Schnelle und exakte Bestimmung von Kabellängen

Die Kabellängenmessung unterstützt die Elektrofachkraft auch bei der Ermittlung von Verkabelungsfehlern und Kabelschäden. Leitungsunterbrechungen, Kabelquetschungen, zu kleine Biegeradien oder Knicke und Kurzschlüsse führen oft zu einer langwierigen Fehlersuche. Hier greift man am besten zu einem Kabeltester, mit dem sich die Position einer Fehlerstelle schnell ermitteln lässt (Bild 2).

Messverfahren – Unterschiede

Im Allgemeinen verwenden Kabeltester die Kapazitäts- oder »Laufzeit-Reflexionsmessung«, die TDR-Technologie (time domain reflectometry). Handheld-Geräte, die diese Technologien einsetzen, erfordern typischerweise Twisted Pair-Kabel um die Länge messen zu können. Ideale Messbedingungen wären bei Kabeln gegeben mit zwei Leitern, die eng parallel liegen.  Beide Methoden eignen sich zur Messung der Länge von Daten-, Strom-, Twisted Pair-, aber auch Koaxialkabel.

Die kapazitive Messmethode kann man vergleichen mit einer Aufladung eines Kondensators. Die Isolation der Leiterpaare bildet das Dielektrikum. Diese Technologie findet man bei den meisten Einstiegs- und Mittelklasse-Kabeltestern vor. Die Kapazität wird in Farad (F) gemessen. Der typische Kapazitätskoeffizient für ein Kabel wird vom Kabelhersteller vorgegeben in  pF / m (Pico-Farad pro Meter). Ein  Kat-5e-Kabel weist  z. B. einen Kapazitäts­koeffizienten im Bereich um ~ 4,6 pF / m auf. Das  Instrument ermittelt zunächst die Gesamt­kapazität des untersuchten Kabels und errechnet anhand des  Kapazitätskoeffizienten die Länge des Kabels. Bei der kapazitiven Messmethode liegt die Messgenauigkeit typischerweise bei 4 ... 5 %. Wenn der Kapazitätskoeffizient vom Kabelhersteller nicht bekannt ist,  kann er durch Kalibrieren des Messgerätes mit einem Kabel mit bekannter Länge ermittelt werden.

Bestimmung über die Laufzeit

Hierbei wird die Zeit gemessen, die ein ausgesandter Impuls bis zu seinem Wiedereintreffen nach der Reflexion benötigt. Kennt man die Ausbreitungsgeschwindigkeit im Kabel, die vom Dielektrikum und den Leiter­dimensionen abhängt, so kann man von der gemessenen Zeit direkt auf die Länge des Kabels zurückschließen (Bild 3, Wert »F«).

Man setzt bei den Messungen eine nahezu gleichförmige Impedanz des Kabels voraus. Alle Impedanzänderungen oder Diskontinuitäten führen dazu, dass ein Teil des einfallenden Pulses zur Quelle zurück reflektiert wird. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit, mit der elektrische Impulse in Kupferkabeln übertragen werden, liegt unter der Lichtgeschwindigkeit c = 299 792,458 km/s. Jedem Kabel mit seinen gegebenen Werten der Leiterdimensionen (Twisted Pair, Koaxialkabel) und seinem Isolationsmaterial kann man einen typischen Wert der Ausbreitungsgeschwindigkeit zuordnen.

Er wird in Prozent der Lichtgeschwindigkeit als »NVP«-Wert angegeben (siehe Tabelle­). Die Kabeltester greifen für die Auswertung der Längenmessung auf die NVP-Werte zurück (Nominal Velocity of Propagation). Der NVP-Wert wird vom Kabelhersteller spezifiziert und angegeben (Bild 3, Wert »L«). Zum Beispiel hat ein Kat-6-Kabel einen NPV von ca. 70%.  Das entspricht einer Signalausbreitungsgeschwindigkeit im Leiter von ca. v = 209.300km/s. Die Messgenauigkeit der TDR-Geräte  liegt typischerweise bei einer Genauigkeit von etwa 1 ... 3 %. Gegenüber den Geräten mit der kapazitiven Messmethode haben sie eine doppelte Genauigkeit.