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Wissenswertes zu Frequenzzählern

Was sind Frequenzzähler?

Frequenzzähler – auch Frequenzmesser genannt – sind elektronische Geräte, die die Anzahl der Schwingungen von Wechselspannung in einem festgelegten Zeitraum ermitteln. Die Maßeinheit der Frequenz ist Hertz mit dem Einheitenzeichen „Hz“. Namensgeber ist der deutsche Physiker Heinrich Rudolf Hertz. Das Formelzeichen ist „f“ und bezeichnet Schwingungen pro Sekunde (s-1). Für langsame Schwingungen sind beispielsweise Umdrehungen pro Minute (min-1) oder pro Stunde (h-1) gebräuchlich, allerdings soll dafür nicht die Einheit Hertz verwendet werden.

Zur Handhabbarkeit hoher Frequenzwerte werden die Vielfachen mit Kilohertz (kHz) für 1.000 (103) Hertz, Megahertz (MHz) für 1.000.000 (106) Hertz, Gigahertz (GHz) für 1.000.000.000 (109) und weitere verwendet. Verkleinernde Teiler wie „Milli“ oder „Micro“ sind nicht üblich. Andere gebräuchliche Abkürzungen lauten NF für Niederfrequenz und HF für Hochfrequenz ab 9 Kilohertz (in der Elektrotechnik).

Wie funktioniert ein Frequenzzähler?

Bei allen elektronischen Methoden der Frequenzmessung wird das zu messende Signal zuerst in ein Rechtecksignal umgewandelt, um möglichst genau den Moment des Signalanstieges (ansteigende Flanke) und des Signalendes (absteigende Flanke) zu ermitteln. Es gibt folgende Messmethoden:

Direkte Frequenzzählung

Die eintreffenden Impulse eines Messsignals werden für einen bestimmten Zeitraum durch ein „Tor“ gelassen und gezählt. Nach dem Schließen des Tors wird das Zählergebnis über einen Microcontroller ausgewertet und angezeigt. Beispiel: Ein Signal mit einer Frequenz von 1 MHz erzeugt innerhalb von einer Sekunde eine Million Zählimpulse. Bei niedrigen Frequenzen ist diese Methode schlecht geeignet.

Periodendauermessung

Bei niederfrequenten Signalen wird die Messung der Periodendauer genutzt. Die Torzeit wird über das eingespeiste Messsignal, also zum Beispiel die steigenden Flanken, bestimmt. Bei der ersten steigenden Flanke wird das Tor geöffnet. Das Zählwerk erfasst das Taktsignal einer Zeitbasis im Messgerät und zählt somit die Impulse der Referenzfrequenz. Bei der zweiten steigenden Flanke des Messsignals wird das Tor wieder geschlossen und der Zählerstand ausgewertet. Entgegengesetzt zu der ersten Methode arbeitet diese umso besser, je geringer die zu messende Frequenz ist.
Problematisch für die Genauigkeit ist hierbei die Erkennung von Flanken der eintreffenden Impulse.

Ein universeller Frequenzzähler für niedrige und hohe Frequenzen, müsste beide Verfahren implementiert haben.

Reziproke Zählung

Diese Messmethode umgeht dieses Problem, da sie für das Messsignal und die Referenzfrequenz separate Zähler verwendet und das Torzeitsignal mit dem Messsignal synchronisiert. Beide Zähler werden über das identische Torsignal angesteuert. Somit kombiniert der Reziprokzähler die direkte Frequenzzählung mit der Periodendauermessung. Dabei wird, technisch und rechnerisch gesehen, zunächst eine reine Periodendauermessung ausgeführt und aus dieser der reziproke Wert gebildet, der schließlich die Frequenz angibt. Durch die gleiche Toröffnungszeit ergibt sich ein geradzahliges Verhältnis von Frequenz und Periode. Der Mikroprozessor errechnet aus diesen Verhältnissen die Messfrequenz.

Wichtige Merkmale von Frequenzmessern sind deren Präzision und Genauigkeit, Messstabilität, Langzeitkonstanz und letztlich die Auflösung der Digitalanzeige.

Die Genauigkeit eines elektronischen Frequenzzählers hängt von der stabilen Frequenz des internen Referenz-Frequenzgebers (einem Schwingquarz) ab. Schwingende Kristalle verändern die Schwingungen pro Zeiteinheit in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Um das zu kompensieren, wird die Umgebungstemperatur durch das Gerät ausgewertet und der Schwingquarz mittels Kapazitätsdiode auf die gewünschte Frequenz korrigiert. Der Vorgang heißt Temperaturkompensation.

Praxistipp

Hochfrequenz tritt oft mit geringen Signalpegeln auf. Verwenden Sie zuverlässige und abgeschirmte Messleitungen und Messzubehör. Beides finden Sie in unserem Onlineshop.

Überschreiten Sie niemals die maximal zulässigen Eingangswerte (Bedienungsanleitung!).

Stapeln Sie nicht mehr als drei bis vier Geräte übereinander, da es ansonsten zu starker Wärmeentwicklung beim gleichzeitigen Betrieb aller Geräte kommen kann.

             

Welche Werte können Frequenzmesser ermitteln?

Für jeden periodischen Vorgang in der Natur und im Alltag kann eine Frequenz angegeben und ermittelt werden: Das menschliche Herz hat im Ruhezustand eine Pulsfrequenz von circa 50 bis 90 min−1 (das entspricht 0,83 bis 1,5 Hertz). In der Musik ist der Standard-Kammerton mit einer Frequenz von 440 Hertz bekannt. Das menschliche Ohr nimmt – altersabhängig nach oben abnehmend – Schallwellen mit Frequenzen zwischen 20 Hertz und höchstens 20.000 Hertz wahr.

Die mit elektronischen Mitteln herstellbaren Frequenzen elektromagnetischer Wellen werden im Bereich zwischen zirka 100 kHz und einigen Gigahertz für die Zwecke der drahtlosen Kommunikation in Frequenzbänder aufgeteilt. Das für Menschen wahrnehmbare Licht liegt im Bereich zwischen 400 und 750 Terahertz.

Welche Frequenzzähler gibt es bei Conrad?

In unserem Onlineshop sind Frequenzzähler für 230-Volt-Stromversorgung sowie batteriebetriebene Messgeräte erhältlich. Die messbaren Frequenzen reichen bis drei Gigahertz.

Als Selektionsmerkmal „Kalibrierung“ stehen DAkkS, ISO und Werksstandard zur Auswahl.

Die in unserem Shop angebotenen Produkte sind umfassend mit allen wichtigen Leistungsmerkmalen beschrieben. Zum Teil stehen Bedienungsanleitungen zum Download zur Verfügung.

Was müssen Sie bei der Nutzung von Frequenzzählern beachten?

Frequenzzähler entsprechen VDE-Bestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Regel-, und Laborgeräte sowie europäischen und internationalen Normen. Für einen gefahrlosen Betrieb beachten Sie die Bedienungsanleitung.

Frequenzzähler mit Netzbetrieb dürfen nur an vorschriftsmäßigen Schutzkontaktsteckdosen oder an Schutz-Trenntransformatoren der Schutzklasse 2 betrieben werden. Das Auftrennen der Schutzkontaktverbindung innerhalb oder außerhalb des Gerätes ist unzulässig. Das Gerät darf nur von einer Fachkraft geöffnet werden.

Schalten Sie den Frequenzzähler aus bei

  • sichtbaren Beschädigungen
  • Beschädigungen an der Anschlussleitung oder am Sicherungshalter
  • losen Teilen im Gerät
  • Nichtfunktion des Gerätes

Frequenzzähler sind Präzisions-Messmittel und sollten mit Vorsicht behandelt werden. Für Messungen an bestimmten Anlagen können geeichte Frequenzzähler vorgeschrieben sein.

Bei unsachgemäßem Gebrauch, Reparaturversuchen oder Öffnung erlischt der Garantieanspruch. Lassen Sie Reparaturen vom Hersteller oder einem Fachkundigen vornehmen!

Die elektronischen Bauteile des Gerätes enthalten umweltschädliche Stoffe. Sie müssen gemäß den geltenden Umweltrichtlinien des jeweiligen Landes entsorgt werden.

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