Bei programmierbaren Modellen ist die Steuerung über einen Computer möglich. Auf diese Weise lassen sich verlässliche Versuchsbedingungen für wiederholbare Tests herstellen. Bei der Auswahl eines passenden Labornetzgeräts zählen deshalb der benötigte Spannungs- und Strombereich, die Genauigkeit der Versorgung und die Möglichkeiten der Steuerung.
Die Prüfaufgabe bestimmt die Ausstattung
Am Entwicklungsarbeitsplatz ändern sich Schaltungen und Versuchsabläufe häufig. Ein automatisierter Prüfstand muss dagegen festgelegte Abläufe über viele Durchläufe zuverlässig ausführen. Der auf konfigurierbare Laborstromversorgungen spezialisierte Anbieter DSC-Electronics Germany verbindet hierfür eine breite Modellauswahl mit technischer Beratung und Service aus Deutschland. Anhand seiner DP-P-Serie lässt sich nachvollziehen, wie Leistungsbereich und Ausstattung auf eine konkrete Anwendung abgestimmt werden können.
Störungen der Versorgung können bei empfindlichen Sensoren das Messergebnis verfälschen. Ein Motor benötigt unter Umständen beim Anlaufen besonders viel Strom. Deshalb muss auch der Einschaltvorgang bei der Gerätewahl berücksichtigt werden.
Vorab sind folgende Fragen zu klären:
Welche Spannung und welcher Strom werden gleichzeitig benötigt?
Welche Anlaufströme und Lastwechsel treten auf, und wie lange dauert die Belastung?
Wie stark darf die Versorgung am Prüfling vom Sollwert abweichen?
Wie soll das Netzgerät mit der vorhandenen Steuerung kommunizieren?
Spannung, Strom und Leistung gemeinsam betrachten
Für einen Betriebspunkt mit 24 Volt und fünf Ampere werden 120 Watt Ausgangsleistung benötigt. Dennoch reicht der Blick auf eine passende Wattzahl nicht aus. Spannung und Strom müssen gleichzeitig im zulässigen Arbeitsbereich liegen. Die jeweiligen Maximalwerte eines Geräts lassen sich nicht bei jeder Ausgangskennlinie miteinander kombinieren. Eine Leistungsreserve sollte sich an realen Belastungsspitzen orientieren, statt das Gerät vorsorglich möglichst groß auszulegen. Bei gepulsten Lasten ist zusätzlich zu klären, ob kurzzeitig benötigte Spitzen innerhalb der zulässigen Gerätegrenzen liegen und ob die Versorgung die geforderte Spannung während des Pulses halten kann.
Ebenso entscheidend ist die Strombegrenzung. Im Konstantspannungsbetrieb, kurz CV für Constant Voltage, hält das Netzgerät die eingestellte Spannung. Erreicht die Last den vorgegebenen Stromgrenzwert, übernimmt die Konstantstromregelung CC für Constant Current. Die Spannung sinkt dann entsprechend. Bei der DP-P-Serie von DSC-Electronics erfolgt dieser Wechsel automatisch. In einem Versuch kann der Übergang erklären, weshalb die gemessene Spannung unter dem Sollwert bleibt, obwohl das Gerät ordnungsgemäß arbeitet. Der Stromgrenzwert ist dabei keine Vorgabe, die das Gerät einer beliebigen Schaltung aufzwingt. Solange die Begrenzung nicht greift, ergibt sich die Stromaufnahme aus der angeschlossenen Last.
Regelung und Restwelligkeit getrennt bewerten
Eine Schaltung zieht beim Einschalten oft einen anderen Strom als im eingeschwungenen Zustand. Für solche Lastwechsel zählt, wie weit die Ausgangsspannung kurzzeitig abweicht und wie schnell sie wieder innerhalb der festgelegten Toleranz liegt. Eine gute Einstellgenauigkeit allein beschreibt dieses Verhalten nicht. Fehlen Angaben zur Erholungszeit, muss die Eignung für schnelle Lastwechsel gesondert geklärt werden. Davon zu unterscheiden ist die Auflösung. Sie beschreibt die kleinsten Einstellschritte.
Ein fein abgestufter Sollwert bedeutet daher noch nicht, dass die tatsächlich abgegebene Spannung mit derselben Genauigkeit eingehalten wird.
Die Restwelligkeit bezeichnet dagegen den verbleibenden Wechselspannungsanteil auf der Gleichspannung. Bei empfindlichen Analogschaltungen kann er Messungen beeinflussen. Datenblattwerte sind nur mit ihren Messbedingungen vergleichbar. Spitze-Spitze-Werte, häufig als mVpp angegeben, erfassen den Abstand zwischen höchstem und niedrigstem Spannungswert. Effektivwerte, mit rms bezeichnet, beschreiben eine andere Größe. Ohne Kenntnis der Signalform lassen sie sich nicht pauschal ineinander umrechnen. Auch die verwendete Messbandbreite gehört zum Vergleich.
Welche Merkmale für welche Anwendung zählen
Die Prioritäten verschieben sich mit der Prüfaufgabe. Die folgende Gegenüberstellung zeigt, welche Datenblattangaben oder Rückfragen eine Auswahl tatsächlich absichern.
Prüfaufgabe | Entscheidendes Merkmal | Vorab prüfen |
Empfindliche Sensorik | Geringe Restwelligkeit | Messbandbreite und Angabe als pp oder rms |
Schaltung mit Lastsprüngen | Dynamisches Regelverhalten | Spannungsabweichung und Erholungszeit |
Hohe Ströme über lange Leitungen | Fernmessung am Prüfling | Kompensierbarer Spannungsabfall und Leitungsquerschnitt |
Automatisierte Serienprüfung | Passende Fernsteuerung | Protokoll, Rücklesewerte und zeitlicher Ablauf |
Eine bedarfsgerechte Konfiguration kann vor allem dort Aufwand sparen, wo sonst ungenutzte Schnittstellen oder zusätzliche Anpassungselektronik mitbezahlt würden. DSC-Electronics bietet auch bei kleinen Stückzahlen anwendungsspezifische Anpassungen an. Das ist beispielsweise relevant, wenn ein einzelner Entwicklungsprüfstand besondere Ausgangswerte oder eine abweichende Bauform verlangt. Welche Änderungen technisch umsetzbar sind, muss anhand der konkreten Anforderungen abgestimmt werden.
Warum Remote Sense wichtig ist — KI-generiert
Automatisierte Prüfabläufe in der Forschung
Ein Netzwerkanschluss sagt zunächst wenig darüber aus, welche Abläufe sich programmieren lassen. Entscheidend sind das Kommunikationsprotokoll, verfügbare Befehle und die Rückmeldung tatsächlich anliegender Werte. Zur DP-P-Ausstattung gehören RS232 und RS485 mit Modbus RTU. LAN ist optional erhältlich. Ein ebenfalls optionales Paket mit analogen Ein- und Ausgängen ersetzt RS232. Solche Abhängigkeiten müssen bereits bei der Prüfstandsplanung berücksichtigt werden.
Wie sich wechselnde Ströme auswirken, untersuchte das Fraunhofer IKTS an einem automatisierten Teststand für alkalische Elektrolyseure. Diese spalten Wasser mithilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff. Bei wechselnder Belastung deuteten die Messungen auf eine Aufrauung der Elektrodenoberfläche hin, obwohl ebenso viel elektrische Ladung übertragen wurde wie beim konstanten Vergleichsbetrieb. Es kam also auch auf den zeitlichen Verlauf an. Solche Vergleiche erfordern festgelegte Startbedingungen, Stromverläufe und Messzeitpunkte sowie die Dokumentation der tatsächlichen Werte.
Kalibrierung und Dokumentation vorab festlegen
Zur wissenschaftlich belastbaren Prüfung gehört auch, die Eigenschaften der Versorgung zu kennen. Nach Unternehmensangaben prüft und kalibriert DSC-Electronics sämtliche Netzgeräte vor dem Versand in Deutschland. Die werksinterne Kalibrierung erfolgt mit DAkkS-kalibrierten Messgeräten. Eine externe Kalibrierung durch ein akkreditiertes Labor ist gesondert auf Anfrage möglich.
Kalibrieren bestimmt unter festgelegten Bedingungen Abweichungen von Referenzwerten samt Messunsicherheit. Eine gegebenenfalls anschließende Justierung verändert dagegen die Geräteeinstellung. Wer einen Kalibrierschein benötigt, muss den Dokumentationsumfang bereits bei der Anfrage festlegen.
Für den späteren Prüfbericht sollten außerdem Gerätekennung, Betriebsbedingungen und verwendete Einstellungen dokumentiert sein. Die ausgewählten Kalibrierpunkte sollten dabei zu den Spannungs- und Strombereichen passen, die im Versuch tatsächlich genutzt werden.
FAQ: Häufige Fragen zu programmierbaren DC-Labornetzgeräten
Was leistet Remote Sense?
Separate Messleitungen erfassen die Spannung direkt am Prüfling. Das Netzgerät kann dadurch Spannungsabfälle der Versorgungsleitungen innerhalb seiner spezifizierten Grenzen ausgleichen.
Kann jedes Netzgerät Energie aufnehmen?
Nein. Rückspeisende Lasten, etwa Motoren beim Abbremsen, erfordern ein geeignetes Schutzkonzept oder eine dafür ausgelegte Quelle mit Senkenfunktion.
Ersetzt die Strombegrenzung einen Überspannungsschutz?
Nein. Beide reagieren auf unterschiedliche elektrische Größen. Ob ein empfindlicher Prüfling ausreichend geschützt ist, hängt auch von Ansprechverhalten und gespeicherter Ausgangsenergie ab.
Wie oft ist eine erneute Kalibrierung nötig?
Das Intervall richtet sich nach Nutzung, Stabilität, geforderter Messunsicherheit und den Vorgaben des jeweiligen Prüfprozesses. Ein pauschaler Zeitraum passt deshalb nicht zu jedem Labor.
