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Ob in der industriellen Fertigung, in der Medizin oder in der Elektrotechnik – in zahlreichen Branchen spielen Messtechnik und Stromversorgung eine große Rolle. Je nach Einsatzbereich müssen unterschiedliche Messgrößen wie Spannung, Strom, Temperatur, Druck oder Frequenz erfasst werden. Ohne diese Daten wäre es nicht möglich, Prozesse zuverlässig zu steuern, zu optimieren und zu überwachen. Gleichzeitig ist eine stabile Stromversorgung Voraussetzung dafür, dass Messgeräte überhaupt betrieben werden und präzise arbeiten können. Beides ist also eng miteinander verknüpft. Im professionellen Kontext werden hohe Anforderungen an die Genauigkeit von Messtechnik gestellt. Aber auch Stromversorgungen müssen vielfältige Ansprüche erfüllen, denn je nach Anwendung sind verschiedene Spannungen und Ströme sowie Schutzfunktionen gefordert.
In unserem Ratgeber erfahren Sie alles, was Sie zum Thema Messtechnik und Stromversorgung wissen müssen. Wir stellen Ihnen die wichtigsten Gerätetypen, Funktionsweisen und Einsatzbereiche vor und verraten Ihnen, worauf es bei der Auswahl ankommt.
Die Messtechnik beschäftigt sich mit der Erfassung und Auswertung physikalischer Größen. Ziel ist es, diese Größen in reproduzierbare, quantitative Werte zu überführen, um Prozesse, Produkte oder Umweltbedingungen objektiv beurteilen zu können.
Dabei kommen unterschiedliche Geräte und Methoden zum Einsatz, die alle unter dem Begriff Messtechnik zusammengefasst werden. Je nach Anwendungsbereich werden verschiedene Größen gemessen:
In der Elektrotechnik sind es vor allem Spannung, Strom, Widerstand, Frequenz und Leistung, während in der Mechanik Kräfte, Massen, Drehmomente und Schwingungen ermittelt werden.
In der Thermodynamik spielen Temperatur und Druck eine zentrale Rolle, während Konzentrationen und pH-Werte wichtige chemische Messgrößen darstellen.
Messtechnik hilft dabei, Maschinen, Anlagen und Prozesse gezielt zu steuern und zu überwachen. Sie ermöglicht es, Abweichungen zu erkennen und Fehler zu identifizieren, um für sichere Betriebsabläufe und eine konstante Produktqualität zu sorgen.
Je nach Messaufgabe kommen unterschiedliche Messgeräte zum Einsatz. Waagen dienen beispielsweise der Gewichtsbestimmung, während Wettermessgeräte zur Erfassung klimarelevanter Daten zum Einsatz kommen. Im industriellen, technischen und wissenschaftlichen Bereich sind vor allem folgende Arten von Messgeräten gebräuchlich:
Labor-Messgeräte
In Laboren werden hochpräzise Messgeräte eingesetzt, um elektrische, physikalische oder chemische Größen exakt zu erfassen.
Typische Labor-Messgeräte im Elektrobereich sind beispielsweise Tischmultimeter, Oszilloskope, Netzwerkanalysatoren oder Spektrumanalysatoren.
Sie ermöglichen detaillierte Analysen von Spannungen, Strömen, Frequenzen, Impedanzen und dergleichen.
Durch ihre hohe Genauigkeit eignen sie sich sehr gut für Entwicklungs- und Prüfaufgaben.
Multimeter
Multimeter zählen zu den vielseitigsten und am häufigsten genutzten Messgeräten im Bereich der Elektrotechnik. Sie vereinen mehrere Funktionen in einem Gerät und können unter anderem Spannung, Strom, Widerstand, häufig auch Kapazität oder Frequenz messen.
Multimeter sind als tragbare Handgeräte für den mobilen Einsatz und als stationäre Tischgeräte für Laborumgebungen erhältlich.
Anwendungen finden Multimeter vor allem bei der Instandhaltung, Fehlersuche und Qualitätssicherung sowie bei der Entwicklung elektronischer Schaltungen – sowohl in der industriellen Fertigung als auch im technischen Servicebereich.
Test- und Prüfgeräte
Test- und Prüfgeräte dienen dazu, die Funktionstüchtigkeit, Sicherheit und Normkonformität von elektrischen Anlagen und Bauteilen zu überprüfen.
Eingesetzt werden sie vor allem in der Qualitätssicherung, bei der Wartung und Fehlersuche sowie bei der Inbetriebnahme technischer Systeme.
Typische Beispiele sind Isolationsprüfgeräte, Leitungstester, Erdungsmessgeräte und Netzqualitätsanalysatoren.
Umwelt-Messgeräte
Umwelt-Messgeräte erfassen Umweltgrößen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Schallpegel, Lichtstärke, Luftqualität oder Schadstoffkonzentrationen.
Sie kommen unter anderem in der Gebäudetechnik, im Arbeitsschutz, aber auch zur Überwachung von Produktionsprozessen zum Einsatz.
Moderne Geräte ermöglichen oft eine Langzeitüberwachung mit automatischer Datenaufzeichnung.
Messgeräte haben in erster Linie die Aufgabe, physikalische Größen zu erfassen und in elektrische, auswertbare Signale umzuwandeln. Zu diesem Zweck kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. Hier ein paar ausgewählte Messmethoden und Sensortechnologien im Überblick:
- Widerstandsmessung: Bei einer Widerstandsmessung wird der elektrische Widerstand eines Bauteils ermittelt. Dazu wird ein definierter Strom durch das Messobjekt geleitet und die resultierende Spannung gemessen. Aus dem Verhältnis von Strom und Spannung berechnet das Messgerät den Widerstand gemäß dem Ohmschen Gesetz. Diese Methode ist ein grundlegendes Verfahren in der Elektrotechnik, wird aber auch zur Temperaturbestimmung mit Widerstandsthermometern (z. B. Pt100) genutzt.
- Optische Messverfahren: Bei optischen Messverfahren kommen Sensoren zum Einsatz, die mit Licht arbeiten. Sie senden einen Lichtstrahl (bspw. Laser- oder LED-Licht) aus und analysieren, wie dieser vom Messobjekt reflektiert, gebrochen, absorbiert oder gestreut wird. So lassen sich sehr präzise Informationen über Abstand, Position, Form, Oberfläche oder Zusammensetzung gewinnen. Vorteilhaft an optischen Sensoren ist, dass sie berührungslos arbeiten und sehr hohe Messgenauigkeiten ermöglichen. Allerdings sind sie empfindlich gegenüber Staub, Verschmutzung und Fremdlicht.
- Kapazitive Sensoren: Kapazitive Sensoren messen Veränderungen im elektrischen Feld zwischen zwei Elektroden. Sobald sich ein Objekt diesem Feld nähert oder sich das Material zwischen den Platten verändert, ändert sich die elektrische Kapazität. Diese Änderung wird erfasst und zur Bestimmung von Abstand, Position, Füllstand oder Materialeigenschaften genutzt. Kapazitive Sensoren reagieren auf unterschiedliche Materialien, seien es Metalle, Kunststoffe, Flüssigkeiten oder Schüttgüter, und eignen sich daher für vielseitige Anwendungen.
- Induktive Sensoren: Induktive Sensoren erzeugen ein elektromagnetisches Feld in einer Spule. Sobald sich ein Metallteil in Richtung des Felds bewegt, verändert sich der Stromfluss in der Spule. Diese Veränderung wird vom Sensor erfasst und ausgewertet und kann unter anderem für die Bestimmung von Weg, Position und Geschwindigkeit herangezogen werden. Induktive Sensoren reagieren nur auf metallische Objekte, sind aber sehr robust und unempfindlich gegenüber Schmutz, Staub oder Feuchtigkeit.
Messtechnik und Stromversorgung greifen unmittelbar ineinander. Zum einen können Messgeräte nur mit einer stabilen Stromversorgung zuverlässig und präzise arbeiten. Zum anderen lässt sich eine stabile Stromversorgung nur sicherstellen, wenn sie mithilfe kontinuierlicher Messungen überwacht und gesteuert wird. Mit anderen Worten: Das eine funktioniert nicht zuverlässig ohne das andere. Messtechnik spielt daher eine entscheidende Rolle, wenn es darum geht, Störungen oder Überlastungen bei einer Stromversorgung frühzeitig zu erkennen, um Ausfällen oder Schäden an elektrischen Verbrauchern vorzubeugen. Folgende Aufgaben gehören dazu:
- Spannungsüberwachung: zur Sicherstellung, dass die Versorgungsspannung innerhalb der zulässigen Toleranzen bleibt
- Strommessung: Kontrolle von Lastströmen, um Überlastungen oder ungleichmäßige Lastverteilungen zu erkennen
- Leistungsmessung: Erfassung von Wirkleistung und Blindleistung zur Verbesserung der Energieeffizienz
- Frequenzüberwachung: Kontrolle der Netzfrequenz, besonders wichtig bei störungsanfälligen Anlagen
- Netzqualitätsanalyse: Erkennen von Netzstörungen wie Spannungseinbrüchen oder Oberschwingungen, die empfindliche Geräte beeinträchtigen können
Stromversorgungen haben die Aufgabe, elektrische Energie in der benötigten Form bereitzustellen – und zwar in jeder Situation, also unabhängig davon, ob die Lastbedingungen wechseln oder es Schwankungen im Netz gibt. Folgende Arten von Stromversorgungen sind im professionellen Kontext gebräuchlich:
AC/DC-Netzteile
Netzgeräte und Netzteile haben die Aufgabe, elektrischen Verbrauchern die benötigte Betriebsspannung zuzuführen. In den allermeisten Fällen handelt es sich dabei um AC/DC-Netzteile. Sie wandeln die eingehende Wechselspannung aus dem öffentlichen Netz in eine (niedrigere) Gleichspannung um, die für die meisten elektronischen Geräte erforderlich ist. AC/DC-Netzteile werden in nahezu allen IT-, Automatisierungs- und Elektronikbereichen eingesetzt.
Labornetzteile
Labornetzteile liefern eine stabile Gleichspannung für Entwicklungs- und Prüfanwendungen. Sie ermöglichen eine genaue Einstellung von Spannung und Strom und sind gegen Überlast und Kurzschlüssen geschützt.
In Forschung und Entwicklung werden Labornetzteile verwendet, um neue Schaltungen unter kontrollierten Bedingungen zu testen.
Wechselspannungs-Steller
Wechselspannungs-Steller regeln den Wert einer eingehenden Wechselspannung nach oben oder unten. Sie werden eingesetzt, um etwa die Leistung von Heizungen, Motoren, Elektrowerkzeugen oder Lichtsteueranlagen stufenlos zu regeln. Durch Phasenanschnitt- oder Phasenabschnittsteuerung lässt sich die Ausgangsspannung anpassen.
DC/DC-Wandler
DC/DC-Wandler passen eine eingehende Gleichspannung auf einen anderen Gleichspannungswert an. Sie kommen überall dort zum Einsatz, wo mit Geräten gearbeitet wird, die unterschiedliche Gleichspannungen für den Betrieb benötigen, sei es in Industrieanlagen oder in mobilen Anwendungen.
Daneben gibt es verschiedene Arten von Stromspeichern, die für die Energieversorgung elektrischer Verbraucher verwendet werden. Dazu gehören:
Akkus und Batterien
Akkus und Batterien speichern elektrische Energie, um sie bei Bedarf bereitzustellen. Sie ermöglichen eine mobile und netzunabhängige Stromversorgung und werden sowohl für den Betrieb von Kleingeräten als auch von großen Industrieanlagen genutzt. Um Akkus wiederaufladen zu können, kommen Ladegeräte zum Einsatz. Sie passen Ladespannung und Ladestrom an die jeweilige Akkutechnologie an. Hochwertige Ausführungen bieten oft Diagnosesysteme und Schutzfunktionen, um Tiefentladung oder Überladung zu verhindern.
Powerbanks und Powerstations
Powerbanks sind kompakte, tragbare Energiespeicher, die zur Versorgung mobiler Endgeräte wie Smartphones, Tablets oder Laptops verwendet werden.
Powerstations bieten als größere Varianten deutlich höhere Kapazitäten, um auch leistungsstärkere Verbraucher wie Elektrowerkzeuge oder medizinische Geräte betreiben zu können.
USV-Anlagen (unterbrechungsfreie Stromversorgung)
USV-Anlagen schützen Anlagen bei Stromausfällen oder Netzstörungen, indem sie kritische Zeiträume überbrücken und auftretende Schwankungen ausgleichen. Angeschlossene Verbraucher erhalten somit weiter den Strom, den sie benötigen. Dadurch werden Schäden an der Elektronik und Funktionseinbußen vermieden.
Stromerzeuger / Aggregate
Stromerzeuger und Aggregate produzieren eigenständig elektrische Energie. Sie werden als mobile Stromversorgungen auf Baustellen, bei Veranstaltungen und an anderen Standorten eingesetzt, in denen kein Netzanschluss zur Verfügung steht, kommen aber auch als Notstromlösungen in Krankenhäusern, Rechenzentren oder Industrieanlagen zum Einsatz.
Stromversorgungen haben die Aufgabe, elektrische Energie in der jeweils benötigten Form bereitzustellen. Folgende Aspekte spielen dabei eine wesentliche Rolle:
- Spannungsstabilisierung: Das öffentliche Netz liefert eine Wechselspannung, die natürlichen Schwankungen unterliegt. Viele Verbraucher benötigen jedoch eine konstante Gleichspannung für den Betrieb. Vor allem Messgeräte, Steuerungen und empfindliche elektronische Schaltungen sind darauf angewiesen. Stromversorgungen ermöglichen es, die Wechselspannung gleichzurichten und zu stabilisieren.
- Strombegrenzung: Kurzschlüsse oder Überlasten können dazu führen, dass ein zu hoher Strom fließt und angeschlossene Verbraucher beschädigt. Moderne Stromversorgungen verfügen daher über integrierte Strombegrenzungen: Sobald der Strom einen bestimmten Wert überschreitet, wird er unterbrochen oder heruntergeregelt.
- Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel der aufgenommenen elektrischen Energie tatsächlich als nutzbare Leistung am Ausgang zur Verfügung steht. Hochwertige Stromversorgungen erreichen Wirkungsgrade von 90 % und mehr. Ein hoher Wirkungsgrad bedeutet weniger Energieverluste durch geringere Wärmeentwicklung und letztlich niedrigere Betriebskosten.
Messtechnik und Stromversorgung werden in zahlreichen Branchen eingesetzt. Wir geben einen Überblick über die wichtigsten Anwendungsgebiete und beispielhafte Aufgabenfelder.
In der industriellen Produktion
| Messtechnik | Stromversorgung |
| Qualitätskontrolle | Versorgung von Steuerungen und Sensorik |
| Prozessüberwachung | USV für Steuerungssysteme |
| Maschinenüberwachung | Netzteile für Produktionslinien |
| Fehlerdiagnose |
In der Energiebranche
| Messtechnik | Stromversorgung |
| Netzüberwachung | Umspannwerke & Schaltanlagen |
| Lastmessung | USV für Leitwarten |
| Leistungsanalysen | Notstromaggregate |
| Netzqualitätsmessung |
Im Fahrzeugbau
| Messtechnik | Stromversorgung |
| Prüfstände für Motor, Batterie, Elektronik | DC/DC-Wandler für Bordnetze |
| EMV-Messungen | Labornetzteile für Entwicklung |
| Temperatur- und Belastungstests | mobile Stromversorgung bei Tests |
In der Medizintechnik
| Messtechnik | Stromversorgung |
| Patientendiagnostik (EKG, EEG, Ultraschall) | USV für lebenswichtige Systeme |
| Kalibrierung medizinischer Geräte | Netzteile für Mess- und Bildgebungssysteme |
| Sicherheitsprüfungen |
Im Handwerk
Messtechnik | Stromversorgung |
| elektrische Sicherheitsprüfungen | Ladegeräte für Werkzeuge |
| Installationstests | mobile Powerstations auf Baustellen |
| Isolations- und Durchgangsmessungen | Generatoren für netzunabhängiges Arbeiten |
Um ein passendes Messgerät für Ihre Zwecke zu finden, sollten Sie auf folgende Kriterien achten:
Messgenauigkeit und Messbereich
Ein Messgerät muss die jeweiligen Größen mit ausreichender Präzision und im passenden Messbereich erfassen können. In Entwicklungs- und Prüflaboren ist oft sehr hohe Messgenauigkeit gefordert, in anderen Bereichen können größere Toleranzen zulässig sein. Wichtig ist, dass der Messbereich ausreichend groß dimensioniert ist, um auch Grenzwerte sicher erfassen zu können.
Robustheit und Langlebigkeit
In industriellen Umgebungen sind Messgeräte häufig Staub, Feuchtigkeit, Vibrationen oder Temperaturschwankungen ausgesetzt. Eine robuste Bauweise und hochwertige Materialien sind wichtig, damit die Technik möglichst lange hält. Messgeräte für den mobilen Einsatz sollten kompakt konstruiert sein und gut in der Hand liegen. Auch hier kommt es auf Widerstandsfähigkeit an.
Kalibrierung und Zertifizierung
Um dauerhaft präzise Messungen zu ermöglichen, müssen Messgeräte regelmäßig kalibriert werden. Dabei wird überprüft, ob die angezeigten Werte korrekt sind. Gibt es Abweichungen, wird das Gerät neu justiert. In qualitätskritischen Bereichen ist eine Dokumentation der Kalibrierung Pflicht. Offizielle Kalibrierstellen stellen dafür Prüfprotokolle und Zertifikate als Nachweis aus.
Schnittstellen und Datenübertragung
Moderne Messgeräte verfügen häufig über digitale Schnittstellen wie USB, Ethernet, WLAN oder Bluetooth. Darüber lassen sich Messdaten bequem aufzeichnen, dokumentieren und weiterverarbeiten. Die Integration in bestehende Netzwerke und Softwarelösungen ermöglicht es, Auswertungen zu automatisieren, und vereinfacht das Protokollieren von Messreihen.
Service und Support
Ein gut erreichbarer technischer Support, schnelle Reparatur- und Austauschmöglichkeiten, regelmäßige Software- und Firmware-Updates und eine zuverlässige Ersatzteilversorgung – all das gehört zu einem umfassenden Herstellerservice dazu und ermöglicht schnelle Hilfe bei Fragen oder Störungen. Das ist wichtig, um einen langfristigen Betrieb sicherzustellen und Ausfallzeiten zu minimieren.
Bei der Auswahl einer passenden Stromversorgung sind verschiedene Kriterien zu berücksichtigen. Wir geben einen Überblick über die wichtigsten Parameter.
Leistungsbedarf
Eine Stromversorgung muss ausreichend Leistung für alle angeschlossenen Verbraucher zur Verfügung stellen. Dabei sind sowohl der maximale Strombedarf als auch mögliche Anlaufströme oder Lastspitzen zu berücksichtigen. Empfehlenswert ist eine Leistungsreserve, um kurzfristig auftretende Mehrbelastungen abdecken zu können.
Spannung und Stromstärke
Die Ausgangsspannung und Stromstärke, die die Stromversorgung bereitstellt, müssen exakt zu den Anforderungen der angeschlossenen Geräte passen. Gerade bei empfindlichen elektronischen Systemen können bereits geringe Abweichungen zu Fehlfunktionen, Beschädigungen oder sogar Totalausfällen führen.
Stabilität und Genauigkeit
Vor allem in Mess-, Steuer- und Prüfanwendungen sind stabile und präzise Spannungen und Ströme entscheidend. Schwankungen, Störungen oder Einbrüche müssen von der Stromversorgung zuverlässig unterbunden oder kompensiert werden. Anderenfalls sind keine verlässlichen Messergebnisse möglich.
Schutzfunktionen
Moderne Stromversorgungen sind mit verschiedenen Sicherheitsmechanismen ausgestattet, um sich selbst und angeschlossene Geräte zu schützen. Dazu gehören unter anderem ein Überstrom-, Überspannungs- und Überhitzungsschutz. Diese Funktionen erhöhen die Betriebssicherheit und vermeiden Folgeschäden.
Energieeffizienz und Umweltstandards
Stromversorgungen müssen häufig gesetzliche Umweltvorgaben erfüllen, etwa in Bezug auf den Standby-Verbrauch oder RoHS-Richtlinien. Auch das Thema Energieeffizienz spielt in Sachen Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung eine wichtige Rolle, gerade wenn Stromversorgungen rund um die Uhr laufen müssen. Hier ist der Wirkungsgrad entscheidend. Je höher er ist, desto geringer sind die Energieverluste.
EMV-Verträglichkeit
Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist beispielsweise im Prüf-, Test- und Entwicklungskontext relevant. In solchen Umgebungen dürfen Stromversorgungen keine elektromagnetischen Störungen erzeugen, die andere Geräte beeinflussen könnten. Gleichzeitig müssen sie selbst unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Interferenzen von außen sein.
In modernen Mess- und Stromversorgungssystemen werden Daten häufig automatisch erfasst, verarbeitet und dokumentiert. Damit das einwandfrei funktioniert, müssen die beteiligten Geräte über kompatible Schnittstellen verfügen. Viele Labornetzteile und Messgeräte bieten heute digitale Schnittstellen wie USB, LAN, RS232, GPIB oder moderne Feldbus-Systeme. Einheitliche Schnittstellen erleichtern die Integration in bestehende Netzwerke und Automatisierungssysteme erheblich. Zudem sollten die unterstützten Kommunikationsprotokolle berücksichtigt werden. Gängig sind beispielsweise SCPI, Modbus, CAN und EtherCAT. Werden Messdaten automatisch protokolliert oder in einer zentralen Steuerung verarbeitet, müssen alle Geräte miteinander kommunizieren können.
Wie oft müssen Messgeräte kalibriert werden?
Das hängt von der Anwendung ab. In qualitätskritischen Bereichen (ISO-zertifizierte Produktion, Medizintechnik, Labore etc.) sind jährliche Kalibrierintervalle üblich. Bei häufigem Einsatz, rauen Umgebungsbedingungen oder hohen Genauigkeitsanforderungen kann eine häufigere Kalibrierung sinnvoll sein.
Sind universelle Netzteile eine gute Lösung?
Universelle Netzteile können in einem breiten Spannungsbereich eingestellt und somit flexibel genutzt werden. Sie stoßen jedoch an ihre Grenzen, wenn beispielsweise sehr empfindliche Verbraucher angeschlossen werden oder eine extrem hohe Präzision gefragt ist. Hier sind spezialisierte Netzteile sinnvoller.
Was ist der Unterschied zwischen USV-Anlagen und mobilen Powerstations?
USV-Anlagen dienen dem unterbrechungsfreien Betrieb von Verbrauchern und Anlagen, wenn Netzstörungen oder Netzausfälle auftreten. Powerstations sind mobile Energiespeicher, die primär für netzunabhängigen Betrieb unterwegs genutzt werden. Die primären Einsatzbereiche sind dementsprechend unterschiedlich.
Wie entstehen Messfehler und wie kann man sie vermeiden?
Messfehler können durch instabile Stromversorgungen, fehlerhafte Kalibrierung, ungeeignete Messleitungen, elektromagnetische Störungen oder Umwelteinflüsse wie Temperatur und Feuchtigkeit entstehen. Eine saubere Messumgebung, hochwertige Messmittel und regelmäßiges Kalibrieren helfen, Messfehler zu reduzieren.
Wofür werden Knopfzellen in der Messtechnik verwendet?
Knopfzellen dienen vorrangig als Energiequellen für kleine, mobile Messgeräte, beispielsweise Thermometer oder Taschenmultimeter. Sie zeichnen sich durch eine lange Lebensdauer und geringe Selbstentladung aus, liefern aber nur begrenzte Leistungen.
Was ist bei Messgeräten und Stromversorgungen mit Akku zu berücksichtigen?
Viele mobile Messgeräte und tragbare Stromversorgungen arbeiten mit wiederaufladbaren Akkus. Wichtig ist, Kapazität, Ladezyklen und Selbstentladung im Blick zu behalten, um sicherzustellen, dass der Akku jederzeit einsatzfähig ist.
Was ist ein Datenlogger und wofür wird er eingesetzt?
Datenlogger sind externe Geräte, die Messwerte über längere Zeiträume automatisch aufzeichnen und speichern. Sie eignen sich ideal für Langzeitüberwachungen, etwa bei Temperatur- oder Feuchtigkeitsmessungen oder Energieverbrauchsanalysen. Viele Datenlogger arbeiten batteriebetrieben und lassen sich flexibel in verschiedene Anwendungen integrieren.