Ingenieurbüro für Leistungselektronik und Antriebe
L-E-A | Dr. Volker Bosch
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Digitale und analoge Elektronik

Entwicklung elektronischer Messgeräte

In den letzten Jahren entwickelte ich verschiedene elektronische Messgeräte. Das Gaußmeter wurde bereits in einem eigenen Abschnitt vorgestellt. Diese Projekte können sehr schnell und günstig an Kundenwünsche angepasst werden oder dienen als Basis für spezifische Entwicklungen.

Stroboskop

Ein Stroboskop ist ein nützliches Werkzeug zur Messung der Drehzahl eines Antriebs. Insbesondere Schwankungen der Drehzahl können mit diesem Hilfsmittel schnell erkannt und bewertet werden. Die hier vorgestellten Geräte wurden mit einer RGB-Power-LED realisiert, so dass sich annähernd weißes Licht ergibt, ohne störendes Nachleuchten eines Leuchtstoffs.
Die Blitzfrequenz wird mittels direkter digitaler Synthese (DDS) aus einem temperatur-kompensierten Quarz-Oszillator (TCXO) mit 16,368 MHz erzeugt. Der TCXO weist eine Stabilität von 0,5 ppm auf. Der Arbeitsbereich der Stroboskope reicht von 50 mHz10 kHz und kann in Schritten von 10 mHz eingestellt werden.

Es wurden zwei Ausführungen realisiert. Die erste wurde in das Gehäuse einer Handleuchte eingebaut. Frequenz und relative Pulsweite können mit sog. Daumenschaltern schnell und einfach eingestellt werden. Das Ein- und Ausschalten des Geräts erfolgt über den ursprünglichen Schalter der Handleuchte. Ein kurzer Druck auf den Schalter wechselt zwischen hoher und geringer Lichtstärke, ein langer Druck schaltet das Gerät aus. Gespeist wird das Stroboskop von 6 AA- bzw. Mignon-Zellen.

Die zweite Ausführung nutzt ein kompaktes Handgehäuse mit einem zweizeiligen, beleuchteten LCD, das 16 alphanumerische Zeichen pro Zeile darstellen kann. Die Bedienung erfolgt über einen Drehgeber und einen zusätzlichen Drucktaster als Ein- und Ausschalter. Für die Einstellung der Parameter ermöglicht eine Menue-Struktur die schnelle Auswahl der gewünschten Werte. Das Geräte bietet vielfältige Funktionen. Neben der Einstellung von Frequenz bzw. Drehzahl, kann beispielsweise auch die Phasenlage der Pulse verändert werden. Des weiteren kann eine Folge von mehreren Pulsen pro Periode erzeugt werden. Das Gerät verfügt über eine USB-Schnittstelle und einen Ein- und Ausgang für die Synchronisation mit weiteren Messgeräten. Gespeist wird das Stroboskop von zwei AA- bzw. Mignon-Zellen.

Handtachometer bzw. Drehzahlmesser

Ein kompakter batteriebetriebener Handtachometer bzw. Drehzahlmesser erleichtert die Arbeit mit Antriebssystemen erheblich. Dieses Gerät arbeitet mit zwei reziproken Zählern und kann dank des 16,367667 MHz TCXOs über einen weiten Arbeitsbereich mit konstanter Torzeit auf sechs Stellen genau messen.
Die Messsonden sind austauschbar. Neben der optischen Sonde, die mittels Laserdiode Messungen über eine Entfernung von mehr als 30 cm ermöglicht, sind auch verschiedene Hallsonden oder Körperschallmikrophone verfügbar. Das Gerät zeigt die gemessene Frequenz und die zugehörige Drehzahl an. Es besitzt eine RS232-Schnittstelle und wird von einer einzelnen AA- bzw. Mignonzelle gespeist.

USB-Ladungsverstärker für Schwingungssensoren

Dieses Messgerät ermöglicht die Schwingungsmessung mit einem einfachen passiven Piezosensor über die USB-Schnittstelle. Die Schaltung wird potentialfrei über einen DC/DC-Wandler aus der USB-Schnittstelle versorgt. Die USB-Signale werden ebenfalls potentialfrei übertragen, so dass der Sensor vom Massepotential des PCs, an welchen er angeschlossen ist, getrennt ist und somit keine Ausgleichsströme über den Sensor fließen können.

Analoger Ladungsverstärker für Schwingungssensoren

Für den Betrieb eines passiven Piezo-Schwingungssensors an einem Oszilloskop oder analogen Datenlogger wurde dieses einfache Gerät entworfen. Es besteht aus einem analogen Ladungsverstärker und einem nachgeschalteten Operationsverstärker, dessen Verstärkungsfaktor sich in den Stufen 1, 10, 100 oder 1000 durch die entsprechende Anzahl von Betätigungen des Tasters einstellen lässt. Die ausgewählte Verstärkung wird durch das Blinken der LED angezeigt. Eine Übersteuerung des Verstärkers wird ebenfalls durch die LED signalisiert. Das Messgerät wird mit einer einzelnen AA- bzw. Mignonzelle betrieben.