投稿者: Shinagawamotkyni

Was ist eine Wasserdrohne?

Wenn sie das Wort Drohne hören, denken die meisten Menschen an eine fliegende Drohne. Der Begriff Drohne bezieht sich jedoch nicht nur auf Flugdrohnen, sondern auf alle ferngesteuerten oder autopilotierten Fahrzeuge im Allgemeinen, die es in verschiedenen Formen gibt. Eine davon ist die Wasserdrohne. Wasserdrohnen sind kleine, bootähnliche Geräte, die sich über Wasser bewegen. Sie können per Fernsteuerung oder Autopilot betrieben werden, um sich auf dem Wasser fortzubewegen.

Anwendungen von Wasserdrohnen

Bislang wurden sie hauptsächlich für Hobbyanwendungen eingesetzt. Durch die Fähigkeit der Wasserdrohne, sich über Wasser zu bewegen, liegt ihr Einsatzbereich über und unter Wasser. Da sie mit einer Kamera ausgestattet sind, können sie zum Filmen und zur Fernüberwachung über und unter Wasser eingesetzt werden. Im Wassersport können einige Drohnen die Teilnehmer beim Filmen verfolgen und sind für dynamische Fotos beliebt. In der Fischerei können Wasserdrohnen mit Fischfinder ausgestattet werden, um Fischschwärme aufzuspüren, und Unterwasserkameras können eingesetzt werden, um das Geschehen auf dem Meeresgrund zu beobachten.

In den letzten Jahren hat aber auch die industrielle Nutzung von Wasserdrohnen zugenommen. Eine besonders beliebte Anwendung ist die Fischereiindustrie. Automatisch gesteuerte unbemannte Schiffe können Aufgaben wie Fütterung, Vermessung und Überwachung ersetzen, die derzeit in der Regel mit bemannten Schiffen durchgeführt werden. Weitere Demonstrationen in Zusammenarbeit mit Fischereihäfen finden ebenfalls in verschiedenen Regionen statt. Konkrete Beispiele sind Versuche zum Bau von unbemannten Fischtrawlern und zur Bekämpfung der Wilderei.

Funktionsweise der Wasserdrohne auf dem Wasser

Wasserdrohnen sind wie kleine Boote geformt. Ihre Größe variiert je nach Anwendung und Standort und reicht von der Größe beider Handflächen zusammen bis zu einer Größe, die zwei oder drei Personen Platz bietet. Sie können mit einem speziellen Controller oder einem Smartphone oder Tablet gesteuert werden. Drohnen mit Autopilotfunktion sind mit einem GPS-System ausgestattet und schwimmen per Autopilot auf einer vorher festgelegten Route.

Viele Drohnen, die am Himmel fliegen, haben eine Schwebefunktion. Wenn der Wind weht, wird die Drohne weggefegt, aber die Schwebefunktion ermöglicht es ihr, dort zu bleiben, wo sie ist, indem sie versucht, in die entgegengesetzte Richtung zu fliegen. Einige Wasserdrohnen auf dem Wasser haben eine ähnliche Funktion wie das Schweben, das so genannte virtuelle Ankern. Wasserdrohnen werden von der Wasserströmung mitgerissen und erkennen anhand von GPS-Positionsdaten die Richtung, in die sie getrieben werden, und versuchen, dort zu bleiben, wo sie sind. Die Richtung der Strömung wird während der automatischen Navigation der Route ständig überwacht, und bei der Steuerung wird nicht nur die Richtung der Route berücksichtigt, sondern auch die Richtung, in die die Wasserdrohnen getrieben werden.

Herausforderungen für Wasserdrohnen

Die erste Herausforderung ist das Problem der begrenzten Motorleistung. Da Wasserdrohnen klein sind, gibt es Größen- und Gewichtsbeschränkungen für die Motoren und Batterien, die eingebaut werden können. Dies schränkt die Geschwindigkeit und die Betriebszeit ein. Außerdem gibt es gesetzliche Beschränkungen für Drohnen ab einer bestimmten Größe, und derzeit ist es schwierig, alle Aufgaben durch Wasserdrohnen zu ersetzen.

Die zweite Herausforderung ist die Umgebung, in der sie eingesetzt werden. Bei Windstille und geringem Wellengang lassen sie sich leicht manövrieren. Bei starkem Wind oder hohem Wellengang kann es jedoch vorkommen, dass sie sich nicht einmal vorwärts bewegen können. Außerdem können sie zur Seite geschleudert werden und umkippen, was unter rauen Bedingungen gefährlich sein kann. Ein weiteres Problem ist die mangelnde Sichtbarkeit der Wasserströmung. Selbst wenn das gleiche Manöver durchgeführt wird, ändert sich die Bewegungsrichtung, wenn sich die Wasserströmung ändert. Das macht es in manchen Situationen schwierig, das Boot manuell wie gewünscht zu manövrieren.

In Ländern gibt es gesetzliche Beschränkungen für Geschwindigkeit und Größe, aber wie bei Flugdrohnen werden die Gesetze von Zeit zu Zeit geändert. Auch der Betrieb und die Fernsteuerungstechnologie entwickeln sich täglich weiter.

Was ist eine Ultraschall-Schweißmaschine?

Ultraschall-Schweißmaschinen sind Maschinen, die die bei der Erzeugung von Ultraschallwellen entstehenden Luftschwingungen nutzen, um Metalle miteinander zu verbinden.

Normalerweise wird beim Verbinden von Metallen Wärme verwendet, um sie zu schmelzen, aber Ultraschall-Schweißmaschinen verwenden keine Wärme. Die Ultraschallwellen versetzen die Metallatome in Schwingungen und ermöglichen so das Verbinden von Metallen mit unterschiedlichen Schmelzpunkten.

Der Nachteil ist jedoch, dass die Festigkeit der Verbindung schwach ist, da das Metall nicht wie bei der Wärme einmal geschmolzen und vollständig verbunden wird. Daher ist Vorsicht geboten, wenn Festigkeit gefordert ist.

Darüber hinaus lassen sich die Metallverbindungen grob in drei Kategorien einteilen. Im Einzelnen gibt es drei Arten des Fügens: das Schmelzschweißen, bei dem die Verbindung erhitzt und geschmolzen wird; das Festphasenschweißen, bei dem mechanischer Druck ausgeübt wird, um eine plastische Verformung der Verbindung zu bewirken; und das Hartlöten, bei dem ein Lötmaterial mit niedrigem Schmelzpunkt auf die Verbindung aufgetragen wird. Das Ultraschall-Metallfügen ist dem Festphasenschweißen zuzuordnen.

Anwendungen von Ultraschall-Schweißmaschine

Ultraschall-Schweißmaschinen werden zum Fügen von Gegenständen verwendet, die von ihrer Umgebung nicht beeinflusst werden dürfen, wie z. B. das Folienlaminieren von Batterieelektroden oder das Verbinden von Steckerklemmen mit Kupferdraht. Da bei Ultraschall-Schweißmaschinen das Metall nicht durch Wärme geschmolzen wird, ist das Material selbst keiner starken Hitze ausgesetzt.

Daher hat die Hitze kaum Auswirkungen auf die nicht verbundenen Teile. Die Festigkeit der Verbindung ist jedoch nicht hoch, sodass sie sich nicht für große bewegliche Teile eignen.

Funktionsweise der Ultraschall-Schweißmaschine

Wenn Metall der Luft ausgesetzt wird, bildet sich auf der Oberfläche ein Oxidfilm, an dem sich Fremdstoffe festsetzen. Wenn diese Anhaftungen vorhanden sind, ist das Fügen nicht möglich, es sei denn, die Klebefläche wird einmal eingeschmolzen.

Werden jedoch Ultraschallschwingungen parallel zur Klebefläche und gleichzeitig Druck senkrecht auf das Metall ausgeübt, reiben die Metalle durch die Ultraschallschwingungen aneinander, wodurch die Oxidschicht und Anhaftungen abgeschält werden und die Metalloberfläche fest freigelegt wird. Die interatomare Kraft ermöglicht es, Atome miteinander zu verbinden, ohne das Metall zu schmelzen.

Sobald das Metall geschmolzen ist, kann sich die Form selbst verformen oder schrumpfen, wenn die Metalloberfläche dünn ist. Beim Fügen von Metallen mit Ultraschall wird jedoch nur eine kleine Schicht der Fügefläche mit der Kraft beaufschlagt, sodass die Form nicht wesentlich gestört wird.

Da nur Ultraschallenergie verwendet wird, wird außerdem kein Gas verbraucht. Auch der Verbrauch an elektrischer Energie wird stark reduziert, so dass es sich um ein umweltfreundliches Fügeverfahren handelt.

Aufbau von Ultraschall-Schweißmaschinen für das Metallfügen

Die Ultraschall-Schweißmaschinen bestehen aus einem Schwinger, einer Vibrationseinheit und einer Sonotrode.

1. Schwinger

Der Oszillator liefert hochfrequente Energie und steuert die Frequenz. Da die Frequenz mit jedem verwendeten Ultraschallhorn variiert und von den Temperatur- und Druckverhältnissen während des Betriebs abhängt, ist die Maschine mit einer Frequenznachführschaltung ausgestattet, um die Frequenz auf das optimale Niveau einzustellen.

2. Schwingungsteil

Der Schwingungsteil besteht aus einem Wandler und einem festen Horn, das die Amplitude der vom Oszillator durch den Wandler gesendeten und zum festen Horn übertragenen Frequenz verstärkt.

3. Ultraschallhorn

Das Ultraschallhorn wird durch die vom Schwingungsteil gesendeten Ultraschallwellen in Schwingung versetzt und unter Druck gesetzt, was zu einer sofortigen Reibungswärme auf den Verbindungsflächen der Werkstücke führt, wodurch die Kontaktflächen der Werkstücke schmelzen und sie Molekül an Molekül verbinden. Wenn die Ultraschallschwingung aufhört, kühlt das geschmolzene Werkstück ab und erstarrt rasch.

Wenn während der Abkühlung kontinuierlich Druck ausgeübt wird, erstarren die Verbindungsflächen in einem dichteren Zustand und es kann eine stärkere Verbindung erzielt werden.

Merkmale von Ultraschall-Schweißmaschinen für das Fügen von Metallen

Ultraschall-Schweißmaschinen sind sicherer, schneller und genauer als andere Fügeverfahren. Fügen mit Ultraschall bedeutet, dass das Fügen an Ort und Stelle erfolgt und präzise ausgeführt werden kann. Außerdem dauert der Fügevorgang nur wenige Sekunden.

Abgesehen von den punktuellen Bereichen wird das Metall kaum beeinträchtigt, und es ist schwierig, das Metall zu beschädigen oder zu verformen. Aufgrund der Festphasenverbindung durch Ultraschallwellen steigt die Temperatur des Grundmetalls nur langsam an, und das Fügen ist bei relativ niedrigen Temperaturen von 35 % bis 50 % der Schmelztemperatur des Grundmetalls möglich.

Folglich entstehen keine Funken oder Dämpfe, und es kann eine ausgezeichnete Festigkeit und Leitfähigkeit gewährleistet werden.

Was ist ein Polarisationsmikroskop?

Ein Polarisationsmikroskop ist ein Lichtmikroskop, das selektiv polarisiertes Licht beobachtet.

Optische Mikroskope, die in wissenschaftlichen Experimenten verwendet werden, beobachten das gesamte von einem Material reflektierte Licht durch ein Okular. Licht ist eine Welle, bei der die elektrischen und magnetischen Felder in einer Richtung schwingen, die senkrecht zur Bewegungsrichtung steht. Licht mit einer regelmäßigen Schwingungsrichtung des elektrischen Feldes wird als polarisiertes Licht bezeichnet. Bei der Polarisationsmikroskopie wird polarisiertes Licht beobachtet, das in einer bestimmten Richtung schwingt und von einem Material reflektiert wird.

Linear polarisiertes Licht wird auf die Substanz gestrahlt und Änderungen im Polarisationszustand können als Farbe oder hell/dunkel beobachtet werden. Wenn polarisiertes Licht ausgewählt und unter dem Mikroskop beobachtet wird, können der Zustand und die Bestandteile einer Substanz identifiziert werden.

Anwendungen der Polarisationsmikroskope

Die Polarisationsmikroskopie wurde ursprünglich zur Bestimmung des Zustands und der Zusammensetzung von Mineralien eingesetzt, wird heute aber auch bei der Entwicklung von Polymeren und in der Biotechnologie verwendet. Veränderungen im Polarisationszustand spiegeln die molekulare Orientierung und die Kristallstruktur wider, so dass die innere Struktur von Polymeren beurteilt werden kann. In Verbindung mit einer Temperaturkontrollvorrichtung kann außerdem das Phasenübergangsverhalten beobachtet werden.

Eine der wichtigsten Entdeckungen, die mit Hilfe der Polarisationsmikroskopie gemacht wurden, sind Flüssigkristalle. Flüssigkristalle, die zwar flüssig sind, aber eine festkörperähnliche Molekülanordnung aufweisen, wurden erstmals durch Polarisationsmikroskope identifiziert, was zur Entwicklung der heutigen Flüssigkristallfernseher und anderer Produkte führte.

Darüber hinaus weisen viele biologische Substanzen und andere Materialien einen Zustand und eine molekulare Struktur auf, die den Flüssigkristallen entsprechen und es ist zu erwarten, dass die Polarisationsmikroskope auch in Zukunft eine wichtige Rolle im medizinischen und pharmazeutischen Bereich spielen werden.

Funktionsweise der Polarisationsmikroskope

Polarisationsmikroskope verwenden Filter, um die Polarisation des Lichts auszuwählen, wodurch mikroskopische Bilder entstehen, die die optischen Eigenschaften der Probe widerspiegeln.

1. Aufbau eines Polarisationsmikroskops

Ein gewöhnliches Lichtmikroskop besteht aus einer Lichtquelle, einem Probentisch und einer Objektivlinse. Das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht trifft auf das Material, das durch die Objektivlinse eintritt und durch das Okular beobachtet werden kann. Die Funktionsweise eines Polarisationsmikroskops ist im Grunde dasselbe wie das eines Lichtmikroskops, mit dem Unterschied, dass sich zwischen der Lichtquelle und der Probe ein Polarisator und zwischen dem Objektiv und dem Okular zwei polarisierende Platten, der so genannte Analysator, befinden.

Das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht ist natürliches Licht, das wie Fluoreszenzlicht alle Richtungen einschließt. Dieses Licht wird durch den Polarisator geleitet, in polarisiertes Licht umgewandelt und auf die zu beobachtende Substanz gestrahlt. Das polarisierte Licht, dessen Richtung sich beim Durchgang durch die Substanz ändert, durchläuft einen Analysator in einer Kreuz-Nickel-Anordnung rechtwinklig zum Polarisator und kann beobachtet werden.

2. Bilder eines Polarisationsmikroskops

Bei der Betrachtung einer Probe ohne anisotropen Brechungsindex mit einem Polarisationsmikroskop ändert sich der Polarisationszustand des vom Polarisator ausgestrahlten linear polarisierten Lichts nicht und kann den Analysator nicht passieren, so dass das Sichtfeld bei der Betrachtung durch das Okular dunkel ist.

Wenn bei der Beobachtung einer Probe, deren Brechungsindex sich je nach Polarisationsrichtung unterscheidet (Doppelbrechung), die Schwingungsrichtung des einfallenden linear polarisierten Lichts mit der optischen Achse der Probe übereinstimmt, ändert sich der Polarisationszustand des einfallenden Lichts nicht und das Sichtfeld ist dunkel, wie oben beschrieben. Wenn die Oszillationsrichtung des einfallenden Lichts von der optischen Achse der Probe abweicht, wird das einfallende Licht aufgrund der Doppelbrechung der Probe in zwei Polarisationskomponenten aufgeteilt und die zusammengesetzte Komponente unterscheidet sich von dem Polarisationszustand vor der Übertragung der Probe. Die Änderung des Polarisationszustands bewirkt, dass das Licht den Analysator durchläuft, was zu einem hellen Sichtfeld führt.

Bei der Polarisationsmikroskopie erscheinen die Bilder farbig, da der optische Wegunterschied zwischen den beiden Lichtkomponenten auf die Doppelbrechung der Probe zurückzuführen ist. Bei der Polarisationsmikroskopie kann der Tisch, auf dem das Material liegt, um 360° gedreht werden, um den Winkel des polarisierten Lichts gegenüber der optischen Achse der Probe zu verändern.

Weitere Informationen zu Polarisationsmikroskopen

Verwendung der Polarisationsmikroskope

Die Polarisationsmikroskopie ist eine Technik, die in Kombination mit anderen optischen Messmethoden eingesetzt werden kann, da sie die Untersuchung von Kristalldomänen und sogar deren Ausrichtung ermöglicht.

1. Fluoreszenzmessungen
Die Polarisationsmikroskopie kann in Kombination mit Fluoreszenzmessungen eingesetzt werden. Normale Fluoreszenzmessungen sind Ensemble-Informationen aus verschiedenen Positionen und Orientierungen der Kristalldomänen. Da sich die optischen Eigenschaften jedoch je nach Ausrichtung der Kristalldomänen ändern, kommt die Polarisationsmikroskopie ins Spiel, mit der die Kristallausrichtung ermittelt werden kann. Mit Polarisationsmikroskopen kann die Emission von Polarisationsinformationen in einer bestimmten Richtung beobachtet werden, indem ein Laser mit einer bestimmten Polarisationsrichtung in das einfallende Licht injiziert wird.

2. Zeitaufgelöste Messungen
Polarisationsmikroskope können auch in Kombination mit zeitaufgelöster Spektroskopie eingesetzt werden. Während die normale zeitaufgelöste Spektroskopie Informationen aus verschiedenen Positionen und Orientierungen von Kristalldomänen zusammenfasst, ermöglicht die Polarisationsmikroskopie zeitaufgelöste spektroskopische Messungen von Absorption und Emission durch Bestimmung der Orientierung und Position von Kristalldomänen.

Was ist Kryoelektronenmikroskopie?

Die Kryoelektronenmikroskopie ist eine Art der Transmissionselektronenmikroskopie, die die Beobachtung der dreidimensionalen Struktur von Proteinen und anderen Biomolekülen durch Einfrieren von Proben in flüssigem Stickstoff (-196 °C) ermöglicht.

Die Analysemethoden der Kryoelektronenmikroskope haben sich in den letzten Jahren rasant entwickelt und 2017 wurde der Nobelpreis für Chemie an drei Forscher verliehen, die an ihrer Entwicklung beteiligt waren. Als neue Analysetechnik, die in den letzten Jahren in die Praxis umgesetzt wurde, wird sie in Zukunft voraussichtlich einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung verschiedener Bereiche leisten, darunter die Arzneimittelforschung, die Medizin und die Biowissenschaften.

Anwendungen der Kryoelektronenmikroskopie

Die Kryoelektronenmikroskopie wurde entwickelt, um die dreidimensionale Struktur von Biomolekülen wie Proteinen mit hoher Auflösung zu analysieren. Die herkömmliche Röntgenkristallographie ist wegen der Schwierigkeit der Proteinkristallisation schwierig zu analysieren, aber die Kryoelektronenmikroskope ermöglicht es, Proteine in Lösung zu analysieren. Es ist auch möglich, hohe Molekulargewichte zu analysieren, was mit der kernmagnetischen Resonanzanalyse (NMR) schwierig ist.

Durch aktive Forschung und Entwicklung in den letzten Jahren konnte die Auflösung drastisch verbessert werden, so dass Analysen auf atomarer Ebene bis hinunter zu 1,5 Å möglich sind (1 Å (Angström) = 10 in der zehnten Potenz eines Meters).

Funktionsweise der Kryoelektronenmikroskopie

Mit der Transmissions-Elektronenmikroskopie, der Grundlage der Kryoelektronenmikroskope, war es schwierig, Strukturen, die Wassermoleküle enthalten wie z. B. Proteine unter Beibehaltung ihrer Struktur zu beobachten, da die Probe im Vakuum mit Elektronenstrahlen bestrahlt wurde. Die Kryoelektronenmikroskope ermöglichen die Beobachtung unter Beibehaltung der Struktur durch schnelles Einfrieren der Probe in flüssigem Stickstoff (-196 °C).

Bei der Beobachtung der Molekülstrukturen von Proteinen und anderen Molekülen mit Kryoelektronenmikroskopie werden schwache Elektronenstrahlen eingestrahlt, um die Beschädigung der Molekülstrukturen durch die Elektronenstrahlen zu minimieren. Die resultierenden Bilder sind daher sehr verrauscht. Daher wird eine große Anzahl von Fotos desselben Proteins aufgenommen und die dreidimensionale Struktur des Proteins durch Mittelwertbildung aus einer großen Anzahl von Bilddaten rekonstruiert. Eine solche Analysetechnik ist als Einzelteilchenanalyse bekannt.

Hinter der praktischen Anwendung und der Leistungsverbesserung von Kryoelektronenmikroskopen stehen natürlich Verbesserungen der Leistung der Geräte selbst, wie der Elektronenkanone, der Linsen und Kameras, einschließlich des Kühlmechanismus, aber auch viele technologische Innovationen wie neue Bildanalysetechniken auf der Grundlage von Deep Learning und eine verbesserte Rechenleistung der Computer.

Was ist ein digitales Speicheroszilloskop?

Ein digitales Speicheroszilloskope ist ein Messinstrument, das zeitliche Veränderungen elektrischer Signale in digitale Daten umwandelt, diese in seinem internen Speicher aufzeichnet und auf einem Display anzeigt.

Im Gegensatz zu Prüfgeräten, die nur Spannung oder Strom zu einem einzigen Zeitpunkt messen, können Oszilloskope die Periode/Frequenz eines elektrischen Signals, die ansteigende Flanke eines Signals und die Zeit/Phasendifferenz zwischen mehreren Signalen beobachten.

Oszilloskope lassen sich grob in digitale und analoge Speicheroszilloskope unterteilen. Während analoge Oszilloskope elektrische Signale in Echtzeit auf eine Kathodenstrahlröhre projizieren, sammeln digitale Speicheroszilloskope, die hier verwendet werden, Informationen in Form von Punkten, die durch Abtasten elektrischer Signale in diskreten Zeitintervallen gewonnen werden, und zeigen Pseudowellenformen an.

Anwendungen digitaler Speicheroszilloskope

Oszilloskope sind Messgeräte zur Beobachtung elektrischer Signale wie Spannung und Strom in elektrischen Schaltkreisen in Form von Wellenformen mit der Zeitachse als horizontaler Achse. Sie werden zur Überprüfung und Fehlersuche bei der Entwicklung von Industrie- und Konsumgütern sowie zur Analyse der Ursachen von Produktfehlern eingesetzt.

Digitale Speicheroszilloskope wandeln elektrische Signale nach einer Datenverarbeitung wie z. B. einer A/D-Wandlung in Wellenformen um und haben daher den Nachteil, dass sie analogen Oszilloskopen in Bezug auf die Echtzeitleistung unterlegen sind, aber seit dem Jahr 2000 ist die Aktualisierungsrate des Bildschirms gestiegen und hat sich auf ein Niveau verbessert, das den praktischen Einsatz nicht behindert.

Darüber hinaus sind die Preise für digitale Speicheroszilloskope allmählich gesunken, so dass digitale Oszilloskope heute überwiegend eingesetzt werden.

Funktionsweise der digitalen Speicheroszilloskope

1. Eingangssignalverarbeitung

Digitale Speicheroszilloskope verfügen über ein Eingangssignal, dessen Empfindlichkeit durch ein Dämpfungsglied (Attenuator) eingestellt wird, dessen Amplitude durch einen Verstärker (Amplifier) optimiert wird und das dann einem A/D-Wandler zugeführt wird, der das Signal zu einem durch die Abtastfrequenz festgelegten Zeitpunkt aufnimmt und in einen Digitalwert umwandelt, der Der Digitalwert wird im Aufzeichnungsspeicher als die Daten eines einzelnen Punktes der Wellenform aufgezeichnet.

2. Aufzeichnungsspeicher

Der Aufzeichnungsspeicher verfügt über eine FIFO-Speicherstruktur (first-in-first-out), d.h. wenn die Kapazität des Aufzeichnungsspeichers voll ist, werden die ältesten Daten verworfen und neue Daten geschrieben. Der Aufzeichnungsspeicher arbeitet also immer mit den neuesten Daten. 

3. Signalwellenformen

Das Schreiben vom A/D-Wandler in den Aufzeichnungsspeicher wird durch die Triggerschaltung gesteuert. Wenn das Schreiben in den Aufzeichnungsspeicher durch ein Signal der Triggerschaltung gestoppt wird, wird die Wellenformaufzeichnung, die eine Sammlung von Daten für jeden dort gespeicherten Punkt darstellt, in den Anzeigespeicher übertragen. Basierend auf den Daten im Anzeigespeicher wird die Signalform auf dem Oszilloskop-Display angezeigt.

4. Pre-Trigger

Wird die Erfassung eines neuen Signals unmittelbar durch ein Signal der Triggerschaltung gestoppt, so wird die Wellenform im Aufzeichnungsspeicher vor dem Triggersignal aufgezeichnet. Diese Fähigkeit, Eingangssignale vor dem Triggersignal zu beobachten, ist eine der Eigenschaften digitaler Speicheroszilloskope und wird als Pretriggerung bezeichnet. Bei analogen Oszilloskopen war es schwierig, Wellenformen vor dem Triggersignal zu erfassen, da der Sweep der hellen Linie nach dem Empfang des Triggersignals beginnt.

Auswahl eines digitalen Speicheroszilloskops

Bei der Auswahl eines Modells ist es wichtig, ein Oszilloskop mit ausreichenden Spezifikationen für den Messinhalt zu verwenden. Im Einzelnen sollten folgende Punkte berücksichtigt werden:

• Frequenzgang
  Je breiter das Frequenzband, desto besser
• Abtastfrequenz
  Je schneller die Abtastfrequenz, desto besser
• Anzahl der Kanäle
  Je höher die Anzahl der Kanäle, desto größer der Vorteil
• Länge des Speichers
  Je größer die Speicherkapazität, desto größer der Vorteil
• Arten von verfügbaren Sonden
  Vorteilhaft, wenn viele verschiedene Arten von Messfühlern verfügbar sind
• Trigger-Funktion
  Vorteilhaft, wenn verschiedene Triggerbedingungen eingestellt werden können

Neben der grundlegenden Verwendung digitaler Speicheroszilloskope für die Beobachtung von Signalverläufen erweitern sich ihre Einsatzmöglichkeiten auf die Überprüfung des Zeitverhaltens, die Analyse von Signalverläufen und die Konformitätsprüfung, und der Messbereich und die Funktionalität nehmen entsprechend zu. Auf der anderen Seite steigt mit der geforderten Leistung zwangsläufig auch der Preis. Daher besteht ein zunehmender Bedarf an der Auswahl von Modellen mit für den Verwendungszweck geeigneten Funktionen.

Weitere Informationen zu digitalen Speicheroszilloskopen

1. Verwendung der Wellenformaufzeichnung

Da digitale Speicheroszilloskope Eingangssignale als digitale Daten in ihrem Aufzeichnungsspeicher aufzeichnen, können sie mit den Daten im Aufzeichnungsspeicher auch eine Wellenformanalyse durchführen, z. B. eine Frequenzanalyse von Signalen mit Hilfe von FFT-Operationen. Darüber hinaus können die Daten an ein externes Speichergerät (z. B. USB-Speicher) zur Analyse und Datenspeicherung mit einem PC ausgegeben werden.

2. Anti-Aliasing-Maßnahmen

Wenn bei digitalen Speicheroszilloskope das Abtastintervall im Verhältnis zur Frequenz des Eingangssignals lang ist, kann es sich als falsche Wellenform bemerkbar machen. Um Aliasing zu vermeiden, müssen die Wellenformdaten mit einer Abtastfrequenz erfasst werden, die mehr als das Doppelte der maximalen Frequenz des Eingangssignals beträgt.

Was ist eine Mikrospritze?

Eine Mikrospritze ist ein röhrenförmiges Laborinstrument für die Injektion von flüssigen Proben in Flüssigkeitschromatographen (HPLC) und Gaschromatographen (GC).

Das Spritzenvolumen reicht von 0,1 µl bis 500 µl und besteht aus Glas oder Metall, so dass je nach Gerät und Analyt die geeignete Mikrospritze ausgewählt werden muss.

In den letzten Jahren sind jedoch Autosampler zur automatischen Injektion von Proben weit verbreitet, so dass manuelle Injektionsvorgänge immer seltener werden.

Anwendungen von Mikrospritzen

Mikrospritzen werden hauptsächlich in der Gas- und Hochleistungsflüssigkeitschromatographie eingesetzt. Analyseproben können mit Mikrospritzen in Chromatographiegeräte injiziert und gemessen werden.

Zu den Probenzuführungsstellen an Chromatographiegeräten gehören Autosampler, bei denen die Probe automatisch injiziert wird und manuelle Injektoren, bei denen eine manuelle Injektion erforderlich ist. Es gibt manuelle Mikrospritzen und Autosampler-Spritzen.

Während Autosampler die Durchführung von Operationen erschweren wie z. B. die Injektion von nur 1 µl aus einer 5 µl-Spurenprobenlösung, kann bei der manuellen Injektion ein Teil der Probe aus einem kleinen Probenvolumen für die Messung verwendet werden.

Funktionsweise der Mikrospritzen

Bei der Handhabung der Mikrospritze ist zunächst die Nadelspitze auf Verformungen oder Risse im Körper zu untersuchen. Anschließend wird die Spritze mehrmals mit der zu injizierenden Probe gespült, um eine Kontamination durch andere als die zu analysierenden Substanzen zu vermeiden.

Anschließend wird mehr Flüssigkeit als das vorgesehene Injektionsvolumen in die Spritze gesaugt und die Nadel nach oben gedreht, um die Flüssigkeit herauszudrücken, wodurch eventuelle Luftblasen entfernt werden. An diesem Punkt kann die ausgetretene Flüssigkeit mit einem Taschentuch abgewischt werden, um Probleme wie Verunreinigungen zu vermeiden.

Wenn Sie Flüssigkeit in das Chromatographiesystem injizieren, vergewissern Sie sich, dass sich der manuelle Injektor in der Injektionsposition befindet, bevor Sie die Spritzennadel nach hinten einführen. Wenn die Injektion beendet ist, schalten Sie den Injektor schnell auf Injektion um und ziehen die Spritze heraus, ohne sie zu wechseln.

Nach der Probeninjektion sollten Sie den Injektor und die Spritze mehrmals mit dem Lösungsmittel für die Probe spülen, um Probleme wie Verunreinigungen zu vermeiden.

Arten von Mikrospritzen

Es gibt zwei Arten von Mikrospritzen, abhängig von der Form der Nadelspitze. Dies sind Mikrospritzen für die Flüssigkeitschromatographie und die Gaschromatographie.

Bei Mikrospritzen für die Flüssigkeitschromatographie ist die Nadelspitze rechtwinklig, bei Mikrospritzen für die Gaschromatographie spitzwinklig abgeschnitten. Wenn die Mikrospritze für die Gaschromatographie für die Flüssigkeitschromatographie verwendet wird, trifft sie auf die Rückseite der Einführung und beschädigt sie.

Andererseits können die Mikrospritzen für die Flüssigkeitschromatographie nicht durch das gummiartige Septum dringen, das an der Gaschromatographie-Einführung angebracht ist, um diese luftdicht zu machen.

Konstruktion von Mikrospritzen

Die Form einer Mikrospritze ähnelt derjenigen einer Spritze. Sie besteht aus einem Spritzenabschnitt und einem Kolben, an dem eine Nadel befestigt ist. Beim Ziehen des Kolbens wird das Probengas oder die Probenlösung in die Spritze gesaugt, beim Drücken wird sie ausgestoßen und kann gemessen werden, da der Spritzenteil oft eine Graduierung aufweist. Die Volumina sind sehr unterschiedlich, z. B. von einigen µl bis zu mehreren hundert µl.

Es kann eine Führung angebracht sein, um ein festes Volumen zu sammeln. Mikrospritzen mit geringem Volumen haben dünne, empfindliche Kolben, so dass Führungen angebracht werden, um zu verhindern, dass der Kolben herausfällt oder sich aufgrund eines fehlgeschlagenen Einschiebevorgangs verbiegt.

Was ist ein Differentialinterferenzkontrast-Mikroskop?

Bei dem Differentialinterferenzkontrast-Mikroskop handelt es sich um eine Art von Lichtmikroskop, das hauptsächlich zur Beobachtung farbloser, transparenter Materialien verwendet wird.

Um 1954 entwickelte Georges Nomarski ein Prisma, das so genannte Nomarski-Prisma, das für die differentielle Interferenzbeobachtung eingesetzt wurde, eine Methode, die auch heute noch in Geräten verwendet wird. Das zur Beobachtung verwendete Licht ist polarisiertes Licht, wie es z. B. in Polarisationsmikroskopen (englisch: polarization microscope oder polarizing microscope) verwendet wird.

Indem zwei orthogonal polarisierte Lichter auf ein Material gerichtet werden, kann die Form des Materials visuell bestätigt werden, indem ein Hell-Dunkel-Kontrast durch die Interferenz des Lichts und den optischen Wegunterschied zwischen den beiden Polarisationen erzeugt wird.

Anwendungen der Differentialinterferenzkontrast-Mikroskope

Das Differentialinterferenzkontrast-Mikroskop wird zur Beobachtung farbloser, transparenter Substanzen und biologischer Materialien wie Zellen eingesetzt. Früher war es schwierig, transparente Substanzen mit gewöhnlichen Lichtmikroskopen zu beobachten, daher wurden die Substanzen vor der Beobachtung eingefärbt.

Dies war jedoch zeitaufwändig und die Färbung zerstörte manchmal die Substanz vor der Beobachtung. Die Differentialinterferenzkontrast-Mikroskope hingegen nutzen den optischen Wegunterschied und kontrastieren Hell und Dunkel, um Substanzen dreidimensional zu betrachten. Die innere Struktur von Zellen und anderen Objekten kann sogar im lebenden Zustand beobachtet werden.

Funktionsweise der Differentialinterferenzkontrast-Mikroskope

Natürliches Licht (Licht mit einer Schwingungsrichtung in alle Richtungen) aus einer Lichtquelle tritt in den Polarisator ein und wird linear polarisiert. Wenn das linear polarisierte Licht in das erste Wollaston-Prisma eintritt, wird es in zwei Polarisationen mit orthogonalen Schwingungsrichtungen aufgeteilt und kann durch das zu beobachtende Material übertragen werden.

Die beiden durch die Substanz übertragenen Polarisationen werden zu Licht unterschiedlicher Phase und werden beim Eintritt in das zweite Wollaston-Prisma kombiniert. Wenn sie in den Analysator eintreten, werden sie wieder zu polarisiertem Licht mit der gleichen Schwingungsrichtung, was eine Lichtinterferenz darstellt.

Die beiden interferierenden Polarisationen haben unterschiedliche Phasen, so dass es zu einem Versatz in der optischen Wegdifferenz kommt. Daher ist der Kontrast zwischen hell und dunkel deutlich und selbst transparente Materialien können dreidimensional betrachtet werden.

Aufbau von Differentialinterferenzkontrast-Mikroskopen

Der Strahlengang eines Differentialinterferenzkontrast-Mikroskops besteht aus einem Hellfeldmikroskop sowie zwei Polarisationsplatten und zwei Nomalsky-Prismen. Werden die Polarisationsplatten und die Nomalsky-Prismen aus dem Strahlengang entfernt, so kann das Mikroskop als Hellfeldmikroskop verwendet werden. Wird nur das Nomalsky-Prisma aus dem Strahlengang entfernt, kann es als Polarisationsmikroskop verwendet werden.

Bei dem Differentialinterferenzkontrast-Mikroskop werden die folgenden Schritte durchlaufen, bevor die Lichtquelle das Material durchdringt und das menschliche Auge erreicht. Ausgehend von der Lichtquelle durchläuft es einen Polarisator, ein Wollaston-Prisma, einen Objekttisch, auf dem das zu beobachtende Material befestigt ist, ein Objektiv, ein Wollaston-Prisma, einen Analysator und ein Okular, bevor es vom menschlichen Auge beobachtet werden kann.

Polarisatoren und Prismen werden in diesen Mikroskopen verwendet, um die Polarisation zu extrahieren, das Licht zu stören und eine Fehlausrichtung der optischen Wegunterschiede zu verursachen.

Auswahl eines Differentialinterferenzkontrast-Mikroskops

Die Differentialinterferenzkontrast-Mikroskope haben große Vorteile bei der Beobachtung von nicht gefärbten biologischen Proben. Beispiele hierfür sind einzellige Organismen in Wasser, gezüchtete Zellen und ungefärbte Proben von mehrzelligen Tieren wie Milben und Fadenwürmern. Im Vergleich zu herkömmlichen Hellfeldmikroskopen zeichnet sich das Mikroskop durch eine höhere Auflösung und klarere Beobachtungsbilder aus.

Die Differentialinterferometrie eignet sich nicht für transparente Proben, deren Brechungsindex sich nicht stark von dem des umgebenden Materials unterscheidet. Sie eignet sich auch nicht für dickere Proben, wie z. B. dunkel gefärbte Proben mit vielen Pigmenten oder Gewebeschnitte. Die meisten nicht lebenden Proben sind polarisiert und daher für die differentielle Interferometrie ungeeignet.

Differenzielle Interferenzbilder haben unter optimalen Bedingungen eine sehr hohe Bildqualität und sind weniger anfällig für Artefakte. Bei der Interpretation von differentiellen Interferenzbildern muss jedoch immer die Richtung des Nomarsky-Prisma berücksichtigt werden. Besonderes Augenmerk sollte auf Strukturen gelegt werden, die parallel zur Richtung des Prismas verlaufen und nicht sichtbar sind, was jedoch durch Drehen der Probe für die Beobachtung leicht behoben werden kann.

Was ist ein Resist?

Resist ist ein Material, das zum Schutz bestimmter Bereiche eines Substrats bei Verfahren wie Ätzen und Löten verwendet wird. Fotoresiste, die in Halbleiterprozessen verwendet werden, werden im Allgemeinen einfach als Fotolacke bezeichnet.

Wenn Fotoresiste Licht einer bestimmten Wellenlänge absorbieren, ändert sich ihre chemische Struktur und ihre Löslichkeit in Reinigungs- und Entwicklungslösungen. Daher ist es möglich, nach dem Auftragen des Resists auf das Substrat nur einen Teil des Resists aufzulösen oder unlöslich zu machen, indem man das Substrat durch eine Maske mit einem Schaltkreismuster hindurch bestrahlt. Wenn das Substrat in diesem Zustand mit einer Entwicklungslösung gewaschen wird, wird nur der lösliche Resist eluiert, so dass nur ein Teil des Substrats durch den Resist geschützt ist.

Es gibt zwei Arten von Resisten: Positivresiste, bei denen sich der lichtbestrahlte Bereich in der Entwicklungslösung auflöst, und Negativresiste, bei denen der lichtbestrahlte Bereich unlöslich wird.

Anwendungen von Resisten

Resist ist ein Material, das bei Verfahren wie Ätzen und Löten bestimmte Bereiche schützt. Fotoresiste, die als Fotosensibilisatoren in Halbleiterprozessen eingesetzt werden, werden oft einfach als Fotolacke bezeichnet, weshalb in diesem Artikel auch Fotolacke vorgestellt werden.

Fotoresists ändern ihre chemische Struktur, wenn sie Licht ausgesetzt werden, und entwickeln eine chemische Beständigkeit oder lösen sich umgekehrt in der Entwicklungslösung auf. Unter Ausnutzung dieser Eigenschaft werden Fotolacke, die auf einen Siliziumwafer aufgetragen werden, durch eine Maske, die ein vorher festgelegtes Muster abbildet, mit Licht bestrahlt und anschließend mit einer Entwicklungslösung gewaschen, so dass auf dem Substrat ein resistfreier, prozessierter Bereich und ein resistgeschützter, nicht prozessierter Bereich entsteht. Resist ist eines der unverzichtbaren Materialien für die Herstellung von hochintegrierten und miniaturisierten integrierten Halbleiterschaltungen.

Methoden zur Anwendung von Resisten

Bei der Herstellung von Halbleitern werden die Siliziumscheiben durch einen Ätzprozess geschabt, um feine Unregelmäßigkeiten zu erzeugen. Resist schützt das Substrat während dieses Ätzvorgangs selektiv.

Zunächst wird der Resist gleichmäßig auf das Substrat aufgetragen, und dann wird Licht durch eine Maske, die IC-Schaltkreise abbildet, auf den Resist gestrahlt. Die chemische Struktur des Resists in dem bestrahlten Bereich absorbiert das Licht und verändert sich. Bei Positivresisten werden die lichtbestrahlten Bereiche löslich, bei Negativresisten werden die nicht bestrahlten Bereiche löslich.

Durch das Ätzen mit auf diese Weise selektiv auf dem Substrat verbleibendem Resist ist es möglich, das Substrat nur in den Bereichen selektiv zu entfernen, in denen kein Resist vorhanden ist. Die Strukturierung des Substrats wird durch das Entfernen und Reinigen des nach dem Ätzen auf dem Substrat verbleibenden Resists abgeschlossen.

Resist und LCDs

Einige Resiste sind so genannte Farbresiste, d. h. Tinten, die Pigmente oder andere farbige Materialien enthalten. Auf Glassubstrate aufgebrachte Farbresiste werden durch Bestrahlung mit Licht, z. B. mit ultraviolettem Licht, gehärtet, so dass die Resiste nach der Lichtbestrahlung nicht von der Entwicklungslösung abgewaschen werden.

Flüssigkristallbildschirme werden mit den drei Grundfarben Rot, Blau und Grün gemustert, und hier kommt der Farbresist zum Einsatz. Rote, blaue und grüne Muster lassen sich erzeugen, indem man zunächst roten Resist aufträgt, nur die dafür vorgesehenen Stellen mit Licht härtet und dann mit einer Entwicklungslösung wäscht, gefolgt von ähnlichen Vorgängen für blauen und grünen Resist.

Arten von Resisten

Resistmaterialien werden nicht nur in positive und negative Typen eingeteilt, sondern auch nach der Wellenlänge des Lichts, das sie absorbieren. In der Halbleiterfertigung werden in Belichtungssystemen die g-Linie (436 nm Wellenlänge), die i-Linie (365 nm), der KrF-Excimer-Laser (248 nm) und der ArF-Excimer-Laser (193 nm) verwendet, und es gibt Resiste mit einer Struktur, die jede Wellenlänge absorbiert.

Für positive Resiste für g- und i-Laser wird beispielsweise eine Verbindung verwendet, die aus einem Novolakharz und 1,2-Naphthochinondiazidsulfonat (NQD) besteht. In dieser Verbindung ist das NQD hydrophob und normalerweise in alkalischen wässrigen Lösungen unlöslich.

Bei Bestrahlung mit g- oder i-Strahlen zersetzt sich der NQD-Anteil jedoch und wird in eine hydrophile Verbindung umgewandelt. Infolgedessen kann der Resist nach der Bestrahlung in alkalischen Entwicklerlösungen aufgelöst werden. Andere positive Fotolacke für KrF-Laser verwenden chemisch verstärkte Fotolacke, bei denen die Belichtung eine Säure erzeugt und die katalytische Reaktion der Säure die Veränderung des Resists im belichteten Bereich beschleunigt.

Was ist eine AC-Drossel?

Eine AC-Drossel ist ein Bauteil, das in elektrische und elektronische Wechselstromkreise eingebaut wird.

Sie wird hauptsächlich zur Verbesserung des Leistungsfaktors und zur Unterdrückung von Oberwellen in Wechselrichtern eingesetzt. Das Bauteil wird in Stromkreisen benötigt, in denen große Ströme fließen.

Anwendungen von AC-Drosseln

AC-Drosseln werden in Wechselstromkreisen eingesetzt. Die spezifischen Anwendungen sind folgende:

• Klimageräte mit Wechselrichtern als Antriebseinheiten
• Werkzeugmaschinen und Züge
• Elektrische Fahrzeuge

Um eine dekarbonisierte Gesellschaft zu verwirklichen, die heutzutage ein heißes Thema ist, verwenden immer mehr Geräte in der Industrie Strom, der keine direkten CO2-Emissionen verursacht. AC-Drosseln werden immer häufiger für die Übertragung von Wechselstrom und die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom (z. B. Wechselrichter) benötigt.

Funktionsweise der AC-Drossel

Die gesamte AC-Drossel ist meist eine Spule. Sie besteht aus einer Spule, Isoliermaterial, Trägern und anderen Komponenten. Eine Spule ist ein Bauteil, das aus einem mehrfach gewickelten Draht besteht. Je öfter sie gewickelt wird, desto mehr erhöht sich die Reaktanzkomponente. Spulen, die in eine Stromversorgung eingebaut sind, werden zum Beispiel auch als Drosselspulen bezeichnet.

Es gibt auch Eisenkerndrosseln, bei denen der Draht um einen Eisenkern gewickelt ist, und Luftspulen, die keinen Eisenkern haben. Isolierende Füllstoffe werden verwendet, um den in der Spule fließenden Strom gegen ein Entweichen nach außen zu isolieren. Es werden hauptsächlich Isolierharze und Ölpapier verwendet. Die Wärmebeständigkeitstemperatur des Reaktors wird im Allgemeinen durch den Isolierfüllstoff bestimmt, da die Spulen und Träger aus Metall bestehen.

Die Spule ist eine Masse aus mehrfach gewickelten Metalldrähten und daher im Vergleich zu ihrem Volumen schwer. Sie werden daher auf Metallträgern getragen, die häufig mit Bohrungen versehen sind, um sie am Boden oder an der Wand zu befestigen.

Weitere Informationen über AC-Drosseln

1. Unterschied zwischen AC-Drosseln und DC-Drosseln

Das „AC“ in AC-Drosseln steht für „Alternating Current“ (Wechselstrom). Im Gegensatz dazu gibt es ein Bauteil namens DC-Drossel, das sich mit Gleichstrom befasst, und beide werden in Wechselrichtern verwendet.

Wechselrichter wandeln Wechselstrom intern in Gleichstrom um und schalten den Gleichstrom um, um einen Wechselstromausgang zu erzeugen. Da die Wellenform des Stroms und der Spannung erheblich verändert wird, kommt es zu Verzerrungen, die den Leistungsfaktor des gesamten Stromkreises herabsetzen und Oberschwingungen erzeugen. Der Zweck der Installation von AC- und DC-Drosseln ist die Verbesserung des Leistungsfaktors und die Unterdrückung von Oberschwingungen im Wechselrichterkreis.

Gleichstromdrosseln werden im Allgemeinen an den internen Gleichstromkreis des Wechselrichters angeschlossen. AC-Drosseln werden in den Ausgangskreis des Wechselrichters eingebaut. Im Allgemeinen haben DC-Drosseln Vorrang, da sie einen hohen Verbesserungseffekt haben, und AC-Drosseln werden installiert, wenn Oberschwingungen noch ein Problem darstellen.

Bei kleinen Lastkreisen, bei denen der Leistungsfaktor und die Oberschwingungen nicht berücksichtigt werden müssen, kann auf beide verzichtet werden.

2. Arten von Drosseln

Drosselspulen haben je nach Anwendung unterschiedliche Bezeichnungen. Die wichtigsten Arten von Drosseln sind Strombegrenzungsdrosseln, Nebenschlussdrosseln und AC/DC-Drosseln.

Strombegrenzungsdrosseln
Elektrische Stromkreise sind mit Leistungsschaltern ausgestattet, die den Stromkreis im Falle eines Kurzschlusses sicher unterbrechen können. Je höher die Spannung und der Strom sind, desto mehr muss der Schutzschalter leisten.

Drosselspulen haben stromverlangsamende Eigenschaften, daher werden Strombegrenzungsdrosseln in Reihe mit dem Stromkreis installiert, um den Strom im Falle eines Kurzschlusses zu begrenzen. Dies ermöglicht den Einsatz von preiswerten Leistungsschaltern.

Drosselspulen
Nebenschlussdrosseln sind Drosseln zur Korrektur des Leistungsfaktors. Bei Übertragungs- und Verteilungsleitungen kann es zu einer Phasenverschiebung kommen, z. B. wenn der Stromverbrauch in der Nacht niedrig ist. Nebenschlussdrosseln werden parallel zum Stromkreis installiert, um den Leistungsfaktor des phasenverschobenen Systems zu verlangsamen und zu verbessern.

AC/DC-Drosseln
Wie oben erwähnt, werden diese Drosseln installiert, um den Leistungsfaktor des Wechselrichters zu verbessern und Oberschwingungen zu unterdrücken. Obwohl sich diese Drosseln in Größe und Material unterscheiden, gibt es keinen Unterschied in der Konstruktion. Alle Drosseln bestehen aus gewickelten Drähten.

Was ist eine Leckstromzange?

Ein Leckstromzange ist eine Art von Zangenmessgerät, das hauptsächlich zur Messung und Erkennung von Leckströmen verwendet wird. Zusätzlich zum Ableitstrom können einige Typen auch den Laststrom messen.

Ableitströme wirken sich nachteilig auf Stromkreise aus und werden daher zur Messung und Erkennung im Rahmen der vorbeugenden Instandhaltung eingesetzt.

Insbesondere durch die Nutzung der Eigenschaften des Zangenmessgeräts zur Messung des Stroms durch Einklemmen der Drähte kann die Isolationskontrolle bei Arbeiten unter Spannung (Inspektions- und Wartungsarbeiten unter Spannung) einfach und sicher durchgeführt werden, ohne dass die Stromversorgung unterbrochen oder die Drähte und Kabel entwirrt werden müssen.

Anwendungen von Leckstromzangen

Leckstromzangen werden zur Messung von Ableitströmen und zur Diagnose von Unfällen mit Stromschlag aufgrund fehlerhafter Isolierung sowie zur Diagnose von Gerätefehlern und zur vorbeugenden Wartung eingesetzt.

Es gibt Modelle, die für zu messende Wechselstrom- (AC) oder Gleichstromkreise (DC) bestimmt sind sowie Modelle mit doppeltem Verwendungszweck, von denen einige mit einer Digitalanzeige ausgestattet sind und andere in regelmäßigen Abständen eine Abtastung (Extraktion der Messzeit und der Messwerte als Daten) als digitale Werte vornehmen und die Ereignisse in einem Speicher aufzeichnen können.
In jüngster Zeit können einige Modelle Daten über eine drahtlose Bluetooth-Verbindung übertragen, was die Organisation und Analyse der Daten auf einem PC erleichtert.

Funktionsweise von Leckstromzangen

Eine Leckstromzange ist ein Messgerät zum Messen und Erkennen von Leckstrom und entspricht einem normalen Zangenmessgerät.
Der Unterschied zu einem normalen Zangenmessgerät besteht darin, dass es kleinste Leckströme im mA-Bereich messen und erkennen kann.

Als Leckstrom bezeichnet man den Strom, der aus Bereichen elektrischer und elektronischer Schaltungen austritt, die normalerweise vom Stromfluss isoliert sind. Dieser Leckstrom wirkt sich nachteilig auf die Schaltung aus und kann zu Leistungseinbußen wie Fehlfunktionen, erhöhtem Stromverbrauch und Wärmeentwicklung führen. Daher muss der Leckstrom erkannt und behandelt werden.

Der Aufbau eines Leckstromzangen-Messgeräts besteht grob aus den folgenden zwei Komponenten:

• Klemme: ein C-förmiger Hebel mit einem eingebauten Magnetkern, der sich öffnet und schließt, um die Drähte zu klemmen; der Durchmesser des Klemmenteils ist groß genug, um nicht nur einen Draht, sondern auch mehrere Drähte gleichzeitig zu klemmen und zu messen.
• Gehäuse: Das Gehäuse verfügt über eine eingebaute Schaltung zur numerischen Ausgabe des gemessenen Stroms, einen Bereichswahlschalter und ein Display zur Anzeige der Messergebnisse.

Die Leistung von Ableitklemmen ist in der internationalen Norm IEC/EN 61557-13 festgelegt und einige Produkte erfüllen diese Leistungsnorm.