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Bei USB-Datenerfassungsmodulen handelt es sich um modernste Messtechnik. Die Module zur Datenerfassung wandeln verschiedene Eingangssignale in digitalen Binärcode um und ermöglichen dadurch die Weiterverarbeitung von Messergebnissen am Computer. Die Messgeräte werden per USB-Schnittstelle an den Computer angeschlossen, entweder direkt oder mit einem USB-Kabel zur Verlängerung. Die meisten Datenerfassungsmodule speisen den Strom für ihren Betrieb vom Rechner, nur wenige benötigen eine separate externe Stromversorgung.

Wissenswertes zu USB-Datenerfassungsmodulen

Wie funktioniert ein USB-Datenerfassungsmodul?

USB-Datenerfassungsmodule werden in der Kategorie Labor-Messgeräte gehandelt. Ihr Verwendungsgebiet ist die Analyse und Fehlersuche von digitalen Signalen für fortgeschrittene Anwender im elektronischen Labor.

Dazu wird das USB-Messgerät als Zwischenstück zwischen Messobjekt und Rechner positioniert. An der Ausgangsseite zum Rechner befindet sich immer ein USB-Anschluss. Auf der Eingangsseite hingegen finden sich ganz verschiedene Steckmöglichkeiten für die Datenerfassung, je nachdem, welche Signale gemessen und weiterverarbeitet werden sollen.

Die Eingangssignale können digital oder analog sein und werden vom USB-Datenerfassungsmodul in computerlesbare, digitale Signale umgewandelt. Häufig unterstützt eine Software für das Messgerät die Visualisierung der Messergebnisse auf dem Computer.

Welche unterschiedlichen USB-Datenerfassungsmodule gibt es?

Nachfolgend werden die einzelnen Typen der USB-Datenerfassungsmodule anhand ihres Hauptnutzens erläutert:

USB-Datenerfassungsmodul

Das Modul zur USB-Datenerfassung ist ein externer Speicher mit Datenlogger, der vom Rechner ausgelesen werden kann. Der Datenlogger hat eine Protokollfunktion. Er zeichnet die am Gerät (Messobjekt) anliegenden Signale über den Zeitverlauf als binären Code auf und leitet diesen an die Software auf dem Computer weiter.

USB-Isolator

USB-Isolatoren haben eine Sicherheitsfunktion: Als Zwischenstück trennen sie den Computer galvanisch vom Messobjekt. Dadurch wird eine Überspannung im vorgelagerten Messgerät nicht auf den Rechner übertragen. Die Schädigung des Computers durch Überspannung wird also mit einem USB-Isolator verhindert.

USB-Logik-Analysator

Der USB-Logik-Analysator wird zur Analyse und Fehlersuche in einem komplexen Datenerfassungssystem verwendet. Er registriert eingehende Signale in verschiedenen Codes und stellt sie über eine Software übersichtlich, visuell am Rechner dar. Damit kann kontrolliert werden, dass digitale Signale den Vorgaben entsprechen, wenn sie über mehrere Leitungen zeitgleich übertragen werden.

USB-Oszilloskop

Das USB-Oszilloskop ist ein Messgerät, dass wie analoge Oszilloskope den Spannungsverlauf am Messobjekt aufzeichnet und ihn anschließend mithilfe einer Software am Rechner wiedergibt. Die x-Achse markiert den Zeitverlauf, auf der y-Achse des Oszillogramms können Sie den Spannungsverlauf ablesen. USB-Oszilloskope haben den Vorteil, dass sie leicht und transportabel sind.

USB-Temperaturmessgerät

Das USB-Temperaturmessgerät hat mehrere Eingangskanäle zur gleichzeitigen Überwachung verschiedener Messstationen. Es nutzt den Seebeck-Effekt, um Temperaturmessungen in digitale Signale zu transformieren und zum Teil extreme Temperaturbereiche zwischen -270 °C und +1820 °C abbilden zu können. Mithilfe des USB-Ausgangs werden die umgewandelten Temperaturmessergebnisse dem Rechner zur Verfügung gestellt.

Protokoll-Analyser

Das Datenerfassungsmodul wird als Hardware zwischen Messobjekt und Computer eingesteckt. Es bereitet die ankommenden Informationen aus dem DKT (device under test) in Bits und Bytes auf, also computerlesbar für den Rechner. Die meisten Protokoll-Analyser sind programmierbar und können dadurch bei Bedarf digitale Informationen aus dem Binärcode in andere Codes transferieren.
 

Übrigens: Viele Module zur praktischen Anwendung bei der Datenerfassung kombinieren mehrere der oben genannten Funktionsweisen. So gibt es beispielsweise USB-Oszilloskope mit integriertem Logik-Analyser.

FAQ - häufig gestellte Fragen zu USB Datenerfassungsmodulen

Welchen Verbinder benötige ich an der Eingangsseite des USB-Moduls?

Das kommt darauf an, was Sie messen oder auswerten wollen. Viele USB-Datenerfassungsmodule haben zudem nicht nur einen Kanal, sondern mehrere Anschlussstellen, für die eingehenden Werte aus dem zu prüfenden System. Außerdem kommt es darauf an, ob sich beim verwendeten Datenlogger tatsächlich um ein Messgerät handelt, sich also der Sensor zur Erfassung der Messung direkt am USB-Datenerfassungsmodul befindet. In diesem Fall benötigen Sie als Verbindungsglied einen Stecker, der den Kanal des Messobjekts direkt empfangen kann.

Häufig wird das USB-Modul nur als Zubehör für ein anderes Messgerät eingesetzt, welches sich zwischen originärem Messobjekt und Datenerfassungsmodul befindet. Für den Einsatz als Protokollschreiber und -umwandler benötigen Sie als Eingangsschnittstelle für das USB-Modul einen Stecker oder Adapter, der mit dem Ausgang des separaten Messgeräts kompatibel ist.

Wie werden die Messergebnisse am Computer dargestellt?

Die meisten Datenlogger werden mit einer Software als Zubehör ausgeliefert, die die Messergebnisse am Computer visualisiert. Einige Datenerfassungsmodule sind frei programmbierbar, sodass neben den primär eingehenden Informationen auch höherwertige Informationen wie zum Beispiel „Eingangssignal im optimalen Bereich“ oder „Bitte überprüfen Sie das xyz Signal!“ generiert werden können.

Welchen USB-Standard verwenden die Schnittstellen?

Einige Datenlogger verwenden noch den alten USB 2.0-Anschluss, andere ermöglichen die schnellere Datenübertragung durch USB 3.0. Die Übertragungsgeschwindigkeiten und den USB-Standard entnehmen Sie bitte den konkreten Produktbeschreibungen. Alter und neuer USB-Anschluss sind miteinander kompatibel.

Wie lang darf das USB-Kabel sein?

Befindet sich Ihr Messobjekt oder das zwischengeschaltete Messgerät nicht direkt neben dem Computer, ist die Anschaffung eines USB-Kabels als Zubehör zur Verlängerung ratsam. Für den Standard USB 3.0 ist die Kabellänge auf 3 Meter beschränkt, während Kabel für USB 2.0 bis zu 5 Meter überbrücken können, ohne dass die Messergebnisse unzulässig verfälscht werden.

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