Review: Freihändig Messen mit Tools von Sensepeek

Beim Testen von Prototypen, bei der Reparatur oder Kalibrierung elektronischer Schaltungen ist das Anschließen von Testkabeln oder Tastköpfen oft eine Herausforderung. In vielen Fällen – ganz besonders bei SMDs - passen die Prüfklemmen nicht auf die Anschlüsse der Bauteile, und eine Prüfspitze benötigt mindestens eine Hand, um sie mit dem Prüfpunkt verbunden zu halten. Die andere Hand wird eventuell zum Festhalten der Platine oder zum Bedienen von Messgeräten benötigt. Und wenn Sie an mehreren Punkten gleichzeitig messen wollen, werden Sie feststellen, dass Sie nicht genug Hände haben ;-) Die Tools von Sensepeek helfen in jeder Hinsicht, machen Ihre Hände frei und helfen Ihnen, sich auf wichtigere Dinge (die Messungen) zu konzentrieren, als den Tastkopf an der richtigen Stelle zu halten (und keinen Kurzschluss zu produzieren). 

Das Sensepeek Kit

Bei den guten alten bedrahteten Bauteilen sind – wie der Name schon sagt – normalerweise Anschlussdrähte, an denen sich in der Regel leicht eine Klemme etc. befestigen lässt, was eine gute Verbindung eines Prüfkabels oder Oszilloskop-Tastkopfes mit dem gewünschten Messpunkt gewährleistet. Aber bei SMDs ist diese Art von Zubehör nicht sinnvoll: Es gibt keine physikalischen Pins, an die man etwas anklemmen könnte, oder die Anschlüsse liegen so dicht beieinander, dass selbst die feinste Prüfspitze Kurzschlüsse mit benachbarten Pins verursacht. Dennoch werden seit Jahren besonders dünne Prüfspitzen verwendet, doch leider muss man sie nach wie vor selbst an der richtigen Stelle halten und man aufpassen, dass sie nicht abrutschen und einen Kurzschluss verursachen.
 
Es wurden schon viele mechanische Messhilfen erfunden oder improvisiert, um Prüfspitzen zu konstruieren, die von selbst an ihrem Platz bleiben und genügend Anpressdruck für zuverlässige Messungen haben sollen. Ich habe viele dieser mehr oder weniger nützlichen Methoden ausprobiert, aber das hier besprochene Set von Sensepeek, ist die solideste und am besten durchdachte Lösung, die mir bisher untergekommen ist. Zunächst zum Lieferumfang.

Befestigung der Platine

Ein guter Messaufbau beginnt mit einem Messobjekt, das fest an seinem Platz bleibt – eine Voraussetzung für freihändiges Messen besonders bei kleinen Platinen. Traditionell wird für diese Aufgabe ein kleiner Schraubstock oder eine sogenannte „dritte Hand“ verwendet, aber das Sensepeek PCBite enthält vier Metallklammern mit Magnetfuß, mit denen die Platine auf einer metallenen Grundplatte fixiert wird (siehe Bild 1).

Dies ist eine sehr stabile Lösung, die für die meisten Platinen unabhängig von ihrer Form geeignet ist. Die Backen der Klammern halten die Kanten der Platine und sind mit Kunststoffringen isoliert. Die Grundplatte selbst kann mit einer mitgelieferten, selbstklebenden Kunststofffolie isoliert werden.

Tastköpfe

Vier „normale“ 1:1-Tastköpfe des Typs SP10 und zwei 1:10-Tastköpfe des Typs SP200 befinden sich im Lieferumfang, wobei die Letzteren eine Bandbreite von immerhin 200 MHz ausweisen. Jeder Prüfspitze wird mit einem Schwanenhals-Tastkopfarm auf einem Magnetfuß geliefert, der auf der Metallgrundplatte hält, genau wie die Klemmen zur Befestigung der Platine. Dadurch wird sichergestellt, dass die Spitze genau auf die richtige Position der Platine kommt und dort bleibt. Der Tastkopf wird auf das Gewinde am Ende des Arms geschraubt, das Messkabel wird am Kopf angeschlossen und entlang des Schwanenhalsarms geführt. Es gibt farbkodierte Kabelhalter in acht verschiedenen Farben, um den richtigen Kanal leicht zu identifizieren und um die Kabel von der zu prüfenden Platine fernzuhalten, wie in Bild 2 gezeigt.

Die Schwanenhälse sind am besten mit den flexiblen Halterungen zu vergleichen, die zum Ausrichten von Mikrofonen und Schreibtischlampen verwendet werden. Die Modelle von Sensepeek sind allerdings viel flexibler. Darüber war ich überrascht, aber es stellte sich heraus, dass dies völlig adäquat ist! Die Sonden haben alle eine gefederte, nadelförmige Messspitze und das Anbringen an der Messstelle ist überraschend einfach: Nehmen Sie die Prüfspitze und bringen diese in die richtige Position, drücken die Nadel vorsichtig hinein und lassen Sie die Prüfspitze langsam los. Möglicherweise müssen Sie den Magnetfuß des Arms in die richtige Position bringen, damit die Spitze an der richtigen Stelle bleibt, aber das ist relativ einfach zu bewerkstelligen. Es klingt fast zu einfach, um wahr zu sein, aber es funktioniert wirklich großartig – besser als jede andere Lösung, die ich je verwendet habe (Bild 3). Bei korrekter Einstellung bleiben die Messspitzen sogar dann an Ort und Stelle, wenn man versehentlich an die Werkbank oder die Grundplatte anstößt - in Grenzen natürlich.

Für korrekte Funktion müssen die Spitzen natürlich scharf sein und bleiben. Notfalls sind sie als Ersatzteil erhältlich und leicht auszutauschen, wenn sie stumpf geworden sind. Es befinden sich bereits einige Ersatzspitzen im Lieferumfang. Vorsicht: Nicht mit dem Verpackungsmaterial entsorgen!

Zwei Arten von Tastköpfen

Laut Handbuch handelt es sich bei den Typen SP10 um 1:1-Tastköpfe (Bild 4) für Signalmessungen und Logikanalysatoren. Sie sind z.B. für schnelle serielle Kommunikationsschnittstellen wie SPI, CAN, USB, JTAG, I2C, UART usw. geeignet. Die Tastköpfe eignen sich auch für Widerstands- und Spannungsmessungen, Strom mit maximal 2 A und die Erdung von Geräten.

Der Oszilloskop-Tastkopf SP200 verfügt über 200 MHz Bandbreite (Bild 5) bei einer festen Abschächung von 1:10. Er hat die gleiche mechanische Konstruktion wie ein SP10-Tastkopf, um die Spitze am Testpunkt auf der Platine zu fixieren. Er ist auch sonst genau wie ein „normaler“ 1:10-Oszilloskop-Tastkopf aufgebaut. Er hat also auch einen kleines Trimm-C zur Frequenzkompensation, das mit dem Prüfsignal des Oszilloskops kalibriert werden muss. Sein Masseanschluss sollte so nah wie möglich am Prüfpunkt angeschlossen werden. Solche Masseverbindungen sind oft ein Kompromiss – außer es gibt einen nahe gelegenen GND-Pin auf der Platine. Der SP200 wird mit einer kurzen Masseleitung mit einer Miniaturklemme und einer längeren Litze geliefert, die auf einen GND-Stift aufgesteckt werden kann. Die vollständigen elektrischen und mechanischen Daten der Tastköpfe SP10 und SP200 sind in den Handbüchern [1] und [2] angegeben.

Die Sensepeek-Lösung

Selbst zu den relativ einfachen 1:1-Tastköpfen dieses Sets wird ein Datenblatt mit allen relevanten technischen Daten mitgeliefert. Ich weiß: Wir sind alle Techniker und werden diese Dokumente nie (oder fast nie) lesen, doch es diese Angaben beweisen, dass es sich um ein gut durchdachtes und ausgereiftes Tool-Kit handelt. Das Set ist zwar recht teuer, aber man bekommt wirklich etwas für sein Geld. PCBite zum Halten der Platine funktioniert großartig, und ich möchte diese „autonomen“ Tastköpfe in meinem Labor nicht mehr missen!

Übersetzung: Dr. Thomas Scherer