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Allgemeine Hinweise

Graphische Darstellungen von Messwerten in Abhängigkeit von der Zeit (Diagramme) sind wichtige Arbeitshilfen in allen Wissenschaftszweigen. Vor dem Aufkommen von Computern und Software zur Aufzeichnung und graphischen Umsetzung von Messwerten wurden diese und die Registrierzeitpunkte per Hand (manuell) aufgeschrieben und mittels dieser Daten Diagramme ebenfalls manuell gezeichnet oder es wurden gemessene Werte von mechanischen oder elektromechanischen Kurvenschreibern direkt als Messkurven ausgedruckt. Elektronische Hilfsmittel zur Registrierung von Messwerten und deren Darstellung in Kurven sind zum Einen Oszilloskope oder Oszillographen mit eigenen Bildschirmen oder zum Anschluss an einen Computer, die Messintervalle im Bereich von Sekunden - Bruchteilen beherrschen und vor Allem bei sich gleichförmig wiederholenden Messwert - Abfolgen eingesetzt werden. Manche Oszillographen sind auch zur Langzeit - Aufzeichnung von Signalen verwendbar (Transientenrecorder). Zum anderen gibt es Daten - Logger, die Messungen beliebiger Formen von Messwert - Abfolgen auch in größeren zeitlichen Abständen und auch über längere Zeiträume hinweg durchführen. Informationen über solche Geräte sind in gedruckter Form und im Internet zuhauf vorhanden.

Manche Vorrichtung zur Messwert - Erfassung hat mehr als einen Eingangskanal, was bedeutet, dass mehr als ein Messsensor angeschlossen werden kann. Zur Messdaten - Gewinnung nicht benötigte Kanäle können dazu benutzt werden, Markiersignale zu setzen, die später in Messkurvendiagrammen als Zeitmarken erscheinen und auf besondere Umstände während der Erfassung hinweisen. Solche Signale sind zum Beispiel manuell einfachst mittels Stromquelle und Tastschalter setzbar. Unterschiedliche Spannungshöhen können dabei als Signal - Codes mit von der Höhe abhängiger Bedeutung dienen.

Kommerzielle Produkte

Die im Folgenden angegebenen Geräte und Vorrichtungen sind dem Verfasser zufällig bekannt geworden und damit eine Auswahl ohne Wertung.

Das "Lernpaket Elektronik Experimente mit dem PC", (2. Auflage) ("ELEXS II"), [1], eine bezüglich Preis, Einfachheit und Modifizierbarkeit der Anwendung besonders günstige Vorrichtung zur Messwert - Erfassung mit einem Computer, enthält eine Platine, auf der mitgelieferte elektronische Bauteile ohne Löten mit Steckkontakten befestigt werden können. Mit den Experimenten 3.15 Messwertplotter, 3.16 Messung des Hautwiderstands und 3.17 Lügendetektor können relative Änderungen des Wertes eines Widerstand - Sensors in Echtzeit 20 Minuten lang in einem Diagramm auf dem Bildschirm eines angeschlossenen Computers dargestellt werden. Experiment 3.20 Spannungsplotter beinhaltet die Diagramm - Aufzeichnung von Spannungswerten. Eine Aufzeichnung digitaler Messsignale ist mit dem Experiment 4.10 Logikanalysator möglich, erweitert um einen vom Messsignal selbst ausgelösten Start der Aufzeichnung (Triggerung) im Experiment 4.11 Triggerung. Die Platine wird mit einem Computer über eine serielle COM - Schnittstelle verbunden, die neueren Rechnern zunehmend fehlt. Ob in einem solchen Fall ein Adapter weiterhilft, der den COM - Anschluss der Platine mit einem USB - Anschluss am Computer verbindet, ist dem Verfasser nicht bekannt. Da eine Speicherungsmöglichkeit für die Messwerte fehlt, muss ein Diagramm per Bildschirm - Schnappschuss (Screenshot) gespeichert werden.

Der als Praxis - bezogene Einführung in die Microcontroller - Technik herausgebrachte Experimentierkasten "Kosmos Microcontroller" erlaubt auch die Aufzeichnung von Messwert - Reihen mittels Oszillograph oder Daten - Logger, siehe oben, und deren Anzeige in Diagramm - Form auf einem Computer - Monitor mit im Vergleich zum ELEXS II, siehe oben, stark erweiterten Möglichkeiten [3]. Auch eine Registrierung ohne Computer ist möglich. Die gespeicherten Messwerte können dann später auf einen Rechner übertragen werden. Der Vorzug dieses Sets liegt in der sehr anschaulichen und verständlich formulierten Anleitung, dem einfachen Aufbau mit Steckkontakten ohne Löten und der Möglichkeit der Realisierung von von Nutzer/inne/n selbst entworfenen Experimenten.

Zur Registrierung von stufenlos variierenden (analogen) Messwerten mit einem Computer genügt es, diese mit einem Zusatzgerät in für den Rechner verarbeitbare digitale Signale umzuwandeln. Dies erledigen Analog - Digital (AD) - Wandler, die mit etwas Zusatz - Elektronik versehen in Form von Modulen erhältlich sind [4]. Die Umsetzung der vom Wandler gelieferten Signale in Daten - Klartext und Diagramme besorgt eine geeignete Software.

Ein einfach zu bedienendes Gerät zur eigenständigen Aufzeichnung von Messsignalen ist das Modell "PCD 300" der Firma ELV [2]. Es ist als Fertiggerät und als Selbstbau - Satz erhältlich. Die Messwert - Daten werden auf einen angesteckten USB - Speicherstick geschrieben und können am Computer mit einem Tabellenkalkulation - Programm, zum Beispiel "Excel" oder "Works" der Firma Microsoft, als Wertelisten angezeigt und in Diagramme umgewandelt werden. Für eine reibungslose Funktion empfiehlt die Herstellfirma, nur Sticks mit Schreibgeschwindigkeiten von mindestens 12 Megabit / Sekunde zu verwenden.

Teurer und luxuriöser als nackte Wandler - Module sind Oszillographen in Form von Vorsatz - Geräten für Computer, die oft auch Transientenrecorder - Funktionen beinhalten [2].

Messwert - Aufnahme - Module sind auch in Form von Messkarten erhältlich, die auf einen Steckplatz in einem Computer befestigt werden können.

Eine relativ teure und an ein System einer Herstellfirma bindende Alternative sind für Schulen konzipierte und daher im Lehrmittel - Handel erhältliche Messwert - Erfassungssysteme, die aus einem an einen Computer anschliessbaren Universal - Modul und an dieses anschliessbaren Sensor - Modulen bestehen [6]. Der Vorzug solcher Systeme ist die leichte Anwendbarkeit auch für Lai/inn/en, die sich keine Gedanken um Anpassungen verschiedener Geräte aneinander zu machen brauchen.

Als Messwandler ist auch schon die Soundkarte eines Computers nutzbar, die mittels geeigneter Software am Audio - Eingang (Line in - Anschluss) oder Mikrophon - Anschluss eingehende Signale in Messdaten oder Diagramme umwandeln kann [5]. Hierbei ist allerdings der Frequenz - Bereich nutzbarer Signale auf den Bereich hörbarer Töne begrenzt. Gleichstrom - Signale sind nicht direkt, sondern nur auf dem Umweg über Spannung - Frequenz - Wandler verarbeitbar.

Manche zur Messung vieler Größen (daher der Name Multimeter) wie Spannung, Strom, Widerstand und Andere geeignete Instrumente sind an einen Computer anschließbar, auf dem die registrierten Werte mittels den Geräten beigefügter Software als Diagramm angezeigt werden können [2]. Der Messtakt liegt etwa im Bereich 1 Messung / s.

Ein wegen Kleinheit von Abmessungen und Preis erwähnenswerter Oszillograph ist das Modell "DSO Nano" [7], das sich möglicherweise auch als Anzeige - Modul für Selbstbau - Geräte, zum Beispiel EKG - Aufnehmer, eignet.

Quellen und Anmerkungen