Transientenrekorder In einer EMV verseuchten Umgebung zuverlässige Messwerte ermitteln

In unserem Beitrag zeigen wir Ihnen, wie sich schnelle analoge Signale mit Abtastraten bis 100 MS/s bei einer Auflösung von 14 Bit simultan erfassen, digitalisieren, faseroptisch übertragen und analysieren lassen. Dabei spielen Dynamikumfang, hohe Speichertiefe und mehrere Kanäle eine entscheidende Rolle.

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Messbedingungen und Messaufgaben in einer EMV verseuchten Umgebung stellen besonders hohe Anforderungen an die dort verwendeten elektronischen Messsysteme. Zur Sicherstellung zuverlässiger Messergebnisse müssen sich diese vor allem robust gegenüber ungünstigen elektromagnetischen Umgebungsbedingungen erweisen.

Um aussagekräftige Ergebnisse zu liefern, sind ein großer Dynamikumfang, hohe Speichertiefen bis 1 GByte und mehrkanaliges Messen notwendig. Besondere Anforderungen bestehen gegebenenfalls auch in der zwingenden Forderung nach Potentialtrennung und der Messwerterfassung bei erhöhtem Potenzial bzw. bei auftretenden Potenzialverlagerungen.

Diesen Herausforderungen stellt sich der Transientenrekorder AD3000 mit compact-PCI-basierendem modularen Messdaten-Erfassungsmodulen: Es stehen Eingangsverstärkermodule von 2,5 MS/s 16 Bit mit Sensorversorgung, 25 MS/s 16 Bit und 100 MS/s 14 Bit galvanisch getrennt und galvanisch gebunden zur Verfügung, die auch im Mischbetrieb bei simultaner Abtastung betrieben werden können. Verschiedene Grundsysteme ermöglichen die Systeme stationär als auch mobil einzusetzen und erfüllen die Funktionen eines Speicheroszilloskops, eines Transientenrekorders, eines Datenschreibers mit der Möglichkeit des direkten Schreibens auf Festplatte und eines Logikanalysators in einem.

Jeder Erfassungskanal mit eigener Zeitbasis

Im Unterschied zu üblichen cPCI-Datenerfassungskarten ist die Tatsache, dass für jeden verfügbaren Erfassungskanal eine eigene Zeitbasis, ein eigener Trigger und ein Gigabyte Speicher zur Verfügung stehen. Ein weiterer Vorteil ist die Tatsache, dass der Transientenrekorder als Messdatenerfassungssystem vollkommen autark und getrennt vom PC während eines Messvorganges arbeitet. Der PC dient lediglich zum Erstellen der Setups, zur Darstellung und zur Auswertung der aufgenommenen Messwerte.

Unterschiedliche Messfunktionen können parallel und völlig unabhängig voneinander abgearbeitet werden. Schnelle Hardware ermöglicht hierbei eine Visualisierung und Auswertung bereits aufgezeichneter Daten im laufenden Messbetrieb. Die zugehörige Software bietet verschiedene mathematische und funktionelle Optionen und kann dabei auch anwenderbezogene Benutzeroberflächen definieren. Auch die Netzwerkfähigkeit mit integriertem Webservice ist integriert.

Typische Messprobleme in der elektrischen Energietechnik

So unterschiedlich die Aufgabenstellungen für Messungen in der elektrischen Energietechnik sind, immer wieder sind sie mit ähnlichen Problemstellungen verbunden. Hier sei nur eine Auswahl genannt:

• Messwerte müssen eindeutig von Störeinflüssen durch starke elektrische oder magnetische Felder und schnellen Feldänderungsgeschwindigkeiten getrennt werden.
• Der Messabgriff erfolgt häufig auf deutlich erhöhtem Potenzial sowie an verteilten Messpunkten. Ein eindeutiger Bezug auf eine definierte Messmasse ist dabei nicht immer möglich.
• Bei komplexen energietechnischen Messaufgaben besteht die Gefahr der Ausbildung von Masse- und Erdschleifen, gegen die Trenntrafos durch ihre galvanische Auftrennung nur einen begrenzten Schutz liefern.
• Bei Mess- und Analyseaufgaben der Elektrotechnik ist nicht selten eine große Anzahl von Messkanälen erforderlich. Nur so kann in einem Messablauf ein Maximum an zeitlich koordinierten Ergebnissen erfasst werden.
• Messungen sind zumeist durch einen großen Dynamikumfang, durch transiente oder hochfrequente Erscheinungen, durch lange Messzeiten bei gleichzeitig hoher Auflösung und somit insgesamt durch einen sehr großen Speicherbedarf gekennzeichnet.
• Elektrotechnische Messungen werden nicht immer unter Laborbedingungen, sondern vor Ort unter ungünstigen klimatischen Umgebungsbedingungen durchgeführt. Die Messsysteme müssen daher eine hohe Robustheit gegen extreme Temperaturen, Staub oder sonstige Umweltbedingungen aufweisen.

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