Messgeräte und Prüfmittel in der Hobby-Elektronik

Geschrieben von: Volker Lange-JansonMittwoch, den 30. März 2011 um 08:24 Uhr - Aktualisiert Sonntag, den 15. September 2019 um 15:42 Uhr

// Messgeräte und Prüfmittel in der Hobby-Elektronik und fürdie Reparatur von Rundfunkempfängern

Welche Mess- und Prüfmittel der Hobby-Elektroniker benötigt, hängt entscheidenddavon ab, wo der Schwerpunkt des Bastlers liegt. Wer nur mit NF-Technik und digitalerSteuerungstechnik arbeitet, benötigt ganz andere Messmitttel als ein Funkamateur oderRadiobastler. Allgemeingültige Aussagen sind deshalb kaum möglich. In diesem Sinneist diese Seite als Anregung für Anfänger und Fortgeschrittene zu verstehen.

Multimeter: Digitale Vielfachmessgeräte mit LCD-Anzeige sind Massenware geworden undschon ab 5 Euro erhältlich. Es lohnt sich aus mehreren Gründen davon verschiedene Modelleanzuschaffen, um damit z.B. Kennlinien oder Ströme und Spannngen gleichzeitig messen zukönnen. Viele dieser Multimeter können die Frequenz im NF-Bereich, die Kapazität und dieInduktivität messen. Alle können den ohmschen Widerstand messen. Einige können dieTemperatur über einen Sensor messen. Dies ist besonders für die Messung an Kühlköpern beiLeistungshalbleitern sinnvoll. Sehr viele können Transistoren und Dioden prüfen. 

Ein Multimeter sollte für die Durchgangsprüfung bei Kurzschluss einen Piepston erzeugenkönnen. Die Durchgangsprüfung ist eine wirklich sehr häufige Vorgehensweise be derReparatur.

Multimeter verschiedener Preisklassen im Vergleich beim Messen derselbenGleichspannungsquelle. Das billigste Geräte (links 5 Euro) weicht vom teuersten (rechts,damals etwa 100 DM) nur um 4 mV bei 10 Volt ab.

Analoges Multimeter: Es hat den Vorteil, dass man bei Abgleicharbeiten das Maximum oderMinimum besser erfassen kann als bei einer digitalen Anzeige. Es benötigt keine Batterie,

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welche sich entlleert, wenn man mal wieder vergessen hat sein Multimeter abzuschalten.Nachteile: Vergleichsweise niedriger Innenwiderstand bei Spannungs-Messungen und einegeringere Genauigkeit, umständliches Ablesen.

Analoges Multimeter aus den 70er Jahren mit Tasche.

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Signalverfolger: Das ist nicht andereres als ein NF-Verstärker, um in einer Schaltung dieNF-Signale hörbar zu machen. Wird dem Signalverfolger ein HF-Tastkopf vorgeschaltet,können amplitudenmodulierte HF-Signale verfolgt und hörbar gemacht werden (Beschreibung hier).

Signalverfolger im Eigenbau.

HF-Tastkopf: Wer gelegentlich mit Hochfrequenz arbeitet, benötigt einen HF-Tastkopf inVerbindung mit einem Multimeter oder Signalverfolger, denn der Wechselspannungsbereich dermeisten Multimeter funktioniert nicht mehr ich HF-Bereich. HF-Tastköpfe funktionieren bis inden UKW-Bereich hinein und zeigen schon eine Spannung im mV-Bereich an, wenn diePrüfspitze in die Nähe einer Oszillatorspule gehalten wird. HF-Tastköpfe werden auch inVerbindung mit Wobbelsendern benötigt, um durch Gleichrichtung den Frequenzgang anzeigenzu können.

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HF-Tastkopf. Als Gehäuse dient das eines alten Fieberthermometers.

HF-Tastkopf mit zwei Germanium-Dioden ( Daten des Tastkopfes nach Braubach ). Für dieUntersuchung von Röhrenschaltungen sollte C19 mindestens 300 Volt Spannungsfestigkeitbesitzen.

Konstruktiver Aufbau des Tastkopfes auf einem Stück Leiterplatte.

Signalinjektor: Das ist ein kleiner Multivibrator in einem Prüfstift, um die einzelnen Stufeneines Radios systematisch untersuchen zu können. Beschreibung hier .

Signalinjektor.

Labor-Netzgerät mit L200: Wer Schaltungen entwickelt, benötigt eine Spannungsquelle. Ichhatte mir vor etwa 20 Jahren ein Doppel-Netzgerät 2 x 5 bis 20 Volt mit zwei L200Spannungsreglern aufgebaut. Der maximale Ausgangsstrom beträgt etwa 800 mA. Zudem lässtsich die Strombegrenzung einstellen. Dank dieser Strombegrenzung und derKurzschlussfestigkeit ist es mein Lieblingsnetzgerät, das beim Experimentieren nahezuunverwüstlich ist und keinen großen Unheil anrichten kann. Von Nachteil ist, dass es sich nichtbis 0 Volt runterregeln lässt. Durch Vorschalten einer 5 Volt-Zener-Diode können dennochSpannungen kleiner als 5 Volt erzeugt werden. Das Datenblatt

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des L200liefert viele Anregungen für den Selbstbau.

Selbstbau-Doppel-Netzgerät mit zwei L200. Spannung und Strombebrenzung einstellbar. DieAnzeige muss mit 5 multiplizert werden. Maximaler Strom 800 mA.

Schaltbild eines Netzgerätes mit einem L200, Spannung und Strombegrenzung sindeinstellbar. Es können auch andere Operationsverstärker eingesetzt werden, z.B. der TL071.Es ist darauf zu achten, dass die maximale Betriebsspannung des Operationsverstärkers nichtüberschritten wird. Unter http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/stmicroelectronics/1318.pdf gibt es das Datenblatt.

Labornetzgerät 0 bis 30 Volt mit Strombegrenzung: Unter http://www.electronics-lab.com/projects/power/001 gibt es dieBauanleitung eines Labornetzgerätes für 0 bis 30 Volt mit einstellbarer Strombegrenzung undeinem Leiterplattenentwurf. Es sind die Hinweise am Schluss des Textes durchzulesen, umeine nachträgliche Begrenzung der Betriebsspannung für die Operationsverstärker einzubauen.Andernfalls können diese zerstört werden. In den nächsten Monaten (Stand 25. Dezember2011) möchte ich dieses Labornetzteil nachbauen und darüber berichten.

Mein altes Labornetzgerät 4 bis 30 Volt, 2 Ampere: Beschreibung hier . Ich hatte es malin den frühen 80er-Jahren gebaut.

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Mein altes Labornetzgerät, das ich vor über 30 Jahren gebaut hatte, funktioniert noch immer.

Innenansicht meines alten Netzteils mit Lüftersteuerung und fast nur diskreten Bauteilen.

Oszilloskop: Nach meiner Auffassung ist ein Oszilloskop neben einem Multimeter daswichtigste Messinstrument, da mit ihm Spannungsverläufe im Zeitbereich betrachtet werdenkönnen. Ich besitze ein gebrauchtes Hameg HM 412 Zweikanal-Oszilloskopmit Triggerung und einer Bandbreite von 15 MHz. Es erfüllt die allermeisten Anforderungen beider Reparatur und dem Bau von Empfängern bis in den Kurzwellen-Bereich. Die ZF vonUKW-Empfängern lässt sich damit auch erfassen. Sicher wünsche ich mir gelegentlich eineBandbreite von 50 oder 100 MHz, aber mein Oszilloskop zeigt ja auch noch Frequenzenoberhalb von 15 MHz an, wobei die Amplitude dann aber herabgesetzt ist.

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Gebrauchtes 20-MHz-Zweikanal-Oszilloskop: Ausreichend für die meisten Reparaturarbeitenin der Werkstatt. Inzwischen habe ich es repariert und neu abgeglichen. Der Reparaturbericht steht hier .

Ein Tektronix 454 mit 150 MHz Bandbreite lässt auch bei einem ambitionierten Bastler nurwenig Wünsche offen: Wie man für etwa 10 Euro zu diesem Wunderwerk der Technik gelangenkann, steht in meinem ausführlichen Reparaturbericht über den Tektronix 454 . DerTektronix 454 war 1970 eines der teuersten Oszilloskope, welches Tektronix im Angebot hatte.Zu dieser Zeit entsprach sein Neupreis etwa 4 durchschnittlichen Monatseinkommen einerFamilie in den USA. Digital-Oszilloskop: Inzwischen haben brauchbare Digital-Oszilloskope für die Werkstatteine Preisklasse erreicht, die es für die Hobbykasse erschwinglich macht. Da bei einemDigital-Oszilloskop wichtige Messwerte zahlenmäßig eingeblendet werden, erhält man aufeinem Schlag auch noch einen Frequenzmesser und ein Multimeter mit dazu. Außerdem zeigtes weitere Werte wie Anstiegs- und Abfallszeit direkt an. Die meisten Digital-Oszilloskopebeherrschen FFT, womit man einen einfachen Spektrum-Analyser besitzt. Außerdem haben diemeisten Digital-Oszilloskope eine PC-Schnittstelle für Langzeitbeobachtungen undScreenshots. Die obere  Grenzfrequenz ist immer mit Abstrichen zu verstehen. Sie gilt nicht fürSingle-Shots (Speicher-Betrieb) und meistens nur für den Einkanal-Betrieb. Video in drei Teilen über den Kauf und die Bedienung von Oszilloskopen (in leichtverständlichem Englisch). Aufgefallen z.B. ist mir das Rigol DS1102, ein 50-MHz-Zweikanal-Oszilloskop, welches schonab etwa ab 339 US-Dollar + Zoll + Umsatzsteuer angeboten wird. Der Zoll und dieUmsatzsteuer kommen also noch hinzu. Der Clou ist, dass sich dieses Oszilloskop durch einenSoftware-Update von 50 auf 100 MHz Bandbreite aufrüsten lassen soll (Anleitung hier) (Video-Anleitungen: Video1, Video2). Selbstverständlich erlischt die Garantie nach solchen Manipulationen. Passive und aktive Tastköpfe: Für das Messen im HF-Bereich mit Oszilloskope benötigtman aktive und passive Tastköpfe. Die Thema unter http://www.qsl.net/d/dh7uaf//forum/VIEWTOPIC3FC5.HTM?t=1142&mforum=afuist dazu sehr lehrreich. Ein einfacher aktiver Tastkopf für bis etwa 50 MHz ist hierbeschrieben.

Passive Tastköpfe bis 100 MHz mit 1:10-Teilern für ein Zweikanaloszilloskop. Ein Oszilloskopist so gut wie seine Tastköpfe.

Einfacher aktiver Selbstbau-Tastkopf mit Akku für die Spannungsversorgung. AktiveTastköpfe belasten das Messobjekt weniger kapazitiv. Sie eignen sich allerdings nur fürMessspanungen bis meistens nur 200 mVs. Funktionsgenerator: Im Zusammenhang mit einem Oszilloskop ist ein Funktionsgeneratorunentbehrlich. Solche für Audio-Anwendungen lassen sich mit einem XR2206, den es immernoch für ein paar Euro im DIL-Gehäuse im Handel gibt, als Sinus-Rechteck-Dreieck-Generatormit wenig Geld aufbauen. Es gibt zahlreiche Anleitungen im Internet. Hier ein paar Beispiele: http://www.dieelektronikerseite.de/Projects/Funktionsgenerator.htm http://www.hobby-bastelecke.de/projekte/signalgenerator_fg.htm http://www.loetstelle.net/projekte/xr2206/xr2206.php http://www.elexs.de/sinus1.htm http://elektro.wienker.org/?p=255 Die Schaltungsvorschläge sollte man so erweitern, dass man einen niederohmigen Ausgangmit Spannungseinstellung erhält. Unter http://elektro.wienker.org/?p=304 gibt es eineSchaltung eines Leistungs-Verstärkers für einen solchen Funktionsgenerator.

Mein Funktionsgenerator, welchen es Anfang der 80er-Janre als Bausatz gab, mit einemXR2206: Ich habe ihn umgebaut, so dass er eine Frequenz  bis 1000 kHz liefern kann, wobeider Sinus allerdings stark verzerrt ist. Außerdem habe ich noch über einen Vorwiderstand undein Potenziometer die Sägezahn-Spannung des Oszilloskops eingespeist, um mit diesemFunktionsgenerator die 455-KHz-ZF von Empfängern wobbeln zu können. Wobbelgenerator: Interessant für den Abgleich von Rundfunkempfängern. Ein Bauprojektzur Anregung ist hier beschrieben. Ein Funktionsgenerator mit einemXR2206 lässt sich zu einem Wobbelgenerator für die AM-ZF umbauen, in dem über einenKondensator und einen Widerstand dort eine Spannung injeziert wird, wo die Frequenzeingestellt wird. Netzwerktester (NWT) der Zeitschrift Funkamateur: Damit lassen sich von etwa 100 kHzbis 160 MHz Filterkurven  beliebiger Breite mit Hilfe eines PC und einer Software durchmessen.Selbst schmalbandige Quarzfilter lassen sich damit abgleichen. Gütemessungen von Spulensind ebenfalls möglich. Mit Hilfe eines Reflexionsmesskopfes und Dämpfungsgliedern sindzahlreiche Messungen der HF-Technik möglich. Es handelt sich beim NWT um einenDDS-Generator und einem Gleichrichter-IC. Meine Aufbautipps des Bausatzesbefinden sich hier. Unter http://www.wolfgang-wippermann.de/gibt es jede Menge Messbeispiele.

Fertig aufgebauter NWT, den es inzwischen mit USB-Schnittstelle gibt. Links kommt dasAusgangssignal des DDS heraus, rechts geht es zum eingebauten Gleichrichter. Dazwischenschaltet man das Filter. Der Ausgang und der Eingang des NWT haben 50 Ohm Impedanz. ZF-Filterkurven mit einem Rauschgenerator erfassen: Wobbel-Sender verändern oft zuschnell ihre Frequenz beim Wobbeln, um schmalbandige Quarzfilter durchmessen zu können.Es gibt eine andere Methode: Das Filter wird von einem Rauschgenerator gespeist. AmAusgang des Filters wird die Frequenz mit Hilfe eines Mischers und eines Quarzes in denNF-Bereich gemischt. Das Spektrum lässt sich am Computer mit Hilfe der Soundkarte undeines FFT-Programms anzeigen. Die Amplituden des Spektrums stellen so den Frequenzgangdar. Unter http://www.qsl.net/7n3wvm/Fil_Meas.html istein Beispiel beschrieben. Frequenz-Zähler bis 50 MHz: Solche lassen sich sehr einfach mit PICs undPunktmatrix-Anzeigen aufbauen. Unter http://www.sprut.de/ ...frequenz/freq.htm gibtes ein einfach nachzubauendes Projekt, das hierbeschreiben ist.

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Geschrieben von: Volker Lange-JansonMittwoch, den 30. März 2011 um 08:24 Uhr - Aktualisiert Sonntag, den 15. September 2019 um 15:42 Uhr

Ein mal eben schnell aufgebauter Frequenzzähler mit einer Punktmatrixanzeige, welche mitSekundenkleber auf die Polystyrol-Frontplatte geklebt wurde.

Digitales LC-Meter: Unverzichtbar in der HF-Technik, um Filter und Schwingkreisedimensionieren zu können. Es lassen sich mit geringen Messfehlern Spulen von wenigenWindungen Draht damit messen. Die Kapazitätswerte von wenigen pF bis etwa 400 pF lassensich damit auch erfassen. Es existiert eine ausfühliche Bauanleitungmit Platinenlayout von mir. Mit einem digitalen LC-Meter lassen sich auch recht bequem Koppel-Faktoren messen, wiees DG0SA auf seiner Seite http://www.wolfgang-wippermann.de/koppelfa.htm vormacht. Leider ist dieses LC-Meter für die Messung von Elkos ungeeignet,  welche aber von vielenMultimetern gemessen werden können. Die Güte von Spulen und Kondensatoren lassen sichmit dem LC-Meter ebenfalls nicht bestimmen.   Halbleitertester- und Bauteiletester: Diese erkennen die verschiedenen Halbleitertypen wieDioden, Transistoren, Thyristoren und FETs und liefern gleich noch die Pinbelegung. Für michein sehr wichtiges Hilfsmittel. Es kommt nicht auf die Messgenauigkeit an, sondern auf dieFunktionsprüfung. Deshalb reichen billige Ausführungen meistens aus. Mehr darüber siehe hier.

Ein kostengünstiger Bauteile- und Halbleitertester aus China. document.write('x3Cscript type="text/javascript" charset="utf-8"src="http://adn.ebay.com/cb?programId=11&campId=5337672007&toolId=10026&keyword=%28Halbleitertester%2CKomponententester%2Ccomponent+tester%29&showItems=2&width=600&height=60&font=1&textColor=000000&linkColor=0000AA&arrowColor=8BBC01&color1=709AEE&color2=[COLORTWO]&format=ImageLink&contentType=TEXT_AND_IMAGE&enableSearch=y&usePopularSearches=n&freeShipping=n&topRatedSeller=n&itemsWithPayPal=y&descriptionSearch=y&showKwCatLink=n&excludeCatId=&excludeKeyword=&catId=&disWithin=200&ctx=n&autoscroll=n&flashEnabled=' + isFlashEnabled + '&pageTitle=' + _epn__pageTitle +'&cachebuster=' + (Math.floor(Math.random() * 10000000 )) + '">x3C/script>' ); Röhrenprüfer: Wer Röhrenschaltungen repariert, kommt früher oder später nicht an einemRöhrenprüfer vorbei. Der Selbstbau lohnt sich hier aus Kostengründen wirklich. Mein Selbstbauprojekt ist hier beschrieben.

Mein Eigenbau-Röhrenprüfer.

Prüfung einer ECH4 aus den 1940er-Jahren auf meinem Eigenbau-Röhrenprüfer. // //

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