Oszilloskop

Aufbau eines Oszilloskops

• Display: Zur Darstellung des Spannungsverlaufs des gemessenen Signals
• Eingangskanäle: Hier werden die zu messenden Signale angeschlossen, meist über BNC-Stecker und Tastköpfe
• Zeitbasis: Steuert die Geschwindigkeit, mit der das Signal auf dem Display gezeigt wird
• Vertikale Verstärkung: Regelt die Empfindlichkeit des Eingangskanals und somit die Skalierung der vertikalen Achse
• Trigger: Bestimmt den Startpunkt der Aufzeichnung und hilft, ein stabiles Bild des Signals zu erhalten

Funktionen des digitalen Oszilloskops

• Speicherung und Wiedergabe von Messdaten: Erlaubt die Aufzeichnung von Signalverläufen zur späteren Analyse
• Automatische Messungen: Ermöglicht das schnelle Ermitteln von Signalparametern wie Frequenz, Amplitude und Anstiegszeit
• Mathematische Funktionen: Zur Berechnung von Signalen, beispielsweise Differenz, Integration oder Fourier-Transformation
• Mehrkanal-Messungen: Simultane Darstellung und Analyse mehrerer Signale

Schaltzeichen des Oszilloskops

Anwendungsbeispiele für das Oszilloskop

Strom messen mit einem Oszilloskop

Obwohl ein Oszilloskop hauptsächlich zur Messung von Spannungsverläufen genutzt wird, kann es auch verwendet werden, um indirekt den Stromverlauf in einer Schaltung zu messen. Um Strom mit einem Oszilloskop zu messen, ist folgendes Vorgehen empfehlenswert:

1. Verwende einen Shunt-Widerstand: Schalte einen bekannten Widerstand (idealerweise mit geringem Wert, um den Stromkreis nicht wesentlich zu beeinflussen) in Reihe zur Schaltung, durch welchen der zu messende Strom fließt.
2. Messe die Spannung am Shunt-Widerstand: Verbinde die Eingangskanäle des Oszilloskops über Tastköpfe mit den beiden Anschlusspunkten des Widerstands.
3. Nutze das Ohmsche Gesetz, um den Strom zu berechnen: Da der Widerstandswert bekannt ist und die Spannung am Widerstand gemessen wurde, kann der Strom \(I\) über das Ohmsche Gesetz berechnet werden: \[I = \frac{U}{R}\] wobei \(U\) die Spannung am Widerstand und \(R\) der Widerstandswert ist.

Spannung am Oszilloskop ablesen

1. Verbinden des Tastkopfes mit der Schaltung: Klemme den Tastkopf des Oszilloskops an den Messpunkt in der Schaltung und das Massekabel an einen Bezugspunkt (meistens eine Masseverbindung).
2. Skalierung des Oszilloskops anpassen: Passe die vertikale Skalierung (Volt pro Teilstrich) und die horizontale Skalierung (Zeit pro Teilstrich) an das zu erwartende Signal an.
3. Ablesen der Spannung: Lies die Amplitude des gemessenen Signals auf dem Display des Oszilloskops in Relation zur eingestellten vertikalen Skalierung ab.
4. Verwende die automatische Messfunktion bei Bedarf: Viele digitale Oszilloskope verfügen über eine automatische Messfunktion, die wichtigste Signalparameter wie Gleichspannung, Wechselspannung, Spitze-Spitze-Spannung und mehr direkt auf dem Bildschirm anzeigt.

Triggerung im Oszilloskop

Praktische Tipps zur Bedienung eines Oszilloskops

Um präzise und aussagekräftige Messergebnisse mit einem Oszilloskop zu erzielen, ist es wichtig, die richtigen Einstellungen für die jeweilige Messung auszuwählen. Hier sind einige grundlegende Tipps, die dir dabei helfen, das Oszilloskop optimal für deine Messaufgabe einzustellen:

• Tastkopf-Abgleich:
  • Stelle sicher, dass der Tastkopf korrekt abgeglichen ist, bevor du mit der Messung beginnst.
  • Verbinde den Tastkopf mit dem Kalibrierungsanschluss des Oszilloskops und justiere die Einstellungen auf dem Tastkopf selbst, bis das angezeigte Quadratsignal ohne Über- oder Unterschwinger dargestellt wird.
• Impedanzanpassung:
  • Setze die korrekte Impedanz (1 MΩ oder 50 Ω) für den Eingangskanal.
  • Die gewählte Impedanz sollte idealerweise der gleichen Impedanz des Messobjekts entsprechen, um Reflexionen und Messfehler zu minimieren.
• Bandbreitenbegrenzung:
  • Aktiviere die Bandbreitenbegrenzung des Oszilloskopkanals, falls erforderlich.
  • Diese Einstellung kann dabei helfen, Rauschen und unerwünschte Hochfrequenzanteile aus dem gemessenen Signal zu entfernen.
• Automatische Skalierung:
  • Verwende die Auto-Range-Funktion für eine schnelle Grundeinstellung von vertikaler Skalierung und Zeitbasis, falls verfügbar.
  • Achte jedoch darauf, dass diese Funktion auch Fehleinstellungen hervorrufen kann und möglicherweise manuell angepasst werden muss, um ein optimales Bild zu erhalten.
• Empfindlichkeit:
  • Achte darauf, eine geeignete Empfindlichkeit (Volt/div) und Zeitskala (s/div) einzustellen, die es ermöglichen, das Signal klar und deutlich auf dem Bildschirm zu sehen.
• Trigger:
  • Wähle passende Trigger-Einstellungen (Trigger-Level, -Typ und -Quelle) für das zu messende Signal, damit ein stabiles Bild auf dem Display erscheint.
• Speichere Abtastraten:
  • Achte darauf, dass die Abtastrate des Oszilloskops ausreichend hoch gewählt ist, um das gewünschte Signal zu erfassen und eine genaue Rekonstruktion der Signalform zu ermöglichen.
• Datenerfassung und Analyse:
  • Nutze die integrierten Funktionen deines Oszilloskops, etwa Speicherung, automatische Messungen und Mathematik, um Daten aus der Messung zu speichern und weiterführende Analysen durchzuführen.

Fehlerbehebung bei der Nutzung des Oszilloskops

• Überprüfe die Verbindungen:
  • Stelle sicher, dass alle Kabel und Tastköpfe korrekt an das Oszilloskop und die Schaltung angeschlossen sind und die Masseleitung an einem geeigneten Bezugspunkt liegt.
• Tastkopf abgleichen:
  • Gleiche den Tastkopf erneut an das Oszilloskop an und stelle dabei sicher, dass das Kalibriersignal korrekt und ohne Verzerrungen auf dem Bildschirm angezeigt wird.
• Einstellungen überprüfen:
  • Überprüfe alle Einstellungen des Oszilloskops wie Empfindlichkeit, Zeitbasis, Trigger und Impedanz, um mögliche Fehlerquellen bei den Messungen auszuschließen.
• Natürliche Schwankungen und Rauschen beachten:
  • Bedenke, dass es immer natürliche Schwankungen und Rauschen in der Messung geben kann, die das Signal beeinflussen.
  • Prüfe, ob externe Störungen oder Nebensignale die Messung beeinträchtigen und eliminiere diese, falls möglich.
• Bandbreite und Abtastrate:
  • Vergewissere dich, dass die Bandbreite und die Abtastrate des Oszilloskops den Anforderungen der Messung entsprechen und nach Bedarf angepasst werden.
• Aktualisierung der Firmware:
  • In einigen Fällen können Firmware-Updates für das Oszilloskop zur Beseitigung von Problemen und Verbesserung der Performance beitragen.
• Professionelle Hilfe suchen:
  • Wende dich an den technischen Support des Oszilloskop-Herstellers oder an einen erfahrenen Kollegen, falls die Probleme trotz der oben genannten Schritte weiterhin bestehen.

Sicherheitshinweise und Vorsichtsmaßnahmen

Der sichere Umgang mit einem Oszilloskop ist von großer Bedeutung, sowohl für das Gerät selbst als auch für die eigene Sicherheit. Beachte die folgenden Sicherheitshinweise und Vorsichtsmaßnahmen:

• Arbeitsspannungsgrenzen:
  • Beachte die maximal zulässigen Spannungsgrenzen des Oszilloskops und des Tastkopfes.
  • Überschreite diese niemals, um Schäden am Gerät oder ein elektrisches Sicherheitsrisiko zu vermeiden.
• Erdung und Masse:
  • Stelle sicher, dass das Oszilloskop und die Schaltung ordnungsgemäß geerdet sind, bevor du mit der Messung beginnst. Verhindere so ein potentielles Risiko durch elektrische Schläge oder Kurzschlüsse.
  • Beachte, dass die Masse des Oszilloskops in der Regel mit dem Schutzleiter der elektrischen Steckdose verbunden ist.
• Trennung von Hochspannungsquellen:
  • Trenne die Schaltung oder das Messobjekt von Hochspannungsquellen, bevor du das Oszilloskop anschließt oder Messungen vornimmst.
• Abschalten vor Wartung oder Reparatur:
  • Schalte das Oszilloskop und die Schaltung aus und ziehe den Netzstecker, bevor Wartungsarbeiten oder Reparaturen am Gerät durchgeführt werden.
• Umgebungstemperatur und Lüftung:
  • Achte darauf, dass das Oszilloskop in einem geeigneten Temperaturbereich betrieben wird und für ausreichend Belüftung gesorgt ist, um Überhitzung und damit verbundene Schäden oder Gefahren zu vermeiden.
• Verwendung von Tastköpfen und Kabeln:
  • Verwende nur vom Hersteller empfohlene oder zugelassene Tastköpfe und Kabel und halte dich an deren spezifische Anwendungshinweise und Sicherheitsvorschriften.
• Beachtung der Bedienungsanleitung:
  • Konsultiere die Bedienungsanleitung des Oszilloskops für spezielle Sicherheitshinweise und Vorsichtsmaßnahmen, die für dein Gerät gelten.