Ratgeber
Eine Mess-Dekade ist ein unverzichtbares Hilfsmittel zur genauen Einstellung elektrischer Größen wie dem Ohm’schen Widerstand, der Kapazität und der Induktivität. Ursprünglich erfolgte die Einstellung mittels einrastbarer Drehknöpfe. Dieses bewährte Prinzip wird heute im Grunde immer noch eingesetzt. Jedem Drehknopf entspricht ein Mess- beziehungsweise Einstell-Bereich, der in 10 Stufen eingeteilt ist. Beispielsweise wird der Einstell-Bereich einer Widerstandsdekade von 1 Ohm bis 10 Ohm in 10 Schritten mit der Widerstandsdifferenz 1 Ohm gegliedert. Insgesamt ergeben sich daraus die einstellbaren Werte 1 Ohm, 2 Ohm und so weiter bis 10 Ohm. Daher rührt die Bezeichnung für dieses Instrument. Dekade, aus dem Altgriechischen dekás, bedeutet übersetzt „Zehnzahl“.
Die Bauart von Mess-Dekaden ermöglicht es, in einem Gehäuse mehrere Einstell-Bereiche unterzubringen, die sich miteinander kombinieren lassen. So ist es möglich, viele unterschiedliche Widerstände, selbst solche mit einem „untypischen“ Widerstandswert wie etwa 5,126 Ohm mit einem Modul einzustellen, das folgende Einstell-Bereiche umfasst:
- 1 Ohm bis 10 Ohm
- 0,1 Ohm bis 1 Ohm
- 0,01 Ohm bis 0,1 Ohm
- 1 mOhm bis 10 mOhm
In modernen Widerstandsdekaden werden zur Einstellung Schiebeschalter mit On/Off- oder 1/0- Stellung verwendet. Durch Ein- und Ausschalten der Nominalwerte 1, 2, 3, 4 beziehungsweise 10, 20, 30, 40 usw. wird die richtige Kombination durch Aufaddieren aller eingeschalteten Widerstände erreicht.
Mittlerweile bieten einige Hersteller Widerstandsdekaden in Form elektronischer Geräte an. Die Einstellung des Dekaden-Wertes erfolgt in diesem Fall entweder mittels einer PC-Software oder direkt an der Tastatur des Geräts mit einer vorgegebenen Auflösung.
Typischerweise sind Mess-Dekaden in einem ABS-Plastik-Gehäuse untergebracht. Das Material zeichnet sich durch eine Reihe wichtiger Eigenschaften, wie hohe Isolationsfähigkeit, Bruchstabilität und Kratzfestigkeit, aus. Aufgrund ihrer Bauweise eignen sich die robusten Dekaden als Messtechnik sowohl für den Einsatz unter Laborbedingungen als auch zu Schulungszwecken. Sie sind nicht zuletzt ein leichtes, portables Hilfsmittel, das man überallhin mitnehmen kann.
Wichtig: Aktivieren Sie einen Widerstand, bevor Sie eine Spannung anlegen. Der Widerstandswert 0 Ohm gleicht einem Kurzschluss, der zur Zerstörung des Moduls führen kann.
Je nach einstellbaren elektrischen Größen unterscheidet man zwischen drei Dekaden-Typen:
- Widerstandsdekaden
- Kapazitätsdekaden
- Induktivitätsdekaden
Außerdem sind die Messgeräte in drei Bauweisen verfügbar, die wir bereits kurz angesprochen hatten:
Dekaden mit Drehknöpfen
Jeder Drehkopf entspricht einem Dekaden-Bereich. Der Gesamtwert ergibt sich durch Aufaddieren aller eingestellten Dekaden-Werte.
Dekaden mit Schiebeschaltern
Schiebeschalter haben zwei Positionen On/Off (Ein/Aus). Die geschalteten Dekaden-Werte (1,2,3, 4 beziehungsweise 10, 20, 30, 40 usw.) sind an jedem Schalter gekennzeichnet. Der Gesamtwert ergibt sich ebenso durch das Aufaddieren aller eingestellten Dekaden-Werte.
Digital einstellbare Dekaden
Hier handelt es sich um Geräte, die per Software am PC oder direkt über die Gerätetastatur zu bedienen sind.
Unser Praxistipp: Berechnung der maximalen Betriebsspannung
Die maximale Betriebsspannung Umax, die angelegt werden darf, hängt von der maximal erlaubten Nennleistung P ab. Sie kann folgendermaßen berechnet werden: Umax=P/I
I ist der Strom, der durch den eingestellten Widerstand R fließt. Die Nennleistung P kann aus dem Datenblatt des jeweiligen Moduls entnommen werden.
Nach dem Ohm‘schen Gesetz:
I=Umax/R
Das heißt, Umax=P*R/Umax.
Daraus ergibt sich folgende Gleichung zur Berechnung der maximalen Betriebsspannung:
Umax=sqrt(P*R)
sqrt ist die Wurzelfunktion.
Als Beispiel setzen wir P=3 W und R=10 Ohm in die Gleichung ein. So kann folgender Wert ermittelt werden:
Umax=sqrt(3W*10 Ohm)=sqrt(30)=5,47 V
Neben den Dekaden-Werten und -Typen gilt es auf folgende Kriterien zu achten:
Nominalleistung
Die Nominalleistung ist eine wichtige Angabe, die niemals überschritten werden darf, andernfalls kann es passieren, dass das eingesetzte Modul und der betroffene elektrische Schaltkreis zerstört werden. Beachten Sie dazu unseren Praxistipp zur Erklärung der Zusammenhänge zwischen dem Widerstand, der angelegten Spannung und der Nominalleistung.
Zusammenhang zwischen der Präzision und dem Preis
Es gibt einen direkten Zusammenhang zwischen der Präzision des Dekaden-Wertes und dem Preis für das Gerät, deshalb hängt die Kaufentscheidung wesentlich von Ihren Messaufgaben und dem verfügbaren Budget ab. Für einfache Messaufgaben, zum Beispiel zu Lehrzwecken und für Experimente, die keine hohe Genauigkeit erfordern, braucht es nicht zwangsläufig kalibrierte Mess-Dekaden. Hochpräzise Geräte verfügen meistens über einen Kalibrierzertifikat. Hier wird nochmals unterscheiden, von welcher Institution die Kalibrierung durchgeführt wurde. So bieten einige Hersteller Werkzertifikate an. Das bedeutet, der Produzent selbst besitzt geeignete Geräte und Verfahren zur Durchführung der Kalibrierung. Das ist in der Regel die preiswerteste Variante.
Wenn Sie eine Kalibrierung durch eine unabhängige Institution benötigen, sollten Sie Module mit DakkS-Zertifizierung in Betracht ziehen. Das ISO-Zertifikat ist eine preisgünstigere Alternative der externen Kalibrierung. Sie ist jedoch nicht von allen Institutionen anerkannt.
Kann man alle Widerstands-Dekaden für die hochfrequente Wechselspannung verwenden?
Leider nicht. Für Wechselströme beziehungsweise Leistungselektronik sind aufgrund ihrer Bauart nur niederohmige Widerstandsdekaden geeignet. Hochohmige Widerstände sind meistens axial bedrahtet. Da sie über eine relativ hohe Induktivität verfügen, werden sie nur für Messungen niederfrequenter Ströme eingesetzt, denn die vorhandene Induktivität verändert bei steigender Frequenz die Widerstandsgröße.
Warum besitzen die Widerstandsdekaden einiger Hersteller drei Anschlussbuchsen? Welche Anschlüsse sollte man im Normalfall benutzen?
Normalerweise sind diese Anschlüsse wie folgt zu verwenden:
Die schwarze Buchse rechts sollte auf jedem Fall angeschlossen werden. Von den beiden anderen (roten) Buchsen können Sie sich eine aussuchen. Wenn Sie den linken Anschluss wählen, haben Sie in Ihrem Schaltkreis zusätzlich eine Sicherung mit einem Widerstandswert von circa 0,6 Ohm und dem Betriebsstrom von circa 400 mA, als Schutz vor einem Kurzschluss. Entscheiden Sie sich für die mittlere Buchse, ist diese Sicherung nicht vorhanden. Bitte beachten Sie, dass die Sicherung als ein in Reihe geschalteter Widerstand zur Mess-Dekade zu betrachten ist.