Wenn Sie es genau wissen wollen: Frequenzzähler

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Wenn Sie es genau wissen wollen: Frequenzzähler

Frequenzzähler sind, wie ihr Name bereits verrät, elektronische Messgeräte, mit denen verschiedene Frequenzen bestimmt und gemessen werden können. Ob nun extrem niedrige Frequenzen im Infra-Schallbereich oder die Höchstfrequenzen der Mikrowelle, für jeden Frequenzbereich gibt es ein passendes Gerät. Nicht nur elektrische Signale, sondern auch mechanische Schwingungen, Drehzahlen und andere Vorgänge können im Zusammenspiel mit entsprechenden Sensoren von einem Frequenzzähler gemessen werden.

Frequenzmesser können einzeln hergestellt oder in andere Geräte wie beispielsweise Universalzähler verbaut sein. Sie unterscheiden sich durch ihre Präzision, Genauigkeit, Messstabilität und Langzeitkonstanz voneinander. Ein weiteres Qualitätsmerkmal, das jedoch mehr dem menschlichen Komfort dient, ist eine gute Auflösung der Digitalanzeige.

Die Funktionsweise von Frequenzzählern   ̶ Wie das Gerät Frequenzen misst

Die einfachste Form des Frequenzzählers misst die Anzahl an Schwingungen eines Signals während eines definierten Zeitraums. Dieser abgegrenzte Zeitraum wird als Torzeit bezeichnet. Genauer gesagt wird die Anzahl der Nulldurchgänge bei einem Wechsel von der positiven zur negativen Amplitude innerhalb der festgesetzten Torzeit berechnet. Wenn die Torzeit also auf eine Sekunde eingestellt wurde, so wird die Anzahl an Schwingungen pro Sekunde in der Messeinheit Hertz gemessen. Je präziser die Bestimmung der Nulldurchgänge eines Durchlaufs ist, desto genauer ist im Endeffekt die Frequenzzählung. Wenn sehr langsame Vorgänge gemessen werden sollen, misst der Frequenzzähler nicht die Frequenz selbst, sondern ihre Periodendauer. Aus dieser wird dann anschließend der tatsächliche Wert der Frequenz errechnet.

Es kann immer nur ein Signal sinnvoll gemessen werden. Bei einer Vermischung verschiedener Signale wird die Messung ungenau und verfälscht. Liegen die Störungen immer in einem bestimmten dB-Bereich und damit in einem gleichen Abstand zu dem Signal, das gemessen werden soll, so ist das Frequenzzählen des Signals trotz der Behinderungen möglich.

Ist das Zähltor nicht als bestimmter Zeitraum definiert, sondern offen, so handelt es sich um  Impuls- oder Ereigniszähler. Auf der digitalen Anzeige wird ständig der aktuell gemessene Wert angezeigt.

Die Qualität eines Frequenzzählers wird unter anderem über die analoge Eingangsstufe ermittelt. Diese verstärkt entweder ein schwaches eingehendes Signal oder schwächt zu starke Eingangssignale ab. Störungen werden so weit wie möglich in der Eingangsstufe herausgefiltert, das Trigger-Niveau für Ereignisse bestimmt und eine konstante Eingangsimpedanz geschaffen. Sehr einfach gebaute Zähler haben keine analoge Eingangsstufe verbaut. Das Eingangssignal wird bei diesen mittels eines Logikpendels dargestellt.

Die verschiedenen Arten von Frequenzzählern

Universalzähler

Die bereits erwähnten Universalzählersind Messgeräte, die nicht nur die Frequenz, sondern auch den Zeitparameter messen. Die Eingangszustände eines eingehenden Signals werden gemessen und in Relation zu einem Referenzsignal gestellt. Je genauer und stabiler das Zeitsignal, das als Referenz dient, ist, desto genauer ist auch die Zählung. Besonders hochwertige Oszillatoren sind aus Quarz hergestellt. Sie erlauben eine extrem hohe Frequenzstabilität des Referenzsignals. Ein wirklich guter Universalzähler benötigt für ein optimales Ergebnis erstklassige Oszillatoren. Wenn Sie sehr genaue Ergebnisse erzielen wollen, so ist ein Quarz-Oszillator der Mindest-Standard mit dem Sie sich begnügen können. Eine sehr genaue Zeitinformation liefert auch das Zuschalten eines GPS-Signals als Zeitreferenz.

Tragbare Zähler

Tragbare Frequenzzähler eignen sich beispielsweise für das Messen von Frequenzen im Außenbereich, etwa von Antennentürmen. Da solche Türme allerdings oft mehre Sender ganz unterschiedlicher Betriebsarten ausschickt, ist es für einen Frequenzzähler oftmals nicht einfach, die richtige Frequenz aus dem Sendegemisch herauszufiltern. Um diese Filterung zu unterstützen oder überhaupt erst zu ermöglichen, können Signale aus einem bestimmten Bereich – wie zum Beispiel Hochpässe – gedämpft oder gar ganz ausgeblendet werden. Wie bereits erwähnt, ist es für ein optimales Zählergebnis wichtig, dass nur ein Signal gemessen wird. Die Signale von Richtungsantennen- oder Schüssel können von einem Frequenzzähler nur sehr schlecht gemessen werden, da diese stark gerichtet sind. Für eine brauchbare Zählung müssten Sie es schaffen, den Frequenzzähler in genau diesem Strahl zu halten.

Besonders gut lassen sich Funksignale von Mobiltelefonen und anderen Funkgeräten messen. Das liegt daran, dass diese ein konstantes Signal aussenden. Es gibt kaum Frequenzzähler, die gepulste Signale messen können. Gepulste Signale kommen beispielsweise bei einem Garagentor-Öffner vor.

Stimmgerät

Eine Sonderform der Frequenzzähler ist das Stimmgerät. Dieses wird für das Stimmen von Musikinstrumenten verwendet. Über ein Mikrofon oder einen anderen Tonabnehmer wird das Signal in das Gerät geleitet. Der Frequenzzähler zählt die Anzahl der Schwingungen und rechnet sie in Tonhöhen um. Über eine Anzeige kann der Musiker nun erkennen, ob sein Instrument zu hoch, zu tief oder richtig gestimmt ist. Die richtige Tonhöhe wird über einen voreingestellten Kammerton ermittelt. Je nach Gerätetyp erkennen manche Stimmgeräte nur bestimmte Töne, wie etwa leer angeschlagene Gitarrensaiten, oder sie können alle zwölf Halbtöne über mehrere Oktaven hinweg erkennen. Für das Stimmen einer Gitarre oder eines Basses ist Letzteres meist nicht notwendig.

Multimeter

In den meisten Multimetern sind Frequenzzähler verbaut. Diese Messgeräte sind für den Einsatz in verschiedenen Messbereichen und für das Messen unterschiedlicher Größen gedacht. Sie sind sehr einfach aufgebaut und dadurch nicht nur in der Herstellung günstig, sondern auch robust. Je nachdem, welche einzelnen Messgeräte die Multimeter oder Vielfachmessgeräte verbaut haben, können sie unterschiedliche Messungen durchführen. Nicht nur Frequenzen, sondern auch Luftfeuchtigkeit, Schall, Induktivität und viele andere Größen können mithilfe der entsprechenden Sensoren gemessen werden.

Frequenzumrichter sind keine Zähler, sondern Geräte, welche Frequenzen und Amplituden von elektrischer Wechselspannung verändern und beeinflussen können.

Auf welche Details Sie beim Kauf eines Frequenzzählers achten sollten

Da es sehr unterschiedliche Frequenzzähler gibt, die für ganz verschiedene Bereiche gebaut wurden, müssen Sie sich zu allererst über den zukünftigen Einsatz des Geräts Gedanken machen. Dann stellt sich noch die Frage, ob Sie einen reinen Frequenzzähler erstehen möchten oder doch lieber ein multi-funktionales Gerät, welches einen solchen bereits verbaut hat. Manche Hersteller wie HAMEG bieten in speziellen Messgeräteprogrammen Grundmodule an, die durch verschiedene Einschübe – wie beispielsweise einen Frequenzzähler – aufgewertet werden können.

Ein besonders wichtiger Punkt ist die maximal messbare Frequenz des Geräts. Diese muss auf jeden Fall mit Ihren Wünschen und Vorstellungen übereinstimmen. Das günstigste Angebot nützt Ihnen wenig wenn der Frequenzbereich, den Sie messen wollen nicht den Möglichkeiten des Zählers entspricht.

Die Frequenzauflösung bei maximaler Frequenz ist ebenfalls ein nicht zu vernachlässigender Punkt. Schließlich möchten Sie durchgehend ein klares und gutes Ergebnis geliefert bekommen.

Die Frequenzgenauigkeit bezieht sich meist nicht auf die Genauigkeit der Messung selbst, sondern auf deren Darstellung. Gemeint sind meist die Abweichungen von der Anzeige. Wenn zum Beispiel 200 MHz angezeigt werden, ist das zumeist ein gerundeter Wert. Inwieweit diese Auf- und Abrundung der Werte stattfindet, können Sie anhand der Frequenzgenauigkeit feststellen.

Hand-Frequenzmesser können Sie problemlos überall hin mitnehmen. Diese tragbaren Zähler sind meist batteriebetrieben, handlich, klein und leicht. Müssen Sie Messungen an verschiedenen Orten durchführen, sollte diese Variante das Gerät Ihrer Wahl sein.

Labor- oder Tischfrequenzzähler hingegen sind dafür gedacht, auf eine stabile Arbeitsfläche gestellt zu werden, von der aus sie arbeiten können. Da sie größer und schwerer gebaut werden können, sind diese Geräte oft qualitativ hochwertiger und ermöglichen Ihnen das Erzielen genauerer Ergebnisse.

Sehr hohe Ansprüche und Anforderungen an das Gerät gehen natürlich immer mit einem entsprechend hohen Preis einher. Je nach Anwendungsgebiet sollten Sie daher abwägen, was für Ihre Arbeit tatsächlich wichtig ist und welche Parameter Sie ein wenig mehr vernachlässigen können.

Lohnt sich die Anschaffung eines neuen Frequenzzählers?

Diese Frage mögen sich so manche Vermesser stellen, nachdem sie einen Blick auf diverse Frequenzzähler-Preislisten geworfen haben. Denn hochwertige Zähler sind entsprechend teuer. Ein unbestreitbarer Vorteil beim Kauf eines original-verpackten Geräts ist, dass es noch in Garantie ist. Selbst wenn der unwahrscheinliche Fall eintritt, dass der Zähler bereits in der Verpackung Schäden erlitten hat oder defekt ist, haben Sie die Möglichkeit, das Gerät gegen ein funktionierendes Modell einzutauschen. Zudem können Sie bei der Anschaffung eines neuen Frequenzzählers darauf bauen, dass dieser noch viele Jahre lang funktionstüchtig sein wird.

Wann zahlt sich das Besorgen eines gebrauchten Geräts aus?

Gebrauchte Frequenzzähler in gutem Zustand funktionieren in der Regel nicht schlechter als neuwertige Produkte. Der große Vorteil des Kaufs eines bereits benutzten Zählers ist der stark gesunkene Wert des Geräts. Dieser bezieht sich aber alleine auf den als gebraucht deklarierten Zustand und bedeutet nicht, dass das Gerät minderwertig ist. Der Kauf gebrauchter Frequenzzähler zahlt sich vor allem dann aus, wenn Sie nicht zu viel Geld in diesen investieren, aber trotzdem ein brauchbares Gerät erstehen möchten.

Warum werden defekte Geräte verkauft und nicht gleich entsorgt?

Während die meisten Menschen mit defekten Zählern nicht viel anfangen können, stellen diese für Bastler eine spannende Herausforderung dar. Möglicherweise kann das Gerät ja noch repariert werden und wenn nicht, so lassen sich bestimmt genügend Bauteile als Ersatzteile für andere Geräte weiterverwenden. Aus diesem Grund werden auch nicht mehr funktionsfähige Frequenzzähler zum Kauf angeboten.

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