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Die Erfindung betrifft einen Tastkopf, ein System und ein Verfahren zum Messen elektronischer Signale, wobei der Tastkopf über eine Mess- und eine Steuerleitung mit einem elektronischen Messgerät verbunden ist und eine Leuchtanzeige umfasst.
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Tastköpfe werden üblicherweise zum Abgreifen von elektromagnetischen Signalen, beispielsweise auf Leiterplatten mit einem elektronischen Schaltkreis, verwendet. Die aufgenommenen Signale werden über eine Verbindungsleitung an ein angeschlossenes Messgerät, wie z.B. ein digitales Oszilloskop, weitergeleitet und dort dargestellt. Dabei werden Tastköpfe mit einer Tastspitze zur Messung der Signalform, des Signalpegels oder auch der Lage bezüglich anderer Signale gemessen. Tastköpfe mit zwei Messspitzen werden zur Messung eines differenziellen Signals verwendet. Um ein Signal möglichst unverfälscht darzustellen, müssen die eine bzw. zwei Messspitzen genau auf den gewünschten Kontaktflächen eines Messobjekts platziert werden.
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Die
DE 10 2009 000 633 A1 beschreibt einen Tastkopf zur differenziellen Messung von elektrischen Signalen, der eine Lichtquelle als visuelle Anzeigeeinrichtung aufweist. Diese Lichtquelle zeigt an, ob zwischen den Messspitzen des Tastkopfes und den gewünschten Kontaktpunkten auf dem Messobjekt ein guter Kontakt besteht. Bei den oft kleinflächigen Kontaktstellen, wie z.B. Leiterbahnen einer Baugruppe, muss der Tastkopf gezielt und unter ständiger Beobachtung aufgesetzt und gehalten werden. Durch die Leuchtanzeige am Tastkopf selbst kann zur Überprüfung der Kontaktierung der Blick auf den Tastkopf gerichtet bleiben und muss nicht zum Messgerät hin gewandt werden, was oftmals mit einem Verwackeln der Messspitzen einhergeht. Dabei ermittelt eine Inspektions-Vorrichtung, ob die durch die erste und die zweite Spitze abgegriffenen elektrischen Signale anzeigen, dass sich die erste und die zweite Spitze in einem guten elektrischen Kontakt mit der ersten bzw. mit der zweiten Kontaktfläche auf dem Messobjekt befinden. Die Inspektions-Vorrichtung sendet ein entsprechendes Steuersignal an eine Steuerschaltung für die Anzeigelichtquelle des Tastkopfs und versetzt diese in einen ersten Modus. Ermittelt die Inspektions-Vorrichtung einen schlechten oder gar keinen elektrischen Kontakt der beiden Messspitzen, sendet diese ein zweites Steuersignal an den Tastkopf und die Lichtquelle wird in einen zweiten Modus versetzt.
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Ein Messsignal wird häufig nicht direkt beim Aufsetzen des Tastkopfs auf Kontaktflächen am Messobjekt aufgenommen, sondern durch ein vorbestimmtes Trigger-Ereignis, wie z.B. eine auftretende Flanke oder ein vorangehendes Signalmuster, gestartet. Ein Messsignal wird dann üblicherweise kontinuierlich mit bis zu mehreren Millionen Mal pro Sekunde über eine bestimmte Messdauer erfasst und im Messgerät abgespeichert, bevor es an der Anzeige in der gewählten Darstellung angezeigt wird.
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Da insbesondere bei hochfrequenten Messsignalen eine Veränderung des Kontaktpunktes zwischen Tastkopf und Messobjekt oftmals zu einer signifikanten Veränderung des Messsignals führt, ist es für eine fehlerfreie Messung äußerst wichtig während der Datenaufnahme den Tastkopf nicht zu bewegen. Das Messpersonal muss dafür sorgen, dass der Tastkopf während der aktiven Messsignal-Aufnahme ungestört am gleichen Kontaktpunkt verweilt. Während dem Auslesen der Messdaten aus dem Speicher wird über den Tastkopf jedoch kein neues Messsignal aufgenommen, sodass der Tastkopf ohne Störung der Signalverarbeitung abgehoben und beispielsweise für die nächste Messung neu positioniert werden kann.
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Für eine fehlerfreie Messung und einen reibungslosen, zeitoptimierten und entspannten Messverlauf ist es somit äußerst wichtig, die bei der Messsignalaufnahme relevanten Zeiträume detailliert, einfach und ohne den Blick vom Messobjekt abwenden zu müssen erkennen zu können.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Tastkopf, ein System und ein Verfahren zu schaffen, die eine störungsfreie, entspannte und zeitoptimierte Aufnahme des Messsignal und somit einen reibungslosen Messverlauf ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Tastkopf gemäß Anspruch 1, das erfindungsgemäße System gemäß Anspruch 7 und das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Tastkopfs, des erfindungsgemäßen Systems bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.
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Der erfindungsgemäße Tastkopf zum Messen elektrischer Signale umfasst eine Messleitung und eine Steuerleitung zur Verbindung des Tastkopfs mit einem elektronischen Messgerät und eine Leuchtanzeige, wobei der Tastkopf eine Information zum Zustand des Messgeräts in Bezug auf eine Messung empfängt und die Leuchtanzeige diesen Zustand anzeigt. Dem Messpersonal wird in unmittelbarer Umgebung des Messortes der Zustand, in dem sich die Messung befindet, signalisiert. Die Zeitspanne höchster Konzentration kann somit minimiert werden und der Tastkopf kann direkt nach dem Ende der Messsignal-Aufnahme zu einem nächsten Kontaktpunkt geführt werden.
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Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn ein erster anzeigbarer Zustand die Messbereitschaft des Messgerätes ist und ein zweiter anzeigbarer Zustand angibt, dass die Messung abgeschlossen ist, aber das Messgerät noch nicht für eine neue Messung bereit ist. Die Anzeige der Messbereitschaft ist insbesondere bei einer Aufnahme von Messsignalen wichtig, die durch ein Triggerereignis gestartet werden. Die Anzeige der Messbereitschaft zeigt somit an, dass das Messgerät auf das Triggerereignis wartet und eine Aufnahme von Messsignalen in Kürze zu erwarten ist. Die Anzeige des Zustands, dass die Messung abgeschlossen ist, aber das Messgerät noch nicht für eine neue Messung bereit ist, reduziert den Zeitraum der Anspannung auf die relevante Zeit der Messaufnahme und kann zur Positionierung des Tastkopfs für eine neue Messung verwendet werden.
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Vorteilhaft ist es ebenso, wenn ein dritter Zustand anzeigbar ist und der dritte Zustand angibt, dass die Messung gerade ausgeführt wird. Dieser dritte Zustand zeigt die für die Messung kritische Zeit an, in der der Tastkopf weder bewegt noch das Messobjekt durch äußere Einflüsse bewegt werden sollte.
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In vorteilhafter Weise besteht die Leuchtanzeige bevorzugt aus einer einzigen Leuchtquelle, die in verschiedenen Leuchtmodi leuchten kann und die bei einer Änderung des Zustands des Messgeräts den Leuchtmodus wechselt. Durch die Änderung des Leuchtmodus einer einzigen Leuchtquelle wird der gerade vorliegende Zustand eindeutig und unverwechselbar angezeigt.
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Von Vorteil ist es aber auch, wenn die Leuchtanzeige aus mehreren Leuchtquellen besteht und das Leuchten einer bestimmten einzelnen Leuchtquelle oder das Leuchten einer Kombination von mehreren Leuchtquellen einen bestimmten Zustand anzeigt. Dies erlaubt insbesondere die Anzeige einer größeren Anzahl von Zuständen, die für eine Messung relevant sind, da insbesondere durch die Kombination mehrerer Leuchtquellen eine Vielzahl unterschiedlicher Leuchtmodi dargestellt werden kann.
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Es ist von Vorteil, wenn der Leuchtmodus einer Leuchtquelle eine Farbdarstellung und/oder ein Leuchtrhythmus ist. Durch eine günstige Farbdarstellung der Zustände, wie z.B. die Farbe „rot“ für die aktive Zeit der Datenaufnahme, „gelb“ für den Zustand, in dem die Triggerung beendet, das Gerät aber noch nicht für eine erneute Messung bereit ist, und „grün“ für den Zustand, dass das Messgerät messbereit und eine Triggerung freigegeben ist, werden intuitiv die besonders kritischen Zeiträume erkannt. Die Darstellung des Leuchtmodus durch einen Leuchtrhythmus ist ebenfalls intuitiv verständlich und hat den Vorteil, dass auch Messpersonal mit einer Farbblindheit die verschiedenen Zustände einfach unterscheiden kann. Eine Kombination der Darstellung des Leuchtmodus durch eine Farbdarstellung und einen Leuchtrhythmus erhöht die Aufmerksamkeit auf bestimmte Zustände.
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Das erfindungsgemäße System zum Messen elektrischer Signale umfasst einen Tastkopf zum Messen elektrischer Signale, der eine Leuchtanzeige aufweist und ein elektronisches Messgerät, das über eine Messleitung und eine Steuerleitung mit dem Tastkopf verbunden ist, wobei das elektronische Messgerät eine Information zum Zustand einer Messung an den Tastkopf sendet und der Tastkopf diesen Zustand durch die Leuchtanzeige anzeigt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Anzeige des Zustands eines elektronischen Messgeräts in Bezug auf eine Messung an einem Tastkopf, der ein Messsignal an einem Messobjekt abgreift und an das elektronische Messgerät weiterleitet und der eine Leuchtanzeige aufweist, umfasst als ersten Verfahrensschritt das Überprüfen des Messgerätezustands in Bezug auf eine Messung durch das Messgerät selbst. Als zweiten Verfahrensschritt sendet das Messgerät eine Information zum Messzustand des Messgeräts an den Tastkopf, woraufhin die Leuchtanzeige am Tastkopf in einen Leuchtmodus entsprechend dem empfangenen Zustand des Messgeräts versetzt wird.
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Durch das System sowie das Verfahren ist sichergestellt, dass der Tastkopf dem Messzustand des Messgeräts entsprechend positioniert ist und somit eine fehlerfrei, zeitoptimierte Messung in einer entspannten Weise durchführbar ist.
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Ausführungsbespiele des erfindungsgemäßen Tastkopfes, des erfindungsgemäßen Systems sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und werden anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems aus elektronischen Messgerät und Tastkopf in schematischer Darstellung;
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2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Tastkopfs mit Verbindungsleitung in schematischer Darstellung und
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3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahren in Blockdarstellung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein System 1 mit einem Tastkopf 2 mit einer Messspitze 8. Der Tastkopf 2 ist über eine Verbindungsleitung 6 mit einem elektronischen Messgerät 3 verbunden ist. Das elektronische Messgerät 3, z.B. ein Oszilloskop, umfasst ein Anzeigeelement 5, auf dem die vom Tastkopf aufgenommenen Messsignale dargestellt werden. Insbesondere bei digitalen Oszilloskopen wird während einer bestimmten Messzeit eine hohe Anzahl von Messkurven aufgenommen und in einem Zwischenspeicher abgelegt, der nach der Messzeit vom Messgerät ausgelesen und je nach Bedarf und Einstellung analysiert und in der entsprechenden Form angezeigt wird. So kann neben dem zeitlichen Verlauf eines Messsignals auch die spektrale Zusammensetzung des Signals durch eine Fouriertransformation der Messsignale berechnet und angezeigt werden. Die Aufnahme von Messsignalen durch den Tastkopf wird in den meisten Fällen durch ein Triggerereignis, beispielsweise das Erreichen eines Schwellwerts des Signals oder das Auftreten eines bestimmten Signalmusters ausgelöst.
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Insbesondere beim Messen hochfrequenter Schaltkreise auf denen hochfrequente Signale übertragen werden, wird das Messsignal schon bei einem geringfügig versetzten Kontaktierungspunkt signifikant verändert, sodass ein ruhiges und ortsfestes Aufsetzen der Messspitze 8 auf eine Kontaktierungsfläche entscheidend für eine fehlerfreie Messung ist.
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Auf dem Tastkopf 2 ist, z.B. an der Oberseite des Gehäuses, eine Leuchtanzeige 4 angebracht. Die Leuchtanzeige 4 umfasst entweder mehrere oder, wie hier dargestellt, eine einzige Leuchtquelle, die beispielsweise als RGB-Leuchtdiode ausgebildet ist und in Licht verschiedener Farbe abstrahlt.
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Zum Beginn einer Messung überprüft das Messgerät 3 die aktivierte Triggereinstellung und teilt dem Tastkopf 2 ihren Zustand mit, der angibt, dass das Messgerät 3 zur Messung bereit ist und auf ein Triggerereignis wartet. Beim Eintreffen dieser Zustandsmeldung in Tastkopf 2 wird die Leuchtanzeige 4 in einen ersten Leuchtmodus, z.B. zur Ausstrahlung eines grünen Lichtes, versetzt. Tritt das Triggerereignis ein, meldet das Messgerät 3 einen zweiten Zustand an den Tastkopf 2, der angibt, dass nun ein Messsignal aufgenommen wird. Beim Eintreffen dieser Zustandsmeldung im Tastkopf 2 wird die Leuchtquelle 7 in einen zweiten Leuchtmodus versetzt, beispielsweise durch Aufleuchten einer roten Farbe. Wird im Messgerät das Ende der Messsignale festgestellt, sendet das Messgerät 3 eine weitere Zustandsmeldung an den Tastkopf 2, der anzeigt, dass die Messung abgeschlossen, aber das Messgerät 3 noch nicht für eine erneute Triggerung bereit ist. Die Leuchtquelle 7 im Tastkopf 2 wechselt daraufhin in einen dritten Leuchtmodus und leuchtet beispielsweise in gelber Farbe.
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Zur Kennzeichnung der einzelnen Zustände kann alternativ oder zusätzlich der Leuchtrhythmus der Leuchtanzeige 4 geändert werden. So kann beispielsweise die Messbereitschaft des Messgeräts 3 durch ein Dauerleuchten, die aktive Datenaufnahme durch ein Aufleuchten in kurzen Zeitintervallen und das Ende der Messaufnahme und die fehlende Bereitschaft zur Messung durch ein Aufleuchten in langen Intervallen angezeigt werden.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Tastkopfes 12 mit einer Leuchtanzeige 4, die aus mehreren Leuchtquellen 13, 14, 15 besteht. Jede einzelne Leuchtquelle 13, 14, 15 ist beispielsweise als eine monochromatische Leuchtdiode ausgebildet, die lediglich Licht einer einzelnen Farbe ausstrahlen kann. Ein ersten Zustand wird hier durch das Aufleuchten der ersten Leuchtquelle 13 angezeigt. Meldet das Messgerät 3 einen zweiten Zustand, so erlischt die erste Leuchtquelle 13 und die zweite Leuchtquelle 14 leuchtet auf. Bei der Meldung eines dritten Zustandes erlischt entsprechend die zweite Leuchtquelle 14 und die dritte Leuchtquelle 15 leuchtet auf.
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Die genannten Zustände können auch durch lediglich zwei Leuchtquellen angezeigt werden, indem eine erste Leuchtquelle 13 beim ersten Zustand aufleuchtet, eine zweite Leuchte 14 beim zweiten Zustand aufleuchtet und der dritte Zustand durch Aufleuchten beider Leuchtquellen 13, 14 angezeigt wird. Eine größere Anzahl von Zuständen kann in dieser Weise durch Kombination von mehreren Leuchtquellen 13, 14, 15 oder auch durch die Kombination von Leuchtfarbe und Leuchtrhythmus kenntlich gemacht werden.
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Auf der rechten Seite von 2 ist die Verbindungsleitung 6 vergrößert dargestellt. Sie umfasst eine Messleitung 10 sowie eine Datenleitung 11 über die die Zustandsmeldungen vom Messgerät 3 an den Tastkopf 12 gemeldet werden. Die Steuerleitung kann beispielsweise durch einen USB-Bus oder einen LAN-Bus ausgebildet sein. Eine solche Steuerleitung 11 ist insbesondere bei einem aktiven Tastkopf ausgebildet, der über einen Mikroprozessor verfügt, der eine Zustandsmeldung in Form eines Codewortes in eine entsprechende Anweisungen für die Leuchtdioden umsetzt.
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Die Steuerleitung 11 kann auch als ein- oder mehradrige Leitung mit einem oder mehreren Kontaktierungspunkten in einem Anschlusselement 9, das die Verbindungsleitung 6 mit dem Messgerät 3 verbindet, ausgebildet sein. Die Steuerleitung 11 kann zusammen mit der Messleitung 10 in einer Verbindungsleitung 6 integriert sein oder in zwei separaten Leitungen ausgeführt sein. Der Zustand des Messgeräts 3 bezüglich einer Messung ist beispielsweise über die jeweils an einem Kontaktierungspunkt angelegte Spannung kodiert und steuert so den Leuchtmodus der Leuchtanzeige 4. So kann beispielsweise durch unterschiedliche Spannung auf drei Verbindungsadern die Leuchtstärke einer RGB-Leuchtdiode, die in den Farben Rot, Grün, Blau betreibbar ist, eingestellt werden und somit deren Leuchtfarbe verändert werden.
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In beiden Ausführungsbeispielen des Tastkopfs 2, 12 ist der Zustand des Messgeräts in Bezug auf eine Messung direkt an der Messanordnung und in unmittelbarer Umgebung der Kontaktierungsstelle zwischen Tastkopf 2, 12 und Messobjekt sichtbar, sodass eine effiziente und wenig fehlerbehaftete Messung möglich ist.
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In 3 ist das Messverfahren in Form eines Blockdiagramms 20 dargestellt. Block 21 zeigt die Ausgangssituation, bei der ein Tastkopf 2, 12 mit dem Messgerät verbunden ist. Im nächsten Verfahrensschritt 22 überprüft das Messgerät 3 seinen Zustand in Bezug auf die Messung am angeschlossenen Tastkopf 2, 12. Ist ein Triggerereignis eingestellt und sind alle in einer vorhergehenden Messung aufgenommenen Messdaten aus dem Datenspeicher ausgelesen, ist das Messgerät 3 zu einer neuen Messung bereit. Dieser Zustand wird in Verfahrensschritt 23 an den Tastkopf 2, 12 über die Steuerleitung 11 gesendet.
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Nach dem Eintreffen des gemeldeten Zustands im Tastkopf 2, 12 versetzt dieser die Leuchtanzeige 4 in den dem gemeldeten Zustand entsprechenden Leuchtmodus. Wie in Schritt 25 gezeigt, leuchtet die Leuchtanzeige 4 in einem Leuchtmodus solange auf, bis ein anderer Zustand vom Messgerät 3 empfangen wird.
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Alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale können im Rahmen der Erfindung vorteilhaft miteinander kombiniert werden. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009000633 A1 [0003]
