wandler) setzen sich AD-Wandler bei günstigen Modellen durch. Oszilloskope, die diesen Trick verwenden, erkennt man daran, dass die Abtastfrequenz mit der Anzahl der aktivierten Kanäle sinkt. Zum Beispiel, findet man Vierkanaloszilloskop mit vier Wandlern à 250 MS/s, die bei Benutzung nur eines Kanals 1 GS/s für diesen Kanal erreichen, bei Benutzung von zwei Kanäle 500 MS/s pro Kanal und bei Benutzung von drei oder vier Kanälen 250 MS/s pro Kanal.

In den richtig schnellen Geräten (mehrere GHz Samplerate) ist ein ähnlicher Trick üblich. Dort sind in den verwendeten Wandlerschaltkreisen eine größere Anzahl Sample-and-Hold-Stufen und AD-Wandler integriert. Die Eingangsspannung wird dann zeitversetzt in den Sample-and-Hold-Stufen gespeichert und von den im Vergleich zur Samplerate langsameren AD-Wandlern umgesetzt. Die Ausgangslogik sorgt dann dafür, dass die Daten in der richtigen Reihenfolge ausgegeben werden. Ein Problem bei dieser Vorgehensweise sind unterschiedliche elektrische Eigenschaften der parallelen Wandlerstufen.

Natürlich spielt der Verwendungszweck eine entscheidende Rolle bei der Auswahl. Auf dem Labortisch, wo meist nur kleine Spannungen mit einem gemeinsamen Massebezug vorkommen, werden andere Anforderungen an ein Oszilloskop gestellt, als z. B. im Servicebereich für Industriesteuerungsanlagen, Automatisierungstechnik, usw. Dort sind weniger hohe Abtastraten wichtig, sondern eher eine größere Anzahl Eingangskanäle, die galvanisch voneinander getrennt sind, Spannungsfestigkeit bis min. 500 Volt, sowie speziell bei Störungsanalysen, die Möglichkeit, komplexe Triggermuster einzustellen, und eine integrierte große Festplatte, um einzelne Ereignisse automatisiert über lange Zeiträume hinweg festhalten zu können. Ein Beispiel für so ein hochwertiges Gerät ist ein Yokogawa Scopecorder (DL708). Allerdings sind bei solchen Geräten die Preise nach oben hin offen.

=== Digitale Tischoszilloskope ===
==== Allgemeines ====

DSO Tischoszilloskope sind die klassischen, in sich abgeschlossenen Geräte, die in der Gestaltung analogen Oszilloskopen ähneln. Daneben gibt es zum Beispiel auch PC DSOs. Viele Tischgeräte sind bereits so klein (geringe Tiefe) und leicht, dass sie zu Recht als tragbare Geräte bezeichnet werden. Beim Neukauf eines Oszilloskops sind diese Geräte die interessantesten.

Mittlerweile ist es üblich, dass man bereits bei Einsteigermodellen eingebaute USB oder RS-232 Schnittstellen findet und eine (häufig sehr simple) Windows-Software zur Bedienung vom PC aus oder zumindest zum Auslesen von Daten auf den PC. Ebenfalls häufig sind USB oder ähnliche Schnittstellen für USB-Memorysticks oder Speicherkarten zum Speichern von Messwerten, Screenshots und Konfigurationen. Ironischerweise sind Schnittstellen und Windows-Software bei Markengeräten häufig gesondert zu erwerben, während sie bei eher unbekannten Marken kostenlos mitgeliefert werden, wenn auch die Qualität der kostenlosen Software häufig zu wünschen übrig lässt.

Beispiele für günstige Einstiegsmodelle sind einige, aber nicht alle, Geräte von Rigol, Hantek, Owon oder Atten. Für wenig Geld erhält man für einfache Anwendungen brauchbares Oszilloskop mit ein paar Highlights aber auch auffälligen Einschränkungen und Fehlern in der Hard- und Software. Viel oder überhaupt Service kann man von diesen Firmen für sein Geld nicht erwarten.

Geräte von [http://www.instek.com/] sind etwas teurer. Geräte aus der GDS-1000A oder GDS-1000U Serie dürften zum Einstieg interessant sein.

Ein weiteres Beispiel für ein Einstiegsmodell war das [http://www.tek.com/site/ps/0,,40-15314-INTRO_EN,00.html TDS1002] von Tektronix (ca. 1200 Euro). Dazu muss man allerdings sagen, dass Tektronix die aktuelle Entwicklung etwas verschlafen hat. Der nur 2 kByte große Speicher ist einfach nicht mehr zeitgemäß. Geräte der [http://www.home.agilent.com/agilent/product.jspx?nid=-33575.0&cc=DE&lc=ger&pageMode=OV Agilent InfiniiVision 2000X Serie] beginnen in einem ähnlichen Preisbereich aber mit wesentlich mehr Features.

==== Vergleichstabelle digitale Tischoszilloskope ====

Diese Tabelle soll einen Überblick über interessante oder bekannte Geräte besonders im unteren Preisbereich geben. Eine vollständige Auflistung aller existierenden Geräte ergibt wegen der Vielzahl an Baureihen und Modellen wenig Sinn.

{| {{Tabelle}} class="sortable" id="digitaloszis"
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! Preis [€]
! Kanäle
! Samplerate [MS/s]
! Bandbreite [MHz]
! Auflösung [Bit]
! Speichertiefe [Samples]
! Display
! PC-Interface
! Bemerkungen
|-
| [http://www.hantek.com.cn/english/produce_list.asp?unid=78 DSO5102B]
| [http://www.hantek.com.cn/english/ Hantek]
| mit sehr viel Glück auf eBay 390 + Zoll + Umsatzsteuer ... 520
| 2
| 500/1000
| 100
| 8
| 1M
| 800 x 480, 7" (die auch genutzt werden)
| 1 x USB Geräte- und 1 x USB Host-Schnittstelle
| Beliebt, da es einen Hack auf 200 MHz gibt. Ebenso diverse Hacks an der Hardware. Für ein Niedrigpreis-Produkt übliche und verzeihbare Hardware- und Firmware-Macken. Auch als Tekway DST1102B oder Protek 3110 im Handel.
|-
| DSO3062A||Agilent||800||2||500 ||60||8||4k||320x240||USB||weitgehend baugleich mit Rigol DS5000
|-
| InfiniiVision 2000 X Serie||Agilent|| ||2 - 4||1 G/Kanal. Bei Benutzung der Hälfte aller Kanäle 2G/Kanal|| 70 - 200 || 8 || 100k || 800 x 480, 8,5"|| ||Markengeräte mit exzellentem Preis-Leistungs-Verhältnis. Software-Aufrüstbar (Funktionsgenerator, Protokoll-Dekoder, usw.)
|-
| [http://www.rigolna.com/products_ds1000d.aspx DS1000 Serie]
| [http://www.rigolna.com/ Rigol]
| 600 - 1650
| 2
| 400/200 (1/2 Kanäle)
| 25-100
| 8
| 1M
| 320x240
| USB, seriell
| optional 16-Kanal Logikanalysator
|-
| [[Rigol DS1052E]]
| [http://www.rigolna.com/ Rigol]
| ab 260 Euro + Zoll + Umsatzsteuer (ebay China)
| 2
| 1000/500 (1/2 Kanäle)
| 50 (100=DS1102E)
| 8
| 1M
| 320x234
| USB, seriell
| optional 16-Kanal Logikanalysator = DS1052D (DS1102D). Im Netz kursieren diverse, mehr oder weniger ernst zu nehmende Anleitungen, wie man ein DS1052E per Software auf ein DS1102E umrüsten kann.
|-
| Owon PDS Serie
| Owon, alias Xiamen Lilliput Technology Co., Ltd
| 299,- (PDS5022S); 495,- (PDS6062T); 570,- (PDS7102T)
| 2
| 100 - 500
| 25 - 100
| 8
| 5k pro Kanal
| 640x480
| USB, seriell incl.
| Qualität entspricht Preis. Relativ unausgewogenes Verhältnis von Bandbreite zu Samplingrate. Geräte mit einem 'S' am Ende der Typenbezeichnung haben ein STN LCD mit niedriger Qualität. nur Real-Time Sampling
|-
| [http://owon.com.cn/eng/smartDS.asp Owon SDS Serie]
| Owon, alias Xiamen Lilliput Technology Co., Ltd
| 400 (SDS7102)
| 2
| 500 M - 3.2 G
| 60 - 300
| 8
| 10M/Kanal
| 800 x 600, 8"
| USB Host und Slave, seriell incl., Ethernet, VGA
| Deutliche Verbesserung gegenüber der alten PDS-Serie. Beeindruckende Speichertiefe (10M) und Bildschirm (8"). Für ein Niedrigpreis-Produkt übliche Hardware- und Firmware-Macken. Neuere Geräte mit verbessertem Hardwaredesign, Firmware wird regelmäßig aktualisiert, menülastige, gewöhnugsbedürftige Bedienung. Akkubetrieb optional
|-
| GW Instek GDS-1000 Serie
| [http://www.instek.com/html/en/index-e.asp GW Instek], alias Good Will Instrument Co., Ltd.
| 350 - 550 (Conrad: 475 - 950)
| 2
| 250
| 25 - 100
| 8
| 4k
| 320x234
| USB (Geräte-Modus, kein Host-Modus), SD Kartenslot
| Von Conrad teurer als DSO-4000 Serie erhältlich. [http://code.google.com/p/gds2000tools/ Einfache Software für Linux erhältlich]
|-
| GW Instek GDS-1000'''A''' Serie
| [http://www.instek.com/html/en/index-e.asp GW Instek], alias Good Will Instrument Co., Ltd.
| 500 - ?
| 2
| bis 1GS/s
| 60 - 150
| 8
| bis 2M
| 320x234
| USB (Geräte-Modus, kein Host-Modus), SD Kartenslot
| [http://code.google.com/p/gds2000tools/ Einfache Software für Linux erhältlich]
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! Preis [€]
! Kanäle
! Samplerate [MS/s]
! Bandbreite [MHz]
! Auflösung [Bit]
! Speichertiefe [Samples]
! Display
! PC-Interface
! Bemerkungen
|-
| [http://www.instek.com/html/en/products-l.asp?p1sn=17&p2sn=41 GW Instek GDS-2000 Serie]
| [http://www.instek.com/html/en/index-e.asp GW Instek], alias Good Will Instrument Co., Ltd.
| 850 - 1800
| 2 - 4
| 1000
| 60 - 200
| 8
| max. 5000 (alle Kanäle benutzt) / 25000 (ein Kanal in Benutzung)
| 320x234
| Inkl. USB (Geräte-Modus zum PC, zwei weitere USB-Buchsen Host-Modus für eine Speicherkarte oder Drucker), RS-232
| Weitgehend baugleich mit Conrad Voltcraft DSO-8000 Serie. Vier-Kanal Versionen haben keinen externen Trigger und weniger Trigger-Funktionen. [http://code.google.com/p/gds2000tools/ Einfache Software für Linux erhältlich]
|-
| TDS-1002B
| Tektronix
| 1100
| 2
| 1000
| 60
| 8
| 2.5k
| 320x240
| USB inkl.
| verhältnismäßig starkes Rauschen, siehe Text oben
|-
| WaveJet 3xx
| LeCroy
| 2800..8000 (brutto)
| 2 oder 4
| 1000/2000
| 100/200/350/500
| 8
| 500k
| 640x480
| USB inkl.
| verfügbar z. B. bei Farnell
|-
| WaveAce Serie
| LeCroy
| 1000 - 3500
| 2
| 250 - 2000
| 60 - 300
| 8
| 4k - 8k
| 320x240
| USB (Geräte- und Host-Modus), RS-232(?)
|
|-
| [http://www.dlm2000.de DLM20XX]
| YOKOGAWA
| 3300..8000 (brutto)
| 2 oder 4 (3+1) wobei 1 wahlweise 8Kanal Digital ist
| 2500 (1250)
| 200/350/500
| 8
| 12,5MPts
| 1024x768
| USB, Ethernet, Browsersteuerung inkl.
| Vertrieb vom Hersteller direkt!
|-
| [http://www.uni-trend.com/UT2025B.html UNI-T UT2025B] / Voltcraft DSO-1022 M
| [http://www.uni-trend.com/ Uni-Trend Group Limited]
| 290 - 356
| 2
| 250
| 25
| 8
| 512k/Kanal<ref>Uni-Ts Angaben zur Speichertiefe sind mit Vorsicht zu genießen. Seit Jahren wirbelt die Firma mit Begriffen wie ''memory length'', '' memory depth'', ''recording length'' und ''saving depth'' herum - jeweils mit unterschiedlichen Werten für das gleiche Oszilloskop. Dabei vermeidet Uni-T Begriffsdefinitionen zu geben. Im Zweifelsfall sollte man mit dem kleinsten Wert aller Angaben rechnen.</ref>
| 320x240 (Monochrom)
| USB, RS-232.
| Als UT2025'''C''' mit Farbdisplay. UT2000 Serie 25-200MHz, 2CH 250MSa/s bis 1GSa/s wenig Rauschen
|-
| [http://www.uni-trend.com/UTD2052CEL.html UTD2052CEL]
| [http://www.uni-trend.com/ Uni-Trend Group Limited]
| 369,-
| 2
| 1000
| 50
| 8
| 2x600k ''recording length''; 25k ''saving depth'' ein Kanal; 12,5k ''memory depth'' zwei Kanäle<ref>Uni-Ts Angaben zur Speichertiefe sind mit Vorsicht zu genießen. Seit Jahren wirbelt die Firma mit Begriffen wie ''memory length'', '' memory depth'', ''recording length'' und ''saving depth'' herum - jeweils mit unterschiedlichen Werten für das gleiche Oszilloskop. Dabei vermeidet Uni-T Begriffsdefinitionen zu geben. Im Zweifelsfall sollte man mit dem kleinsten Wert aller Angaben rechnen.</ref>
| 800 x 480 Der Displaycontroller faßt immer 2x2 Pixel zusammen, dadurch reduziert sich die Auflösung real auf 400 x 240 (Menü nimmt relativ viel Platz auf dem Bildschirm ein)
| USB
|
|-
| HM2008
| [http://www.hameg.com Hameg]
| 2000
| 2
| 2GSa/s(1CH)1GSa/s(2CH)
| 200
| 8
| 4048k
| Röhre 8x10cm
| USB für Speicherstick (vorne), USB/RS232 für PC (hinten),
| 4 Logikkanäle nachrüstbar, Ethernet/USB nachrüstbar
|-
| PT 1200
| [http://www.PEAKTECH.de Peaktech]
| ca. 360
| 2
| 100MSa/s(1CH)100MSa/s(2CH)
| 25
| 8
| 6k pro Kanal
| Farb LCD 7,8" 640x480
| USB für PC (hinten)
| Im Original vermutlich ein Owon PDS5022S. Optional: Akkupack 7,4 V ~ 8000 mA
|}

Weitere Marken, die gelegentlich auf dem deutschen Markt auftauchen, häufig über eBay, sind

* GAOtek
* Hangzhou Jingce (JC)
* Tonghui
* Ypioneer
* Jiangsu Lvyang
* Siglent (Zweitmarke von Atten)

Über deren Qualität hört man wenig oder gar nichts.

=== PC-Oszilloskope ===
==== PC-Zusätze ====
===== Allgemeines & Beachtenswertes =====

PC-Oszilloskope / PC-Zusätze sind im Prinzip digitale Speicheroszilloskope, mit der Besonderheit, dass sie die Daten nicht selbst anzeigen, sondern an einen PC übermitteln. Beim Kauf eines PC-Oszilloskops sollte man besonders vorsichtig sein, da viele Angebote irreführende Informationen enthalten. Sehr beliebt ist z. B. die Werbung mit der Analogbandbreite, also die Bandbreite die der Analogteil der Schaltung (Eingangsverstärker) verarbeiten kann. Wenn hier 100 MHz angegeben sind bedeutet das aber nicht, dass sich auch wirklich Signale bis 100 MHz darstellen lassen; wenn der Wandler nur mit 40 MS/s abtastet ist das Oszilloskop gerade noch bis 4 MHz verwendbar. Ebenso sollte man nur die Echtzeit- oder Realtime-Abtastrate beachten, eine manchmal ebenfalls angegebene "Äquivalent-Abtastrate" ist nur bei periodischen Signalen zu gebrauchen und damit im Umfeld von Mikrocontrollern meist wertlos.

Die Wahl zwischen einem Tischoszilloskop und einem PC-Zusatz ist nicht nur eine Geld-, Leistungs- oder Qualitätsfrage. Ein Tischgerät lässt sich anders bedienen (echte Knöpfe, sicherer Stand) und belegt nicht den PC oder Laptop. Erfahrene Entwickler ziehen ein separates Gerät einem PC-Zusatz vor. Zum Teil ist dies eine Generationsfrage.

Hinzu kommt, dass billige PC-Oszilloskope meist keine galvanische Trennung an ihrer USB-Schnittstelle besitzen. Ein Fehler bei einer Messung kann daher nicht nur das Oszilloskop, sondern gleich den PC mit beschädigen. Das gleiche Problem kann man übrigens auch bei einfachen Tischoszilloskopen mit PC-Schnittstelle haben. Allerdings kann man Tischgeräte auch ohne die PC-Verbindung betreiben, PC-Oszilloskope nicht.

Gelegentlich wird geraten, das Oszilloskop, egal ob Tischgerät oder PC-Zusatz, immer über einen "self powered" USB-Hub (einer mit eigenem Netzteil) mit dem PC zu verbinden. Ob ein solcher Hub als Schutzmaßnahme geeignet ist, besonders zum Personenschutz, sei dahingestellt. Schaden sollte er nicht.

Besonders zu beachten ist die PC-Software. Nicht nur, ob sie zum Zeitpunkt des Kaufs wenigstens grundsätzlichen Ansprüchen genügt, sondern auch, ob der Hersteller vermutlich willens und in der Lage ist, die Software über viele Jahre zu warten. Stichwort Investitionssicherheit. Ohne Wartung kann eine Inkompatibilität in der Software zum nächste Windows Service-Pack oder zur nächste Windows-Version das Gerät völlig entwerten.

Leider ist es so, dass es fast keine freie [[Oszilloskop#Software|Oszilloskopsoftware]] gibt. Die Protokolle zwischen Oszilloskop-Vorsätzen und Computer sind meist proprietär, und selten hat sich ein Entwickler freier Software die Mühe gemacht, ein Protokoll zu entschlüsseln. Noch seltener ist es, dass auf dieser Basis eine brauchbare oder gar gute Software geschrieben wurde. So ist ein Ausweichen auf freie Software kaum möglich, sollte der Hersteller die Wartung aufgeben. Man ist im Normalfall auf Gedeih und Verderb dem Hersteller ausgeliefert.

===== Vergleichstabelle PC-Zusätze =====

Diese Tabelle soll einen Überblick über interessante oder bekannte Geräte besonders im unteren Preisbereich geben. Eine vollständige Auflistung aller existierenden Geräte ergibt wegen der Vielzahl an Baureihen und Modellen wenig Sinn.

{| {{Tabelle}} class="sortable" id="pczusatzoszis"
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! Preis [€]
! Kanäle
! Samplerate [MS/s]
! Bandbreite [MHz]
! Auflösung [Bit]
! Speichertiefe [Samples]
! Display
! PC-Interface
! Bemerkungen
|-
| [http://www.elandigitalsystems.com/support/usbtmfaq/software.php USBscope50]
| Elan Digital Systems / dt. Vertrieb Hacker
| 249
| 1 (-4)
| 50 / 1000
| 10 / 75
| 8
| 3k pro Kanal
| auf dem PC
| USB
| CAT II, 300V galv. Trennung zu USB, OpenSource SDK, Java, Linux, LabView
|-
| PicoScope PS 2104
| Pico Technology
| 185
| 1
| 50
| 10
| 8
| 8K
| auf dem PC
| USB
| Spektralanalyse und Voltmeter in Software.
|-
| PicoScope PS 2105
| Pico Technology
| 290
| 1
| 100
| 25
| 8
| 24K
| auf dem PC
| USB
| Spektralanalyse und Voltmeter in Software.
|-
| PicoScope 2205
| Pico Technology
| 350
| 2
| 200
| 25
| 8 - 12
| 16K
| auf dem PC
| USB
| Kleiner Arbitrary Waveform Generator eingebaut.
|-
| [http://www.hantek.com.cn/english/produce_list.asp?unid=62 DSO-2090 USB]
| Hantek - Qingdao Hatek Electronic Co., Ltd.
| 200
| 2
| 1 Kanal: 100 / 2 Kanäle: 50
| 40
| 8
| 1 Kanal: 64K / 2 Kanäle: 32K
| auf dem PC
| USB
| Wenige Vorteile gegenüber einem Tischgerät. Analogbandbreite bei der Samplingrate nicht ausnutzbar. Kleiner Eingangsspannungsbereich. Unter diversen anderen Namen erhältlich.
|-
| [http://www.hantek.com.cn/english/produce_list.asp?unid=63 DSO-2150 USB]
| Hantek - Qingdao Hatek Electronic Co., Ltd.
| 200
| 2
| max. 150
| 60
| 8
| 10K-32K/Kanal
| auf dem PC
| USB
| .
|-
| [http://www.hantek.com.cn/english/produce_list.asp?unid=64 DSO-2250 USB]
| Hantek - Qingdao Hatek Electronic Co., Ltd.
| 220
| 2
| max. 250
| 100
| 8
| 10K-512K/Kanal
| auf dem PC
| USB
| .
|-
| Mephisto Scope 1 (UM202)
| Meilhaus
| 333
| 2
| 1
| 2
| 16
| 256K
| ..
| USB
| 5 in 1,
Oszilloskop,
Logik-Analysator,
Voltmeter,
Datenlogger analog und digital,
Digital-I/O
|-
| MSO-19
| Link Instruments Inc.
| 172
| 1
| 200
| 60
| ??
| 1K
| ..
| USB
|
Oszilloskop,
Logik-Analysator,
Pattern Generator,
TDR
|}

==== Soundkarten-Oszilloskope ====
[[Bild:Soundoszi.JPG|thumb|right|300px|Soundkarten Oszilloskop]]
Wem ein wirklich einfaches Oszilloskop für kleine Frequenzen (bis etwa 20 kHz) ausreicht, bspw. um die Kommunikation am I2C-Bus zu analysieren, kann dazu die Soundkarte des PC benutzen.
Allerdings eignet sich eine Soundkarte nicht dazu, Gleichspannungen zu messen, zu niederfrequente Signale können daher nicht damit erfasst werden: Im Screenshot nebenan erkennt man das z. B. an der fallenden Gerade am Schluss (obwohl der tatsächliche Signalpegel konstant oben bleibt). Auch ist hier besondere Vorsicht geboten, da Soundkarten nur für geringe Spannungen ausgelegt sind und bei einer zu hohen Eingangsspannung möglicherweise der ganze PC beschädigt wird. Daher ist eine Vorschaltung mit Spannungsbegrenzung (ca 0,7V) nötig.

Der Vorteil der Soundkartennutzung ist, dass es sich dank des PCs um eine Art Speicheroszilloskop handelt und die Daten zum Beispiel in Excel analysiert werden können.

* [http://www.scheidig.de/Deutsch/Download/SpekOszi/info.htm Hardy u. Karola Scheidig] verschiedene Programme zum Messen mit der Soundkarte.
* [http://www.sillanumsoft.org/ Visual Analyser] von Alfredo Accattatis und der University of Rome Tor Vergata, "Donateware"
* [http://www.zeitnitz.de/Christian/scope_en Soundcard Oscilloscope für Windows] von Christian Zeitnitz, kostenlos für Privatanwendung
* [http://www.qsl.net/dl4yhf/spectra1.html Spectrum Lab von DL4YHF]
* [http://w5big.com/spectrogram.htm Spectrogram] von R.S. Horne, ältere Version kostenlos
* [http://www.audiotester.de/ Audiotester 30-Tage-Version kostenlos]
* [http://www.dasylab.com/ DasyLab] Eingeschränkte Version (Soundkarte und serielle Schnittstelle) als Beilage zum Buch "Signale-Prozesse-Systeme" ISBN 9783642018633
* [http://www.zelscope.com/ Zelscope] von Constantin Zeldovich 14-Tage Evaluationsversion
* [http://www.dxzone.com/catalog/Software/Spectrum_analyzers/ Linksammlung]
==== Grafikkarten-Oszilloskope ====
Videokarten, die über einen Input verfügen, stellen ebenfalls eine Alternative zu käuflichen Oszilloskopen dar, da sie 3kanalig Frequenzen bis 150 MHz verarbeiten können. Die Auflösung liegt in der Gegend von 6-8 Bit maximal, was für einfache Anzeigen jedoch reicht.

=== Selbstbau ===

Selbstbau spart kein Geld. Der Spaß liegt im Bauen.

Es gibt diverse preiswerte Bausätze für Spielzeug-Oszilloskope. Die Ergebnisse nach dem Zusammenbau sind als Oszilloskop wenig brauchbar.

Daneben findet man nur sehr wenige Selbstbau-Projekte deren Ergebnisse überzeugen. Einige interessante Projekte sind [http://www.mikrocontroller.net/topic/228997?goto=new#2308320]n und [http://www.ssalewski.de/DAD.html.de]. Dazu sei allerdings gesagt, dass der Aufwand an Material und Messmitteln schnell die Kosten für ein fertiges Oszilloskop überschreitet.

Auf eBay werden immer noch die Oszilloskope der früheren Firma Wittig (heute Welec), wie zum Beispiel das W2012A, angeboten. Als Alternative zu der fehlerträchtigen Orginalfirmware ist mittlerweile eine Open-Source Variante verfügbar die kontinuierlich weiterentwickelt wird. Ebenfalls wird an Hardware Erweiterungen gearbeitet die die Qualität des Oszilloskops deutlich steigern. Wer sich nicht sicher ist ob das Gerät seinen Ansprüchen genügt sollte bei den Entwicklern nachfragen. [http://sourceforge.net/apps/trac/welecw2000a/wiki] Auch hier ist der Weg das Ziel.

== Siehe auch ==

* [[AVR_Softwarepool#Oszilloskop|AVR Softwarepool: Oszilloskop]]
* [[Einfaches Oszilloskop mit Bascom-AVR]]
* [[USB_Oszilloskop]]
* [[Logic_Analyzer]]
* [[LCS-1M - Ein einfaches, preiswertes, mikrokontrollergesteuertes Zweikanal-Oszilloskop zum Selberbauen]] ([[Picaxe]])

== Links & Literatur ==
* [http://www.elektronikpraxis.vogel.de/index.cfm?pid=9681 Online-Dossier Grundlagen digitaler Oszilloskope. ] Veröffentlicht auf Elektronikpraxis online
* [http://www.tek.com/Measurement/App_Notes/XYZs/03W_8605_3.pdf XYZs of Oscilloscopes Primer]. Tektronix 03W-8605-3. 20091. Grundlagen digitaler Oszilloskope und das messen mit ihnen, wobei die Tektronix-Produktpalette im Vordergrund steht.
* [http://www.tek.com/Measurement/App_Notes/ABCsProbes/60W_6053_9.pdf ABCs of Probes Primer]. Tektronix 60W-6053-9. 2009. Die Grundlagen von Tastköpfen, natürlich am Beispiel von Tektronixs Tastköpfen.
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/1?filter=oszi*+-oszillator Forum-Beiträge zum Thema Oszilloskop] (Kaufberatung, Anwendung)
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/3?filter=oszi*+-oszillator Beiträge im Markt-Forum]
* [http://www.virtuelles-oszilloskop.de/ Ein virtuelles interaktives Oszilloskop] ala HAMEG HM203-6 20 MHz zum Üben (Seite auf [http://www.virtuelles-oszilloskop.com Englisch])
* [http://www.eosystems.ro/eoscope/eoscope_en.htm Selbstbau-DSO 40MSPS]
* [http://www.sigcon.com/Pubs/straight/probes.htm Probing High-Speed Digital Designs], Originally published in [http://www.elecdesign.com/ Electronic Design Magazine], March, 1997
* [http://hackedgadgets.com/2007/12/10/oscilloscope-tutorials/ Oscilloscope Tutorials] Linkliste bei hackedgadgets.com
* [http://www.eevblog.com/2011/03/30/eevblog-159-oscilloscope-trigger-holdoff-tutorial/ EEVBlog #159] Videotutorial von Dave Jones zu '''Trigger Holdoff''', (engl.)

== Software ==
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/167705#1602827 WinXP Software für OsziFox/ProbeScope] von Micha B. (chameo)

* [http://users.physik.fu-berlin.de/~jtt/fsc2.phtml fsc2] is a program running under GNU/Linux for controlling spectrometers. Supported devices include digitizing oscilloscopes too:
** Tektronix Digitizing Oscilloscope TDS520, TDS520A, TDS520C, TDS540, TDS744A and TDS754A
** LeCroy Digitizing Oscilloscope 9400, 9410, 9420, 9424, 9424e and 9450(A)
** LeCroy Digitizing Oscilloscope Waverunner and Waverunner-2 (LT224, LT 262, LT264, LT342, LT344, LT354, LT362, LT364, LT372, LT374, LT584, 44(M)Xi, 62X1, 64(M)Xi, 104(M)Xi, 204(M)Xi)
** LeCroy Digitizing Oscilloscope WaveSurfer (422, 424, 432, 434, 452 and 454)

* [http://xoscope.sourceforge.net/ xoscope, oscope] is a digital oscilloscope using input from a sound card or EsounD and/or a ProbeScope/osziFOX and Bitscope hardware. Includes 8 signal displays, variable time scale, math,memory, measurements, and file save/load. (Linux, GPL)

* [http://www.mtoussaint.de/qtdso.html QtDSO] is a frontend for the Velleman PCS64i digital oscilloscope (Anm.: Velleman nicht mehr unterstützt) It provides a fully featured oscillocope mode (including XY plot and math) and a highly configurable spectrum analyzer mode. Für '''Digitalmultimeter''' gibt es vom gleichen Autor [http://www.mtoussaint.de/qtdmm.html QtDMM] und [http://www.mtoussaint.de/qtdmm2.html QtDMM2].

* [http://www.eig.ch/fr/laboratoires/systemes-numeriques/projets/osqoop-l-oscilloscope-libre/index.html Osqoop] est un oscilloscope logiciel sous licence libre. Il permet de travailler sur un nombre arbitraire de canaux et des acquisitions de longue durée. Wiki description: [http://gitorious.org/osqoop Osqoop] is a multi-platform open source software oscilloscope based on Qt 4. It connects to various hardware data sources such as the sound input or a dedicated USB board.

*[http://code.google.com/p/gds2000tools/ gds2000tools] ist eine Linux-Software für GW-Instek GDS-2000 und andere GW-Instek Oszilloskope.

* [https://code.google.com/p/xoscillo/ Xoscillo] - A software oscilloscope that acquires data using an Arduino or a Parallax (more platforms to come). (Lizenz: CC-BY-NC-SA 3.0; Windows and Linux (needs mono))

* [http://sourceforge.net/projects/oscope2100/ Oscope 2100] Linux software für Hantek DSO-2100.

* [http://sourceforge.net/projects/openhantek/ OpenHantek] Linux Software für Hantek (Voltcraft/Darkwire/Protek/Acetech) DSO-2090.

* [http://sourceforge.net/projects/dsoda/ Digital Soda] DSO-2250 Software.

* [http://owondriver.sourceforge.net/ Owon Driver, Ownon Dump] Linux-Treiber für Owon-Oszilloskope.

* [http://foss.doredevelopment.dk/wiki/Lxi-control Lxi-Control] Kommandozeilen-Applikation zur Fernsteuerung von Geräten mit LXI-Schnittstelle.

* [http://gpib-utils.sourceforge.net/ gpib-util] Linux Kommandozeilen-Applikation, unterstützt diverse Oszilloskope (und andere Geräte) mit GPIB-Schnittstelle.

* [http://optics.eee.nottingham.ac.uk/vxi11/ VXI11] Bibliothek und Programme für Geräte mit VXI-11 Schnittstelle.

* [http://sourceforge.net/projects/wfmreader/ Linux WFM Datenformat-Leser].

=== Datenauswertung ===

Bei Oszilloskopen (DSOs), die es erlauben, die gemessenen Daten zu einem PC zu übertragen, kann man die Messwerte auf dem PC weiter auswerten. Zum Beispiel ein Signal demodulieren, filtern oder dekodieren. Grundsätzlich ist die Auswertung in jeder Programmiersprache möglich. Programmiersprachen für numerische Berechnungen eignen sich jedoch besonders.

* [http://www.mathworks.com Matlab] und Clones wie [http://www.scilab.org/ SciLab] oder [http://www.gnu.org/software/octave/ GNU Octave]

* [http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/?term=Oscilloscope Matlabcentral Fileexchange, Suche nach ''Oscilloscope''] Auf Matlabcentral Fileexchange finden sich auch MatLab Lese- und Auswertungsfunktionen für diverse Oszilloskope. Hinweis: Die von MatLab für die Kommunikation mit einem Oszilloskop verwendeten Toolboxen und Funktionen fehlen häufig bei den Clones wie GNU Octave. Man ist hier auf das original MatLab angewiesen.

* Eines Ingenieurs unwürdig<ref>Es ist sehr einfach Fehler in Tabellenkalkulationen zu machen, die typischerweise lange unentdeckt bleiben. [http://www.eusprig.org/ Untersuchungen] haben gezeigt, dass bereits dann bis zu 90% aller Tabellenkalkulationsblätter fehlerhaft sind, wenn es nur um einfache mathematische Grundoperationen (Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Dividieren) geht.</ref> sind Microsoft Excel oder andere Tabellenkalkulationen. Trotzdem sind sie zur Datenauswertung populär.

== Fußnoten ==
<references />

[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Oszilloskope und Analyzer| ]]

Labornetzgeräte

2012-01-09T22:39:11Z

Cpt nemo: /* Netzgeräte mit Zusatzfunktionen */

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte als bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarm/Abschaltung bei Überschreitung von einstellbaren Schwellwerten
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Geräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen. Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräten mit relativ geringer Leistung üblich. Bei Lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekühlten Geräten kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei Berührung beschädigt werden. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Lüftungsschlitze ===
Bei Geräten, die Lüftungsschlitze auf der Oberseite haben, besteht die Gefahr, dass Gegenstände reinfallen können, wodurch das Gerät beschädigt werden kann. Weiterhin kann es passieren, dass der Luftstrom durch die Schlitze behindert wird, wenn man etwas auf dem Gerät ablegt oder mehrere Geräte aufeinander stapelt.
Je nach dem, wo das Gerät aufgestellt werden soll, können deshalb seitliche Lüftungsschlitze vorteilhaft sein. Allerdings sind seitliche Lüftungsöffnungen meistens mit einem aktiven Lüfter kombiniert.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Hier ist wichtig, dass das Gerät einen kleinen Tempraturkoeffizient hat, so dass die Ausgangsspannung auch bei Temperaturschwankungen möglichst stabil bleibt.

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt (siehe dazu auch Artikel [[Auflösung und Genauigkeit]]).

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen. Bei Geräten mit digitaler Sollwertvorgabe muss hier die kleinste Schrittweite beachtet werden.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD 7-Segment Anzeige (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD Punktmatrix-Anzeige (in der Regel beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeige (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

Unbeleuchtete LCD-Anzeigen sind bei schlechter Beleuchtung oder ungünstigem Blickwinkel manchmal schlecht ablesbar, bei 7-Segment LED-Anzeigen ist die Ablesbarkeit wesentlich besser.

Mit 7-Segment Anzeigen lassen sich allerdings nur Ziffern und einige wenige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb häufig Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen [http://de.wikipedia.org/wiki/Fluoreszenzanzeige], die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Diese haben einen sehr weiten Blickwinkel und sehr scharfe und klare Zeichen. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache lineare Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|}

== Einfache Schaltnetzgeräte ==
{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
|-
|Delta Elektronika
|ES 030-5
|
|30
|5
|1
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|PSI 6032-03
|425
|32
|3
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2342-06B
|580
|42 + 42 + 6
|6 + 6 + 4
|3
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|ELV
|PPS 5330
|120
|30
|3
|1
|linear
|-
|ELV
|SPS 5630
|200
|30
|6 (max. 75W)
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|PeakTech
|1885
|270
|40
|5
|1
|getaktet
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung_und_Energiequellen]]

Labornetzgeräte

2012-01-09T22:35:08Z

Cpt nemo: /* Netzgeräte mit Zusatzfunktionen */

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte als bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarm/Abschaltung bei Überschreitung von einstellbaren Schwellwerten
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Geräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen. Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräten mit relativ geringer Leistung üblich. Bei Lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekühlten Geräten kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei Berührung beschädigt werden. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Lüftungsschlitze ===
Bei Geräten, die Lüftungsschlitze auf der Oberseite haben, besteht die Gefahr, dass Gegenstände reinfallen können, wodurch das Gerät beschädigt werden kann. Weiterhin kann es passieren, dass der Luftstrom durch die Schlitze behindert wird, wenn man etwas auf dem Gerät ablegt oder mehrere Geräte aufeinander stapelt.
Je nach dem, wo das Gerät aufgestellt werden soll, können deshalb seitliche Lüftungsschlitze vorteilhaft sein. Allerdings sind seitliche Lüftungsöffnungen meistens mit einem aktiven Lüfter kombiniert.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Hier ist wichtig, dass das Gerät einen kleinen Tempraturkoeffizient hat, so dass die Ausgangsspannung auch bei Temperaturschwankungen möglichst stabil bleibt.

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt (siehe dazu auch Artikel [[Auflösung und Genauigkeit]]).

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen. Bei Geräten mit digitaler Sollwertvorgabe muss hier die kleinste Schrittweite beachtet werden.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD 7-Segment Anzeige (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD Punktmatrix-Anzeige (in der Regel beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeige (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

Unbeleuchtete LCD-Anzeigen sind bei schlechter Beleuchtung oder ungünstigem Blickwinkel manchmal schlecht ablesbar, bei 7-Segment LED-Anzeigen ist die Ablesbarkeit wesentlich besser.

Mit 7-Segment Anzeigen lassen sich allerdings nur Ziffern und einige wenige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb häufig Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen [http://de.wikipedia.org/wiki/Fluoreszenzanzeige], die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Diese haben einen sehr weiten Blickwinkel und sehr scharfe und klare Zeichen. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache lineare Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|}

== Einfache Schaltnetzgeräte ==
{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
|-
|Delta Elektronika
|ES 030-5
|
|30
|5
|1
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|PSI 6032-03
|425
|32
|3
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2342-06B
|580
|42 + 42 + 6
|6 + 6 + 4
|3
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|ELV
|PPS 5330
|120
|30
|3
|1
|linear
|-
|ELV
|SPS 5630
|200
|30
|6 (max. 75W)
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung_und_Energiequellen]]

Labornetzgeräte

2012-01-09T22:33:00Z

Cpt nemo: /* Netzgeräte mit Zusatzfunktionen */

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte als bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarm/Abschaltung bei Überschreitung von einstellbaren Schwellwerten
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Geräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen. Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräten mit relativ geringer Leistung üblich. Bei Lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekühlten Geräten kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei Berührung beschädigt werden. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Lüftungsschlitze ===
Bei Geräten, die Lüftungsschlitze auf der Oberseite haben, besteht die Gefahr, dass Gegenstände reinfallen können, wodurch das Gerät beschädigt werden kann. Weiterhin kann es passieren, dass der Luftstrom durch die Schlitze behindert wird, wenn man etwas auf dem Gerät ablegt oder mehrere Geräte aufeinander stapelt.
Je nach dem, wo das Gerät aufgestellt werden soll, können deshalb seitliche Lüftungsschlitze vorteilhaft sein. Allerdings sind seitliche Lüftungsöffnungen meistens mit einem aktiven Lüfter kombiniert.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Hier ist wichtig, dass das Gerät einen kleinen Tempraturkoeffizient hat, so dass die Ausgangsspannung auch bei Temperaturschwankungen möglichst stabil bleibt.

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt (siehe dazu auch Artikel [[Auflösung und Genauigkeit]]).

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen. Bei Geräten mit digitaler Sollwertvorgabe muss hier die kleinste Schrittweite beachtet werden.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD 7-Segment Anzeige (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD Punktmatrix-Anzeige (in der Regel beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeige (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

Unbeleuchtete LCD-Anzeigen sind bei schlechter Beleuchtung oder ungünstigem Blickwinkel manchmal schlecht ablesbar, bei 7-Segment LED-Anzeigen ist die Ablesbarkeit wesentlich besser.

Mit 7-Segment Anzeigen lassen sich allerdings nur Ziffern und einige wenige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb häufig Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen [http://de.wikipedia.org/wiki/Fluoreszenzanzeige], die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Diese haben einen sehr weiten Blickwinkel und sehr scharfe und klare Zeichen. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache lineare Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|}

== Einfache Schaltnetzgeräte ==
{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
|-
|Delta Elektronika
|ES 030-5
|
|30
|5
|1
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2342-06B
|580
|42 + 42 + 6
|6 + 6 + 4
|3
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|ELV
|PPS 5330
|120
|30
|3
|1
|linear
|-
|ELV
|SPS 5630
|200
|30
|6 (max. 75W)
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung_und_Energiequellen]]

Labornetzgeräte

2012-01-08T12:30:15Z

Cpt nemo: /* Netzgeräte mit Zusatzfunktionen */

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte als bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarm/Abschaltung bei Überschreitung von einstellbaren Schwellwerten
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Geräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen. Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräten mit relativ geringer Leistung üblich. Bei Lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekühlten Geräten kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei Berührung beschädigt werden. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Lüftungsschlitze ===
Bei Geräten, die Lüftungsschlitze auf der Oberseite haben, besteht die Gefahr, dass Gegenstände reinfallen können, wodurch das Gerät beschädigt werden kann. Weiterhin kann es passieren, dass der Luftstrom durch die Schlitze behindert wird, wenn man etwas auf dem Gerät ablegt oder mehrere Geräte aufeinander stapelt.
Je nach dem, wo das Gerät aufgestellt werden soll, können deshalb seitliche Lüftungsschlitze vorteilhaft sein. Allerdings sind seitliche Lüftungsöffnungen meistens mit einem aktiven Lüfter kombiniert.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Hier ist wichtig, dass das Gerät einen kleinen Tempraturkoeffizient hat, so dass die Ausgangsspannung auch bei Temperaturschwankungen möglichst stabil bleibt.

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt (siehe dazu auch Artikel [[Auflösung und Genauigkeit]]).

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen. Bei Geräten mit digitaler Sollwertvorgabe muss hier die kleinste Schrittweite beachtet werden.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD 7-Segment Anzeige (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD Punktmatrix-Anzeige (in der Regel beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeige (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

Unbeleuchtete LCD-Anzeigen sind bei schlechter Beleuchtung oder ungünstigem Blickwinkel manchmal schlecht ablesbar, bei 7-Segment LED-Anzeigen ist die Ablesbarkeit wesentlich besser.

Mit 7-Segment Anzeigen lassen sich allerdings nur Ziffern und einige wenige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb häufig Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen [http://de.wikipedia.org/wiki/Fluoreszenzanzeige], die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Diese haben einen sehr weiten Blickwinkel und sehr scharfe und klare Zeichen. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache lineare Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|}

== Einfache Schaltnetzgeräte ==
{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
|-
|Delta Elektronika
|ES 030-5
|
|30
|5
|1
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|ELV
|PPS 5330
|120
|30
|3
|1
|linear
|-
|ELV
|SPS 5630
|200
|30
|6 (max. 75W)
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung_und_Energiequellen]]

Labornetzgeräte

2012-01-08T12:22:03Z

Cpt nemo: /* Netzgeräte mit Zusatzfunktionen */

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte als bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarm/Abschaltung bei Überschreitung von einstellbaren Schwellwerten
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Geräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen. Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräten mit relativ geringer Leistung üblich. Bei Lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekühlten Geräten kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei Berührung beschädigt werden. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Lüftungsschlitze ===
Bei Geräten, die Lüftungsschlitze auf der Oberseite haben, besteht die Gefahr, dass Gegenstände reinfallen können, wodurch das Gerät beschädigt werden kann. Weiterhin kann es passieren, dass der Luftstrom durch die Schlitze behindert wird, wenn man etwas auf dem Gerät ablegt oder mehrere Geräte aufeinander stapelt.
Je nach dem, wo das Gerät aufgestellt werden soll, können deshalb seitliche Lüftungsschlitze vorteilhaft sein. Allerdings sind seitliche Lüftungsöffnungen meistens mit einem aktiven Lüfter kombiniert.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Hier ist wichtig, dass das Gerät einen kleinen Tempraturkoeffizient hat, so dass die Ausgangsspannung auch bei Temperaturschwankungen möglichst stabil bleibt.

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt (siehe dazu auch Artikel [[Auflösung und Genauigkeit]]).

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen. Bei Geräten mit digitaler Sollwertvorgabe muss hier die kleinste Schrittweite beachtet werden.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD 7-Segment Anzeige (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD Punktmatrix-Anzeige (in der Regel beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeige (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

Unbeleuchtete LCD-Anzeigen sind bei schlechter Beleuchtung oder ungünstigem Blickwinkel manchmal schlecht ablesbar, bei 7-Segment LED-Anzeigen ist die Ablesbarkeit wesentlich besser.

Mit 7-Segment Anzeigen lassen sich allerdings nur Ziffern und einige wenige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb häufig Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen [http://de.wikipedia.org/wiki/Fluoreszenzanzeige], die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Diese haben einen sehr weiten Blickwinkel und sehr scharfe und klare Zeichen. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache lineare Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|}

== Einfache Schaltnetzgeräte ==
{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
|-
|Delta Elektronika
|ES 030-5
|
|30
|5
|1
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|ELV
|PPS 5330
|120
|30
|3
|1
|linear
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung_und_Energiequellen]]

Labornetzgeräte

2012-01-08T12:09:25Z

Cpt nemo: Tabelle Schaltnetzgeräte

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte als bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarm/Abschaltung bei Überschreitung von einstellbaren Schwellwerten
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Geräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen. Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräten mit relativ geringer Leistung üblich. Bei Lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekühlten Geräten kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei Berührung beschädigt werden. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Lüftungsschlitze ===
Bei Geräten, die Lüftungsschlitze auf der Oberseite haben, besteht die Gefahr, dass Gegenstände reinfallen können, wodurch das Gerät beschädigt werden kann. Weiterhin kann es passieren, dass der Luftstrom durch die Schlitze behindert wird, wenn man etwas auf dem Gerät ablegt oder mehrere Geräte aufeinander stapelt.
Je nach dem, wo das Gerät aufgestellt werden soll, können deshalb seitliche Lüftungsschlitze vorteilhaft sein. Allerdings sind seitliche Lüftungsöffnungen meistens mit einem aktiven Lüfter kombiniert.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Hier ist wichtig, dass das Gerät einen kleinen Tempraturkoeffizient hat, so dass die Ausgangsspannung auch bei Temperaturschwankungen möglichst stabil bleibt.

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt (siehe dazu auch Artikel [[Auflösung und Genauigkeit]]).

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen. Bei Geräten mit digitaler Sollwertvorgabe muss hier die kleinste Schrittweite beachtet werden.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD 7-Segment Anzeige (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD Punktmatrix-Anzeige (in der Regel beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeige (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

Unbeleuchtete LCD-Anzeigen sind bei schlechter Beleuchtung oder ungünstigem Blickwinkel manchmal schlecht ablesbar, bei 7-Segment LED-Anzeigen ist die Ablesbarkeit wesentlich besser.

Mit 7-Segment Anzeigen lassen sich allerdings nur Ziffern und einige wenige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb häufig Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen [http://de.wikipedia.org/wiki/Fluoreszenzanzeige], die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Diese haben einen sehr weiten Blickwinkel und sehr scharfe und klare Zeichen. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache lineare Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|}

== Einfache Schaltnetzgeräte ==
{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
|-
|Delta Elektronika
|ES 030-5
|
|30
|5
|1
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung_und_Energiequellen]]

Labornetzgeräte

2012-01-06T16:01:44Z

Cpt nemo:

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte als bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarm/Abschaltung bei Überschreitung von einstellbaren Schwellwerten
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Geräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen. Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräten mit relativ geringer Leistung üblich. Bei Lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekühlten Geräten kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei Berührung beschädigt werden. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Lüftungsschlitze ===
Bei Geräten, die Lüftungsschlitze auf der Oberseite haben, besteht die Gefahr, dass Gegenstände reinfallen können, wodurch das Gerät beschädigt werden kann. Weiterhin kann es passieren, dass der Luftstrom durch die Schlitze behindert wird, wenn man etwas auf dem Gerät ablegt oder mehrere Geräte aufeinander stapelt.
Je nach dem, wo das Gerät aufgestellt werden soll, können deshalb seitliche Lüftungsschlitze vorteilhaft sein. Allerdings sind seitliche Lüftungsöffnungen meistens mit einem aktiven Lüfter kombiniert.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Hier ist wichtig, dass das Gerät einen kleinen Tempraturkoeffizient hat, so dass die Ausgangsspannung auch bei Temperaturschwankungen möglichst stabil bleibt.

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt (siehe dazu auch Artikel [[Auflösung und Genauigkeit]]).

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen. Bei Geräten mit digitaler Sollwertvorgabe muss hier die kleinste Schrittweite beachtet werden.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD 7-Segment Anzeige (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD Punktmatrix-Anzeige (in der Regel beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeige (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

Unbeleuchtete LCD-Anzeigen sind bei schlechter Beleuchtung oder ungünstigem Blickwinkel manchmal schlecht ablesbar, bei 7-Segment LED-Anzeigen ist die Ablesbarkeit wesentlich besser.

Mit 7-Segment Anzeigen lassen sich allerdings nur Ziffern und einige wenige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb häufig Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen [http://de.wikipedia.org/wiki/Fluoreszenzanzeige], die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Diese haben einen sehr weiten Blickwinkel und sehr scharfe und klare Zeichen. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Delta Elektronika
|ES 030-5
|
|30
|5
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|linear
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|linear
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|linear
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|linear
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|linear
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]
[[Kategorie:Spannungsversorgung_und_Energiequellen]]

Labornetzgeräte

2012-01-06T14:49:08Z

Cpt nemo: /* Einfache Labornetzgeräte */

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte als bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarm/Abschaltung bei Überschreitung von einstellbaren Schwellwerten
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Geräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen. Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräten mit relativ geringer Leistung üblich. Bei Lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekühlten Geräten kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei Berührung beschädigt werden. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Lüftungsschlitze ===
Bei Geräten, die Lüftungsschlitze auf der Oberseite haben, besteht die Gefahr, dass Gegenstände reinfallen können, wodurch das Gerät beschädigt werden kann. Weiterhin kann es passieren, dass der Luftstrom durch die Schlitze behindert wird, wenn man etwas auf dem Gerät ablegt oder mehrere Geräte aufeinander stapelt.
Je nach dem, wo das Gerät aufgestellt werden soll, können deshalb seitliche Lüftungsschlitze vorteilhaft sein. Allerdings sind seitliche Lüftungsöffnungen meistens mit einem aktiven Lüfter kombiniert.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Hier ist wichtig, dass das Gerät einen kleinen Tempraturkoeffizient hat, so dass die Ausgangsspannung auch bei Temperaturschwankungen möglichst stabil bleibt.

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt (siehe dazu auch Artikel [[Auflösung und Genauigkeit]]).

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen. Bei Geräten mit digitaler Sollwertvorgabe muss hier die kleinste Schrittweite beachtet werden.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD 7-Segment Anzeige (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD Punktmatrix-Anzeige (in der Regel beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeige (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

Unbeleuchtete LCD-Anzeigen sind bei schlechter Beleuchtung oder ungünstigem Blickwinkel manchmal schlecht ablesbar, bei 7-Segment LED-Anzeigen ist die Ablesbarkeit wesentlich besser.

Mit 7-Segment Anzeigen lassen sich allerdings nur Ziffern und einige wenige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb häufig Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen [http://de.wikipedia.org/wiki/Fluoreszenzanzeige], die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Diese haben einen sehr weiten Blickwinkel und sehr scharfe und klare Zeichen. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Delta Elektronika
|ES 030-5
|
|30
|5
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|linear
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|linear
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|linear
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|linear
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|linear
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]

Labornetzgeräte

2012-01-06T14:45:38Z

Cpt nemo: /* Beleuchtung */

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte als bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarm/Abschaltung bei Überschreitung von einstellbaren Schwellwerten
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Geräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen. Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräten mit relativ geringer Leistung üblich. Bei Lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekühlten Geräten kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei Berührung beschädigt werden. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Lüftungsschlitze ===
Bei Geräten, die Lüftungsschlitze auf der Oberseite haben, besteht die Gefahr, dass Gegenstände reinfallen können, wodurch das Gerät beschädigt werden kann. Weiterhin kann es passieren, dass der Luftstrom durch die Schlitze behindert wird, wenn man etwas auf dem Gerät ablegt oder mehrere Geräte aufeinander stapelt.
Je nach dem, wo das Gerät aufgestellt werden soll, können deshalb seitliche Lüftungsschlitze vorteilhaft sein. Allerdings sind seitliche Lüftungsöffnungen meistens mit einem aktiven Lüfter kombiniert.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Hier ist wichtig, dass das Gerät einen kleinen Tempraturkoeffizient hat, so dass die Ausgangsspannung auch bei Temperaturschwankungen möglichst stabil bleibt.

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt (siehe dazu auch Artikel [[Auflösung und Genauigkeit]]).

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen. Bei Geräten mit digitaler Sollwertvorgabe muss hier die kleinste Schrittweite beachtet werden.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD 7-Segment Anzeige (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD Punktmatrix-Anzeige (in der Regel beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeige (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

Unbeleuchtete LCD-Anzeigen sind bei schlechter Beleuchtung oder ungünstigem Blickwinkel manchmal schlecht ablesbar, bei 7-Segment LED-Anzeigen ist die Ablesbarkeit wesentlich besser.

Mit 7-Segment Anzeigen lassen sich allerdings nur Ziffern und einige wenige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb häufig Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen [http://de.wikipedia.org/wiki/Fluoreszenzanzeige], die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Diese haben einen sehr weiten Blickwinkel und sehr scharfe und klare Zeichen. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|linear
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|linear
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|linear
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|linear
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|linear
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]

Labornetzgeräte

2012-01-06T14:44:58Z

Cpt nemo: /* Beleuchtung */

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte als bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarm/Abschaltung bei Überschreitung von einstellbaren Schwellwerten
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Geräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen. Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräten mit relativ geringer Leistung üblich. Bei Lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekühlten Geräten kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei Berührung beschädigt werden. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Lüftungsschlitze ===
Bei Geräten, die Lüftungsschlitze auf der Oberseite haben, besteht die Gefahr, dass Gegenstände reinfallen können, wodurch das Gerät beschädigt werden kann. Weiterhin kann es passieren, dass der Luftstrom durch die Schlitze behindert wird, wenn man etwas auf dem Gerät ablegt oder mehrere Geräte aufeinander stapelt.
Je nach dem, wo das Gerät aufgestellt werden soll, können deshalb seitliche Lüftungsschlitze vorteilhaft sein. Allerdings sind seitliche Lüftungsöffnungen meistens mit einem aktiven Lüfter kombiniert.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Hier ist wichtig, dass das Gerät einen kleinen Tempraturkoeffizient hat, so dass die Ausgangsspannung auch bei Temperaturschwankungen möglichst stabil bleibt.

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt (siehe dazu auch Artikel [[Auflösung und Genauigkeit]]).

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen. Bei Geräten mit digitaler Sollwertvorgabe muss hier die kleinste Schrittweite beachtet werden.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD 7-Segment Anzeige (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD Punktmatrix-Anzeige (in der Regel beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeige (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

Unbeleuchtete LCD-Anzeigen sind bei schlechter Beleuchtung oder ungünstigem Blickwinkel manchmal schlecht ablesbar, bei 7-Segment LED-Anzeigen ist die Ablesbarkeit wesentlich besser.

Mit 7-Segment Anzeigen lassen sich allerdings nur Ziffern und einige wenige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb häufig Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen, die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Diese haben einen sehr weiten Blickwinkel und sehr scharfe und klare Zeichen (Wikipedia-Artkel: [http://de.wikipedia.org/wiki/Fluoreszenzanzeige]). Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|linear
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|linear
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|linear
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|linear
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|linear
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]

Labornetzgeräte

2012-01-06T14:38:56Z

Cpt nemo: /* Stabilität und Genauigkeit */

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte als bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarm/Abschaltung bei Überschreitung von einstellbaren Schwellwerten
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Geräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen. Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräten mit relativ geringer Leistung üblich. Bei Lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekühlten Geräten kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei Berührung beschädigt werden. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Lüftungsschlitze ===
Bei Geräten, die Lüftungsschlitze auf der Oberseite haben, besteht die Gefahr, dass Gegenstände reinfallen können, wodurch das Gerät beschädigt werden kann. Weiterhin kann es passieren, dass der Luftstrom durch die Schlitze behindert wird, wenn man etwas auf dem Gerät ablegt oder mehrere Geräte aufeinander stapelt.
Je nach dem, wo das Gerät aufgestellt werden soll, können deshalb seitliche Lüftungsschlitze vorteilhaft sein. Allerdings sind seitliche Lüftungsöffnungen meistens mit einem aktiven Lüfter kombiniert.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Hier ist wichtig, dass das Gerät einen kleinen Tempraturkoeffizient hat, so dass die Ausgangsspannung auch bei Temperaturschwankungen möglichst stabil bleibt.

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt (siehe dazu auch Artikel [[Auflösung und Genauigkeit]]).

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen. Bei Geräten mit digitaler Sollwertvorgabe muss hier die kleinste Schrittweite beachtet werden.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeigen (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

7-Segment-Anzeigen sind normalerweise sehr gut ablesbar, es lassen sich damit allerdings nur Ziffern und einige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb eher Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen, die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|linear
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|linear
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|linear
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|linear
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|linear
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]

Labornetzgeräte

2012-01-06T14:34:27Z

Cpt nemo: /* Verlustleistung und Kühlung */

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte als bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarm/Abschaltung bei Überschreitung von einstellbaren Schwellwerten
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Geräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen. Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräten mit relativ geringer Leistung üblich. Bei Lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekühlten Geräten kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei Berührung beschädigt werden. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Lüftungsschlitze ===
Bei Geräten, die Lüftungsschlitze auf der Oberseite haben, besteht die Gefahr, dass Gegenstände reinfallen können, wodurch das Gerät beschädigt werden kann. Weiterhin kann es passieren, dass der Luftstrom durch die Schlitze behindert wird, wenn man etwas auf dem Gerät ablegt oder mehrere Geräte aufeinander stapelt.
Je nach dem, wo das Gerät aufgestellt werden soll, können deshalb seitliche Lüftungsschlitze vorteilhaft sein. Allerdings sind seitliche Lüftungsöffnungen meistens mit einem aktiven Lüfter kombiniert.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Dabei

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt.

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeigen (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

7-Segment-Anzeigen sind normalerweise sehr gut ablesbar, es lassen sich damit allerdings nur Ziffern und einige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb eher Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen, die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|linear
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|linear
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|linear
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|linear
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|linear
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]

Labornetzgeräte

2012-01-06T14:24:05Z

Cpt nemo: /* Labornetzteile mit erweiterten Funktionen */

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte als bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarm/Abschaltung bei Überschreitung von einstellbaren Schwellwerten
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Geräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen.

Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräte mit eher geringer Leistung üblich. Bei lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekkühlten Geräte kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei berührung beschädigt werden können. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Dabei

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt.

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeigen (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

7-Segment-Anzeigen sind normalerweise sehr gut ablesbar, es lassen sich damit allerdings nur Ziffern und einige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb eher Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen, die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|linear
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|linear
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|linear
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|linear
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|linear
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]

Labornetzgeräte

2012-01-06T14:22:47Z

Cpt nemo: /* Einfache Labornetzteile */

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Einfache Labornetzgeräte haben eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann. Zusätzlich bieten diese Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 aus bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Bei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), normalerweise sind Labornetzgeräte dauerhaft kurzschlussfest.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte las bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarmfunktionen bei überschreiten von einstellbaren Schwellen
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Metzgeräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen.

Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräte mit eher geringer Leistung üblich. Bei lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekkühlten Geräte kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei berührung beschädigt werden können. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Dabei

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt.

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeigen (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

7-Segment-Anzeigen sind normalerweise sehr gut ablesbar, es lassen sich damit allerdings nur Ziffern und einige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb eher Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen, die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|linear
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|linear
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|linear
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|linear
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|linear
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]

Labornetzgeräte

2012-01-06T14:20:31Z

Cpt nemo: Tabelle einfache Netzgeräte

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, Schaltungen oder einzelne Bauteile mit einer definierten Spannung oder einem definierten Strom zu versorgen.

= Funktionen =

Labornetzgeräte sind im Gegensatz zu einfachen Festspannungs-Neztteilen sehr flexibel einsetzbar und haben üblicherweise mindestens folgende Einstellmöglichkeiten und Funktionen:

== Einfache Labornetzteile ==

Labornetzgeräte haben dazu eine einstellbare Ausgangsspannung, die normalerweise von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert eingestellt werden kann.

Zusätzlich bieten dies Geräte eine einstellbare Strombegrenzung, die auch von 0 bis zum Nennstrom des Geräts eingestellt werden kann.

Labornetzgeräte haben außerdem noch eine Anzeige für Ausgangsspannung und Strom. Dafür sind entweder analoge oder digitale Instrumente eingebaut. Nei digitalen Anzeigen werden üblicherweise 3 Stellen angezeigt, die Genauigkeit der Anzeige liegt üblicherweise im Bereich 1%.

Der Ausgang sollte kurzschlussfest sein, was allerdings nicht bei allen Labornetzgeräten der Fall ist. Manche Geräte sind nur kurzzeitig kurzschlussfest (für einige Sekunden), besser ist, wenn das Gerät dauerhaft kurzschlussfest ist.

== Labornetzteile mit erweiterten Funktionen ==

Die Labornetzgeräte der gehobenen Preisklasse haben zusätzlich zu den Grundfunktionen noch weitere Funktionen, wie z.B.:

* Abschaltbarer Ausgang
* Getrennte Anzeige von Soll- und Ist-Werten
* Höhere Messgenauigkeit der Istwerte las bei einfachen Geräten
* Einstellbare Grenzwerte für Strom, Spannung, Leistung
* Alarmfunktionen bei überschreiten von einstellbaren Schwellen
* Programmierbare Spannungs-/Stromverläufe
* Master-Slave-Funktion für Reihen-/Parallelschaltung von mehreren Metzgeräten
* Analoge Schnittstelle für Soll- und Istwerte
* PC-Schnittstelle

= Wichtige Eigenschaften =

== Lineare Netzgeräte vs. Schaltnetzgeräte ==

Es gibt bei Labornetzgeräten sowohl linear geregelte als auch Schaltnetzteile.

Lineare Netzgeräte haben den Vorteil, dass die Regelung üblicherweise schneller und genauer ist. Die Ausgangskapazität ist bei linearen Netzgeräten relativ klein, dadurch kann die Strombegrenzung sehr schnell ansprechen.

Schaltnetzgeräte haben dagegen einen besseren Wirkungsgrad, erzeugen also weniger Abwärme und sind kleiner und leichter als lineare Netzgeräte gleicher Leistung. Deshalb sind vor allem Labornetzgeräte mit hoher Leistung bevorzugt als Schaltnetzteil aufgebaut.

Wenn bei Schaltnetzgeräten eine sehr kleine Ausgangs-Spannung eingestellt wird, wird diese oft nicht sauber ausgeregelt. Meistens brauchen solche Geräte eine bestimmte Mindestspannung am Ausgang.

Weiterhin besteht bei Schaltnetzteilen die Gefahr, dass am Ausgang Störungen sichtbar sind, die durch die interne PWM erzeugt werden.

Weiterhin gibt es auch Geräte, bei denen ein Schaltnetzteil und eine lineare Regelung kombiniert sind. Dadurch werden die Vorteile von beiden Verfahren kombiniert, es ergeben sich dadurch aber auch einige Probleme:

* Bei schnellen Laständerungen kann es passieren, dass das Schaltnetzteil nicht schnell genug nachregelt. Dadurch ändert sich das Regelverhalten und die Ausgangsspannung bzw. Strom sind dann nicht mehr so stabil wie bei einem richtigen linear geregelten Netzgerät.

* Bei schnellen periodischen Laständerungen kann es zusätzlich passieren, dass die Verlustleistung im Linearregler sehr viel höher wird als im Betrieb mit konstanter Ausgangsleistung. Da die lineare Endstufe meistens nicht dafür dimensioniert ist, kann es hier thermische Probleme geben.

== Verlustleistung und Kühlung ==

Das ist vor allem bei linear geregelten Geräten ein sehr wichtiges Kapitel, da eine gute Kühlung relativ viel Geld kostet und die Gerätehersteller hier gerne sparen.

Folgende Punkte sollten hier beachtet werden:

=== Passive Kühlung oder Kühlung mit Lüfter ===
Geräte mit passiver Kühlung erzeugen keine Geräusche, was ein großer Vorteil ist. Passive Kühlung ist aber nur bei Geräte mit eher geringer Leistung üblich. Bei lüfter-gekühlen Geräten sollte darauf geachtet werden, dass der Lüfter relaiv ruhig läuft.

=== Außenliegender Kühlkörper ===
Bei passiv gekkühlten Geräte kann der Kühler ziemlich warm werden. Wenn der Kühler außen am Gehäuse montiert ist, besteht die Gefahr, dass man ihn versehentlich berührt und sich verbrennt oder dass wärmeempfindliche Gegenstände (z.B. kunststoff-isolierte Leitungen) bei berührung beschädigt werden können. Deshalb sollte man Geräte bevorzugen, bei denen der Kühler innerhalb des Gehäuses montiert ist.

=== Dimensionierung der Kühlkörper und Leistungstransistoren ===
Bei vielen billigen Netzgeräten ist die Kühlung zu knapp dimensioniert. Das kann man relativ einfach testen, indem man den Ausgangsspannung und Strom jeweils auf Maximalwerte einstellt und dann den Ausgang kurzschließt.

In diesem Zustand sollte das Gerät längere Zeit (einige Stunden) betrieben werden, bis alles thermisch eingeschwungen ist. Dann muss bei allen Leistungsbauteilen die Temperatur gemessen werden, am einfachsten geht das mit einer Wärmebildkamera. Es sollten nach Möglichkeit keine Temperaturen oberhalb von 100°C auftreten. Wärme-empfindliche Bauteile (z.B. Elkos) sollten nicht wärmer als 70°C sein.

Besonders kritisch sind hier:
* Netztrafo
* Gleichrichter
* Leistungstransistoren und Kühlkörper

== Stabilität und Genauigkeit ==

Wichtige Eigenschaften bei Labornetzgeräten ist die Stabilität und die Genauigkeit.

=== Stabilität ===

Damit wird angegeben, wie konstant ein eingestellter Wert über einen längeren Zeitraum gehalten wird. Dabei

=== Genauigkeit ===

Hier muss unterschieden werden zwischen der Anzeigenauigkeit und der Einstellgenauigkeit.

Die Genauigkeit der Anzeige gibt an, wie genau die angezeigte Ausgangsspannung oder Strom mit der tatsächlichen Spannung übereinstimmt.

Die Einstellgenauigkeit gibt an, wie genau ein bestimmter Sollwert eingestellt werden kann und wie gut die tatsächlichen Werte mit den Sollwerten übereinstimmen.

= Weitere Funktionen =

== Schnittstelle ==

Einige Labornetzgeräte bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Netzgerät verwendet werden. Will man das Netzgerät per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

== Beleuchtung ==

Folgende Display-Arten sind bei Labornetzgeräten üblich:
* Analoginstrument (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LCD (unbeleuchtet oder beleuchtet)
* LED 7-Segment Anzeigen (selbstleuchtend)
* OLED-Anzeigen (selbstleuchtend)
* VFD-Anzeigen (selbstleuchtend)

Anzeigen mit Beleuchtung bzw. selbstleuchtende Anzeigen sind wesentlich besser ablesbar als unbeleuchtete LCD-Anzeigen. Da Labornetzgeräte immer am Netz betrieben werden, ist der Stromverbrauch der Beleuchtung nicht relevant.

7-Segment-Anzeigen sind normalerweise sehr gut ablesbar, es lassen sich damit allerdings nur Ziffern und einige Buchstaben darstellen. Für Geräte mit komplexen Einstellungen und Menu-Führung werden deshalb eher Punkt-Matrix LCD-Anzeigen verwendet.

Mit VFD-Anzeigen, die ebenfalls sehr gut ablesbar sind, könnnen auch komplexe Menüs dargestellt werden. Allerdings sind diese Anzeigen relativ teuer, weshalb sie vor allem in eher teueren Geräten eingesetzt werden.

= Vergleichstabelle Labornetzgeräte =

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Labornetzgeräte zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte eingeteilt in einfache Geräte und Geräte mit Zusatzfunktionen

Die Einteilung geschieht aufgrund der Funktionen, die die Geräte bieten. Das ist also keine Aussage über die Qualität der Geräte.

== Einfache Labornetzgeräte ==

Hier werden Geräte aufgelistet, welche neben den Grundfunktionen (Strom- und Spannungseinstellung, Anzeige der Istwerte) keine weiteren Funktionen besitzen.

{| border="1" class="sortable" id="einfache"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Hameg
|HM8040-3
|280
|20 + 20 + 5
|0.5 + 0.5 + 1
|3
|linear
|-
|Statron
|2223.1
|150
|30
|2.5
|1
|linear
|-
|Statron
|2250.0
|225
|40
|5
|1
|linear
|-
|Statron
|2229.2
|260
|40 + 40
|2.5 + 2.5
|2
|linear
|-
|Statron
|2229.5
|340
|32 + 32 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|Statron
|2225.6
|310
|30 + 30
|5 + 5
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|PS-1302 D
|95
|30
|2
|1
|linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1303pro
|180
|30 + 6
|3 + 2
|2
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2403
|345
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 1.5
|3
|linear
|}

== Netzgeräte mit Zusatzfunktionen ==

Diese Geräte haben mindestens folgende Funktionen:
* abschaltebare Ausgänge
* Anzeige der Sollwerte für Strom und Spannung

{| border="1" class="sortable" id="hochwertige"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Spannung [V]
!Strom [A]
!Kanäle
!linear/getaktet
|-
|Agilent
|U8001A
|290
|30
|3
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3616A
|620
|35
|1.7
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3643A
|690
|35 / 60 (umschaltbar)
|1.4 / 0.8
|1
|linear
|-
|Agilent
|E3632A
|990
|15 / 30 (umschaltbar)
|7 / 4
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1786
|490
|32
|3
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 1788
|615
|32
|6
|1
|linear
|-
|BK Precision
|BK 9130
|685
|30 + 30 + 5
|3 + 3 + 3
|3
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 2042-06B
|235
|42
|6
|1
|getaktet
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 3032-05B
|355
|32
|5
|1
|linear
|-
|EA Elektro-Automatik
|EA-PS 8032-10 DT
|940
|32
|10
|1
|getaktet
|-
|Hameg
|HM7042-5
|685
|32
|2
|2
|linear
|-
|Hameg
|HMP2020
|1190
|32 + 32
|10 + 5
|2
|getaktet + linear
|-
|Hameg
|HMP2030
|1190
|32 + 32 + 32
|5 + 5 + 5
|3
|getaktet + linear
|-
|Voltcraft
|VLP 1405pro
|1190
|40 + 6
|5 + 2
|2
|linear
|-
|-
|Voltcraft
|VLP 2403pro
|320
|40 + 40 + 6
|3 + 3 + 2
|3
|linear
|-
|Voltcraft
|VSP 2410
|470
|40 + 40 + 6
|10 + 10 + 1.5
|3
|getaktet
|}

= Siehe auch =

[[Kategorie:Grundlagen]]

Labornetzgeräte

2012-01-06T13:39:56Z

Cpt nemo: Tabelle hochwertige Netzgeräte

Labornetzgeräte

2012-01-06T12:58:13Z

Cpt nemo:

Labornetzgeräte

2012-01-06T12:55:06Z

Cpt nemo: inhalt gelöscht

Labornetzgeräte

2012-01-06T12:51:23Z

Cpt nemo: Artikel neu angelegt

Multimeter

2012-01-05T16:26:05Z

Cpt nemo: /* Tischmultimeter */

Ein Multimeter dient zur Messung verschiedener elektrischer Größen. Die Grundfunktionen sind Messung von Spannung, Strom, Widerstand. Darüber hinaus bieten viele Geräte noch weitere Funktionen wie Diodentest, Durchgangsprüfer, Kapazitätsmessung, Temperaturmessung, Frequenz und noch mehr.

== Wichtige Eigenschaften ==

Bei der Auswahl eines Multimeters sollte man sich zuerst einmal überlegen, was man damit machen möchte und welche Eigenschaften/Funktionen dafür benötigt werden. Neben der Funktionalität ist Sicherheit ein wichtiges Thema. Je nach Anwendungszweck sollte das Multimeter auch bestimmten Sicherheitsanforderungen genügen.

=== Sicherheit ===

=== Spannungsfestigkeit ===

Eine wesentliche Eigenschaft ist die Spannungfestigkeit des Geräts. Dazu gibt es üblicherweise eine Angabe der Nennspannung zusammen mit der [[Leiterbahnabstände#Überspannungskategorien|Überspannungskategorie]]. Diese Angabe bezieht sich nicht auf den Messbereich intern im Gerät, sondern auf die Stärke der Isolation nach außen.

Solange man nur mit Kleinspannung (< 50V AC bzw 120V DC) und kleinen Strömen arbeitet, sind die Sicherheitsanforderungen an das Multimeter nicht groß; da kann man eigentlich jedes Gerät einsetzen. So ziemlich alle Messgeräte sind für mindestens 300V Cat II spezifiziert, was auch für Messungen an Geräten, die über eine Steckdose am Niederspannungsnetz (230V) betrieben werden, ausreichend ist.

Für Messungen an Geräten, die fest mit dem Niederspannungsnetz verbunden sind, ist die Überspannungskategorie III notwendig. Kategorie IV braucht man für Messungen direkt an oder in der Nähe der Einspeisung in die elektrische Installation von Gebäuden, z.B. im bzw. vor dem Hauptverteiler.

Die Nennspannung bezieht sich dabei auf die Spannung Leiter gegen Erde. Einen guten Sicherheitsstandard bieten üblicherweise Geräte mit 600V Cat III/1000V Cat II; noch bessere Geräte haben 600V Cat IV/1000V Cat III oder sogar 1000V Cat IV.

=== Sicherung ===

Weiterhin ist die Sicherung bei der Strommessung ein sicherheitsrelevantes Bauteil. Viele preiswerte Multimeter haben eine einfache Glasrohrsicherung (5 x 20 mm) mit einer Nennspannung von 250V.

Diese Sicherungen haben nur eine begrenzte Abschaltfähigkeit, vor allem bei Messungen mit Gleichstrom und hoher Spannung bildet sich in so einer Sicherung ein Lichtbogen und die Sicherung trennt nicht. Das kann zur Zerstörung des Multimeters (Brand, Explosion) und ernsthaften Verletzungen führen.

Vor allem bei Strommessungen bei hoher Gleichspannung sollte darauf geachtet werden, dass im Multimeter eine Sicherung eingebaut ist, die ein Trennvermögen von 1000V und 20 kA hat. Diese Sicherungen haben meistens die Abmessungen 10 x 38 mm.

=== Analog oder Digital ===

Die große Masse an Multimetern heute ist digital, daher auch die weit verbreitete Abkürzung DMM ('''D'''igital'''m'''ulti'''m'''eter). Dennoch gibt es noch ein paar wenige, neue Analoggeräte. Wo liegen nun die Vor- und Nachteile?

==== Analoges Multimeter ====

Diese Geräte sind rein passiv aufgebaut und bestehen nur aus einem Drehspulmesswerk und vielen Widerständen zur Messbereichsumschaltung.

Vorteile:
* keine Stromversorgung nötig
* Intuitive Anzeige von Schwankungen des Messwerts, Trendanzeige
* unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen

Nachteile:
* deutlich niedrigerer Innenwiderstand bei Spannungsmessungen
* Ablesefehler
* geringere Auflösung des Messwerts beim Ablesen
* keine automatische Bereichswahl möglich
* bedingt durch die Ablesefehler und mechanische Probleme nur eine begrenzte Genauigkeit erreichbar

==== Digitales Multimeter ====

Vorteile:
* Kein Ablesefehler
* Deutlich bessere Auflösung, dadurch mehr Genauigkeit möglich
* durch geeignete [[AD-Wandler]] sehr hohe [[Auflösung und Genauigkeit]] möglich
* sehr hoher Eingangswiderstand bei Spannungsmessungen
* hohe Empfindlichkeit durch Eingangsverstärker
* automatische Bereichswahl möglich

Nachteile:
* benötig eine Stromversorgung
* keine intuitive Anzeige von Messwertschwankungen
* empfindlicher bezüglich Störeinkopplungen
* kann selber Störquelle bei extrem empfindlichen Messungen sein

Teilweise hat man heute erfolgreich einige Vorteile der analogen Anzeige in die digitalen Multimeter übernehmen können. So bieten einge Messgeräte eine quasianaloge Bandanzeige des Messwerts, welcher das Verhalten eines Zeigerinstruments brauchbar nachbildet.

==== Analoges Multimeter mit Messverstärker ====

Bei diesen Geräten wird versucht, einige Vorteile des DMM mit der Analoganzeige zu kombinieren.

Vorteile:
* Intuitive Anzeige von Schwankungen des Messwerts, Trendanzeige
* etwas unempfindlicher gegen elektromagnetische Störungen als digitale Multimeter
* sehr hoher Eingangswiderstand bei Spannungsmessungen
* hohe Empfindlichkeit durch Eingangsverstärker
* automatische Bereichswahl möglich

Nachteile:
* Ablesefehler
* geringere Auflösung des Messwerts beim Ablesen
* benötig eine Stromversorgung
* bedingt durch die Ablesefehler und mechanische Probleme nur eine begrenzte Genauigkeit erreichbar

Die meisten Anwender kaufen sich ein Digitalmultimeter mit einer guten Genauigkeit und nur für einfache Messungen, bei denen nicht die Genauigekeit sondern die intuitive Anzeige im Vordergrund steht, ein Analoggerät.

== Auflösung und Genauigkeit ==

Zur wichtigen Unterscheidung von [[Auflösung und Genauigkeit]] gibt es einen eigenen Artikel.

=== Auflösung ===

Beim Digitalmultimeter wird ein digitaler Wert angezeigt; der Zusammenhang zwischen Auflösung und Messbereich wird durch die Anzahl der Stellen bzw. die Anzahl der darstellbaren Zahlenwerte bestimmt. Ein 3 1/2 - stelliges Display hat einen Bereich von 0 - 1999, der Dezimalpunkt kann dabei an jeder beliebigen Stelle sein. Man spricht hier auch von 2000 Schritten (engl. counts). Geräte mit 4 1/2 Stellen haben 20.000 Counts, das ist ein Anzeigeumfang von 0 - 19.999. Anzeigen mit 4.000 Counts werden manchmal auch als 3 3/4 Stellen bezeichnet, Geräte mit 6.000 Counts als 3 5/6 Stellen usw.

Die Auflösung des Multimeters ist die kleinste Änderung im Messwert, die dargestellt werden kann. Ein Gerät mit z.B. 20.000 Counts hat im 2V - Messbereich eine Auflösung von 2V / 20000 = 0,1 mV.

=== Grundgenauigkeit ===

In den Datenblättern wird in der Regel die Grundgenauigkeit eines Multimeters angegeben. Damit wird die Genauigkeit der internen Referenz und des A/D-Wandler spezifiziert; meistens ist dieser Wert gleich der Genauigkeit bei DC-Spannungsmessung.

=== Toleranz ===

Wichtiger als die Grundgenauigkeit ist aber aber die Toleranz in den einzelnen Messbereichen. Üblich sind dabei Angaben in der Form +/- (0,2% + 3 Digits). Das bedeutet, dass die maximale Abweichung 0,2% vom angezeigten Messwert und zusätzlich 3 Digits beträgt.

Üblicherweise hat ein Multimeter bei der DC-Spannungsmessung die höchste Genauigkeit. Bei der DC-Strommessung wird ein Shunt-Widerstand verwendet, dieser muss eine hohe Belastbarkeit und gleichzeitig einen niedrigen Temperaturkoeffizienten haben, was relativ teuer ist. Deshalb ist die Genauigkeit hier meistens deutlich schlechter als bei der Spannungsmessung.

Bei Wechselspannung bzw. -strom hängt die Genauigkeit vom verwendeten Messverfahren ab. Hier wird der Effektivwert angezeigt. Viele Multimeter messen die Signalamplitude oder einen Mittelwert und berechnen daraus den Effektivwert. Damit liefern diese Geräte nur bei einer exakten Sinusform einen genauen Messwert.

=== True-RMS, Crest-Faktor ===

Um bei anderen Kurvenformen einen genauen Effektivwert zu messen braucht man ein True-RMS Multimeter. Hier wird das Signal entweder analog quadriert oder digital mit einer hohen Frequenz abgetastet und ein quadratischer Mittelwert berechnet. Damit erhält man theoretisch für beliebige Signalformen einen genauen Messwert, allerdings gilt das nur in einem bestimmten Frequenzbereich. Im Datenblatt wird meistens auch ein maximaler Crest-Faktor angegeben, das ist das maximale Verhältnis zwischen dem Spitzenwert und dem Effektivwert, beim dem die Genauigkeit innerhalb der spezifizierten Toleranz liegt.

== Weitere Funktionen ==

=== Durchgangsprüfer ===

Diese Funktion wird in der Elektronikpraxis sehr oft benötigt, demzufolge sollte das Multimeter sie haben. Wichtig ist, daß ein Pieper zur Signalisierung verfügbar ist und dieser ohne nennenswerte Verzögerung reagiert. Einige Multimeter sind da recht langsam, eine "Denkpause" von einer Sekunde ist da sehr störend wenn man viele Verbindungen durchmessen will.

=== Diodentest ===

Auch eine sehr nützliche Funktion, auf die man nicht verzichten sollte.

=== Widerstandsmessung ===

Diese ist in vielen Multimetern vorhanden und für den Hobbybastler auch sehr wichtig.

=== Temperatursensor ===

Viele Multimeter werden mit einem [[Temperatursensor]] geliefert, dabei handelt es sich fast immer um ein Thermoelement. Damit kann man relativ einfach Temperaturen zwischen -50°C bis 350°C messen.

=== Schnittstelle ===

Einige Multimeter bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Multimeter bzw. Datenschreiber verwendet werden. Diese Schnittstelle ist per [[Optokoppler]] [[Galvanische Trennung|galvanisch getrennt]], damit kann man gefahrlos messen. Will man das Multimeter per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

Ältere Tischmultimeter, wie sie in der Industrie benutzt worden sind,
besitzen hingegen stattdessen (wenn sie eine PC-Schnittstelle
überhaupt haben) meist ein GPIB-Interface. Dabei handelt es sich um einen
Messgerätebus, der zwar eine eigene Interfacekarte im PC benötigt
(billig als ISA zu bekommen, relativ teuer als PCI; auch USB-GPIB ist
möglich), aber recht universell für verschiedenste
(Industrie-)Messgeräte genutzt werden kann.

=== Transistortester ===

Damit kann man die Stromverstärkung eines Transistors bei kleinen Strömen messen. Bisweilen ganz nett, praktisch wird sie aber eher wenig gebraucht.

=== Messung von Induktivität, Kapazität und Frequenz ===

Diese Messmöglichkeiten sind in verschiedenster Kombination verfügbar, aber eher als nette Zugabe anzusehen. Sie erreicht meist keine sonderlich hohe Genauigkeit. Vor allem die Frequenzmessung ist eher eine Schätzung und hat mit einem echten Frequenzmesser wenig gemeinsam. Wer ersthaft diese Größen messen will, kauft sich besser ein speziell dafür gebautes Messgerät. Zur groben Messung der Parameter sind die Funktionen ausreichend.

=== Beleuchtung ===

In bestimmten Situationen kann eine Beleuchtung der Anzeige recht nützlich sein, da aus Stromspargründen die Anzeige immer ein LCD ist. Die große Masse der Anwender braucht sie jedoch nicht.

=== Messwertspeicher ===

Viele Multimeter können auf Knopfdruck den Messwert einfrieren. Das ist dann hilfreich, wenn man an einem schwer zugänglichen Ort eine Messung machen muss und dabei das Display nicht ablesen kann, typisch an großen Maschinen und Anlagen.

=== Auto Range ===

Die meisten besseren Multimeter verfügen über eine automatische Messbereichswahl, d.h. das Multimeter stellt automatisch den optimalen Messbereich ein. Das hat Vor- und Nachteile.

Voteile
* einfache Messung unbekannter Größen

Nachteile
* Durch die meist nötige Umschaltung des Messbereichs und Mehrfachmessung durch das Multimeter verlängert sich die Messzeit, welche man bei bestimmten Messungen nicht gebrauchen kann. Ausserdem schwankt dadurch die Anzeige zusätzlich, was das Ablesen bei sich ändernden Messwerten erschwert.

Ein Multimeter sollte auf jeden Fall die Möglichkeit bieten, die Auto Range Funktion abzuschalten.

== Vergleichstabelle Multimeter ==

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Multimeter zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte in drei Kategorien eingeteilt.

Bei den Sicherungen ist entweder die Baugröße oder die Nennspannung und Abschaltstrom angegeben; wenn das Gerät mehrere Sicherungen enthält, dann kommt zuerst der Wert für den mA Messbereich und danach die Sicherung für den A Messbereich.

=== Einsteigergeräte ===

Das sind preiswerte Geräte, mit denen viele Messaufgaben durchgeführt werden können, wenn keine sehr hohen Anforderungen an Genauigkeit gestellt werden. Für Einsteiger und Fortgeschrittene findet sich im Bereich unter 50 Euro immer ein Gerät, das den Ansprüchen gerecht wird. Will man Messungen am 230V Netz durchführen, sollte man auf keinen Fall Billigstgeräte aus der Ramschkiste verwenden sondern auf qualitativ hochwertige Ware zurückgreifen.

{| border="1" class="sortable" id="multimeter"
|-
!Hersteller || Bezeichnung ||Preis [EUR] || Counts || Grundgenauigkeit [%] || Messbereich DC V || Spannungsklasse ||Sicherung
|-
|Amprobe
|30XR-A
|70
|2.000
|1
|600V
|300V Cat III, 600V Cat II
|10x38 mm
|-
|Amprobe
|33XR-A
|95
|4.000
|0,7
|1000V
|600V Cat III, 1000V Cat II
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Benning
|MM 1
|70
|3.200
|0,5
|600V
|600V Cat III
|k. A.
|-
|Benning
|MM 2
|85
|2.000
|0,5
|1000V
|600V Cat III
|6,35x32 mm / 6,35x32 mm
|-
|Benning
|MM 3
|105
|2.000
|0,5
|600V
|300V Cat III
|6,35x32 mm / 6,35x32 mm
|-
|Benning
|MM 4
|120
|4.200
|0,5
|600V
|300V Cat III
|k. A.
|-
|Peaktech
|1070
|10
|2.000
|0,5
|250V
|250V Cat II
|k. A.
|-
|Peaktech
|2010
|25
|2.000
|0,5
|1000V
|600V Cat III, 1000V Cat II
|k. A.
|}

=== Mittelklasse-Geräte===

Diese Geräte haben alle eine Grundgenauigkeit besser als 0,5 und sind besser ausgestattet als die Einsteigerklasse. Die Spannungsfestigkeit ist mindestens 600V Cat III.

{| border="1" class="sortable" id="multimeter"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Counts
!Grundgenauigkeit [%]
!TRMS
!Spannungsklasse
!Sicherung
|-
|Amprobe
|34XR-A
|125
|4.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III, 1000V Cat II
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Amprobe
|37XR-A
|140
|10.000
|0,1
|Ja
|600V Cat III, 1000V Cat II
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Amprobe
|38XR-A
|165
|10.000
|0,25
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Agilent
|U1241B
|215
|10.000
|0,09
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|10x35 mm / 10x38 mm
|-
|Benning
|MM 7-1
|220
|6.000
|0,08
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|10x35 mm / 10x38 mm
|-
|Benning
|MM 10
|165
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|6,35x32 mm
|-
|Benning
|MM 11
|350
|20.000
|0,08
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|10x35 mm / 10x38 mm
|-
|Fluke
|114
|145
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III
| -
|-
|Fluke
|115
|170
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III
|1000V / 15kA
|-
|Fluke
|117
|200
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III
|1000V / 15kA
|-
|Fluke
|77 IV
|400
|6000
|0,3
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|Fluke
|175
|225
|6000
|0,15
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|Fluke
|177
|270
|6000
|0,09
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|Fluke
|179
|300
|6000
|0,09
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|Peaktech
|P3320
|55
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III, 1000V Cat II
|k. A.
|-
|Peaktech
|P3360
|85
|40.000
|0,06
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Peaktech
|P3380
|190
|22.000
|0,12
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|UNI-T
|UT61E
|62
|22.000
|0,1
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|5x20 mm
|-
|UNI-T
|UT71B
|97
|20.000
|0,08
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|5x20 mm
|-
|UNI-T
|UT71C
|120
|40.000
|0,05
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|5x20 mm
|}

=== Oberklasse-Geräte ===

Diese Geräte haben eine Grundgenauigkeit von mindestens 0,1 und bieten einen sehr hohen Sicherheitsstandard. Die Spannungsfestigkeit ist mindestens 1000V Cat III. Diese Geräte haben Zusatzfunktionen wie z.B. parametrierbare Tiefpassfilter, Messung der Grundfrequenz an Wechselrichtern, etc. Sie sind meist nur für Profis interessant und bezahlbar.

{| border="1" class="sortable" id="multimeter"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Counts
!Grundgenauigkeit [%]
|-
|Agilent
|U1251A/B
|
|50.000
|0,025
|-
|Fluke
|83 V
|380
|6.000
|0,1
|-
|Fluke
|87 V
|450
|20.000
|0,05
|-
|Gossen Metrawatt
|METRAHIT PRO
|360
|10.000
|0,05
|}

=== Tischmultimeter ===

Tischmultimeter bieten eine sehr hohe Genauigkeit und eine hohe Geschwindigkeit. Für genaue Widerstandsmessung gibt es eine [http://de.wikipedia.org/wiki/Vierdrahtmessung Vierdrahtmessung],
wodurch sich der Widerstand der Messleitungen nicht auf das Ergebnis auswirkt. Auf Grund ihrer sehr hohen Genauigkeit wird diese nicht in Prozent sondern ppm angegeben, u.a. weil niemand die vielen Nullen nach dem Komma zählen will.

1ppm = 0,0001% (engl. one part per million, der millionste Teil)

{| border="1" class="sortable" id="multimeter"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Counts
!Grundgenauigkeit [ppm]
!TRMS
|-
|Agilent
|34401A
|985
|1.000.000
|15
|Ja
|-
|Keithley
|2000
|1050
|1.000.000
|20
|Ja
|-
|Picotest
|M3500A
|885
|1.000.000
|15
|Ja
|}

== Siehe auch ==

*[http://www.mikrocontroller.net/topic/204156#new Forumsbeitrag]: Welches Multimeter?
*[http://www.sprut.de/electronic/mess/spannung.htm Spannungsnormal - Betrachtungen zur Messgenauigkeit]
[[Kategorie:Grundlagen]]

Multimeter

2011-09-07T08:33:28Z

Cpt nemo: /* Mittelklasse-Geräte */

Ein Multimeter dient zur Messung verschiedener elektrischer Größen. Die Grundfunktionen sind Messung von Spannung, Strom, Widerstand. Darüber hinaus bieten viele Geräte noch weitere Funktionen wie Diodentest, Durchgangsprüfer, Kapazitätsmessung, Temperaturmessung, Frequenz und noch mehr.

== Wichtige Eigenschaften ==

Bei der Auswahl eines Multimeters sollte man sich zuerst einmal überlegen, was man damit machen möchte und welche Eigenschaften/Funktionen dafür benötigt werden. Neben der Funktionalität ist Sicherheit ein wichtiges Thema. Je nach Anwendungszweck sollte das Multimeter auch bestimmten Sicherheitsanforderungen genügen.

=== Sicherheit ===

=== Spannungsfestigkeit ===

Eine wesentliche Eigenschaft ist die Spannungfestigkeit des Geräts. Dazu gibt es üblicherweise eine Angabe der Nennspannung zusammen mit der [[Leiterbahnabstände#Überspannungskategorien|Überspannungskategorie]]. Diese Angabe bezieht sich nicht auf den Messbereich intern im Gerät, sondern auf die Stärke der Isolation nach außen.

Solange man nur mit Kleinspannung (< 50V AC bzw 120V DC) und kleinen Strömen arbeitet, sind die Sicherheitsanforderungen an das Multimeter nicht groß; da kann man eigentlich jedes Gerät einsetzen. So ziemlich alle Messgeräte sind für mindestens 300V Cat II spezifiziert, was auch für Messungen an Geräten, die über eine Steckdose am Niederspannungsnetz (230V) betrieben werden, ausreichend ist.

Für Messungen an Geräten, die fest mit dem Niederspannungsnetz verbunden sind, ist die Überspannungskategorie III notwendig. Kategorie IV braucht man für Messungen direkt an oder in der Nähe der Einspeisung in die elektrische Installation von Gebäuden, z.B. im bzw. vor dem Hauptverteiler.

Die Nennspannung bezieht sich dabei auf die Spannung Leiter gegen Erde. Einen guten Sicherheitsstandard bieten üblicherweise Geräte mit 600V Cat III/1000V Cat II; noch bessere Geräte haben 600V Cat IV/1000V Cat III oder sogar 1000V Cat IV.

=== Sicherung ===

Weiterhin ist die Sicherung bei der Strommessung ein sicherheitsrelevantes Bauteil. Viele preiswerte Multimeter haben eine einfache Glasrohrsicherung (5 x 20 mm) mit einer Nennspannung von 250V.

Diese Sicherungen haben nur eine begrenzte Abschaltfähigkeit, vor allem bei Messungen mit Gleichstrom und hoher Spannung bildet sich in so einer Sicherung ein Lichtbogen und die Sicherung trennt nicht. Das kann zur Zerstörung des Multimeters (Brand, Explosion) und ernsthaften Verletzungen führen.

Vor allem bei Strommessungen bei hoher Gleichspannung sollte darauf geachtet werden, dass im Multimeter eine Sicherung eingebaut ist, die ein Trennvermögen von 1000V und 20 kA hat. Diese Sicherungen haben meistens die Abmessungen 10 x 38 mm.

=== Analog oder Digital ===

Die große Masse an Multimetern heute ist digital, daher auch die weit verbreitete Abkürzung DMM ('''D'''igital'''m'''ulti'''m'''eter). Dennoch gibt es noch ein paar wenige, neue Analoggeräte. Wo liegen nun die Vor- und Nachteile?

==== Analoges Multimeter ====

Diese Geräte sind rein passiv aufgebaut und bestehen nur aus einem Drehspulmesswerk und vielen Widerständen zur Messbereichsumschaltung.

Vorteile:
* keine Stromversorgung nötig
* Intuitive Anzeige von Schwankungen des Messwerts, Trendanzeige
* unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen

Nachteile:
* deutlich niedrigerer Innenwiderstand bei Spannungsmessungen
* Ablesefehler
* geringere Auflösung des Messwerts beim Ablesen
* keine automatische Bereichswahl möglich
* bedingt durch die Ablesefehler und mechanische Probleme nur eine begrenzte Genauigkeit erreichbar

==== Digitales Multimeter ====

Vorteile:
* Kein Ablesefehler
* Deutlich bessere Auflösung, dadurch mehr Genauigkeit möglich
* durch geeignete [[AD-Wandler]] sehr hohe [[Auflösung und Genauigkeit]] möglich
* sehr hoher Eingangswiderstand bei Spannungsmessungen
* hohe Empfindlichkeit durch Eingangsverstärker
* automatische Bereichswahl möglich

Nachteile:
* benötig eine Stromversorgung
* keine intuitive Anzeige von Messwertschwankungen
* empfindlicher bezüglich Störeinkopplungen
* kann selber Störquelle bei extrem empfindlichen Messungen sein

Teilweise hat man heute erfolgreich einige Vorteile der analogen Anzeige in die digitalen Multimeter übernehmen können. So bieten einge Messgeräte eine quasianaloge Bandanzeige des Messwerts, welcher das Verhalten eines Zeigerinstruments brauchbar nachbildet.

==== Analoges Multimeter mit Messverstärker ====

Bei diesen Geräten wird versucht, einige Vorteile des DMM mit der Analoganzeige zu kombinieren.

Vorteile:
* Intuitive Anzeige von Schwankungen des Messwerts, Trendanzeige
* etwas unempfindlicher gegen elektromagnetische Störungen als digitale Multimeter
* sehr hoher Eingangswiderstand bei Spannungsmessungen
* hohe Empfindlichkeit durch Eingangsverstärker
* automatische Bereichswahl möglich

Nachteile:
* Ablesefehler
* geringere Auflösung des Messwerts beim Ablesen
* benötig eine Stromversorgung
* bedingt durch die Ablesefehler und mechanische Probleme nur eine begrenzte Genauigkeit erreichbar

Die meisten Anwender kaufen sich ein Digitalmultimeter mit einer guten Genauigkeit und nur für einfache Messungen, bei denen nicht die Genauigekeit sondern die intuitive Anzeige im Vordergrund steht, ein Analoggerät.

== Auflösung und Genauigkeit ==

Zur wichtigen Unterscheidung von [[Auflösung und Genauigkeit]] gibt es einen eigenen Artikel.

=== Auflösung ===

Beim Digitalmultimeter wird ein digitaler Wert angezeigt; der Zusammenhang zwischen Auflösung und Messbereich wird durch die Anzahl der Stellen bzw. die Anzahl der darstellbaren Zahlenwerte bestimmt. Ein 3 1/2 - stelliges Display hat einen Bereich von 0 - 1999, der Dezimalpunkt kann dabei an jeder beliebigen Stelle sein. Man spricht hier auch von 2000 Schritten (engl. counts). Geräte mit 4 1/2 Stellen haben 20.000 Counts, das ist ein Anzeigeumfang von 0 - 19.999. Anzeigen mit 4.000 Counts werden manchmal auch als 3 3/4 Stellen bezeichnet, Geräte mit 6.000 Counts als 3 5/6 Stellen usw.

Die Auflösung des Multimeters ist die kleinste Änderung im Messwert, die dargestellt werden kann. Ein Gerät mit z.B. 20.000 Counts hat im 2V - Messbereich eine Auflösung von 2V / 20000 = 0,1 mV.

=== Grundgenauigkeit ===

In den Datenblättern wird in der Regel die Grundgenauigkeit eines Multimeters angegeben. Damit wird die Genauigkeit der internen Referenz und des A/D-Wandler spezifiziert; meistens ist dieser Wert gleich der Genauigkeit bei DC-Spannungsmessung.

=== Toleranz ===

Wichtiger als die Grundgenauigkeit ist aber aber die Toleranz in den einzelnen Messbereichen. Üblich sind dabei Angaben in der Form +/- (0,2% + 3 Digits). Das bedeutet, dass die maximale Abweichung 0,2% vom angezeigten Messwert und zusätzlich 3 Digits beträgt.

Üblicherweise hat ein Multimeter bei der DC-Spannungsmessung die höchste Genauigkeit. Bei der DC-Strommessung wird ein Shunt-Widerstand verwendet, dieser muss eine hohe Belastbarkeit und gleichzeitig einen niedrigen Temperaturkoeffizienten haben, was relativ teuer ist. Deshalb ist die Genauigkeit hier meistens deutlich schlechter als bei der Spannungsmessung.

Bei Wechselspannung bzw. -strom hängt die Genauigkeit vom verwendeten Messverfahren ab. Hier wird der Effektivwert angezeigt. Viele Multimeter messen die Signalamplitude oder einen Mittelwert und berechnen daraus den Effektivwert. Damit liefern diese Geräte nur bei einer exakten Sinusform einen genauen Messwert.

=== True-RMS, Crest-Faktor ===

Um bei anderen Kurvenformen einen genauen Effektivwert zu messen braucht man ein True-RMS Multimeter. Hier wird das Signal entweder analog quadriert oder digital mit einer hohen Frequenz abgetastet und ein quadratischer Mittelwert berechnet. Damit erhält man theoretisch für beliebige Signalformen einen genauen Messwert, allerdings gilt das nur in einem bestimmten Frequenzbereich. Im Datenblatt wird meistens auch ein maximaler Crest-Faktor angegeben, das ist das maximale Verhältnis zwischen dem Spitzenwert und dem Effektivwert, beim dem die Genauigkeit innerhalb der spezifizierten Toleranz liegt.

== Weitere Funktionen ==

=== Durchgangsprüfer ===

Diese Funktion wird in der Elektronikpraxis sehr oft benötigt, demzufolge sollte das Multimeter sie haben. Wichtig ist, daß ein Pieper zur Signalisierung verfügbar ist und dieser ohne nennenswerte Verzögerung reagiert. Einige Multimeter sind da recht langsam, eine "Denkpause" von einer Sekunde ist da sehr störend wenn man viele Verbindungen durchmessen will.

=== Diodentest ===

Auch eine sehr nützliche Funktion, auf die man nicht verzichten sollte.

=== Widerstandsmessung ===

Diese ist in vielen Multimetern vorhanden und für den Hobbybastler auch sehr wichtig.

=== Temperatursensor ===

Viele Multimeter werden mit einem [[Temperatursensor]] geliefert, dabei handelt es sich fast immer um ein Thermoelement. Damit kann man relativ einfach Temperaturen zwischen -50°C bis 350°C messen.

=== Schnittstelle ===

Einige Multimeter bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Multimeter bzw. Datenschreiber verwendet werden. Diese Schnittstelle ist per [[Optokoppler]] [[Galvanische Trennung|galvanisch getrennt]], damit kann man gefahrlos messen. Will man das Multimeter per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

Ältere Tischmultimeter, wie sie in der Industrie benutzt worden sind,
besitzen hingegen stattdessen (wenn sie eine PC-Schnittstelle
überhaupt haben) meist ein GPIB-Interface. Dabei handelt es sich um einen
Messgerätebus, der zwar eine eigene Interfacekarte im PC benötigt
(billig als ISA zu bekommen, relativ teuer als PCI; auch USB-GPIB ist
möglich), aber recht universell für verschiedenste
(Industrie-)Messgeräte genutzt werden kann.

=== Transistortester ===

Damit kann man die Stromverstärkung eines Transistors bei kleinen Strömen messen. Bisweilen ganz nett, praktisch wird sie aber eher wenig gebraucht.

=== Messung von Induktivität, Kapazität und Frequenz ===

Diese Messmöglichkeiten sind in verschiedenster Kombination verfügbar, aber eher als nette Zugabe anzusehen. Sie erreicht meist keine sonderlich hohe Genauigkeit. Vor allem die Frequenzmessung ist eher eine Schätzung und hat mit einem echten Frequenzmesser wenig gemeinsam. Wer ersthaft diese Größen messen will, kauft sich besser ein speziell dafür gebautes Messgerät. Zur groben Messung der Parameter sind die Funktionen ausreichend.

=== Beleuchtung ===

In bestimmten Situationen kann eine Beleuchtung der Anzeige recht nützlich sein, da aus Stromspargründen die Anzeige immer ein LCD ist. Die große Masse der Anwender braucht sie jedoch nicht.

=== Messwertspeicher ===

Viele Multimeter können auf Knopfdruck den Messwert einfrieren. Das ist dann hilfreich, wenn man an einem schwer zugänglichen Ort eine Messung machen muss und dabei das Display nicht ablesen kann, typisch an großen Maschinen und Anlagen.

== Vergleichstabelle Multimeter ==

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Multimeter zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte in drei Kategorien eingeteilt.

Bei den Sicherungen ist entweder die Baugröße oder die Nennspannung und Abschaltstrom angegeben; wenn das Gerät mehrere Sicherungen enthält, dann kommt zuerst der Wert für den mA Messbereich und danach die Sicherung für den A Messbereich.

=== Einsteigergeräte ===

Das sind preiswerte Geräte, mit denen viele Messaufgaben durchgeführt werden können, wenn keine sehr hohen Anforderungen an Genauigkeit gestellt werden. Für Einsteiger und Fortgeschrittene findet sich im Bereich unter 50 Euro immer ein Gerät, das den Ansprüchen gerecht wird. Will man Messungen am 230V Netz durchführen, sollte man auf keinen Fall Billigstgeräte aus der Ramschkiste verwenden sondern auf qualitativ hochwertige Ware zurückgreifen.

{| border="1" class="sortable" id="multimeter"
|-
!Hersteller || Bezeichnung ||Preis [EUR] || Counts || Grundgenauigkeit [%] || Messbereich DC V || Spannungsklasse ||Sicherung
|-
|Amprobe
|30XR-A
|70
|2.000
|1
|600V
|300V Cat III, 600V Cat II
|10x38 mm
|-
|Amprobe
|33XR-A
|95
|4.000
|0,7
|1000V
|600V Cat III, 1000V Cat II
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Benning
|MM 1
|70
|3.200
|0,5
|600V
|600V Cat III
|k. A.
|-
|Benning
|MM 2
|85
|2.000
|0,5
|1000V
|600V Cat III
|6,35x32 mm / 6,35x32 mm
|-
|Benning
|MM 3
|105
|2.000
|0,5
|600V
|300V Cat III
|6,35x32 mm / 6,35x32 mm
|-
|Benning
|MM 4
|120
|4.200
|0,5
|600V
|300V Cat III
|k. A.
|-
|Peaktech
|1070
|10
|2.000
|0,5
|250V
|250V Cat II
|k. A.
|-
|Peaktech
|2010
|25
|2.000
|0,5
|1000V
|600V Cat III, 1000V Cat II
|k. A.
|}

=== Mittelklasse-Geräte===

Diese Geräte haben alle eine Grundgenauigkeit besser als 0,5 und sind besser ausgestattet als die Einsteigerklasse. Die Spannungsfestigkeit ist mindestens 600V Cat III.

{| border="1" class="sortable" id="multimeter"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Counts
!Grundgenauigkeit [%]
!TRMS
!Spannungsklasse
!Sicherung
|-
|Amprobe
|34XR-A
|125
|4.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III, 1000V Cat II
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Amprobe
|37XR-A
|140
|10.000
|0,1
|Ja
|600V Cat III, 1000V Cat II
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Amprobe
|38XR-A
|165
|10.000
|0,25
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Agilent
|U1241B
|215
|10.000
|0,09
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|10x35 mm / 10x38 mm
|-
|Benning
|MM 7-1
|220
|6.000
|0,08
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|10x35 mm / 10x38 mm
|-
|Benning
|MM 10
|165
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|6,35x32 mm
|-
|Benning
|MM 11
|350
|20.000
|0,08
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|10x35 mm / 10x38 mm
|-
|Fluke
|114
|145
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III
| -
|-
|Fluke
|115
|170
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III
|1000V / 15kA
|-
|Fluke
|117
|200
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III
|1000V / 15kA
|-
|Fluke
|77 IV
|400
|6000
|0,3
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|Fluke
|175
|225
|6000
|0,15
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|Fluke
|177
|270
|6000
|0,09
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|Fluke
|179
|300
|6000
|0,09
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|Peaktech
|P3320
|55
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III, 1000V Cat II
|k. A.
|-
|Peaktech
|P3360
|85
|40.000
|0,06
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Peaktech
|P3380
|190
|22.000
|0,12
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|UNI-T
|UT61E
|62
|22.000
|0,1
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|5x20 mm
|-
|UNI-T
|UT71B
|97
|20.000
|0,08
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|5x20 mm
|-
|UNI-T
|UT71C
|120
|40.000
|0,05
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|5x20 mm
|}

=== Oberklasse-Geräte ===

Diese Geräte haben eine Grundgenauigkeit von mindestens 0,1 und bieten einen sehr hohen Sicherheitsstandard. Die Spannungsfestigkeit ist mindestens 1000V Cat III. Diese Geräte haben Zusatzfunktionen wie z.B. parametrierbare Tiefpassfilter, Messung der Grundfrequenz an Wechselrichtern, etc. Sie sind meist nur für Profis interessant und bezahlbar.

{| border="1" class="sortable" id="multimeter"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Counts
!Grundgenauigkeit [%]
|-
|Agilent
|U1251A/B
|
|50.000
|0,025
|-
|Fluke
|83 V
|380
|6.000
|0,1
|-
|Fluke
|87 V
|450
|20.000
|0,05
|-
|Gossen Metrawatt
|METRAHIT PRO
|360
|10.000
|0,05
|}

=== Tischmultimeter ===

Tischmultimeter bieten eine sehr hohe Genauigkeit und eine hohe Geschwindigkeit. Für genaue Widerstandsmessung gibt es eine [http://de.wikipedia.org/wiki/Vierdrahtmessung Vierdrahtmessung],
wodurch sich der Widerstand der Messleitungen nicht auf das Ergebnis auswirkt. Auf grund ihrer sehr hohen Genauigkeit wird diese nicht in Prozent sondern ppm angegeben, u.a. weil niemand die vielen Nullen nach dem Komma zählen will.

1ppm = 0,0001% (engl. one part per million, der millionste Teil)

{| border="1" class="sortable" id="multimeter"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Counts
!Grundgenauigkeit [ppm]
!TRMS
|-
|Agilent
|34401A
|985
|1.000.000
|15
|Ja
|-
|Keithley
|2000
|1050
|1.000.000
|20
|Ja
|-
|Picotest
|M3500A
|885
|1.000.000
|15
|Ja
|}

== Siehe auch ==

*[http://www.mikrocontroller.net/topic/204156#new Forumsbeitrag]: Welches Multimeter?
*[http://www.sprut.de/electronic/mess/spannung.htm Spannungsnormal - Betrachtungen zur Messgenauigkeit]
[[Kategorie:Grundlagen]]

Multimeter

2011-06-01T10:46:47Z

Cpt nemo: U1241B

Ein Multimeter dient zur Messung verschiedener elektrischer Größen. Die Grundfunktionen sind Messung von Spannung, Strom, Widerstand. Darüber hinaus bieten viele Geräte noch weitere Funktionen wie Diodentest, Durchgangsprüfer, Kapazitätsmessung, Temperaturmessung, Frequenz und noch mehr.

== Wichtige Eigenschaften ==

Bei der Auswahl eines Multimeters sollte man sich zuerst einmal überlegen, was man damit machen möchte und welche Eigenschaften/Funktionen dafür benötigt werden. Neben der Funktionalität ist Sicherheit ein wichtiges Thema. Je nach Anwendungszweck sollte das Multimeter auch bestimmten Sicherheitsanforderungen genügen.

=== Sicherheit ===

=== Spannungsfestigkeit ===

Eine wesentliche Eigenschaft ist die Spannungfestigkeit des Geräts. Dazu gibt es üblicherweise eine Angabe der Nennspannung zusammen mit der [[Leiterbahnabstände#Überspannungskategorien|Überspannungskategorie]]. Diese Angabe bezieht sich nicht auf den Messbereich intern im Gerät, sondern auf die Stärke der Isolation nach außen.

Solange man nur mit Kleinspannung (< 50V AC bzw 120V DC) und kleinen Strömen arbeitet, sind die Sicherheitsanforderungen an das Multimeter nicht groß; da kann man eigentlich jedes Gerät einsetzen. So ziemlich alle Messgeräte sind für mindestens 300V Cat II spezifiziert, was auch für Messungen an Geräten, die über eine Steckdose am Niederspannungsnetz (230V) betrieben werden, ausreichend ist.

Für Messungen an Geräten, die fest mit dem Niederspannungsnetz verbunden sind, ist die Überspannungskategorie III notwendig. Kategorie IV braucht man für Messungen direkt an oder in der Nähe der Einspeisung in die elektrische Installation von Gebäuden, z.B. im bzw. vor dem Hauptverteiler.

Die Nennspannung bezieht sich dabei auf die Spannung Leiter gegen Erde. Einen guten Sicherheitsstandard bieten üblicherweise Geräte mit 600V Cat III/1000V Cat II; noch bessere Geräte haben 600V Cat IV/1000V Cat III oder sogar 1000V Cat IV.

=== Sicherung ===

Weiterhin ist die Sicherung bei der Strommessung ein sicherheitsrelevantes Bauteil. Viele preiswerte Multimeter haben eine einfache Glasrohrsicherung (5 x 20 mm) mit einer Nennspannung von 250V.

Diese Sicherungen haben nur eine begrenzte Abschaltfähigkeit, vor allem bei Messungen mit Gleichstrom und hoher Spannung bildet sich in so einer Sicherung ein Lichtbogen und die Sicherung trennt nicht. Das kann zur Zerstörung des Multimeters (Brand, Explosion) und ernsthaften Verletzungen führen.

Vor allem bei Strommessungen bei hoher Gleichspannung sollte darauf geachtet werden, dass im Multimeter eine Sicherung eingebaut ist, die ein Trennvermögen von 1000V und 20 kA hat. Diese Sicherungen haben meistens die Abmessungen 10 x 38 mm.

=== Analog oder Digital ===

Die große Masse an Multimetern heute ist digital, daher auch die weit verbreitete Abkürzung DMM ('''D'''igital'''m'''ulti'''m'''eter). Dennoch gibt es noch ein paar wenige, neue Analoggeräte. Wo liegen nun die Vor- und Nachteile?

==== Analoges Multimeter ====

Diese Geräte sind rein passiv aufgebaut und bestehen nur aus einem Drehspulmesswerk und vielen Widerständen zur Messbereichsumschaltung.

Vorteile:
* keine Stromversorgung nötig
* Intuitive Anzeige von Schwankungen des Messwerts, Trendanzeige
* unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen

Nachteile:
* deutlich niedrigerer Innenwiderstand bei Spannungsmessungen
* Ablesefehler
* geringere Auflösung des Messwerts beim Ablesen
* keine automatische Bereichswahl möglich
* bedingt durch die Ablesefehler und mechanische Probleme nur eine begrenzte Genauigkeit erreichbar

==== Digitales Multimeter ====

Vorteile:
* Kein Ablesefehler
* Deutlich bessere Auflösung, dadurch mehr Genauigkeit möglich
* durch geeignete [[AD-Wandler]] sehr hohe [[Auflösung und Genauigkeit]] möglich
* sehr hoher Eingangswiderstand bei Spannungsmessungen
* hohe Empfindlichkeit durch Eingangsverstärker
* automatische Bereichswahl möglich

Nachteile:
* benötig eine Stromversorgung
* keine intuitive Anzeige von Messwertschwankungen
* empfindlicher bezüglich Störeinkopplungen
* kann selber Störquelle bei extrem empfindlichen Messungen sein

Teilweise hat man heute erfolgreich einige Vorteile der analogen Anzeige in die digitalen Multimeter übernehmen können. So bieten einge Messgeräte eine quasianaloge Bandanzeige des Messwerts, welcher das Verhalten eines Zeigerinstruments brauchbar nachbildet.

==== Analoges Multimeter mit Messverstärker ====

Bei diesen Geräten wird versucht, einige Vorteile des DMM mit der Analoganzeige zu kombinieren.

Vorteile:
* Intuitive Anzeige von Schwankungen des Messwerts, Trendanzeige
* etwas unempfindlicher gegen elektromagnetische Störungen als digitale Multimeter
* sehr hoher Eingangswiderstand bei Spannungsmessungen
* hohe Empfindlichkeit durch Eingangsverstärker
* automatische Bereichswahl möglich

Nachteile:
* Ablesefehler
* geringere Auflösung des Messwerts beim Ablesen
* benötig eine Stromversorgung
* bedingt durch die Ablesefehler und mechanische Probleme nur eine begrenzte Genauigkeit erreichbar

Die meisten Anwender kaufen sich ein Digitalmultimeter mit einer guten Genauigkeit und nur für einfache Messungen, bei denen nicht die Genauigekeit sondern die intuitive Anzeige im Vordergrund steht, ein Analoggerät.

== Auflösung und Genauigkeit ==

Zur wichtigen Unterscheidung von [[Auflösung und Genauigkeit]] gibt es einen eigenen Artikel.

=== Auflösung ===

Beim Digitalmultimeter wird ein digitaler Wert angezeigt; der Zusammenhang zwischen Auflösung und Messbereich wird durch die Anzahl der Stellen bzw. die Anzahl der darstellbaren Zahlenwerte bestimmt. Ein 3 1/2 - stelliges Display hat einen Bereich von 0 - 1999, der Dezimalpunkt kann dabei an jeder beliebigen Stelle sein. Man spricht hier auch von 2000 Schritten (engl. counts). Geräte mit 4 1/2 Stellen haben 20.000 Counts, das ist ein Anzeigeumfang von 0 - 19.999. Anzeigen mit 4.000 Counts werden manchmal auch als 3 3/4 Stellen bezeichnet, Geräte mit 6.000 Counts als 3 5/6 Stellen usw.

Die Auflösung des Multimeters ist die kleinste Änderung im Messwert, die dargestellt werden kann. Ein Gerät mit z.B. 20.000 Counts hat im 2V - Messbereich eine Auflösung von 2V / 20000 = 0,1 mV.

=== Grundgenauigkeit ===

In den Datenblättern wird in der Regel die Grundgenauigkeit eines Multimeters angegeben. Damit wird die Genauigkeit der internen Referenz und des A/D-Wandler spezifiziert; meistens ist dieser Wert gleich der Genauigkeit bei DC-Spannungsmessung.

=== Toleranz ===

Wichtiger als die Grundgenauigkeit ist aber aber die Toleranz in den einzelnen Messbereichen. Üblich sind dabei Angaben in der Form +/- (0,2% + 3 Digits). Das bedeutet, dass die maximale Abweichung 0,2% vom angezeigten Messwert und zusätzlich 3 Digits beträgt.

Üblicherweise hat ein Multimeter bei der DC-Spannungsmessung die höchste Genauigkeit. Bei der DC-Strommessung wird ein Shunt-Widerstand verwendet, dieser muss eine hohe Belastbarkeit und gleichzeitig einen niedrigen Temperaturkoeffizienten haben, was relativ teuer ist. Deshalb ist die Genauigkeit hier meistens deutlich schlechter als bei der Spannungsmessung.

Bei Wechselspannung bzw. -strom hängt die Genauigkeit vom verwendeten Messverfahren ab. Hier wird der Effektivwert angezeigt. Viele Multimeter messen die Signalamplitude oder einen Mittelwert und berechnen daraus den Effektivwert. Damit liefern diese Geräte nur bei einer exakten Sinusform einen genauen Messwert.

=== True-RMS, Crest-Faktor ===

Um bei anderen Kurvenformen einen genauen Effektivwert zu messen braucht man ein True-RMS Multimeter. Hier wird das Signal entweder analog quadriert oder digital mit einer hohen Frequenz abgetastet und ein quadratischer Mittelwert berechnet. Damit erhält man theoretisch für beliebige Signalformen einen genauen Messwert, allerdings gilt das nur in einem bestimmten Frequenzbereich. Im Datenblatt wird meistens auch ein maximaler Crest-Faktor angegeben, das ist das maximale Verhältnis zwischen dem Spitzenwert und dem Effektivwert, beim dem die Genauigkeit innerhalb der spezifizierten Toleranz liegt.

== Weitere Funktionen ==

=== Durchgangsprüfer ===

Diese Funktion wird in der Elektronikpraxis sehr oft benötigt, demzufolge sollte das Multimeter sie haben. Wichtig ist, daß ein Pieper zur Signalisierung verfügbar ist und dieser ohne nennenswerte Verzögerung reagiert. Einige Multimeter sind da recht langsam, eine "Denkpause" von einer Sekunde ist da sehr störend wenn man viele Verbindungen durchmessen will.

=== Diodentest ===

Auch eine sehr nützliche Funktion, auf die man nicht verzichten sollte.

=== Widerstandsmessung ===

Diese ist in vielen Multimetern vorhanden und für den Hobbybastler auch sehr wichtig.

=== Temperatursensor ===

Viele Multimeter werden mit einem [[Temperatursensor]] geliefert, dabei handelt es sich fast immer um ein Thermoelement. Damit kann man relativ einfach Temperaturen zwischen -50°C bis 350°C messen.

=== Schnittstelle ===

Einige Multimeter bieten eine Schnittstelle zum PC, damit können sie als per Software steuerbares Multimeter bzw. Datenschreiber verwendet werden. Diese Schnittstelle ist per [[Optokoppler]] [[Galvanische Trennung|galvanisch getrennt]], damit kann man gefahrlos messen. Will man das Multimeter per Mikrocontroller steuern, so sind Typen mit [[RS232]] Anschluß den Typen mit [[USB]] vorzuziehen.

Ältere Tischmultimeter, wie sie in der Industrie benutzt worden sind,
besitzen hingegen stattdessen (wenn sie eine PC-Schnittstelle
überhaupt haben) meist ein GPIB-Interface. Dabei handelt es sich um einen
Messgerätebus, der zwar eine eigene Interfacekarte im PC benötigt
(billig als ISA zu bekommen, relativ teuer als PCI; auch USB-GPIB ist
möglich), aber recht universell für verschiedenste
(Industrie-)Messgeräte genutzt werden kann.

=== Transistortester ===

Damit kann man die Stromverstärkung eines Transistors bei kleinen Strömen messen. Bisweilen ganz nett, praktisch wird sie aber eher wenig gebraucht.

=== Messung von Induktivität, Kapazität und Frequenz ===

Diese Messmöglichkeiten sind in verschiedenster Kombination verfügbar, aber eher als nette Zugabe anzusehen. Sie erreicht meist keine sonderlich hohe Genauigkeit. Vor allem die Frequenzmessung ist eher eine Schätzung und hat mit einem echten Frequenzmesser wenig gemeinsam. Wer ersthaft diese Größen messen will, kauft sich besser ein speziell dafür gebautes Messgerät. Zur groben Messung der Parameter sind die Funktionen ausreichend.

=== Beleuchtung ===

In bestimmten Situationen kann eine Beleuchtung der Anzeige recht nützlich sein, da aus Stromspargründen die Anzeige immer ein LCD ist. Die große Masse der Anwender braucht sie jedoch nicht.

=== Messwertspeicher ===

Viele Multimeter können auf Knopfdruck den Messwert einfrieren. Das ist dann hilfreich, wenn man an einem schwer zugänglichen Ort eine Messung machen muss und dabei das Display nicht ablesen kann, typisch an großen Maschinen und Anlagen.

== Vergleichstabelle Multimeter ==

In den folgende Tabellen werden wichtige technischen Daten einiger aktueller Multimeter zusammengestellt. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, werden die Geräte in drei Kategorien eingeteilt.

Bei den Sicherungen ist entweder die Baugröße oder die Nennspannung und Abschaltstrom angegeben; wenn das Gerät mehrere Sicherungen enthält, dann kommt zuerst der Wert für den mA Messbereich und danach die Sicherung für den A Messbereich.

=== Einsteigergeräte ===

Das sind preiswerte Geräte, mit denen viele Messaufgaben durchgeführt werden können, wenn keine sehr hohen Anforderungen an Genauigkeit gestellt werden. Für Einsteiger und Fortgeschrittene findet sich im Bereich unter 50 Euro immer ein Gerät, das den Ansprüchen gerecht wird. Will man Messungen am 230V Netz durchführen, sollte man auf keinen Fall Billigstgeräte aus der Ramschkiste verwenden sondern auf qualitativ hochwertige Ware zurückgreifen.

{| border="1" class="sortable" id="multimeter"
|-
!Hersteller || Bezeichnung ||Preis [EUR] || Counts || Grundgenauigkeit [%] || Messbereich DC V || Spannungsklasse ||Sicherung
|-
|Amprobe
|30XR-A
|70
|2.000
|1
|600V
|300V Cat III, 600V Cat II
|10x38 mm
|-
|Amprobe
|33XR-A
|95
|4.000
|0,7
|1000V
|600V Cat III, 1000V Cat II
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Benning
|MM 1
|70
|3.200
|0,5
|600V
|600V Cat III
|k. A.
|-
|Benning
|MM 2
|85
|2.000
|0,5
|1000V
|600V Cat III
|6,35x32 mm / 6,35x32 mm
|-
|Benning
|MM 3
|105
|2.000
|0,5
|600V
|300V Cat III
|6,35x32 mm / 6,35x32 mm
|-
|Benning
|MM 4
|120
|4.200
|0,5
|600V
|300V Cat III
|k. A.
|-
|Peaktech
|1070
|10
|2.000
|0,5
|250V
|250V Cat II
|k. A.
|-
|Peaktech
|2010
|25
|2.000
|0,5
|1000V
|600V Cat III, 1000V Cat II
|k. A.
|}

=== Mittelklasse-Geräte===

Diese Geräte haben alle eine Grundgenauigkeit besser als 0,5 und sind besser ausgestattet als die Einsteigerklasse. Die Spannungsfestigkeit ist mindestens 600V Cat III.

{| border="1" class="sortable" id="multimeter"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Counts
!Grundgenauigkeit [%]
!TRMS
!Spannungsklasse
!Sicherung
|-
|Amprobe
|34XR-A
|125
|4.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III, 1000V Cat II
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Amprobe
|37XR-A
|140
|10.000
|0,1
|Ja
|600V Cat III, 1000V Cat II
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Amprobe
|38XR-A
|165
|10.000
|0,25
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Agilent
|U1241B
|215
|30.000
|0,05
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|10x35 mm / 10x38 mm
|-
|Benning
|MM 7-1
|220
|6.000
|0,08
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|10x35 mm / 10x38 mm
|-
|Benning
|MM 10
|165
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|6,35x32 mm
|-
|Benning
|MM 11
|350
|20.000
|0,08
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|10x35 mm / 10x38 mm
|-
|Fluke
|114
|145
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III
| -
|-
|Fluke
|115
|170
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III
|1000V / 15kA
|-
|Fluke
|117
|200
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III
|1000V / 15kA
|-
|Fluke
|77 IV
|250
|6000
|0,3
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|Fluke
|175
|200
|6000
|0,15
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|Fluke
|177
|260
|6000
|0,09
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|Fluke
|179
|285
|6000
|0,09
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|Peaktech
|P3320
|55
|6.000
|0,5
|Ja
|600V Cat III, 1000V Cat II
|k. A.
|-
|Peaktech
|P3360
|85
|40.000
|0,06
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|6,3x32 mm / 10x38 mm
|-
|Peaktech
|P3380
|190
|22.000
|0,12
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|k. A.
|-
|UNI-T
|UT61E
|62
|22.000
|0,1
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|5x20 mm
|-
|UNI-T
|UT71B
|97
|20.000
|0,08
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|5x20 mm
|-
|UNI-T
|UT71C
|120
|40.000
|0,05
|Ja
|600V Cat IV, 1000V Cat III
|5x20 mm
|}

=== Oberklasse-Geräte ===

Diese Geräte haben eine Grundgenauigkeit von mindestens 0,1 und bieten einen sehr hohen Sicherheitsstandard. Die Spannungsfestigkeit ist mindestens 1000V Cat III. Diese Geräte haben Zusatzfunktionen wie z.B. parametrierbare Tiefpassfilter, Messung der Grundfrequenz an Wechselrichtern, etc. Sie sind meist nur für Profis interessant und bezahlbar.

{| border="1" class="sortable" id="multimeter"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Counts
!Grundgenauigkeit [%]
|-
|Agilent
|U1251A/B
|
|50.000
|0,025
|-
|Fluke
|83 V
|380
|6.000
|0,1
|-
|Fluke
|87 V
|450
|20.000
|0,05
|-
|Gossen Metrawatt
|METRAHIT PRO
|360
|10.000
|0,05
|}

=== Tischmultimeter ===

Tischmultimeter bieten eine sehr hohe Genauigkeit und eine hohe Geschwindigkeit. Für genaue Widerstandsmessung gibt es eine [http://de.wikipedia.org/wiki/Vierdrahtmessung Vierdrahtmessung],
wodurch sich der Widerstand der Messleitungen nicht auf das Ergebnis auswirkt. Auf grund ihrer sehr hohen Genauigkeit wird diese nicht in Prozent sondern ppm angegeben, u.a. weil niemand die vielen Nullen nach dem Komma zählen will.

1ppm = 0,0001% (engl. one part per million, der millionste Teil)

{| border="1" class="sortable" id="multimeter"
|-
!Hersteller
!Bezeichnung
!Preis [EUR]
!Counts
!Grundgenauigkeit [ppm]
!TRMS
|-
|Agilent
|34401A
|985
|1.000.000
|15
|Ja
|-
|Keithley
|2000
|1050
|1.000.000
|20
|Ja
|-
|Picotest
|M3500A
|885
|1.000.000
|15
|Ja
|}

== Siehe auch ==

*[http://www.mikrocontroller.net/topic/204156#new Forumsbeitrag]: Welches Multimeter?
[[Kategorie:Grundlagen]]