Eine Zeile im Datenblatt, die ±(0,5 % + 2) lautet, behauptet nicht, das Messgerät liege um ein halbes Prozent daneben. Es sind zwei Fehler, die addiert werden. Der erste Term ist ein Prozentwert des angezeigten Werts, er wächst also mit dem Messwert. Der zweite ist eine feste Zahl von Counts auf der letzten Stelle, er bleibt über den ganzen Bereich gleich. Im Bereich 200 V mit 100,0 V auf der Anzeige ergibt der erste Term 0,5 V und der zweite 0,2 V, womit die wahre Spannung irgendwo zwischen 99,3 V und 100,7 V liegt.
Unsere Fabrik in Wenzhou baut seit Jahren Geräte mit 1999 Counts und mit 6000 Counts auf demselben Tisch, und derselbe Vergleich geht in den meisten Einkaufsanfragen schief. Ein Käufer stellt ein 1999-Count-Gerät mit ±(0,5 % + 2) neben ein 6000-Count-Gerät mit ±(0,8 % + 5) und schließt, das erste sei genauer. Über den größten Teil des Bereichs ist das Gegenteil richtig, weil der Messwert höher auf der Skala liegt und jeder Count weniger Volt wert ist.
Prozent und Counts messen zwei verschiedene Dinge
Der Prozentterm kommt von den Bauteilen, die die Steigung der Messung bestimmen: dem Spannungsteiler, der Referenz, dem analogen Frontend. Ist der Teiler um 0,5 % daneben, ist jeder Messwert in diesem Bereich um 0,5 % seiner selbst daneben. Zehn Volt verfehlen um 50 mV, vierhundert Volt verfehlen um zwei Volt, und beides beschreibt dieselbe Zahl im Datenblatt.
Der Count-Term ist anderer Art. Er ist eine feste Zulage in Anzeigeschritten und deckt den Quantisierungsfehler des Wandlers plus die Rundung ab, die entsteht, wenn eine Binärzahl in eine Dezimalstelle überführt wird. Weil er in Counts und nicht in Volt ausgedrückt ist, sind dieselben „+2“ im Bereich 200 mV 0,2 mV wert und im Bereich 1000 V zwei Volt. Deshalb lässt sich ein Datenblatt nicht als eine einzige Genauigkeitszahl lesen, und deshalb sind zwei Geräte, die beide „0,5 %“ sagen, nicht austauschbar.
Die Zahl an einer echten Anzeige durchrechnen
Ein Gerät mit 1999 Counts teilt einen Bereich in 2000 Schritte, ein Count ist also ungefähr der Vollausschlag geteilt durch zweitausend. Im Bereich 200 V ist der Vollausschlag 199,9 V und ein Count 0,1 V. Die folgende Tabelle führt dieselbe Spezifikation ±(0,5 % + 2) über die fünf Gleichspannungsbereiche eines typischen 1999-Count-Geräts.
| Messwert auf der Anzeige | Was ein Count wert ist | Zulässiger Gesamtfehler bei ±(0,5 % + 2) |
|---|---|---|
| 100,0 mV | 0,1 mV | 0,5 mV plus 0,2 mV, also ±0,7 mV |
| 1,000 V | 1 mV | 5 mV plus 2 mV, also ±7 mV |
| 10,00 V | 10 mV | 50 mV plus 20 mV, also ±70 mV |
| 100,0 V | 100 mV | 0,5 V plus 0,2 V, also ±0,7 V |
| 700 V | 1 V | 3,5 V plus 2 V, also ±5,5 V |
Lesen Sie die letzte Spalte nach unten, wird die Form des Problems offensichtlich. Der Count-Term ist im Millivoltbereich belanglos und im Bereich 1000 V mehr als ein Drittel des Gesamtfehlers. Ein Käufer, der bei einem Messwert von vierhundert Volt ein Volt auflösen muss, ist überhaupt nicht durch den Prozentterm begrenzt. Ein Käufer, der bei einem Messwert von zwei Volt eine Zehntelmillivolt auflösen muss, ist es.
Warum der letzten Stelle nie ganz zu trauen ist
Schalten Sie ein Gerät ohne angeschlossene Messleitungen ein, und die letzte Stelle springt oft zwischen zwei Werten. Diese Bewegung ist der sichtbar gewordene Count-Fehler: Der Wandler erzeugt eine Zahl, die auf der Grenze zwischen zwei Anzeigeschritten liegt, und das Gerät wechselt hin und her. Das ist kein Defekt und heißt nicht, dass das Gerät schlechter ist als seine Spezifikation.
Die praktische Folge ist, dass die letzte Stelle keine Information trägt, auf die Sie sich verlassen können. Ein Messwert von 12,34 V an einem Gerät, dessen letzte Stelle 10 mV wert ist, sollte als 12,34 V mit dem gesamten Budget von ±(0,5 % + 2) gelesen werden, nicht als eine auf die angezeigte Stelle genaue Zahl. Käufer fragen manchmal nach einem Gerät mit ruhigerer letzter Stelle, und was sie meist brauchen, ist ein Gerät mit mehr Counts, damit die Stelle, auf die es ankommt, nicht die letzte ist.
Dasselbe Gerät ist auf manchen Bereichen genauer
Weil der Prozentterm am Messwert hängt und nicht am Bereich, ist die schlechteste Stelle zum Messen der untere Rand eines Bereichs. Ein Messwert von 2,00 V im Bereich 20 V bringt das Gerät auf ein Zehntel des Vollausschlags, wo die Anzeige weniger signifikante Stellen hat und der Count-Term einen größeren Anteil der Antwort ausmacht. Ein Messwert von 19,00 V im selben Bereich ist in absoluten Zahlen fünfmal besser aus demselben Gerät.
Die Regel daraus ist einfach und sollte an jeden weitergegeben werden, der das Gerät benutzt. Wählen Sie den Bereich, der den Messwert so hoch wie möglich hält, ohne ihn zu überschreiten. Wird ein Messwert um 12 V erwartet, ist der Bereich 20 V richtig und der Bereich 200 V verschwendet eine Stelle. Die meisten modernen Geräte machen das automatisch, aber ein Modell mit manueller Bereichswahl überlässt die Wahl dem Bediener, und der Bediener lässt den Drehschalter meist da, wo er war.
Was das Datenblatt weglässt
Drei Dinge fehlen in fast jeder Genauigkeitszeile. Das erste ist der Temperaturkoeffizient, üblicherweise getrennt angegeben als Bruchteil der genannten Genauigkeit pro Grad außerhalb eines Bands von 18 bis 28 Grad. Ein Gerät, das im Sommer hinten in einem Transporter liegt, ist außerhalb dieses Bands, und das Fehlerbudget wächst auf eine Weise, die die Hauptzeile nicht zeigt.
Das zweite ist der Widerstand der Messleitungen. Im Bereich 200 Ohm trägt ein Paar gewöhnlicher Leitungen einige Zehntel Ohm bei, was größer sein kann als die Toleranz des Messwerts selbst. Das dritte ist die Bürdenspannung in den Strombereichen: Das Gerät fügt einen Widerstand in Reihe zum Kreis ein, und in den kleinen Strombereichen verändert dieser Widerstand genau den Strom, der gemessen wird. Keines von beiden ist ein Mangel. Beides bedeutet, dass die Datenblattzeile das Gerät beschreibt, nicht die Messung.
Zwei Datenblätter vergleichen, ohne sich täuschen zu lassen
Um zwei Geräte zu vergleichen, rechnen Sie beide Spezifikationen auf denselben Messwert in denselben Einheiten um. Ein 6000-Count-Gerät mit ±(0,5 % + 5) löst bei 100,00 V 0,01 V je Count auf, seine Zulage ist also 0,5 V plus 0,05 V. Ein 1999-Count-Gerät mit ±(0,5 % + 2) löst bei 100,0 V 0,1 V je Count auf, seine Zulage ist also 0,5 V plus 0,2 V. Die Prozentwerte stimmen überein, und die Summen unterscheiden sich um den Faktor vier.
Ein Angebot, das einen nackten Prozentwert ohne Count-Term nennt, ist unvollständig, und ein Angebot, das einen Count-Term ohne Auflösung nennt, ist nicht lesbar. Verlangen Sie beides. Es kostet eine Nachricht und nimmt dem Vergleich den größten Teil der Unklarheit, der sich sonst daran entscheidet, welche Broschüre die größere Schrift hatte.
Was vor der Bestellung zu klären ist
Vier Fragen klären eine Genauigkeitsanforderung, bevor sie in eine Bestellung mündet. In welchem Bereich wird der Nutzer tatsächlich arbeiten? Was ist die kleinste Änderung dieses Messwerts, auf die es ankommt? Wie weit von der Raumtemperatur entfernt wird das Gerät gelagert und benutzt? Und welche Referenz zieht die Wareneingangsprüfung heran, um eine Charge anzunehmen oder zurückzuweisen?
Die Antworten verschieben meist die Spezifikation. Eine Werkstatt, die 12-V-Batterien prüft, braucht keine 6000-Count-Anzeige, ein Labor, das Shunts bei wenigen Millivolt vergleicht, schon. Das vor der Musteretappe zu entscheiden heißt, dass das Muster ankommt, das die Abnahmeprüfung bestehen kann, statt des Musters, über das nach der Verladung diskutiert wird.
Wenn Sie gerade zwei Datenblattzeilen vor sich haben, schicken Sie beide an unser Engineering-Team, zusammen mit dem Messwert, den Sie auflösen müssen, und dem Bereich, in dem er liegt. Die Ingenieure in unserer Fabrik in Wenzhou sagen Ihnen, welche Count-Klasse und welcher Bereich diesen Messwert tatsächlich abdecken, und belegen es mit einem Gerät, das vor Ihrer Chargenentscheidung gegen eine Referenz gemessen wurde.