RLC-Messbrücke RLC 9000

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Bau- und Bedienungsanleitung
Best.-Nr.: 24085
Version 2.0,
Stand: Juli 2004
RLC-Messbrücke
RLC 9000
Technischer Kundendienst
Für Fragen und Auskünfte stehen Ihnen unsere qualifizierten technischen Mitarbeiter gerne zur Verfügung.
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Reparaturservice
Für Geräte, die aus ELV-Bausätzen hergestellt wurden, bieten wir unseren Kunden einen Reparaturservice an. Selbstverständlich wird Ihr Gerät so kostengünstig wie möglich instand gesetzt. Im Sinne einer schnellen Abwicklung führen wir die Reparatur sofort durch, wenn die Reparaturkosten den halben Komplettbausatzpreis nicht überschreiten. Sollte
der Defekt größer sein, erhalten Sie zunächst einen unverbindlichen
Kostenvoranschlag. Bitte senden Sie Ihr Gerät an:
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1
Besondere Hinweise zur Fertigstellung
elektronischer Bausätze
Sehr geehrter Kunde,
wir beglückwünschen Sie zum Kauf eines Elektronikbausatzes aus deutscher Fertigung. Hiermit haben Sie die Möglichkeit, ein hochwertiges Gerät in
Eigenarbeit zu einem besonders günstigen Preis zu erstellen. Der Aufbau eines Gerätes aus einem Bausatz erfordert gewisse Kentnisse hinsichtlich
der allgemeinen Elektronik, aber auch im Umgang mit den zum Teil lebensgefährlichen Spannungen. Aber auch was die rechtliche Situation anbelangt,
gibt es bestimmte Dinge zu beachten. Bitte lesen Sie zu Ihrer eigenen Sicherheit dieses Schreiben aufmerksam durch, bevor Sie mit der Montage des
Bausatzes anhand der Bau- und Bedienungsanleitung beginnnen.
Ihr ELV-Team
1.
Weitergabe eines aus einem Bausatz entstandenen Gerätes
Derjenige, der das aus einem Bausatz entstandene fertige Gerät weitergibt, ist als Hersteller anzusehen. Hiermit liegt die Verantwortung
bezüglich der Gerätesicherheit, der elektromagnetischen Verträglichkeit und weiterer für dieses Gerät geltenden Richtlinien bei demjenigen,
der den Bausatz aufbaut. Er ist somit verpflichtet, alle dem Bausatz des Gerätes beiliegenden Begleitpapiere, wie Bauanleitung,
Bedienungsanleitung sowie die Konformitätserklärung/en dem fertigen Gerät beizulegen. Als Hersteller des Gerätes muß er zusätzlich seine
Identität angeben.
2.
Prüfungen nach Fertigstellung des Gerätes
Es ist nach Fertigstellung des Gerätes als erstes eine Sichtprüfung durchzuführen. Gefahren durch Materialschäden und unsachgemäßen
Zusammenbau sollen so erkannt werden. Folgende Schritte sind dabei auszuführen:
2.1
Sichtprüfung
2.1.1
Das Gerät darf nicht mit der Stromversorgung (Netz bzw. Batterie) verbunden sein.
2.1.2
Sind Blitzpfeile der Anleitung entsprechend vorhanden, Abdeckungen ordnungsgemäß angebracht, haben Schrauben, Steckverbindungen
sowie sonstige mechanische Befestigungen festen Sitz?
2.1.3
Es ist darauf zu achten, daß lose Teile, z. B. Drahtreste aus dem Gerät entfernt sind.
2.1.4
Kann der Benutzer durch scharfe Kanten, Ecken oder Bedienelemente Verletzungen erleiden? Etwaige Mängel sind zu beseitigen.
2.2
Elektrische Prüfung für netzbetriebene Geräte (Stückprüfung)
2.2.1
Hierzu ist ein einpoliger „Phasenprüfer” zu verwenden. Dieser ist vor Beginn der Stückprüfung an einer Netzsteckdose auf korrekte Funktion
zu überprüfen.
2.2.2
Das Gerät wird auf eine nichtleitende Unterlage (z. B. trockenes Holz) gestellt und anschließend mit dem Netz verbunden.
2.2.3
Das Gerät darf während der Prüfung nicht direkt berührt werden.
2.2.4
Alle äußeren Metallteile und Anschlußstellen, ausgenommen diejenigen, die mit einem Blitzpfeil gekennzeichnet sind, sind mit dem
Phasenprüfer auf Spannungslosigkeit zu überprüfen. Leuchtet der Phasenprüfer auf, so kann Gefahr bestehen.
2.2.5
Leuchtet der Phasenprüfer nicht auf, ist die Prüfung nach 2.2.4 mit eingeschaltetem Gerät zu wiederholen.
2.2.6
Leuchtet der Phasenprüfer auch hierbei nicht auf, sind die Prüfungen nach 2.2.4 und 2.2.5 mit durch Umstecken umgepoltem Netzstecker
an derselben Steckdose zu wiederholen.
2.2.7
Zeigt der Phasenprüfer während sämtlicher Prüfschritte keinerlei Anzeichen für gefährliche Berührungsspannungen, kann die Funktionsprüfung durchgeführt werden.
2.2.8
Sollte der Phasenprüfer aufleuchten, so ist die Höhe der Spannung folgendermaßen zu messen: Ein 56 kΩ-Widerstand wird zwischen die
Klemmen eines Wechselspannungsmessers (Ri > 250 kΩ) geschaltet. Eine Klemme des Spannungsmessers wird gemäß Abbildung 1 mit dem
Schutzleiter einer Steckdose der Hausinstallation verbunden.
Mit der Meßspitze wird dann die Spannung an den Stellen gemessen, an denen der Phasenprüfer aufgeleuchtet hat. Es darf dabei keine
Spannung über 24 V angezeigt werden.
2.2.9
Treten Spannungen über 24 V auf, so ist die Stückprüfung nicht bestanden und das Gerät darf nicht in Gebrauch genommen werden. Das
Gerät muß überprüft werden, bis der der Gefahr zugrunde liegende Fehler gefunden ist. Nach Beseitigung des Fehlers ist nochmals ein
vollständige Stückprüfung durchzuführen.
Bild 1
2
RLC-Messbrücke RLC 9000
Die genaue Bestimmung von unbekannten oder unidentifizierbaren passiven Bauelementen
ermöglicht diese neue mikroprozessorgesteuerte RLC-Messbrücke mit digitaler Anzeige.
Die recht komplexe Schaltungstechnik ist besonders ausgereift, so
dass auch ein Selbstbau mit den entsprechenden Preisvorteilen möglich ist.
Allgemeines
Dieses innovative Labormessgerät ermöglicht es, Widerstände, Induktivitäten
und Kapazitäten einzeln oder in Paralleloder Reihenschaltung genau zu bestimmen. Beim Ausmessen der unbekannten
Impedanzen/Admittanzen werden dabei die
Bauteile vollkommen automatisch erkannt.
Das intelligente System zeigt die dominierende Größe des angeschlossenen Bauelementes an. Durch Umschaltung sind die
Ersatzelemente der Serien- oder Parallelschaltung darstellbar. Zur Beurteilung der
Qualität von Bauelementen dient die Anzeige von Güte- und Dämpfungsfaktor.
Widerstände zu bestimmen ist mit Hilfe
eines gebräuchlichen Multimeters kein
Problem, aber beim Ausmessen von Kondensatoren und Induktivitäten und insbesondere bei der reellen Betrachtung dieser
Bauelemente sind Spezialmessgeräte erforderlich.
Gerade in der anspruchsvollen Elektronik mit zum Teil recht hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten wird die genaue
Kenntnis der eingesetzten Bauelemente
immer wichtiger. So reicht es vielfach nicht
aus, von einer Spule nur den Wert der
Induktivität zu kennen, sondern auch der
ohmsche Anteil ist von Bedeutung. Ebenso spielt der Verlustfaktor eines Kondensators eine wichtige Rolle. Nicht allein bei
gewickelten Drahtwiderständen, sondern
auch bei Kohle- und Metallschichtwiderständen muss je nach Anwendungsfall der
induktive Anteil berücksichtigt werden.
Bisher war für die Ermittlung dieser Werte
ein aufwendiger und zeitraubender Messaufbau erforderlich. Durch die hier vorgestellte mikroprozessorgesteuerte RLCMessbrücke sind entsprechende Messungen nun auf höchst einfache Weise möglich. Mit den hervorragenden technischen
Daten und der außerordentlich einfachen
Bedienung stellt dieses neue ELV-Messgerät ein Spitzenprodukt mit einem günstigen Preis-Leistungsverhältnis dar.
Bemerkenswert ist die hohe Genauigkeit von 0,5 %, wobei die gesamte Hardware des RLC 9000 weitgehend in konventioneller Technik und somit vergleichsweise preiswert für ein Messgerät dieser
Klasse ausgeführt werden konnte.
Die ausgeklügelte, praxiserprobte Bediensoftware erlaubt einen weitgehend
automatischen Messablauf. Egal welches
Bauteil angeschlossen ist, das RLC 9000
zeigt im Automatik-Betrieb immer den rich-
tigen Wert und das Ersatzschaltbild des
Prüflings an.
Darüber hinaus können auch spezielle
Werte wie Reihen- oder Serienwiderstand,
Reihen- oder Serienkapazität, Reihen- oder
Serieninduktivität, Güte oder Verlustfaktor
abgefragt werden.
Im Gegensatz zu Messbrücken, bei denen der Anwender den Abgleich selbst
durchführen muss, arbeitet das mikroprozessorgesteuerte RLC 9000 mit automatischer Bereichswahl und misst die komplexen Werte von Spannung und Strom. Daraus werden die vorhandenen Bauteilewerte
berechnet und auf einem 4-stelligen LEDDisplay angezeigt. Die Darstellung der
zugehörigen Einheiten erfolgt auf einem
2-stelligen alphanumerischen Display. Im
Automatik-Betrieb ist somit außer dem
Anklemmen des zu prüfenden Bauelements
keinerlei Bedienung erforderlich.
Ein automatischer Nullpunktabgleich
ermöglicht auch das Ausmessen kleiner
Kapazitäten im pF-Bereich. Die wahlweise zuschaltbare Mittelwert-Automatik trägt
zur Erhöhung der Genauigkeit bei und
wertet eine Reihe von Messungen aus, um
den Bauteilewert besonders präzise zu bestimmen.
Mit Hilfe der Bias-Funktion wird der
3
Messspannung eine Gleichspannung überlagert, zur problemlosen Ausmessung unipolarer Kondensatoren, ohne diese zu verpolen. Die Sense/Masse-Anschlüsse ermöglichen bei Bedarf eine Vierleitermesstechnik, so dass bei langen Messleitungen
das Ergebnis durch Verfälschungen auf
den Leitungen nicht beeinträchtigt wird.
Hervorzuheben sind noch die V24Bsowie die IEC-Bus-Schnittstelle, die einen
Datenaustausch mit einem externen Rechner ermöglichen, so dass auf Wunsch auch
eine vollständige Fernbedienung des Gerätes möglich ist.
17 Leuchtdioden informieren auf der
übersichtlichen Frontplatte über den Funktionszustand.
Die technischen Daten des RLC 9000
sind in einer Tabelle zusammengestellt.
Zur Veranschaulichung der einzelnen
Funktionen dieses innovativen Gerätes
sollen nachfolgend die wesentlichen
Grundlagen zur Messung komplexer Bauelemente erläutert werden.
Grundlagen
Zur Berechnung der Einzelkomponenten einer Reihen- oder Parallelschaltung
von R und C oder von R und L ist es
erforderlich, die Impedanz des Prüflings
zu ermitteln. Die Impedanz eines Bauelementes entspricht der Reihenschaltung eines idealen Widerstandes und einer idealen Kapazität oder Induktivität. Ausgedrückt wird dies in der Formel:
Z = Rs + jXs,
wobei der Realteil Rs dem idealen
Reihenwiderstand und der Imaginärteil Xs
der idealen Reihenkapazität oder Reiheninduktivität entspricht. Negative Werte von
Xs repräsentieren einen kapazitiven und
positive Werte einen induktiven Anteil.
Ist die Impedanz eines Bauteils bekannt,
so ergibt sich der Reihenwiderstand zu Rs
und für positive Werte von Xs die Reiheninduktivität zu:
Ls =
Xs
Xs
=
6283,2
2•π•f
(für 1 kHz)
und für negative Werte von Xs die
Reihenkapazität zu :
1
1
Cs =
=
(für 1 kHz)
2 • π • f • |Xs| |Xs| • 6283,2
Das Verhältnis von Imaginärteil zum
Realteil wird bei Impedanzen als Güte und
der reziproke Wert als Verlustfaktor bezeichnet. Je größer der Realteil im Verhältnis zum Imaginärteil ist, desto geringer ist
die Güte und desto höher der Verlustfaktor.
Impedanzen mit einer Güte unter 1 besitzen einen dominierenden Reihenwiderstand, während bei einer Güte über 1 die
Induktivität oder Kapazität dominierend
ist. Ab einer gewissen Güte bzw. einem
4
gewissen Verlustfaktor werden bei RLCMessbrücken Impedanzen als reine Widerstände bzw. Kapazitäten oder Induktivitäten angesehen. Legt man diese Grenze z. B. auf ein Verhältnis von 500 fest, so
werden Impedanzen, deren Güte kleiner
als 0,002 (Verlustfaktor >500) ist, als reiner Widerstand angesehen, weil der kapazitive oder induktive Anteil vernachlässigbar klein ist. Andererseits werden
Kapazitäten oder Induktivitäten, deren Güte
>500 ist, als reine Kapazitäten oder Induktivitäten angesehen, weil hierbei der
Widerstand vernachlässigbar klein ist.
Zur Berechnung der äquivalenten Parallelschaltung von R und C oder R und L, die
besonders bei R und C meistens angewendet wird, dienen folgende Formeln :
2
2
Rp = Rs + Xs
Rs
Rs2 + Xs2
Xp =
Xs.
Grundlage aller dieser Berechnungen ist
eine bekannte Impedanz. Um diese zu bestimmen, gibt es verschiedene mehr oder
weniger aufwendige Verfahren. Das im
RLC 9000 angewandte Verfahren ist besonders geeignet für automatische RLCMessbrücken, da es den Imaginärteil der
Impedanz vorzeichenbehaftet ermittelt und
somit eine automatische Erkennung von
Induktivitäten oder Kapazitäten ermöglicht.
Bei diesem Verfahren werden am Prüfling, der mit einer Sinusspannung versorgt
wird, zu zwei um 90o verschobenen Zeitpunkten der Strom und die Spannung gemessen. Aus diesen 4 Messungen lässt sich
dann nach folgenden Formeln die Impedanz ermitteln:
Rs = U0 • I02 + U902 • I90
I0 + I90
und
Xs = U90 • 2I0 - U02 • I90
I0 + I90 .
Bei diesem Verfahren ist allerdings die
Frequenzabhängigkeit der Messung und
der Parameter des Prüflings zu beachten.
Um reale Bauelemente ganz exakt beurteilen zu können, ist die Kenntnis der genauen
Betriebsfrequenz erforderlich, bei der die
betreffenden Bauelemente später eingesetzt werden sollen. Nur dann sind die
entsprechenden realen und imaginären
Werte des betreffenden Bauelements exakt bestimmbar. So kann z. B. ein Wickelkondensator bei niedrigen bis mittleren
Frequenzen eine „saubere“ Kapazität darstellen, jedoch im Hochfrequenzbereich
zur Induktivität werden. Ebenso kann eine
Spule, die bei niedrigen und mittleren Frequenzen eine Induktivität darstellt, im
Hochfrequenzbereich als Kapazität wirken, wenn nämlich die kleinen Teilkapazitäten zwischen den einzelnen Windungen den induktiven Anteil bei hohen
Frequenzen überschreiten.
An dieser Stelle soll die Problematik der
Hoch- und Höchstfrequenztechnik jedoch
nicht weiter vertieft werden, da dies ein
Kapitel für sich ist. Nur soviel sei noch
gesagt: Je höher der Frequenzbereich, in
dem die Bauelemente eingesetzt werden,
desto wichtiger ist die Ausführungsform
und der konstruktive Aufbau eines Bauelementes, um sicherzustellen, dass auch bei
den hohen Frequenzen die geforderten Eigenschaften erhalten bleiben.
Je nach Bauteiltyp und -wert ergeben
sich unterschiedliche „Frequenz-Einsatzbereiche“. So sind für große Elkos Frequenzen von einigen kHz bereits nicht mehr
zu verarbeiten, da diese Komponenten üblicherweise als Puffer- und Ladeelkos konzipiert sind, während für Folienkondensatoren Frequenzen von vielen Megahertz
noch problemlos zu verarbeiten sind, und
kleine SMD-Kondensatoren selbst im Bereich von 1 GHz noch ihren Dienst tun.
Natürlich gibt es in vielen Bereichen sowohl bei großen Elkos als auch bei SMDKondensatoren Sonderausführungen mit
angepassten Leistungsdaten, so dass die
hier gemachten Angaben nur als Richtwerte
zu verstehen sind und keine Allgemeingültigkeit haben können.
Doch nun zurück zur Frequenzabhängigkeit der Messung. Eine variable Messfrequenz erfordert einen hohen Aufwand
und besonders hochwertige Bauelemente
in der technischen Realisierung, so dass
Technische Daten: RLC 9000
Messbereiche:
Genauigkeit:
Messfrequenz:
Anzeigen:
Schnittstellen:
Abmessungen:
Widerstand (R): 1 mΩ bis 10 MΩ, Auflösung 1 mΩ
Induktivität (L): 0,1 µH bis 10 H, Auflösung 0,1µH
Kapazität (C): 0,01 pF bis 1000 µF, Auflösung 0,01 pF
besser 0,5 % im Bereich:
R: 0,5 Ω bis 10 MΩ
L: 10 µH bis 10 H, Auflösung 0,1 µH
C: 5 pF bis 1 mF, Auflösung 0,1 pF
1 kHz
Betrag: 4-stelliges LED-Display
2-stellige alphanumerische Einheiten-Anzeige
V24-B, IEC-Bus
350 x 210 x 110 mm
Gewicht:
ca. 2,3 kg
Blockschaltbild des RLC 9000
SU1
F1
T1
Q1
0°
Teiler
90°
V1
10 MHz
1 kHz 4. Ord.
Bias
B1
S2
C
S1
V2
V3
F2
G1
AD
A/D
Wandler
•1, •10, •100
1 kHz 2. Ord.
I1
SU2
P1
I/U
Wandler
•1, •10
uP
IEC
wir im vorliegenden Fall beim RLC 9000
eine feste Messfrequenz von 1000 Hz gewählt haben. Deshalb ist zu beachten, dass
alle ermittelten Messwerte sich auf diese
Frequenz beziehen. Besonders bei Induktivitäten fällt dies bei der Messung der
Güte auf. Hat z. B. eine Standard-Induktivität von 14 µH bei 1 kHz eine Güte von
0,1
{
2•π•f•L
Rs,
}
so hat dieselbe Induktivität bei 1 MHz
bereits eine Güte von 100, da sich der
Imaginäranteil auf das 1000fache erhöht
hat. Speziell bei der Betrachtung von Güte
und Verlustfaktor ist somit die Messfrequenz von besonderer Bedeutung, während die Werte von R, L und C davon in
erster Näherung unabhängig sind, sofern
sich der Frequenzbereich in einem für das
Bauelement üblichen und zuträglichen
Rahmen bewegt.
Nach diesen grundlegenden Vorbetrachtungen kommen wir nun zunächst zu
einer einleitenden, kurzen Funktionsbeschreibung des RLC 9000.
Funktion
Aus dem 32-MHz-Quarzoszillator Q 1
werden durch den Teiler T 1 zwei um 90o
phasenverschobene 1-kHz-Rechtecksignale erzeugt. Aus dem Signal mit 0oPhasenverschiebung wird in Verbindung
mit einem Bandpass 4. Ordnung ein Sinussignal von 1 kHz mit fester Phasenbeziehung zum Referenzsignal erzeugt. Bevor dieses Sinussignal auf den Prüfling
gelangt, kann über einen Summationspunkt
SU 1 diesem Sinussignal eine Gleichspannung gleicher Amplitude überlagert
werden, um einen gepolten Prüfling vor
negativen Spannungen zu schützen.
Um die durch die technische Realisierung bedingten parasitären Kapazitäten zu
eliminieren, kann mit dem regelbaren Verstärker und dem Kondensator C ein hardwaremäßiger Cnull-Abgleich durchgeführt
werden.
Über den Schalter S 1 wählt der Mikroprozessor aus, ob die Spannung am Prüfling oder der Strom durch den Prüfling zu
messen ist. Der Strom durch den Prüfling
wird über den I/U-Wandler I 1, der vom
Prozessor in 2 Stufen (1, 10) schaltbar ist,
in eine dem Strom äquivalente Spannung
umgewandelt.
Die ausgewählte zu messende Spannung
gelangt über den Differenzverstärker V 2
auf den schaltbaren Verstärker V 3, der
V24B
vom Prozessor in 3 Stufen (0,2, 2, 20)
schaltbar ist. Nach Verstärkung auf einen
maximal zu verarbeitenden Pegel gelangt
das Messsignal über den 1-kHz-Bandpass
2. Ordnung (F 2) einerseits auf den Pegeldetektor P 1, dessen Signal der Prozessor
benötigt, um Übersteuerungen zu erkennen und andererseits auf den Summationspunkt SU 2, wo dem Messsignal vor der
Gleichrichtung noch ein 1-kHz-phasenselektiertes Rechtecksignal überlagert wird.
Durch die Überlagerung mit dem 1-kHz0o- oder 1-kHz-90o-Rechtecksignal wird
von dem Nutzsignal nur der Bereich 0o bis
180o oder der Bereich 90° bis 270° im
nachfolgenden Dual-Slope-AD-Wandler
integriert.
Es wurde somit ein phasenselektiver
Gleichrichter gebildet, als Voraussetzung
für die 4 Messungen I0, I90, U0 und U90.
Durch den AD-Wandler AD 1 mit der
außerordentlich hohen Auflösung von 20 Bit
(1 Mio Stufen) wird das Signal in einen
Digitalwert gewandelt und dem Mikroprozessor übergeben. Nachdem der Prozessor
alle Messungen durchgeführt hat, wird der
Messwert errechnet und auf dem Display
angezeigt. Über die Tasten, die Anzeige und
die IEC-Bus- sowie die V24B-Schnittstellen kommuniziert der Mikroprozessor mit
5
dem Anwender oder dem steuernden PC.
Bedienung
Der Einsatz eines modernen Mikroprozessors ermöglicht eine besonders einfache und komfortable Bedienung. Nach dem
Einschalten befindet sich das RLC 9000 in
dem Automatik-Betriebsmodus RLC auto
ohne Mittelwertbildung und ohne BiasSpannung.
Je nach Art des Prüflings wird rechts
neben der Anzeige das Ersatzschaltbild
angezeigt, wobei folgende Kombinationen
möglich sind:
-
reiner Widerstand (Rs leuchtet)
reine Kapazität (Cs leuchtet)
reine Induktivität (Ls leuchtet)
Reihenschaltung von R und L, wobei R
dominiert (Rs leuchtet und Ls blinkt)
- Reihenschaltung von R und L, wobei L
dominiert (Ls leuchtet und Rs blinkt)
- Parallelschaltung von R und C, wobei R
dominiert (Rp leuchtet und Cp blinkt)
- Parallelschaltung von R und C, wobei C
dominiert (Cp leuchtet und Rp blinkt)
Über die Betriebsartenauswahl können
noch einige Sonderformen angefordert
werden, und zwar :
- Parallelschaltung von R und L, wobei R
dominiert (Rp leuchtet und Lp blinkt)
- Parallelschaltung von R und L, wobei L
dominiert (Lp leuchtet und Rp blinkt)
- Reihenschaltung von R und C, wobei R
dominiert (Rs leuchtet und Cs blinkt)
- Reihenschaltung von R und C, wobei L
dominiert (Cs leuchtet und Rs blinkt)
Ergibt die Messung des Prüflings, dass
ein reiner Widerstand, eine reine Kapazität
oder eine reine Induktivität vorliegt (Güte
oder Verlustfaktor größer als 500), so wird
auf der Anzeige der Messwert mit gültiger
Einheit angezeigt, und nur eine der 3 LEDs
Cs, Rs oder Ls leuchtet auf. Eine Betriebsartenauswahl ist in diesem Fall nicht mehr
erforderlich und wird von der Software
gesperrt.
In allen anderen Fällen werden je nach
Betriebsart ein Ersatzschaltbild, bestehend
aus einer leuchtenden und einer blinkenden LED sowie der zugehörige Messwert
angezeigt. Die möglichen Betriebsarten
sind mit den Tasten an der rechten oberen
Seite des Gerätes anzuwählen, wobei die
zugehörige LED den aktiven Betriebsmodus anzeigt. Nachfolgend sind alle
Betriebsmodi aufgeführt und beschrieben:
RLCauto (Automatik-Modus)
In dieser vollautomatisch arbeitenden
Betriebsart wird die dominierende Größe
im Display mit der zugehörigen gültigen
Einheit angezeigt. Als Ersatzschaltbild
wird bei R und L die Reihenschaltung und
6
bei R und C die Parallelschaltung angewendet. Dies ist die komfortabelste Art
Bauteile auszumessen, da eine Klassifizierung von Widerstand, Kapazität oder Induktivität automatisch erfolgt. Sie brauchen somit nur das Bauteil an die Eingangsklemmen anschließen, und sogleich
erscheint der betreffende Messwert auf dem
Display.
LCserial (Reihenschaltung)
Hierbei wird die Reihenschaltung von R
und C oder von R und L angenommen und
auf jeden Fall die Reihenkapazität oder
Reiheninduktivität angezeigt, unabhängig
davon, ob sie dominierend ist oder nicht.
Möchten Sie z. B. bei einem Widerstand,
bei dem der ohmsche Anteil dominiert, den
induktiven Anteil ermitteln, so betätigen
Sie diese Taste, und auf dem Display erscheint die Reiheninduktivität (vorausgesetzt, der Verlustfaktor ist nicht größer als
500).
LCparallel (Parallelschaltung)
Im Gegensatz zur Messung von LCserial
wird in der Betriebsart LCparallel die Parallelschaltung von R und C oder von R und
L angenommen und auch auf jeden Fall die
Parallelkapazität oder die Parallelinduktivität angezeigt, unabhängig davon, ob sie
dominierend ist oder nicht.
Rserial (Reihenwiderstand)
In dieser Funktion gelangt der Reihenwiderstand einer angenommenen Reihenschaltung von R und C oder von R und L
zur Anzeige. Auch hierbei spielt es keine
Rolle, ob der Wert dominierend ist oder
nicht. Als Anwendungsbeispiel sei die Bestimmung des ohmschen Reihenwiderstandes einer Spule genannt.
Rparallel (Parallelwiderstand)
Wiederum als Gegenstück zu Rserial
wird bei der Betriebsart Rparallel der
Parallelwiderstand einer angenommenen
Parallelschaltung aus R und C oder aus R
und L angezeigt.
Q (Güte)
Diese Funktion ermittelt die Güte eines
Bauelementes.
D (Verlustfaktor)
In dieser Betriebsart wird der Verlustfaktor eines Bauelements angezeigt.
ZeroC(al)-Funktion (Nullabgleich)
Um parasitäre Elemente des Messgerätes
und der Messleitungen auszugleichen, besteht mit Hilfe der Zero-C-Funktion die
Möglichkeit, parasitäre Elemente softwaregesteuert zu eliminieren.
Normalerweise reicht der hardwaremäßige Nullabgleich mittels des Spindel-
trimmers für die meisten Messungen aus.
Abweichungen treten erst im Grenzbereich
der Auflösung oder bei erhöhter Genauigkeitsanforderung auf. In diesem Fall ist ein
softwaremäßiger Nullabgleich erforderlich,
der durch einen Druck auf die Zero-CTaste ausgelöst werden kann. Nach Aktivierung desselben, leuchtet die zugehörige
LED auf und bleibt solange an, bis der
gesamte Abgleich beendet ist.
Es folgt als erstes der Abgleich mit offenen Eingangsbuchsen, wobei auf dem Display der Text OFFEN angezeigt wird. Nachdem man sich vergewissert hat, dass kein
Prüfling mehr angeschlossen ist, muss die
Zero-C-Taste betätigt werden, wonach der
erste Schritt des Abgleichs beginnt. Hierzu
erscheint auf dem Display ein O und ein
durchlaufender Strich. Sind alle nötigen
Messungen beendet, erscheint der Text
„brucKE” auf dem Display, um anzuzeigen,
dass die Eingänge kurzgeschlossen werden
müssen. Ist dies geschehen, muss wieder die
Zero-C-Taste betätigt werden, um mit den
Abgleichmessungen fortzufahren. Hierzu
erscheint auf dem Display ein „b” und ein
durchlaufender Strich. Nach Abschluss auch
dieser Messungen ist das Gerät abgeglichen, die Zero-C-LED verlischt, und der
normale Betrieb wird wieder aufgenommen.
Da dieser Abgleich auch alle Alterungsund Temperatureinflüsse mit berücksichtigt, ist es nicht sinnvoll, die Abgleichdaten zu speichern. Nach erneutem Einschalten des Gerätes ist deshalb gegebenenfalls ein Neuabgleich erforderlich.
Mittelwert-Funktion
Sofern Schwankungen in der Anzeige
des Messwertes auftreten, sei es durch äußere Störeinstreuungen oder in den Grenzbereichen des Messgerätes, kann mit Hilfe
der Mittelwertfunktion eine Gleit-Mittelwertbildung über 20 Messwerte aktiviert
werden. Hierbei bildet der zentrale Mikroprozessor den Mittelwert aus den letzten
20 Messungen und bringt diesen zur Anzeige, d. h. der Wert wird fortlaufend aktualisiert.
Zur Aktivierung dieser Funktion ist die
Taste „Mean Value“ zu betätigen, wobei
zur Signalisierung die zugehörige LED
aufleuchtet.
Damit sich der Messwert beim Wechsel
des Prüflings nicht erst langsam ändert,
wird die Mittelwertbildung mit neuen Werten begonnen, sobald ein Messwert 20 %
vom vorhergehenden Wert abweicht.
Bias-Funktion
Als nützliche Funktion bei der Messung
gepolter Bauelemente ist die Bias-Funktion zu nennen. In dieser Betriebsart wird
dem Messsignal eine Gleichspannung überlagert, damit gepolte Bauelemente keinen
Schaden nehmen, wenn sie ausgemessen
TR1
SI1
D1
50mAT
1
1N4001
15V
0,15A
C1
C3
1N4001
230V
50Hz
3
+15V
C5
2
D2
1000u
40V
IC1
7815
100n
ker
C7
10u
25V
100n
ker
AG
D3
15V
0,15A
C2
1N4001
D4
C4
1000u
40V
C6
2
1N4001
4,5VA
1
100n
ker
7915
IC2
C8
10u
25V
100n
ker
-15V
3
Analogspannungen
1
C9
IC3
7806
3
+6VA
C11
C13
2
100n
ker
10u
25V
C10
C12
100n
ker
AG
C14
1
100n
ker
2
1
TR2
SI2
S1
2
D5
100mAT
1
1N4001
KL1
7908
IC4
IC5
7805
10u
25V
3
100n
ker
Anzeige
+8VUNST
Digital
3
-8VA
+5V
2
D6
1
C74
100n
250V~
3
230V
50Hz
1N4001
230V
50Hz
D7
C15
C16
4700u
16V
C17
100n
ker
C18
100n
ker
10u
25V
1N4001
D8
S1
3
DG
4
8VA
1N4001
TR3
~9V1
230V
50Hz
Spannungsversorgung
fur V24B Treiber
9V
125mA
~9V2
Abblockkondensatoren
+5V
C19 C20 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 C28 C29 C30 C31 C32 C33 C34 C35 C36 C37 C38 C41 C65
+15V
C62 C63 C64
100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n
ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker
100n 100n 100n
ker ker ker
AG
DG
+5VA
-15V
-5VA
C42 C43 C44 C45 C46 C47 C48 C49 C50 C51
100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n
ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker
C67 C68 C69
C52 C53 C54 C55 C56 C57 C58 C59 C60 C61
100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n 100n
ker ker ker ker ker ker ker ker ker ker
100n 100n 100n
ker ker ker
AG
AG
AG
Bild 1: Netzteil und Abblockkondensatoren
werden. Zur Aktivierung der Funktion ist
die Taste „Bias“ zu betätigen, und die
zugehörige LED leuchtet auf.
Damit sind die wesentlichen Merkmale
und Funktionen dieser RLC-Messbrücke
beschrieben, und wir wenden uns der interessanten Schaltungstechnik im Detail zu.
sowohl das Messprinzip als auch dessen
praktische Ausführung besonders interessant sind, haben wir die Beschreibung sehr
ausführlich angelegt. Wir beginnen die
Schaltungsbeschreibung mit der Stromversorgung, gefolgt von der Display-Ansteuerung mit Tastaturabfrage usw.
Schaltung
Netzteil (Bild 1)
Für die Stromversorgung des RLC 9000
dienen 3 separate Netztransformatoren.
Dieser zunächst vielleicht als unnötig erscheinende Aufwand wird verständlich,
wenn man bedenkt, dass im Analogteil mit
Zur besseren Übersicht ist die recht
umfangreiche Schaltungstechnik des RLC
9000 in einzelne logisch zusammengehörende Teilschaltbilder aufgesplittet. Da
Auflösungen von wenigen Mikrovolt gearbeitet wird, und es somit unbedingt erforderlich ist, Störungen, die von schneller
Digitaltechnik zwangsläufig erzeugt werden, vom Analogteil fernzuhalten.
Die Stromversorgung ist deshalb in 3
getrennten Kreisen ausgeführt, von denen
der erste ausschließlich die analogen Schaltungselemente und der zweite die digitalen
Komponenten versorgt. Der dritte Kreis
schließlich ist für die galvanisch getrennte
V24B-Schnittstelle zuständig.
Primärseitig sind die Netztransformatoren TR 1 , TR 2 und TR 3 parallelgeschaltet
7
und werden von der Sicherung SI 1 abgesichert. Das Ein- und Ausschalten erfolgt
über den 2-poligen Netzschalter S 1.
Der Netztrafo TR 1 erzeugt 2 erdsymmetrische 15-V-Wechselspannungen, die
über die Gleichrichterbrücke D 1 bis D 4
gleichgerichtet und von den Elkos C 1 und
C 2 gesiebt werden. Die 4 Spannungsregler
IC 1 bis IC 4 sind in Verbindung mit den
Ladeelkos C 5, C 6, C 11 und C 12 zur
Generierung der 4 Spannungen +6 V, -8 V,
+15 V und -15 V für den Analogteil zuständig. Der Netztrafo TR 2 erzeugt über die
Gleichrichterbrücke D 5 bis D 8 und den
Siebelko C 15 eine unstabilisierte Versorgungsspannung von ca. 8 V, die in Verbindung mit IC 5 die Betriebsspannung für
den Digitalteil des RLC 9000 bereitstellt.
Um den Spannungsregler nicht unnötig zu
belasten, erfolgt die Speisung der Displays
aus der unstabilisierten Spannung, d. h. die
entsprechende Stromaufnahme erfolgt vor
dem Spannungsregler.
Der Netztransformator TR 3 letztendlich versorgt ausschließlich die serielle
Schnittstelle.
Zu erwähnen ist jetzt noch die Vielzahl
von 100-nF-Kondensatoren, die in unmittelbarer Nähe eines ICs Störungen und
Rückwirkungen von den und über die Versorgungsleitungen unterdrücken.
Prozessor-Schaltbild (Bild 2)
In Abbildung 2 sind der Mikroprozessor
und seine unmittelbare Umgebung dargestellt.
Als zentrale Steuerungseinheit wurde
ein Prozessor des Typs 80C32-1 (IC 500)
verwendet, der mit einer Taktfrequenz von
16 MHz arbeitet. Beim Einschalten des
RLC 9000 sorgt der zu diesem Zeitpunkt
entladene Elko C 500 dafür, dass ein Reset
am Prozessor und dem IEC-Bus-Controller
ausgeführt wird. Im Anschluss daran lädt
sich der Elko über R 501 auf, so dass nach
ca. 200 ms die Resetpins auf Low-Potential liegen. D 500 verhindert dabei, dass
beim Ausschalten des Gerätes hier eine
negative Spannung entsteht.
Da der externe Adressbus des Prozessors
mit dem Datenbus gemultiplext ist, werden
die unteren 8 Adressbits (A 0 bis A 7) immer
dann von Port 0 in das Latch IC 501 übernommen, wenn der ALE-Pin des Prozessors High-Potential führt (Adresse gültig).
Zusammen mit dem Port 2 (High-Adresse)
des Prozessors und den Ausgängen des
Latches IC 501 wird somit eine 16-BitAdresse gebildet, die zur Adressierung des
EPROMs IC 503 und der Peripherie benötigt wird.
Damit das im EPROM befindliche Programm ablaufen kann, erhält es vom Prozessor eine Mitteilung, wann das EPROM
seine Daten auf den Datenbus legen kann.
Dies veranlasst der Prozessor, nachdem er
die zugehörige Programmadresse auf den
Adressbus gelegt hat, in dem er mit seiner
PSEN-Leitung das EPROM freigibt. Dieses stellt daraufhin seine Daten über den
Datenbus (Port 0) dem Prozessor zur Verfügung.
Bei Schreib- oder Lesezugriffen auf die
externen Bausteine wird mit dem Adress-
decoder IC 504 aus den obersten 3 Bits der
Adresse (A 13, A 14, A 15) einer der 5
Peripheriebausteine ausgewählt und entweder Daten über den Datenbus gelesen
(RD-Pin liegt auf Low-Potential) oder
Daten über den Datenbus geschrieben (WRPin liegt auf Low-Potential).
Freigegeben wird der Adressdecoder
genau dann, wenn entweder der WR-Pin
oder der RD-Pin Low-Potential annimmt.
Diese Verknüpfung wird durch die beiden Dioden D 509 und D 510 vorgenommen. Die verschiedenen Peripheriebausteine haben dabei folgende Hauptadressen:
- 0000 (Hex) : Schreibadresse Anzeigenlatch 1
- 2000 (Hex) : Schreibadresse Anzeigenlatch 2
- 4000 (Hex) : Leseadresse Zählerstand
- 6000 (Hex) : Schreib- und Leseadresbis
se des IEC-Bus Control- 6007 (Hex) lers
-8000(Hex): Schreibadresse Porterweiterung
- A000 (Hex) : Leseadresse des Dipschalters
Die Portpins von P 1 und P 3 sowie die
Ausgänge des Porterweiterungs-IC 502,
das über die externe Schreibadresse 8000
(Hex) setzbar ist, dienen zur Steuerung der
internen Abläufe im Gerät und werden
nachfolgend ausführlich beschrieben:
RXD, TXD - Datenleitungen für die serielle Kommunikation
CTS, RTS - Status der seriellen Schnittstelle
Adressbus
Adressdekoder
IC504
IECCLOCK
IC500
30
29
A8 21
A9 22
A10 23
A11 24
A12 25
A13 26
A14 27
A15 28
RXD
TXD
NULL
LEVEL
TIMER0
CTS
WR
RD
10
11
12
13
14
15
16
17
ALE
PSEN
RESET
EA
P2.0
P2.1
P2.2
P2.3
P2.4
P2.5
P2.6
P2.7
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
RxD/
TxD/
INT0/
INT1/
T0/
T1/
/ WR
/ RD
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
XTAL1
XTAL2
RESET
10u
9 25V
31
DG
39
38 R531
37 R532
36 R533
35 R534
34 R535
33 R536
32 R537
1
2
3
4
5
6
7
8
R501
10k
D500
1N4148
R530
D0 DG
100
D1
100
D2
100
D3
100
D4
100
D5
100
D6
100
D7
100
A0
A1
A2
IC501
1
11
DG D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
2
3
4
5
6
7
8
9
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
A13 1
A14 2
A15 3
+5V
Programmspeicher
OC
C
IC503
1D
1Q
2D
2Q
3D
3Q
4D
4Q
5D
5Q
6D
6Q
7D
7Q
8D
8Q
74HC573
19
18
17
16
15
14
13
12
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A0 10
A1 9
A2 8
A3 7
A4 6
A5 5
A6 4
A7 3
A8 25
A9 24
A10 21
A11 23
A12 2
A13 26
A14 27
22
OE
20
CS
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
DG
1
11
LATCH
Q500
DG
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D509
RD
1N4148
D510
R500
1k
+5V
1N4148
1
C502
27p
ker
DG
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
2
3
4
5
6
7
8
9
Schnittstellenkonfiguration
+5V
OC
C
1D
2D
3D
4D
5D
6D
7D
8D
1Q
2Q
3Q
4Q
5Q
6Q
7Q
8Q
19
18
17
16
15
14
13
12
IC505
BIAS
I-VERST.
U/I-WAHL
VERST.1
VERST.2
PHASE
START
NPHASE
S500
Off
On
74HC574
Porterweiterung
Dip8
DG
Bild 2: Schaltung des Prozessors mit unmittelbarer Umgebung
8
ANZEIGE1
ANZEIGE2
ZAEHLER
IEC
LATCH
DG
11
12
13
15
16
17
18
19
WR
IC502
80C32
Puffer/Entkopplung
12p
ker
15
14
13
12
11
10
9
7
27256
Datenbus
19
18
16MHz
Y0
Y1
Y2
Y3
E3
Y4
E1
Y5
E2
Y6
Y7
74HC138
A0
A1
A2
D0-D7
RTS
C501
6
4
5
19
1
R505
4k7
+5V
C500
R538
R539
R540
R541
R542
R543
R544
R545
+5V
220
220
220
220
220
220
220
220
2
3
4
5
6
7
8
9
G
DIR
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
74HC245
18
17
16
15
14
13
12
11
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D0-D7
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D0 DG
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
IC507
OC
C
P1.0
P1.1
P1.2
DG
DG
IC506
A
B
C
D
74LS145
IC508
V+
GND
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
O0
O1
O2
O3
O4
O5
O6
O7
ULN2803
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
R514
R515
R516
R517
R518
R519
R520
R521
1
2
3
4
5
6
7
9
10
11
18
17
16
15
14
13
12
11
100
100
100
100
100
100
100
100
+8VUNST
8
C503
3
10n
ker
DG
DI500
DJ700A
T500
BC876
8
C504
3
10n
ker
DG
DI501
DJ700A
T501
10n
ker
DG
DI502
DJ700A
3
8
C506
BC876
T502
High-Side-Treiber
BC876
8
C505
3
10n
ker
DG
DI503
DJ700A
T503
BC876
C507
10n
ker
DG
T504
BC876
LA3911-11B
TA502
1N4148
D512
TA507
TA505
TA503
TA501
TA504
1N4148
D513
TA509
TA500
TA506
1N4148
D514
D511
TA508
1N4148
D515
1N4148
LA3911-11B
Remote
DI505
D532
18
15
11
8
6
3 G1
5 G2
14 DP
12 H
2 I
1 J
16 K
10 L
9 M
7
Spaltenauswahl
15
14
13
12
10
9
1
2
3
4
5
6
7
8
4
13
17
R512
4k7
R513
2k2
D531
1
11
19
18
17
16
15
14
13
12
D526
1Q
2Q
3Q
4Q
5Q
6Q
7Q
8Q
100
100
100
100
100
100
100
100
D525
74HC574
R522
R523
R524
R525
R526
R527
R528
R529
D524
4
13
17
D530
R508
4k7
R509
2k2
D523
Low-Side
Treiber
IC510
V+
GND
18
17
16
15
14
13
12
11
D522
1D
2D
3D
4D
5D
6D
7D
8D
10
9
O0
O1
O2
O3
O4
O5
O6
O7
D521
2
3
4
5
6
7
8
9
DG
1
2
3
4
5
6
7
8
D520
DI504
D529
R506
4k7
R507
2k2
D519
ANZEIGE1
ANZEIGE2
IC509
OC
C
19
18
17
16
15
14
13
12
ULN2803
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
D518
Anzeigenlatches
1
11
2
3
4
5
6
7
8
9
1Q
2Q
3Q
4Q
5Q
6Q
7Q
8Q
74HC574
1D
2D
3D
4D
5D
6D
7D
8D
D517
18
15
11
8
6
3 G1
5 G2
14 DP
12 H
2 I
1 J
16 K
10 L
9 M
7
D528
R510
4k7
R511
2k2
D527
R503
4k7
R504
2k2
7
6
4
2
1
9
10
5
7
6
4
2
1
9
10
5
7
6
4
2
1
9
10
5
7
6
4
2
1
9
10
5
D516
Bild 3: Schaltung der Anzeigensteuerung und der Tastatur
P1.4
P1.3
9
Tabelle 1: Baudraten und
zugehörige Schalterstellung
S6
S7
S8
Baudrate
aus
aus
aus
aus
ein
ein
ein
ein
aus
aus
ein
ein
aus
aus
ein
ein
aus
ein
aus
ein
aus
ein
aus
ein
150
300
600
1200
2400
4800
9600
19200
Abständen die beiden Latches IC 507 und
IC 509 mit Anzeigenwerten, während der
Adressdecoder IC 506 die entsprechende
Anzeigenspalte aktiviert. Dieser Adressdecoder besitzt Open-Kollektor-Ausgänge, so dass er die Anzeigentreiber T 500 bis
T 504, die mit der unstabilisierten 8-VVersorgung arbeiten, ohne Pegelanpassung
treiben kann.
Jeder Anzeigentreiber steuert 16 LEDs
oder Segmente an, deren Aktivierung durch
die Werte in den Anzeigenlatches festgelegt ist. Da diese Latches den hohen für den
Tabelle 2: Befehle zum Setzen von Parametern
Befehl Parameter Werte- Bedeutung
bereich
Befehl
entspricht
B
BRS
Mode R seriell setzen
Z
M1
B1
Mittelwert ein
Bias ein
1-2 ASCII
AU
SE
PA
RS
RP
Q
D
Z
M
I
1 ASCII
1 ASCII
1,0
1,0
Betriebsmode setzen
RLC auto
LC seriell
LC parallel
R seriell
R parallel
Güte
Verlustfaktor
Zero C setzen
Mittelwertbildung ein/aus
Bias ein/aus
NULL
LEVEL
- Status des AD-Wandlers
- Bereichsüberschreitung des
Messverstärkers
TIMER0 - Zählimpulse des ADWandlers
P1.0, P1.1, - Multiplexadresse der
P1.2
Anzeige
P1.3, P1.4 - Tastatureingänge
BIAS
- Aktivierung der Bias-Spannung
I-VERST. - Umschaltung des U/IWandlers
U/I-WAHL - Umschaltung zwischen
Strom- und Spannungsmessung
VERST.1, - Steuerung des MessverstärVERST.2
kers
PHASE,
- Phasenwahl für den phasenNPHASE
selektiven Gleichrichter
START
- Startimpuls für den ADWandler
Beim Einschalten des RLC 9000 wird
über den Bus-Treiber IC 505 der Zustand
des DIP-Schalters, an dem die Konfiguration der Schnittstellen vorgenommen werden kann, eingelesen.
Anzeigensteuerung und Tastaturabfrage (Bild 3)
Die vier 7-Segment und die zwei 14-Segment-Anzeigen sowie die 17 Leuchtdioden
werden im 2-zeiligen Multiplexbetrieb angesteuert, bei gleichzeitiger Verwaltung
der 10 Tasten.
Der Prozessor beschreibt in äquidistanten
10
Multiplexbetrieb benötigten Strom der Segmente und LEDs (40 mA pro Segment/
LED) nicht direkt treiben können, ist jeweils ein Leistungstreiber in Form von IC
508 und IC 510 nachgeschaltet. Letztere
bilden über die Vorwiderstände R 514 bis
R 529 die Low-Side-Treiber der Anzeigen.
Über die Port-Pins P1.3 und P1.4 können pro Multiplexschritt je 2 Tasten abgefragt werden, entsprechend alle 10 Tasten
innerhalb eines Multiplexzyklus. Die Dioden D 511 bis D 515 verhindern dabei
Rückwirkungen der Tasten auf die Anzeigentreiber.
Schnittstellen
Das RLC 9000 kann sowohl über V24B
als auch über den IEC-Bus in allen Funktionen bedient und abgefragt werden. Zur
Konfiguration dient ein 8-poliger DIP-Schalter auf der Rückseite des Gerätes, wobei die
8 Schalter folgende Funktion haben:
S 1 bis S 5: binäre Geräteadresse
S 6 bis S 8: Baudrate für V24B.
Als Geräteadresse kann jede Zahl zwischen 0 und 31 dienen, wobei zur Einstellung der Adresse die binäre Darstellung
der Zahl direkt als Schalterstellung übernommen wird. Eine „1” entspricht somit
der Schalterstellung „ein” und eine „0”
der Schalterstellung „aus”.
Z. B. würde die Geräteadresse „3” einer
Schalterkombination entsprechen, bei der
S 1, S 2, S 3 ausgeschaltet und S 4, S 5
eingeschaltet sind.
Da bei der Bedienung der V24B die
Geräteadresse im ASCII-Zeichensatz zu
übertragen ist, werden die Geräteadressen
„0” bis „9” den ASCII-Ziffern „0” bis „9”
(30 Hex bis 39 Hex) und die Geräteadressen „10” bis „31” den ASCII-Buchstaben
„A” bis „V” (41 Hex bis 56 Hex) zugeordnet.
Die Baudrate für die V24B-Schnittstelle
wird mit den Schaltern S 6 bis S 8 eingestellt, wobei die Tabelle 1 Aufschluss über
Tabelle 3: Befehle zum Abfragen von Parametern
Befehl Antwort
b
Wertebereich
1-2 ASCII
m
1 ASCII
AU
SE
PA
RS
RP
Q
D
1,0
i
w
1 ASCII
String
1,0
xxxx±yyE
e
3 ASCII
CRS (RCS)
LRS (RLS)
CRP (RCP)
LRP (RLP)
Bedeutung
Befehl Antwort entspricht
Betriebsmode abfragen
b
RLC auto
LC seriell
LC parallel
R seriell
R parallel
Güte
Verlustfaktor
Mittelwertbildung abfragen m
SE
Bias abfragen
b
Messwert abfragen
w
Einheit O (Ohm)
F (Farad)
H (Henry)
g (Güte)
v (Verlustfaktor)
Exponent (*10 hoch ±yy)
Mantisse
Ersatzschaltbild abfragen
e
C, R seriell C(R) dominiert
L, R seriell L(R) dominiert
C, R parallel C(R)
dominiert
L, R parallel L(R) dominiert
0
1234-7F
Mode
LC seriell
ist aktiv
0
RLS
Mittelwert
ist aus
Bias ist aus
123.4 µF
R und L
seriell
R
dominant
BU600
IC601
+5V
IC600
40
VDD
7
6
DMAACK
DMAREQ
A0
A1
A2
12
13
14
15
16
17
18
19
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
IECCLOCK
RESET
1
11
REN
IFC
NDAC
NDFD
DAV
EOI
ATN
SRQ
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
3
4
19
18
17
16
15
14
13
12
28
29
30
31
32
33
34
35
DIO1
DIO2
DIO3
DIO4
DIO5
DIO6
DIO7
DIO8
8
CS
10
WR
9
RD
11
INT
21
RS0
22
RS1
23
RS2
IEC
WR
RD
75160
GND
2
3
4
5
6
7
8
9
DI01
DI02
DI03
DI04
DI05
DI06
DI07
DI08
TE
PE
VCC GND
DI05
DI01
DI06
DI02
DI07
DI03
DI08
DI04
REN
EOI
DAV
NRFD
10
Tri-State
Treiber
NDAC
IFC
+5V DG
IC602
SRQ
75161
19
18
17
16
15
14
13
12
20
uPD7210
DG
IEC Controller
DIO1
DIO2
DIO3
DIO4
DIO5
DIO6
DIO7
DIO8
20
1
2
5
T/R1
T/R2
T/R3
Clock
Reset
25
24
38
37
36
39
26
27
DIO1
DIO2
DIO3
DIO4
DIO5
DIO6
DIO7
DIO8
1
11
REN
IFC
NDAC
NRFD
DAV
EOI
ATN
SRQ
ATN
REN
IFC
NDAC
NRFD
DAV
EOI
ATN
SRQ
2
3
4
5
6
7
8
9
REN
IFC
NDAC
NRFD
DAV
EOI
ATN
SRQ
13 13 1
1
14
2
15
3
16
4
17
5
18
6
19
7
20
8
21
9
22
10
23
11
24
12
DG
IEEE48
Buchse
TE
DC
VCC GND
20
10
+5V DG
Bild 4: Schaltbild der IEC-Bus-Schnittstelle
+5V
+12V
D600
~9V1
R602
680
R601
2k7
C600
IC603
6
5
RXD
100n
C601
1
Rx
CTS
4
RTS
3
CNY17
TXD
C602
T600
R604
10k
DG
470u
16V
~9V2
C603
100n
2
1N4001
470u
16V
-12V
D601
1N4001
BC548
+5V
R603
100k
D602
R605
2k7
1N4148
IC604
6
5
R606
680
1
CTS
4
3
CNY17
2
T601
R608
10k
DG
BC548
R607
100k
D603
1N4148
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Sub-D,9pol.
Print
R612
2k2
+5V
BU601
R613
220
T602
IC605
BC548
1
5
6
2
T603
RTS
BC548
R611
2k2
4
R609
220
3
CNY17
R610
2k2
+5V
R617
2k2
T604
T605
BC558
IC606
6
5
Tx
2
DG
3
CNY17
4
R620
10k
1
R619
220
R618
2k2
BC558
R616
220
R615
2k2
R614
2k2
DG
Bild 5:
Schaltbild
der V24BSchnittstelle
die Baudrate mit der zugehörigen Schalterstellung bietet. Die Anzahl der Datenbits,
die Paritätsprüfung sowie die Anzahl der
Start- und Stopbits ist prinzipiell wie folgt
festgelegt: 1 Startbit, 8 Datenbits, keine
Parität sowie 1 Stopbit.
Um eine klare und einfache Übersicht
über die möglichen Befehle, mit denen das
RLC 9000 über V24B oder IEC bedienbar
ist, zu erhalten, wurden alle Befehle in 2
Tabellen zusammengefasst. Auf der rechten Seite jeder Tabelle ist dabei ein Beispiel aufgeführt.
Im vorliegenden Fall unterscheiden wir
zwischen 2 Arten von Befehlen. Die einen
dienen zur Einstellung des Gerätes, und die
anderen fordern Werte vom Gerät ab. Aus
diesem Grunde ist der Befehlssatz in 2 Tabellen aufgelistet, wobei Tabelle 2 alle Befehle enthält, mit denen das Gerät einstellbar ist, und Tabelle 3 alle diejenigen Befehle
auflistet, mit denen Werte und Einstellungen vom Gerät angefordert werden können.
Die Kommunikation mit dem RLC 9000
muss zunächst über eine Adressierungssequenz aktiviert werden, bevor das Gerät
auf weitere Befehle reagiert. Hierbei wird
das ASCII-Zeichen SOH (0x01), gefolgt
von dem Gerätetyp (ASCII-Zeichen 5 =
0x35) und der Geräteadresse (ein ASCIIZeichen 0–9, A–V) gesendet.
Das angeschlossene RLC 9000 antwortet auf eine korrekte Adressierungssequenz
mit dem ASCII-Zeichen ETX (0x03) als
11
mit im Adress-bereich 6000 (Hex) bis 6007
(Hex). Die Entscheidung, ob ein Leseoder ein Schreibzugriff erfolgt, geschieht
über die WR- oder RD-Leitung des Prozessors.
Ausgangsseitig ist der Controller über
die Tristate-Treiber IC 601 und IC 602 mit
der IEC-Bus-Buchse BU 600 verbunden.
Da der Controller nicht als Bus-Master
dient, ist die Richtungssteuerung von
IC 602 grundsätzlich über DC (Pin 11 des
IC 602) auf Empfang geschaltet.
V24B-Schnittstelle vollkommen kompatibel zur Standard-V24-Schnittstelle ist, mit
dem Vorteil, dass zusätzlich mehrere Geräte mit einer V24B-Schnittstelle parallel
in Bus-TechnoloBeispiel: Verbindung mit RLC 9000 (Ge-räteadresse 7) aufbauen gie betreibbar sind.
PC:
SOH ‚5’ ‚7’ -> 0x01 0x35 0x37
Eine ausführliche
RLC 9000: ETX
-> 0x35
Beschreibung des
ELV-V24B-BusBei der Übertragung der Befehle aus den ses sowie des IEC-Busses würde den RahTabellen 2 und 3 wird zunächst der Befehls- men dieses Artikels sprengen, so dass wir
code gesendet, gefolgt von den je nach für weitergehende Informationen bezügBefehlsstruktur zugehörigen Parametern lich des ELV-V24B-Busses auf den entund dem ASCII-Zeichen CR (0x0D) als sprechenden Artikel im „ELV journal“ 4/
Abschluss. Die RLC-Messbrücke RLC 89 verweisen, und für die Benutzung des
9000 antwortet mit den angeforderten Da- IEC-Busses auf entsprechende Fachliteraten und schließt diese Transaktion mit dem tur.
Im Anschluss an vorstehende BeschreiSteuerzeichen ACK (0x06) ab. Auch wenn
keine Daten zurück zum Rechner gesendet bung der seriellen und der IEC-Schnittstelwerden, wird die Transaktion mit ACK als le wenden wir uns jetzt der detaillierten
Bestätigung für den korrekten Empfang Schaltungsbeschreibung dieser Schnittsteldes Befehls abgeschlossen. Nach der er- len im RLC 9000 zu.
folgreichen Ausführung eines Befehls beginnt die Remote-LED am RLC 9000 zu IEC-Bus-Schnittstelle (Bild 4)
Als IEC-Bus-Controller dient der inteleuchten. Sollte ein fehlerhafter Befehl,
fehlerhafter Parameter, ein Kommuni- grierte Baustein des Typs µPD 7210
kationsfehler oder sonst ein Übertragungs- (IC 600) mit den Tristate-IEC-Bus-Treifehler aufgetreten sein, so quittiert das an- bern IC 601 des Typs 75160 und IC 602
geschlossene Gerät mit dem ASCII-Zei- des Typs 75161.
Da der Controller 8 Schreib- und 8
chen NAK (0x15).
Leseregister besitzt, wird die
Beispiel: Mode R seriell setzen
Adressauswahl mit
PC:
‚B’ ‚R’ ‚S’ CR -> 0x42 0x52 0x53 0x0D
den 3 niedrigsten
RLC 9000: ACK
-> 0x06
Adressleitungen
A 0, A 1 und A 2
durchgeführt. Die
Beispiel: Betriebsmode abfragen
Hauptadresse wird
PC:
‚b’ CR
-> 0x62 0x0D
RLC 9000: ‚R’ ‚S’ ACK -> 0x52 0x53 0x06 (Mode R seriell) vom Adressdecoder IC 504 decodiert und gibt über
In diesem Zusammenhang sei ange- den CS-Pin 8 von IC 600 den Baustein frei.
merkt, dass die im RLC 9000 eingesetzte Der Controller liegt für den Prozessor soBestätigung. Der Verbindungsaufbau ist
jetzt abgeschlossen. Ein Abbruch der Kommunikation erfolgt durch rechnerseitiges
Senden des Steuerzeichens EOT (0x04).
V24B-Schnittstelle (Bild 5)
Der Prozessor besitzt eine eigene serielle Schnittstelle, deshalb ist für die V24BSchnittstelle kein zusätzlicher Controller
erforderlich, und die Sende-, Empfangsund Steuerleitungen (TXD, RXD, RTS und
CTS) können direkt das V24B-Interface
bedienen.
Da die V24B-Schnittstelle galvanisch
komplett vom Rest des Gerätes getrennt
ist, findet die Übermittlung der Daten in
beide Richtungen über Optokoppler statt.
Die zu sendenden Daten (TXD) steuern
über die als Inverter geschaltete Transistorstufe T 604, R 614 bis R 616 den Optokoppler IC 606 an, der seinerseits über die
Schaltstufe T 605 und R 617 bis R 620 die
Ausgangsleitung TX (Pin 2 der 9-poligen
Sub-D-Buchse) steuert. Hierbei stellt ein
High- Pegel auf der TXD-Leitung einen
passiven Ausgangspegel von -12 V und ein
Low-Pegel einen aktiven Ausgangspegel
von +12 V dar. R 620 dient als Pull-downWiderstand auf -12 V.
Das Freigabesignal RTS (Ready to send)
steuert über den Emitterfolger T 602 den
Optokoppler IC 605 an, der seinerseits über
die Schaltstufe T 603 und R 610 bis 613
die Ausgangsleitung RTS (Pin 8 der 9-poligen Sub-D-Buchse) steuert. Hierbei stellt
TAKT
IC101
+5V
2
3
1
DG
3
Q1
IC102
2
R0-1
R0-2
14
1
DG 1
12
QA
9
QB
8
QC
11
QD
CPA
CPB
4
32MHz
4
IC102
14
CLR
3 DG 15
A
QA
B
5
QB
6
QC
7
QD
2MHz
12
IC103
2
CLR
13
A
QA
B
11
QB
10
QC
9
QD
DG 1
100kHz
IC103
14
CLR
A
4
A
B
3
QA
DG 15
5
QB
6 20kHz 12
QC
7
QD
A
IC104
+5V
9
CLR
QA
B
8
13 1kHz
74HC390
74HC390
74HC390
74HC390
:2
:10
:2
:2
:5
:5
CP
1
2
11
QB
10 4kHz
QC
9
QD
B
CLR
A
B
QB
QC
QD
QE
QF
QG
QH
74HC164
74LS93
2
:16
DG
DG
1kHz
0GRAD
4 1kHz
90GRAD
5 1kHz
180GRAD
6 1kHz
270GRAD
10
11
12
13
3
QA
Bild 6 (oben): Messsignalerzeugung. Bild 7 (unten): Messsignalformung
R111
8k2
5
7
IC100
+
LM324
11
-8VA
10n
C103
R107
39k
+6VA
4
9
10n
10
-
LM324
11
12
LM324
-8VA
11
100n
ker
-8VA
A
12
+6VA
13
-8VA
AG
AG
AG
AG
AG
AG
PRUEF
IC205
CD4053
AG
R115
560
14
1N4148
AG
+
C104
R103
2k7
0GRAD
14
IC100
8
IC100
+
12
+6VA
4
-
R113
24k
-8VA
R102
1k
D101
D100
AG
10n
-
13
R112
5k6
LM324
11
4
6
Biaseinspeisung
C102
R110
12k
+
10n
C101
R104
39k
+6VA
R109
82k
1
Bandpass 2.Ordnung
1kHz
R108
3k3
R101
10k
3
-
IC100
R105
3k3
2
C100
+6VA
4
R106
82k
Verstarker
Bandpass 2.Ordnung
1kHz
R114
330
R100
33k
11
BIAS
ST3
R231
10M
Guard
AG
AG
2
R228
100k
Sense+
Puffer
+ A
100n
6
TL072
4
R202
10M
R200
1k
8
R203
10k
1
IC200
3
5k
Spindel
+6VA
8
C200
ST4
R204
R232
100k
5
+ B
ST5
ST6
AG
7
10p ker
TL072
4
D204
BZW06-5V6B
Bild 8:
Messsignalauswahl
C201
IC200
-8VA
PRUEF
+6VA
-8VA
Kompensation
AG
R201
1k
D203
BZW06-5V6B
IC205
AG
B
R205
900
0,1%
R206
9k
0,1%
+ B
100n
4
3
15
A CD4053
2
+6VA
-
IC201
+A
NE5532
B
2
3
+6VA
6
IC203
MSIG
Messignal
NE5534
+
4
R209
9k
0,1%
4
IC205
R208
9k
0,1%
7
-8VA
3
5
R207
4k52
0,1%
1
4
-8VA
Differenzverstarker
10
TL072
R227
10M
10 CD4053
9
7
IC202
5
15
2
1
-
C210
1
IC204
+6VA
8
6
2
-8VA
R210
4k52
0,1%
Sense-
I-VERST.
8
AG
ST7
AG
U/I-WAHL
CD4053
AG
C202
+6VA
+6VA
16
16
4p7 ker
8
2
3
+ A
A
1
IC202
6
9
12
3
14
4
13
TL072
I/U-Wandler
8
IC204
-
4
AG
+6VA
5
IC204
11
CD4053
-8VA
AG
ein High-Pegel auf der RTS-Leitung des
Prozessors einen aktiven Ausgangspegel
von -12 V und ein Low-Pegel einen passiven Ausgangspegel von +12 V dar. R 612
dient hierbei als Pull-up-Widerstand auf
+12 V.
Die Eingangsleitung RX (Pin 3 der 9-poligen Sub-D-Buchse) steuert bei einem
positiven Pegel über die Schaltstufe T 601
und R 606 bis R 608 den Optokoppler
IC 604 durch, der seinerseits den RXD-Pin
des Prozessors auf GND zieht. D 603
schützt den Transistor T 601 vor negativen
Spannungen. Ein Eingangspegel > +0,7 V
bedeutet am RXD-Pin ein Low-Pegel,
während alle anderen Eingangsspannungen
ein High-Potential bedeuten.
Die Beschaltung der Eingangsleitung
CTS (Pin 7 der 9-poligen Sub-D-Buchse)
ist identisch der Beschaltung der RX-Eingangsleitung und braucht somit keine weitere Erläuterung.
Die beiden Spannungen +12 V und -12 V
werden mit Hilfe der Dioden D 600 und
D 601 und den Siebelkos C 602 und C 603
aus der galvanisch getrennten 9-V-Wechselspannung des Netzteils gewonnen.
Messsignalerzeugung (Bild 6)
Das 32-MHz-Taktsignal für den gesamten Messzweig wird von dem integrierten
Quarzoszillator Q 1 bereitgestellt. Durch
Mehrfachteilung werden aus diesem Takt
die 4 um jeweils 900 gegeneinander verschobenen 1-kHz-Rechtecksignale erzeugt.
5
+6VA
IC204
-
IC201
+B
7
NE5532
IC205
CD4053
6
7
CD4053
8
6
AG
AG
7
8
A
CD4053
4
AG
Dabei bildet das 1-kHz-0o-Signal die Ausgangsbasis für das Messsignal. Die übrigen 1-kHz-Signale werden für den phasenselektiven Gleichrichter und die Ablaufsteuerung des AD-Wandlers benötigt.
Das 32-MHz-Rechteck-Signal gelangt
auf den 4-Bit-Binärzähler IC 101, an dessen Ausgang Q D der durch 16 geteilte
Takt von 2 MHz bereitsteht, der wiederum
auf das als Teiler durch 20 geschaltete
IC 102 gelangt. An dessen Ausgang Q C
liegt jetzt ein Rechteck-Signal von 100 kHz
mit einem Puls-Pausen-Verhältnis von 2 : 3
an, das auf die Teilerkette IC 103 A, B
gelangt, die nach 2facher Teilung jeweils
durch 5 einen Takt von 4 kHz für das
Schieberegister generiert. Dieser 4-kHzTakt mit einem Puls-Pausen-Verhältnis von
2 : 3 wird nochmals durch 4 geteilt.
Am Ausgang Q A des IC 103 B liegt nun
ein 1-kHz-Rechteck-Signal mit einem PulsPausen-Verhältnis von 1 : 1 an, das mit
dem 4-kHz-Takt durch das Schieberegister IC 104 geschoben wird. An den Ausgängen Q A, Q B, Q C und Q D dieses
Schieberegisters liegen somit die vier 1-kHzRechteck-Signale mit je 90o-Phasenverschiebung an.
Messsignalformung (Bild 7)
Das 1-kHz-0o-Rechteck-Signal gelangt
auf die in Abbildung 7 gezeigte Messsignalformung. Mit Hilfe der Pegelverschiebung R 102, R 103 und den Begrenzungsdioden D 100, D 101 wird die Amplitude
-8VA
AG
-8VA
AG
-8VA
des Rechteck-Signals auf ±600 mV begrenzt. Im Anschluss an eine 3,3fache Verstärkung steht am Ausgang des Verstärkers IC 100 A ein Rechteck-Signal mit
einer Amplitude von ±2 V zur Verfügung.
Mit Hilfe des Bandpasses 4. Ordnung, aufgebaut mit IC 100 B, C und Zusatzbeschaltung, entsteht daraus ein Sinus-Signal mit einer Frequenz von 1 kHz.
Am Ausgang des Abschwächers IC 100 D
liegt somit ein 1-kHz-Sinus-Signal mit einem Spitzenwert von ca. 2 V an, dem mit
Hilfe des CMOS-Schalters IC 205 noch
eine BIAS-Spannung von 2 V überlagert
werden kann. Dies ist z. B. notwendig,
wenn gepolte Bauteile zu messen sind, bei
denen keine negativen Spannungen auftreten dürfen (z. B. bei Elkos).
Das Messsignal gelangt anschließend
über die Widerstände R 114, 115 und die
Ausgangsbuchsen ST 5 und ST 6 zum
Prüfling.
Messsignalauswahl (Bild 8)
Über die Sense-Leitungen an ST 4 und
ST 7 oder, falls diese nicht genutzt werden,
über die Koppelwiderstände R 200 und
R 201 gelangt die über dem Prüfling anliegende Spannung zur Messsignalauswahl.
Hierbei wird die anliegende Spannung mit
Hilfe des Kondensators C 200 gleichspannungsmäßig entkoppelt und auf den Puffer
IC 200 A geführt, der mit den Widerständen R 202, R 228, R 231 und R 232 gegen
ESD-Impulse bis 8 kV geschützt ist. Das
13
C203
1n ker
R212
900
0,1%
C206
10n
+6VA
4
2
+
x1
1
IC207
3
2
-
TL074
AG
11
1
IC209
10n
-
+15V
8
C207
3
R217
3k3
R211
4k52
0,1%
Bandpass 2.Ordnung
1kHz
R218
82k
PrazisionsVerstarker
+ A
GLEICH
TL072
4
AG
-15V
-8VA
C204
AG
-8VA
x100
+6VA
4
R215
4k52
0,1%
9
3
A XO/I
DG
11
8
-
1
IC210
-8VA
12
AG
+
-15V
D200
-
R223
8k2
LEVEL
14
1N4148
D201
TL074
11
-8VA
+15V
C209
+15V
VERST.2
+6VA
IC207
1N4148
AG
A +
TL072
13
R219
39k
13
TL074
AG
D202
-15V
VERST.1
+
4
TL072
CD4052
8
IC207
10
7
B
A
INH
AG 9
10
6
-
+ B
4
X3
X2
X1
X0
11
15
14
12
10p ker
R216
90k
0,1%
B YO/I
-
IC209
R224
3k9
11
C205
5
100n
2
3
AG
AG
4
R222
56k
Ubersteuerungsdetektor
1N4148
AG
C208
R225
10k
TL074
AG
Y3
Y2
Y1
Y0
4
2
5
1
R221
10k
+
x10
7
IC207
5
VEE
7
-
+15V
8
6
R226
100k
6
Pegelanhebung
IC208
+6VA
4
R213
4k52
0,1%
MSIG
Verstarkungs
Auswahl
-8VA
R220
120k
100p ker
R214
9k
0,1%
100n
ker
AG
AG
Bild 9: Messverstärker
Ausgangssignal dieses Puffers gelangt einerseits auf den im Bereich von 0 bis 1/2
einstellbaren invertierenden Verstärker
IC 200 B, der über C 201 die parasitären
Kapazitäten kompensiert und andererseits
auf den CMOS-Schalter IC 204, mit dem
zwischen Strom- und Spannungsmessung
gewählt werden kann.
Für die Spannungsmessung ist der aus
IC 201 A, B, IC 203 sowie R 207 bis 210
aufgebaute Differenzverstärker so geschaltet, dass die Spannung an den Sense-Leitungen, also die Spannung über den Prüfling, gemessen wird. Bei der Strommessung
erfolgt die Messung des Spannungsabfalls
am Widerstand R 205 bzw. R 206. Diese
Spannung ist proportional dem Strom durch
den Prüfling.
Der I/U-Wandler IC 202 A, R 205 und
R 206 ist mit dem CMOS-Schalter IC 205
in 2 Empfindlichkeitsstufen schaltbar (0
bis 2 mA oder 0 bis 200 µA).
Der Ausgang des I/U-Wandlers wird
mit Hilfe des Kondensators C 210 sowie
IC 202 B äquivalent zum Spannungszweig
gleichspannungsmäßig entkoppelt und über
den Auswahlschalter IC 204 dem Differenzverstärker zugeführt.
Am Ausgang des Differenzverstärkers
liegt eine der 3 auswählbaren Messsignale
14
mit einem Spitzenwert von maximal 4 V
an, die den in Abbildung 9 gezeigten
Messverstärkern zugeführt werden.
Tabelle 4 gibt Aufschluss über die Auswahlmöglichkeiten.
Zu erwähnen sind noch die beiden Transil-Schutzdioden D 203 und D 204, die
ESD-Impulse an ST 6 und ST 7 ableiten.
Messverstärker (Bild 9)
Das Messsignal gelangt auf 3 Präzisionsverstärker IC 207 A, B, C mit den Verstärkungsfaktoren 0,2, 2 und 20. Mit Hilfe
des CMOS-Mehrfachschalters IC 208 ist
Tabelle: 4
Messsignalauswahlmöglichkeiten
Messsignal
UPrüfling
IPrüfling
IPrüfing/10
U/I-WAHL
High
Low
Low
I-VERST.
High
High
Low
Tabelle 5: Verstärkungsfaktoren
Verstärkung
0
1
10
100
VERST.1
Low
High
Low
High
VERST.2
Low
High
High
Low
somit eine Auswahl der Verstärkung 0,
0,2, 2 oder 20 möglich (Tabelle 5).
Die Verstärkung 0 (d. h. der Eingang des
nachfolgenden Verstärkers liegt auf Masse) ist erforderlich, um eine Referenzmessung zum Abgleich des phasenselektiven
Gleichrichters und des AD-Wandlers
durchführen zu können.
Da die CMOS-Schalter nur eine Eingangsspannung von -8..+6 V verarbeiten
können, erfolgt auch die Versorgung des
zuvor beschriebenen Teiles des Messzweiges ausschließlich mit -8 und +5 V, d. h.
alle Amplitudenpegel in diesem Bereich
liegen bei ca. ±4 V, um die Operationsverstärker und CMOS-Schalter nicht zu
übersteuern. Im weiteren Verlauf der nun
folgenden Schaltungsteile sind keine
CMOS-Schalter mehr enthalten. Zur Erzielung eines möglichst hohen Störabstandes arbeiten die weiteren Operationsverstärker mit einer Versorgungsspannung
von ±15 V, und die maximalen Pegel sind
in diesem Bereich auf ±12 V angehoben.
Dies wird mit Hilfe des Verstärkers IC 209 B
vorgenommen.
Im Anschluss an die Pegelanhebung folgt
ein Bandpass zweiter Ordnung (IC 209 A)
zur Herausfilterung von Störungen auf dem
Messsignal. Das so aufbereitete Messsignal
gelangt einerseits auf den phasenselektiven
Gleichrichter und andererseits auf den
Übersteuerungsdetektor IC 210 A mit Zusatzbeschaltung.
Sobald der Gleichrichter ein Signal zugeführt bekommt, dessen Spitzenwert den
Wert von 11,6 V überschreitet, schaltet der
als Komparator arbeitende Operationsverstärker IC 210 A um, und sein Ausgang
strebt in Richtung -15 V.
Durch die Begrenzerdioden D 200, 201
wird das Ausgangssignal auf 0 V begrenzt
und anschließend dem Prozessor zugeführt.
Dieser kann daraufhin die Verstärkung so
lange zurücknehmen, bis der Gleichrichter
nicht mehr übersteuert wird.
Gleichrichter- und AD-WandlerSteuerung (Bild 10)
Wir wenden uns nun zunächst der in
Abbildung 10 dargestellten Steuerung des
AD-Wandlers sowie des Gleichrichters zu.
Der im Dual-Slope-Verfahren aufgebaute AD-Wandler arbeitet in 3 Betriebszuständen. Im Reset-Mode wird der Integrator
des AD-Wandlers auf der Schaltschwelle
des Komparators gehalten, um die nachfolgende Messung vorzubereiten. Anschließend startet die Messung synchron zum
Messsignal, und zwar genau innerhalb einer Austastlücke des phasenselektiven
Gleichrichters. Dabei wird exakt 20 ms
lang das Messsignal mit dem Integrator
aufintegriert.
Nach Ablauf der 20 ms folgt die Deintegrationsphase. Hierzu wird das Messsignal
IC403
1
START
3
A
2
74HC00
9
TAKT
RS-Flip-Flop
10
MESS
1
B
4
3
B
CLR
QA
3
5
QB
6
QC
7
QD
1
IC402
4
J
PR
CP
A
IC405
19
1
Q
11
5
13
J
PR
CP
B
2
K
CLR Q
15
12
6
K
Q
74HC112
CLR Q
14
DG
2
3
4
5
6
7
8
9
NULL
10
9
IC404
12
74HC112
74HC390
20ms Zahler
A
3
QA
4
QB
5
QC
6
QD
74HC393
IC402
CLR
A
2
1
+5V
+5VD
IC404
A
IC403
74HC00
A
8
6
IC401
2
C
74HC00
4
5
D0-D7
ZAEHLER
IC403
7
CLR
B
13
ADSTOP
A
11
QA
10
QB
9
QC
8
QD
G
DIR
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
18
17
16
15
14
13
12
11
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
74HC245
TIMER0
74HC393
Vorzahler
IC400
15
OE
1
SEL
IC401
14
15
12
4
CLR
A
B
B
QA
Y
13
11
QB
10
QC
9
QD
A
B
A
15
OE
1
SEL
Phasenauswahl
2
3
9
180GRAD
Y
74HC157
74HC390
7
Y
B
A
B
C
11
10
74HC157
15
OE
1
SEL
0/90GRAD
+5V
IC400
A
B
15
OE
1
SEL
PHASE
5
6
0GRAD
90GRAD
74HC157
12
Y
D
A
B
14
13
74HC157
DG
Bild 10:
AD-Wandler-Steuerung
abgeschaltet und die Ladung im Integrationskondensator mit Hilfe einer konstanten Referenzspannung wieder abintegriert.
Während dieser Phase erfolgt eine Zählung der Taktperioden des 32-MHz-Taktoszillators. Sobald die Schaltschwelle des
Komparators erreicht ist, wird der ResetMode des AD-Wandlers wieder aktiviert.
Der Zählerstand wird jetzt vom Prozessor
übernommen und ausgewertet. Ein neuer
Messzyklus kann beginnen.
Da der Gleichrichter im Analogzweig
phasenselektiv ist, muss auch die komplette Steuerung für 2 verschiedene Phasenwinkel, nämlich für 0o und für 90o konzipiert sein. Die Auswahl, welcher Phasenwinkel aktiv ist, erfolgt über die Prozessorleitung „PHASE“.
Die nachfolgende Beschreibung gilt für
beide Phasenfälle, wobei die Angaben für
die 90o-Phasenselektion in Klammern ( )
angegeben sind. Die Auswahl der verschiedenen 1-kHz-Signale geschieht über den
Daten-Selektor IC 400 und die ProzessorSteuerleitung „PHASE“.
Mit einem Low-Startimpuls an Pin 1 des
Gatters IC 403 A wird das aus IC 403 A, B
aufgebaute RS-Flip-Flop gesetzt, und Pin 3
geht auf High-Pegel. Bei der nächsten negativen Flanke des 1-kHz-90o-(180 o)Referenzsignals an Pin 1 des JK-Flip-Flops
IC 402 A wird der Zustand der JK-Eingänge an die Ausgänge Q und Q übernommen.
Der Ausgang Q nimmt somit High- und der
Ausgang Q Low-Potential an.
Mit dem Ausgang Q werden daraufhin
die Zähler IC 404 A, B zurückgesetzt und
mit dem Ausgang Q das RS-Flip-Flop
IC 403 A, B gelöscht. Zusätzlich wird der
20-ms-Zähler IC 401 A, B freigegeben
sowie das als RS-Flip-Flop geschaltete JKFlip-Flop IC 402 B zurückgesetzt und damit der AD-Wandler auf „Integrieren des
Messsignals“ geschaltet.
Das 1-kHz-0o-(90o)-Referenzsignal taktet den 20-ms-Zähler IC 400 A, B so, dass
nach 20 ms (20 Takte) der Ausgang QB
und damit auch der Eingang K des JK-FlipFlops High-Potential annimmt. 250 µs
(1/4 Taktperiode des 1kHz-Signals) später
wird der Zustand der J- und K-Eingänge
durch die negative Flanke des 1-kHz-Signals an den Ausgang übernommen. Q
nimmt Low-Potential an, d. h. der Zähler
IC 404 ist zählbereit, und Q nimmt HighPotential an, wodurch der 20-ms-Zähler
zurückgesetzt und der AD-Wandler auf
„Ab-integrieren mit Referenz“ geschaltet
wird.
Während der Zeit, in welcher der ADWandler abintegriert, gelangen die 32-MHzTaktimpulse über das Zählertor IC 403 C
zum 8-Bit-Zähler IC 404 und takten diesen
bei jedem Impuls um 1 weiter. Bei einem
Überlauf des Zählers (QD von IC 404 B
wechselt von „high“ nach „low“) wird der
interne Zähler des Prozessors um 1 weitergeschaltet. Da die Taktfrequenz für die
internen Zähler des Prozessors zu hoch ist,
kommt eine 8-Bit-Vorteilung zum Einsatz.
Hat der AD-Wandler seine Abintegrierphase beendet (ADSTOP geht auf „low“),
wird das RS-FlipFlop IC 402 B gesetzt und
das Zählertor IC 403 C geschlossen. Der
Zählvorgang ist damit abgeschlossen, und
der Prozessor kann über eine externe Adresse den Zählerstand des Vorzählers IC 404
über den Bustreiber IC 405 abfragen.
Nachfolgend kommen wir zur Beschreibung des AD-Wandlers und des praktischen Aufbaus des RLC 9000.
AD-Wandler
In Abbildung 11 ist die Schaltung des
AD-Wandlers mit dem integrierten phasenselektiven Gleichrichter dargestellt. Wir
beginnen die Beschreibung mit dem eigentlichen AD-Wandler, der nach dem
Dual-Slope-Verfahren arbeitet und im
wesentlichen aus den 5 folgenden Komponenten besteht:
- Integrator IC 300 A mit C 304 und R 311
- Komparator IC 300 B
- Referenzstromquelle D 305, R 309 und
Zusatzbeschaltung
- Null-Regelung D 306, R 312
- Schmitt-Trigger IC 301 mit Peripherie.
Als Besonderheit ist bei diesem ADWandler die Referenzstromquelle nicht
geschaltet. Infolgedessen muss das zu messende Signal einen Offset haben. Da je15
-15V
R308
1k
R309
150k
L300
14uH
D305
C302
100n
ker
AG
AG
R311
22
AG
6
2
IC403
1N4148
74HC00
AG
7
IC300
+ B
AD822
4
AD822
4
R318
24k
11
A
13
+ A
5
1
IC300
3
D300
R301
10k
0/90GRAD
-
100n
ker
AG
8
+6VA
C306
100n
ker
220n
8
12
14uH
C305
C304
100n
ker
10V
+15V
L301
C303
-15V
L302
14uH C308
C307
D301
MESS
1N4148
100n
ker
R307
2k2
AG
T300
D306
100n
ker
AG
R312
2k2
AG
BC548
GLEICH
8
6
R303
6k8
5
7
9
TL072
3
-15V
100n
ker
AG
+
TL071
-15V
ADSTOP
1N4148
D307
5
A
IC302
D308
R316
4k7
6
IC301
4
3
16
7
IC302
+15V
4
1N4148
CD4053
CD4053
AG
2
+6VA
6
AG
2
A
+ B
7
1
15
+15V
IC210
C301
ZD4V3
IC302
CD4053
4
R306
1k
D302
10
R310
24k
470n
-15V
AG
R302
10k
100k
R314
R300
22k
11
8
IC302
13
33k
R315
AG
C300
R317
2k2
+5VD
R313
22k
R304
2k2
1N4148
14
-8VA
AG
AG
A
AG
12
AG
AG
-15V
AG
CD4053
doch keine Absolutmessungen, sondern
nur Vergleichsmessungen durchgeführt
werden, spielt dies im vorliegenden Fall
keine Rolle.
Bei geschlossenem Schalter IC 302 fließt
durch R 310 ein Strom, der abzüglich des
Referenzstromes vom Integrator aufintegriert wird. Nach Ablauf von 20 ms öffnet der Schalter, und der Integrator integriert nun den Referenzstrom ab, bis der
Komparator IC 300 B die vollständige
Entladung des Kondensators C 304 detektiert. Daraufhin schaltet der Ausgang
des Komparators auf positiven Pegel. Diese Flanke wird vom Schmitt-Trigger IC 301
aufbereitet und der Steuerelektronik sowie
dem Prozessor mitgeteilt.
Die Zeitspanne zwischen dem Öffnen
des Schalters IC 302 und der positiven
Flanke des Komparators IC 300 B ist nun
proportional zur gemessenen Eingangsspannung.
Bis der Schalter wieder geschlossen wird,
um eine neue Messung zu beginnen, fließt
über R 312 und D 306 ein Ausgleichsstrom,
der den Integrator auf exakt „0” hält.
Um eine phasenselektive Gleichrichtung
des sinusförmigen Messsignals zu erreichen, wird dem Messsignal eine konstante
Gleichspannung überlagert, so dass der
16
Bild 11:
Schaltbild des AD-Wandlers
mit dem integrierten
phasenselektiven Gleichrichter
Strom durch R 310 bei geschlossenem
Schalter immer größer als der Referenzstrom ist. Zur Phasenselektierung wird dem
Steuersignal des Schalters das Selektierungssignal über IC 403 A und D 300
überlagert.
Damit ist die Schaltungsbeschreibung
abgeschlossen, und wir können uns dem
Nachbau zuwenden.
Nachbau
Der Nachbau dieses innovativen Labormessgerätes ist trotz der komplexen
Technik vergleichsweise einfach möglich.
Bemerkenswert ist in diesem Zusammenhang, dass zum Abgleich keinerlei Messgerät erforderlich ist. Dies beruht darauf,
dass an den entscheidenden Stellen der
Schaltung entsprechend präzise Referenzelemente eingesetzt sind, in Verbindung
mit einer zukunftsorientierten Schaltungstechnologie.
Aufgrund der Komplexität des Gerätes
sollte die Schaltung dennoch nur von Pro-
fis aufgebaut werden, die bereits hinreichende Erfahrungen im Aufbau hochwertiger Messgeräte besitzen. Dies vorausgesetzt, können wir die nachfolgende Beschreibung des Nachbaus des RLC 9000
recht kurz fassen und uns dabei auf die
wesentlichen Punkte konzentrieren.
Anhand des Bestückungsplanes sowie
der Stückliste werden die Leiterplatten in
gewohnter Weise bestückt. Wir beginnen
dabei mit dem Einsetzen und Verlöten der
Dioden und Widerstände, gefolgt von den
Kondensatoren und ICs.
Die Spannungsregler werden zunächst
noch nicht eingebaut. Auf die richtige Einbaulage der gepolten Bauteile ist zu achten.
Nachdem auch die größeren Komponenten wie Elkos, Trafos und Buchsen
sachgerecht eingelötet sind, empfiehlt es
sich, die beiden Platinen sorgfältig auf
eventuell vorhandene Bestückungsfehler
und Lötbrücken zu überprüfen.
Alsdann wenden wir uns dem Anbau der
Frontplatine und der Rückplatte zu. Durch
die beiden dafür vorgesehenen Bohrungen
der Frontplatine sind nun von der Frontseite aus 2 Lötstifte, mit dem langen Ende
voran, zu stecken. Danach wird die Frontplatine so an die Hauptplatine gesetzt, dass
diese Lötstifte auf der Bestückungsseite
Verkleinerte
Abbildung
der fertig
bestückten
Frontplatine
Bestückungsplan der
337 x 81 mm
messenden
Frontplatine
17
Stückliste:
Widerstände:
22Ω .......................................... R311
100Ω .............................. R514-R537
220Ω .................. R538 - R545,R609,
R613, R616, R619
330Ω ........................................ R114
560Ω ........................................ R115
680Ω ............................. R602, R606
900Ω/0,1% .................... R205, R212
1kΩ .................... R102, R200, R201,
R306, R308, R500,
2,2kΩ ................. R304, R307, R312,
R317, R504, R507, R509
R511, R513, R610 - R612,
R614, R615, R617, R618
2,7kΩ ................. R103, R601, R605
3,3kΩ ................. R105, R108, R217
3,9kΩ ....................................... R224
4,52kΩ/0,1% ............... R207, R210,
R211, R213, R215
4,7kΩ/Array ............................ R505
4,7kΩ ................. R316, R503, R506,
R508, R510, R512
5,6kΩ ........................................ R112
6,8kΩ ....................................... R303
8,2kΩ ............................ R111, R223
9kΩ/0,1% . R206, R208, R209, R214
10kΩ .................. R101, R203, R221,
R225, R301, R302,
R501, R604, R608, R620
12kΩ ........................................ R110
22kΩ ............................. R300, R313
24kΩ .................. R113, R310, R318
33kΩ ............................. R100, R315
39kΩ .................. R104, R107, R219
56kΩ ........................................ R222
82kΩ .................. R106, R109, R218
90kΩ/0,1% .............................. R216
100kΩ ............... R226, R228, R314,
R232, R603, R607
120kΩ ...................................... R220
150kΩ ...................................... R309
10MΩ ................ R202, R227, R231
Spindeltrimmer, 5kΩ ............... R204
Kondensatoren:
4,7pF/ker ................................. C202
10pF/ker ....................... C201, C205
12pF/ker .................................. C501
27pF/ker .................................. C502
10nF/ker ........................ C503-C507
100pF/ker ................................ C204
1nF/ker .................................... C203
10nF ...... C100 - C103, C206, C207
SMD 100nF .................. C302, C303,
C305 - C308
der Hauptplatine plan aufliegen. Nachdem
alle zueinander gehörenden Leiterbahnen
beider Platinen miteinander verlötet sind,
kann man die beiden vorgenannten Lötstifte
18
RLC 9000
100nF ................. C200, C210, C209
100nF/ker ............ C3, C4, C7 - C10,
C13, C14, C16, C18 - C38
C41 - C61, C62 - C65, C67 - C69,
C104, C208, C301, C600, C601
100nF/250V~ MP3-X2 ............. C74
220nF ...................................... C304
470nF ...................................... C300
10µF/25V .................... C5, C6, C11,
C12, C17, C500
470µF/16V ................... C602, C603
1000µF/40V ......................... C1, C2
4700µF/16V .............................. C15
Halbleiter:
7815 ........................................... IC1
7915 ........................................... IC2
7806 ........................................... IC3
7908 ........................................... IC4
7805 ........................................... IC5
TL074 .................................... IC207
LM324 ................................... IC100
74LS93 .................................. IC101
74HC390 ....... IC102, IC103, IC401
74HC164 ............................... IC104
TL072 ........................ IC200, IC202,
IC209, IC210
AD822 ................................... IC300
NE5532 ................................. IC201
CD4053 ......... IC204, IC205, IC302
CD4052 ................................. IC208
TL071 .................................... IC301
74HC157 ............................... IC400
74HC112 ............................... IC402
74HC00 ................................. IC403
74HC393 ............................... IC404
74HC245 ................... IC405, IC505
80C32-1 ................................. IC500
74HC573 ............................... IC501
74LS145 ................................ IC506
74HC574 ....... IC502, IC507, IC509
ELV9481 ............................... IC503
74HC138 ............................... IC504
ULN2803 .................. IC508, IC510
uPD7210 ................................ IC600
75160 ..................................... IC601
75161 ..................................... IC602
CNY17 ..................... IC603 - IC606
NE5534 ................................. IC203
BC548 ............... T300, T600 - T603
BC558 ........................... T604, T605
BC876 ......................... T500 - T504
1N4001 .......... D1 - D8, D600, D601
1N4148 ............ D100, D101, D200 D202, D300, D301,
D306 - D308, D500,
D509 - D515, D602, D603
wieder entfernen. Zur mechanischen Versteifung werden noch die beiden Eckbleche
an die dafür vorgesehene Position der
Grund- und Frontplatine gelötet.
ZPD4,3V ................................. D302
ZPD10V .................................. D305
LED, 3mm, grün ........ D516 - D532
DJ700A, grün ........... DI500 - DI503
LA3911-11B ............. DI504, DI505
BZW06-5V8B .............. D203, D204
Sonstiges:
Quarzoszillator, 32MHz .............. Q1
Quarz, 16MHz ......................... Q500
SMD-Spule, 10µH ...... L300 - L302
DIP-Schalter, 8fach, abgew .... S500
Sicherung, 50 mA, träge ............ SI1
Sicherung, 100 mA, träge .......... SI2
Print-Taster, weiß .. TA500 - TA509
SUB-D-Stecker, 9-pol .......... BU601
IEEE488-Buchse .................. BU600
1 Schadow-Netzschalter
1 Adapterstück
1 Verlängerungsachse
1 Druckknopf
2 Abschirmgehäuse
5 Glimmerscheiben T0220
5 Isoliernippel
1 Trafo, 2 x 15 V/ 0,15 A ......... TR1
1 Trafo, 8 V/ 1 A ...................... TR2
1 Trafo, 9 V/ 200 mA ............... TR3
4 Hirschmann-Polklemmen, 4 mm,
schwarz
1 Hirschmann-Polklemme, 4 mm, rot
1 Netzkabel, 3-adrig
1 Netzkabeldurchführung
1 Kabelzugentlastungsschelle
2 Platinensicherungshalter, (2 Hälften)
2 Kunststoffabdeckungen für
Sicherungshalter
2 Zylinderkopfschrauben, M4 x 8mm
5 Zylinderkopfschrauben, M3 x 8mm
2 Zylinderkopfschrauben M3 x 10mm
1 Zylinderkopfschraube, M3 x 5mm
7 Muttern, M3
2 Muttern, M4
2 Fächerscheiben, 3mm
2 Fächerscheiben, 4mm
5 Lötösen, 4,2mm
2 Lötstifte, 1,3mm
1 Schraubklemmleiste, 2pol
2 Eckbleche
1 IC-Sockel, 28pol.
15 cm isolierter Schaltdraht
10 Tastkappen, grau, rund
1 9000er Metallgehäuse inkl.
Montagematerial
2 Aderendhülsen 0,75mm2
1 Alu-Rückwand, bedruckt u. gefräst
1 Frontplatte, bedruckt und gebohrt
1 Ferrit-Ringkern RK6 x 14
Die Schubstange für den Netzschalter
ist entsprechend der Abbildung zu biegen
und anschließend mit dem Druckknopf und
dem Adapterstück zu versehen. Anschlie-
Ansicht
der fertig
aufgebauten
Basisplatine
19
Bestückungsplan der
Basisplatine
(Originalgröße: 337 x
188 mm)
20
ßend wird das Gestänge durch die entsprechende Bohrung der Frontplatine geführt
und an dem Netzschalter aufgesteckt.
Im nächsten Arbeitsschritt werden die
Spannungsregler unter Verwendung von
Wärmeleitpaste an die Rückplatte geschraubt. Alle Spannungsregler werden mit
Isolierscheibe und Isolierbuchse montiert.
Sind die Spannungsregler festgeschraubt,
wird die Rückplatte an die Hauptplatine
angesetzt. Zur exakten Höhenausrichtung
dienen dabei die Buchsen, die zuerst zu
verschrauben sind, bevor die Spannungsregler verlötet werden.
Zur Erreichung einer hohen Präzision
und Störsicherheit bei den Messungen ist es
erforderlich, einige zentrale Komponenten
besonders abzuschirmen. Hierzu dienen 2
Abschirmgehäuse, die an den dafür vorgesehenen Stellen der Haupt-platine aufgesetzt und rundum verlötet werden. Der Deckel des Analogteils des kleineren Gehäuses wird zunächst noch nicht aufgesetzt.
Die Netzkabeldurchführung mit Zugentlastung ist von der Außenseite her in die
Rückplatte (1b) einzuschrauben. Das Netzkabel wird durchgeführt und die äußere
Isolierung auf einer Länge von 17 cm
entfernt. Alsdann ist zunächst der Schutzleiter auf einer Länge von 8 mm abzuisolieren. Die beiden anderen Adern des
Netzkabels (L und N) werden auf eine
Länge von 2,5 cm gekürzt, 5 mm abisoliert
und mit Aderendhülsen versehen. Anschließend werden die beiden Adern in die
Schraubklemme (KL 1) der Basisplatine
geführt und verschraubt. Zur weiteren Fixierung des Netzkabels wird eine Zugentlastungsschelle mittels zweier Zylinderkopfschrauben M3 x 12 mm, die von
der Platinenunterseite her einzusetzen sind,
und den zugehörigen M3-Muttern sowie
Fächerscheiben so auf der Platine befestigt,
dass der äußere Mantel des Netzkabels noch
etwa 1-2 mm unter der Schelle hervorragt.
Abschließend werden die Taster der
Frontplatine mit den zugehörigen Tastkappen versehen.
Nachdem der Aufbau des Gerätes soweit fortgeschritten ist, kann nun die Gehäusemontage beginnen.
Gehäusemontage
Im ersten Schritt der Gehäusemontage
entsteht der Gehäuseboden mit Seitenteil
bestehend aus den beiden Modulschienen
(3a, b), dem Seitenprofil (4a) und dem
Bodenblech (2a). Die Modulschienen werden hierzu mittels zweier Gehäuseschrauben (9), jeweils mit aufgesteckter M4-Zahnscheibe, an das Seitenprofil geschraubt,
jedoch noch nicht festgezogen. Die geriffelten Flächen der Modulschienen müssen
dabei jeweils nach unten und zur Gehäuseaußenseite weisen.
Als nächstes ist das Bodenblech (2a) mit
der lackierten Seite nach außen weisend,
dem angeschweißten Flachsteckeranschluss
voran, in die beiden Führungsnuten direkt
an der geriffelten Kante der jeweiligen
Modulschiene (3a, b) einzuschieben.
Alsdann wird das Seitenprofil (4a) fest
mit den Modulschienen verschraubt.
Im Anschluss hieran ist die Gehäuseerdung herzustellen. Hierzu wird eine M3Vierkantmutter 6 cm weit von der Hinterkante entfernt in die obere Nut des Seitenprofils (4a) eingeschoben.
Auf eine M3x6mm-Zylinderkopfschraube sind nun nacheinander eine M3-Zahnscheibe, zwei 3-fach-Lötösen und schließlich eine weitere M3-Zahnscheibe aufzuschieben. Nun wird diese Einheit mit Hilfe
der bereits eingeschobenen Vierkantmutter
an das Seitenprofil (4a) angeschraubt und
so festgezogen, dass jeweils eine äußere
Lötfahne der 3-fach-Lötösen übereinander
liegt, womit dann insgesamt 5 Lötanschlüsse für die Schutzleiterverkabelung zur Verfügung stehen.
An die doppelte, übereinander liegende
Lötöse wird später der Schutzleiter des
Netzkabels angeschlossen, wobei hiermit
dann die beiden Lötösen miteinander verlötet werden.
In unmittelbarer Nähe dieser Schutzleiteranschlussschraube wird nun der Erdungsaufkleber auf der Innenseite des Seitenprofils (4a) aufgeklebt.
Die Schutzleiterverbindung zum Bodenblech (2a) erfolgt über den angeschweißten Flachsteckeranschluss, der zuvor entsprechend hochzubiegen ist. Das vorkonfektionierte Schutzleiterkabel, eine
15 cm lange grün-gelbe Leitung mit Flachstecker, wird hier aufgesteckt, das Kabel
zu den Schutzleiterlötösen geführt auf eine
Länge von 13,5 cm gekürzt. Das freie
Leitungsende des Schutzleiterkabels ist nun
auf einer Länge von 8 mm abzuisolieren
und durch eine Lötöse zu führen. Vor dem
Verlöten wird das Leitungsende einmal
um die Lötöse gebogen. Hierdurch ist gewährleistet dass selbst bei einer fehlerhaften Lötung die Schutzleiterverbindung sich
nicht lösen kann. Die anschließende Lötung muss sehr sorgfältig unter Zugabe
von reichlich Lötzinn erfolgen. Alle weiteren Schutzleiterverbindungen sind wie hier
beschrieben durchzuführen.
Danach werden die vier Gehäusefüße
(10) an den entsprechenden Positionen des
Bodenblechs aufgeklebt.
Der so weit vorbereitete Gehäuseboden
ist nun so auf die Arbeitsfläche zu stellen,
dass sich das Seitenprofil (4a) auf der linken Seite befindet. An der Vorderseite
dieses Seitenprofils wird eine Alublende
(8a) mittels zwei Gehäuseschrauben (9)
angeschraubt.
In der eckigen Nut der jeweiligen Modul-
schiene (3a, b) sind jetzt jeweils zwei
Sechskantschrauben M4 x 20 mm einzuschieben, das Gewinde zeigt dabei nach oben.
Auf die beiden links liegenden Schrauben wird jetzt die 170 x 196 mm messende
Isolierplatte aus unkaschiertem Platinenmaterial aufgesetzt. Die verbleibenden
beiden Schrauben erhalten jeweils eine Polyamidscheibe 0,5 mm.
Anschließend folgen auf jedes Schraubengewinde vier 1,5 mm dicke Polyamidscheiben, womit der Abstand von 6,5 mm
zwischen Gerätechassis und Gehäuseboden
vorgegeben ist.
Gehäuseeinbau
Im nächsten Arbeitsschritt wird das Gerätechassis auf die vier Schrauben der unteren Modulschienen (3a, b) abgesenkt,
sodass die Rückplatte (1b) in die Führungsnut der Modulschiene (3b) einrastet. Die
Frontplatine weist hierbei nach vorne.
Als nächstes sind die 5 Polklemmen mit
je einer Lötöse in der Frontplatte (1a) zu
montieren, wobei die rote Klemme den
“+”-Anschluss bildet. Die Frontplatte wird
nun von vorne auf das Gerätechassis aufgeschoben, d. h. die Tastkappen sind durch
die entsprechenden Bohrungen zu führen.
Durch leichtes Anheben des Chassis lässt
sich die Frontplatte in die Führungsnut der
Modulschiene (3a) einrasten und bis an die
Alublende (8a) heranschieben.
Die Polklemmen mit den Lötösen werden nun mit der Hauptplatine über einen
kurzen Leitungsabschnitt verbunden und
anschließend der Deckel des Analogteils
festgeschraubt, wobei darauf geachtet werden muss, dass kein Kurzschluss zwischen
Deckel und der Leiterbahn zur Taste TA
509 entsteht.
Jedes der nach oben durch die Basisplatine herausstehende M4-Schraubengewinde erhält jetzt eine Polyamidscheibe
1,5 mm, eine Metall-Unterlegscheibe M4,
eine Zahnscheibe M4 und abschließend
eine M4-Mutter, die vorerst locker aufzuschrauben ist.
Alsdann wird zunächst der Schutzleiter
des Netzkabels dreimal durch die Schutzleiterdrossel gewickelt, in die mittlere Öse
der „5-fach-Lötöse“ geführt, umgewinkelt
und dann unter Zugabe von reichlich Lötzinn verlötet.
Ein weiteres vorkonfektioniertes Schutzleiterkabel wird an dem Flachsteckeranschluss der Rückplatte aufgesteckt. Das
Leitungsende ist zu der Schutzleiteranschlussschraube zu führen, entsprechend
zu kürzen und in zuvor beschriebener Weise
mit einer Lötöse zu verbinden.
Anschließend ist das Netzkabel auf die
entsprechende Länge zurückzuziehen und
die Netzkabeldurchführung fest zu verschrauben.
Nachdem der Gehäuseeinbau so weit
21
fortgeschritten ist, werden das noch nicht
festgeschraubte Gerätechassis exakt im
Gehäuse positioniert und schließlich die
vier Chassisbefestigungsmuttern angezogen. Hierbei ist zu beachten, dass die Frontplatte (1a) bündig an der Alublende (8a)
des Seitenprofils abschließt und die Rückplatte (1b) mittig auf der Modulschiene
(3b) zu liegen kommt.
Endmontage
Im nun folgenden Arbeitsschritt wird
die vordere, obere Modulschiene (3d) von
oben auf die Frontplatte (1a) aufgesteckt,
an das Seitenprofil (4a) mittels Gehäuseschraube (9) und aufgesteckter M4-Zahnscheibe angeschraubt, aber noch nicht festgezogen. Anschließend ist die hintere, obere
Modulschiene (3c) in gleicher Weise auf
die Rückplatte (1b) zu setzen und mit dem
Seitenprofil (4a) zu verbinden, jedoch ebenfalls noch nicht fest zu verschrauben.
Alsdann wird ein weiteres 15 cm langes
vorkonfektioniertes Schutzleiterkabel auf
den Flachsteckeranschluss des Gehäusedeckels (2b) gesteckt. Dieser Gehäusedeckel ist nun, mit dem Schutzleiteranschluss voran, so weit in die vorgesehenen
Nuten der Modulschienen (3c, d) einzu-
schieben, dass eine Öffnung bis zum Seitenteil von etwa 5 cm verbleibt. Als nächstes wird das Ende des Schutzleiterkabels
an die verbleibende Schutzleiterlötöse, wie
beschrieben, angelötet und der Gehäusedeckel ganz an das Seitenprofil (4a) herangeschoben.
Anschließend wird das zweite Seitenprofil (4b) so aufgesetzt, dass Boden- (2a)
und Deckelblech (2b) in die zugehörigen
Nuten passen. Danach ist das Seitenprofil
locker mit den Modulschienen zu verschrauben. Hierbei ist zu beachten, dass
die Befestigungsschrauben (9) zuvor jeweils
mit einer M4-Zahnscheibe zu versehen sind.
Nun werden alle Befestigungsschrauben
auf beiden Seiten der Modulschienen festgezogen.
Abschließend sind die verbleibenden
Alublenden (8b- d) und die Seitenbleche
(6a, b, 7a- d) zu montieren. Hierzu wird
zunächst die zweite Alublende (8b) rechts
neben der Frontplatte mittels Befestigungsschrauben (9) angebracht. Von der Geräterückseite her sind die breiten und schmalen
Seitenbleche (6a, b, 7a- d) in die entsprechenden Nuten der Seitenprofile einzuschieben. Die lackierte Seite zeigt hierbei
jeweils nach außen. Die zwei verbleiben-
den Alublenden (8c, d) werden links bzw.
rechts neben der Rückplatte (1b) an die
Seitenprofile (4a, b) angeschraubt.
Abgleich
Zum Abgleich wird das Gerät eingeschaltet, ohne dass ein Prüfling angeschlossen ist. Jetzt wird der Spindeltrimmer für
den Nullabgleich durch die Frontplatte hindurch so eingestellt, dass das Display eine
minimale Kapazität anzeigt. Damit ist das
Gerät abgeglichen und einsatzbereit.
Achtung !
Innerhalb des Gerätes wird die lebensgefährliche 230-V-Netzspannung an verschiedenen Stellen frei geführt. Aufbau
und Inbetriebnahme dürfen daher nur von
Fachkräften durchgeführt werden, die aufgrund ihrer Ausbildung dazu befugt und
hinreichend mit den entsprechenden
Sicherheits- und VDE-Bestimmungen vertraut sind. Ein Anschluss an die 230-VNetzspannung darf erst nach dem ordnungsgemäßen Zusammenbau und der kompletten Fertigstellung des Gerätes erfolgen.
Die geltenden Sicherheits- und VDE-Bestimmungen sind zu beachten.
3c
8c
7b
8d
9
9
9
1b
2b
3b
7a
4a
6a
4b
2a
6b
7d
3d
9
1a
7c
9
3a
8a
9
8b
10
Explosionszeichnung des Metallgehäuses
Maßzeichnung der Netzschalter-Schubstange
ELV Elektronik AG • Postfach 1000 • D-26787 Leer
• Telefon 04 91/600 888 • Telefax 04 91/6008-244
22
23
EN 55014
IEC 801-2 (8kV AD)
EN 50082-1:1992 /
Leer, den 30.06.1995
(Rechtsgültige Unterschrift)
Entwicklungsingenieur / EMV-Beauftragter
Dipl.-Ing. Lothar Schäfer
abgegeben durch
Alle Einsatzorte sind dadurch gekennzeichnet, daß sie in die öffentliche Niederspannungs-
ELV Elektronik AG
26789 Leer
Probleme mit einer nicht ausreichenden Störfestigkeit des Erzeugnisses auftreten.
Stromversorgung angeschlossen sind. Bei dem Einsatz in einer elektromagnetisch stärker
gestörten Umgebung wie z.B. der typischen Industrieumgebung, können insbesondere
- Räume von Kleinbetrieben wie Werkstätten, Laboratorien, Dienstleistungszentren usw.
Sportanlagen usw.;
- im Freien befindliche Stellen wie Tankstellen, Parkplätze, Vergnügungs- und
- Unterhaltungsbetriebe wie Lichtspielhäuser, öffentliche Gaststätten, Tanzlokale usw.;
- Geschäftsräume wie Ämter und Behörden, Banken usw.;
- Verkaufsflächen wie Läden, Großmärkte usw.;
- Wohngebäude/Wohnflächen wie Häuser, Wohnungen, Zimmer usw.;
gehören folgende, typische Einsatzorte und Räumlichkeiten:
Einsatz im Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereich sowie in Kleinbetrieben fest,
wodurch der Einsatz des Erzeugnisses für diese Betriebsumgebung vorgesehen ist. Hierzu
Die zur Beurteilung des Produktes herangezogenen Normen legen Grenzwerte für den
Hinweise zur Betriebsumgebung im Rahmen des EMVG
Diese Erklärung wird verantwortlich für den Hersteller/Importeur
IEC 801-3 (3V/m unmod.) / ENV 50140 (3V/m mod.)
IEC 801-4 (1kV auf Netzl. 0.5kV auf Signall.)
EN 55022
men herangezogen:
EN 50081-1:1992 /
die nach den entsprechenden Fertigungsunterlagen hergestellt werden. Zur Beurteilung
des Erzeugnisses hinsichtlich elektromagnetischer Verträglichkeit wurden folgende Nor-
Rates zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die elektromagnetische Verträglichkeit (89/336/EWG) festgelegt sind. Diese Erklärung gilt für alle Exemplare,
wird hiermit bestätigt, daß es den Schutzanforderungen entspricht, die in der Richtlinie des
Digitales RLC-Meßgerät RLC 9000
Für das folgend bezeichnete Erzeugnis
EG-Konformitätserklärung
Hinweisblatt
zum digitalen RLC-Messgerät
RLC 9000
(Best.Nr.: 240-85)
Achtung!
Auf einigen Leiterplatten mit der Nr. 9441026B (Frontplatine) ist die Leiterbahnverbindung zwischen dem Taster TA 509
und der Anode der Diode D 515 unterbrochen.
Prüfen Sie daher bitte die Platine noch vor dem Beginn der Bestückungsarbeiten.
Die entsprechende Verbindung kann recht einfach hergestellt werden:
• Zunächst ist der Lötstoplack auf dem entsprechenden Leiterbahnende in unmittelbarer Nähe zu D 515 mit einem
geeigneten Werkzeug (z. B. mit einem kleinen Schlitzschraubendreher) zu entfernen. Lassen Sie hierbei die nötige
Vorsicht walten, um die Platine nicht an anderer Stelle zu beschädigen.
• Die eigentliche Verbindung ist mittels eines kurzen Drahtabschnittes zwischen D 515 und dem Leiterbahnende zu
realisieren. Dieser muss so positioniert werden, dass kein Kurzschluss an anderer Stelle entstehen kann.
Artikel-Nr.: 467-35
24
Y2001V1.2

RLC-Messbrücke RLC 9000

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