Auf einen Blick
Das modulare System M300 mit 16 bis maximal 320 Kanälen in einer Singlebox verbindet eine exakte Messmöglichkeit mit einer flexiblen Signalanpassung für unterschiedlichste Test- und Prüfanwendungen. Ein intuitiv zu bedienendes Web Interface (Software) ermöglicht die einfache Fernsteuerung auch über das Netzwerk.
Bild 1: Das Digitalmultimeter M300 von Rigol.Rigol Technologies
Jedes elektrische oder elektronische Produkt welches zum Verkauf auf den Markt gebracht wird, muss Richtlinien, Grenzwerte und Sicherheitsvorschriften einhalten. Dies wird durch entsprechende Kennzeichnung auf den Geräten dargestellt. In der EU ist diese Kennzeichnung das CE-Zeichen (in den USA das FCC-Zeichen). Diese Kennzeichnung hat sich inzwischen auch als Qualitätsmerkmal weiterentwickelt. Um diese Zertifizierung zu erhalten, müssen viele Tests und Prüfungen durchlaufen und bestanden werden. Die bekanntesten sind EMV-Tests (Störabstrahlung und Störfestigkeit, leitungsgebunden und nichtleitungsgebunden), Niederspannungsdirektive und Klimatests. Je nach Produkt können auch mechanische Festigkeit wie zum Beispiel Erdbebentests vorgeschrieben sein. Ein Test, der Klima und Vibration vereinigt, ist der HALT-Test.
Der HALT-Test
Bild 2: Analoge Vergleichsstellen-Kompensation.Rigol Technologies
Ziel beim HALT-Test (Highly Accelerated Life Test – hoch beschleunigter Lebenszyklustest) ist es, elektronische und elektromechanische Baugruppen noch im Entwicklungsstadium zu testen. Der Prüfling wird einer beschleunigten Alterung ausgesetzt, um Schwachstellen und Designfehler aufzudecken. Hierfür wird der Prüfling thermischem und mechanischem Stress ausgesetzt, die weit über die spezifizierten Grenzen des Produktes liegen. So aufgedeckte Schwachstellen bieten nun die Möglichkeit, das Gerätedesign oder den Produktionsprozess zu verbessern. Durch den HALT-Test lässt sich weiterhin die Entwicklungszeit verkürzen, was sich wiederum in Kostensenkungen auswirkt.
Bild 3: Digitale Vergleichsstellen-Kompensation.Rigol Technologies
Zur Durchführung des Tests wird der Prüfling hierfür in einer Klimakammer auf einem Vibrationstisch befestigt. Der Testablauf selbst besteht nun in der Regel aus verschieden Prüfschritten, wie Kältestufenprüfung, Wärmestufenprüfung, Temperaturwechselprüfung, Vibrationsprüfung und kombinierte Stressprüfung. Während all dieser Prüfungen muss der Prüfling hierbei permanent überwacht und auf Funktion überprüft werden. Eine dieser überwachten Größen ist zum Beispiel die Temperatur und dies in den meisten Fällen an mehreren Messpunkten, um ein Temperaturprofil des Prüflings zu erhalten.
Bild 4: Der Seebeck-Effekt.Rigol Technologies
Zur Erstellung eines Temperaturprofils innerhalb der Klimakammer bietet sich als Temperatursensor ein Thermoelement an. Thermoelemente sind einfach im Aufbau, robust, verfügen über einen großen Temperaturbereich, sind kostengünstig und einfach zu handhaben. Die Nachteile dieses Sensortyps lassen sich mithilfe eines modernen Digitalmultimeters wie dem M300 einfach kompensieren. So verfügt dieses Multimeter über eine integrierte Kaltstellenkompensation (CJC), welches die Verwendung eines Eiswasserbades überflüssig macht.
Umrechnung von Spannung in Temperatur
Bild 5: Das Rigol Anschlussboard M3TB32 mit integrierter Kaltstellenkompensation.Rigol Technologies
Auch die Nichtlinearität stellt kein Problem mehr da, weil das Multimeter die Umrechnung von Spannung in Temperatur übernimmt. Thermoelemente nutzen den sogenannten Seebeck-Effekt, der besagt, dass zwei Kontaktstellen aus verschiedenen Metallen eine Spannung generieren, wenn sie an unterschiedlichen Temperaturen liegen. Diese Spannungsdifferenz ist sehr klein, so beträgt sie zum Beispiel am Thermoelement Typ K pro 1 °C Änderung zirka 40 µV. Dies erfordert ein Voltmeter mit exzellenter Auflösung und großer Genauigkeit.
Neben der Messgröße Temperatur ist es sicherlich auch hilfreich mit dem gleichen Messinstrument noch andere elektrische Größen wie Spannung, Strom und/oder Widerstand zu erfassen.
Bild 6: Die Umschaltkarte MC3132 von Rigol.Rigol Technologies
Rigol bietet diese Möglichkeit mit seiner Multimeter/Switch-Kombination M300: Messungen an bis zu 256 Punkten, ob Temperatur, Spannung, Strom oder Widerstand, 2- oder 4-Draht, eine Mischkonfiguration ist natürlich möglich. Die integrierte Kaltstelle (CJC) ist für die Referenztemperatur von Thermoelementen vorgesehen, hochauflösende Spannungsmessung bis hinunter auf 100 nV durchführbar. Eine im Gerät hinterlegte Spannung dient der Temperaturumrechnung. Zum direkten Anschluss an PC oder Notebook stehen alle relevanten Schnittstellen wie LAN (LXI), USB, RS232 und GPIB Interfaces zur Verfügung.
Bild 7: Beispiel einer gemischten Konfiguration.Rigol Technologies
Last but not least, gehört zum Lieferumfang die bedienerfreundlich PC -Software Ultra Acquire. Hiermit lässt sich auf intuitive Weise das Gerät schnell und einfach konfigurieren. Beispielhaft sei hier die Frage gestellt: Über welchen Sensortyp (Thermistor, PT100, Thermokoppler zum Beispiel Typ K) soll die Temperatur gemessen werden, wann und wie lange sollen die Daten aufgezeichnet werden und mit welcher Geschwindigkeit?
Christian Rau
(jj)