Workshop-- Messungen mit dem Oszilloskop--

Hallo,

für alle die kein Oszilloskop haben aber trotzdem mal üben wollen.
Hier gibt es ein Virtuelles: http://www.virtuelles-oszilloskop.de/

Viel Spaß beim üben.

János

Hallo,
http://rcl.physik.uni-kl.de/
Hier wäre auch noch etwas, habe mich mit der Materie jedoch noch nicht auseinander gesetzt.

Der Komponententester!

Die meisten Oszilloskope haben leider keinen Komponententester. Dieser ist aber bei den meisten Oszilloskopen von HAMEG zu finden, ein recht nützliches Teil. Er arbeitet nach dem Prinzip der Lissajousfigur. Waagerecht wird die am Prüfling anliegende Spannung angezeigt, senkrecht der Strom. Schließt man nichts an den Komponententester an, sieht man nur eine waagerechte Linie, die Spannung. Schließt man die Meßstrippen kurz, sieht man eine senkrechte Linie, voller Stromfluß und wegen Kurzschluß keine Spannung.

Hier ein praktisches Beispiel, der Transistor.
Im ersten Bild sieht man eine typische Diodenkennlinie, die Strecke Basis-Kollektor, ich habe einen BC546 genommen.




In diesem Bild sieht man die Strecke Basis-Emitter. Bei den meisten Transistoren verhält sich diese wie eine Zenerdiode, deshalb der zweite Knick links.




So sieht die Strecke Kollektor-Emitter aus:




Den Effekt mit dem linken Haken sieht man nicht bei allen Transistoren. Teilweise sehen auch die Haken etwas unterschiedlich aus.

Der Transistor ist definitiv defekt, wenn bei einem der ersten beiden Schirmbilder nur eine waagerechte Linie (Unterbrechung) oder eine senkrechte Linie (Kurzschluß) zu sehen ist. Das gilt für "normale" Transistoren. Es gibt noch Spezialtransistoren wie Darlington, digitale Schalter oder Transistoren mit zusätzlicher Diode Kollektor-Emitter, da sehen die Schirmbilder anders aus. Feldeffekttransistoren lassen sich nur schwer messen, da sie keine Diodenübergänge haben. Üblicherweise findet man aber bei SABA fast immer "normale" Transistoren.




Wer ein Zweikanaloszilloskop ohne Komponententester hat, kann sich diesen ganz leicht selbst bauen. Man benötigt lediglich einen kleinen Trafo ca. 9 Volt und zwei Widerstände. Auf Wunsch gibt es von mir den Schaltplan mit Anschlußschema.


Andreas, DL2JAS

Hier der Schaltplan:



Das Oszilloskop muß für XY-Betrieb geeignet sein.
Der X-Eingang steht auf 2 V/Kästchen und der Y-Eingang auf 5 mV/Kästchen. Im Schaltbild habe ich einen Trafo 6 V genommen, der macht im Leerlauf ca. 20 Vss, also volle X-Ablenkung. Schließt man die Strippen zum Prüfling kurz, fließt ein Strom von 2 mAss, was einen Spannungsabfall von 40 mV am Widerstand 20 Ohm (zweimal 10 Ohm hintereinander) ergibt, 8 Kästchen.
Man kann die Widerstände auch anders dimensionieren, wie es einem am besten paßt. Bei dem Beispiel fließt ein recht geringer Strom, man kann also auch empfindliche Halbleiter testen.

Andreas, DL2JAS

Leistungstransistoren kann man damit auch testen.

Vom Prinzip her unterscheiden sie sich nicht von BCxxx, sie sind nur halt dicker. Wenn Du willst, baue einen Umschalter ein, mit dem Du R1 umschalten kannst von 10k auf 1k. Dann natürlich den Y-Eingang auf 50 mV pro Kästchen stellen, weil ja kurzgeschlossen der zehnfache Strom fließt. So kann man übrigens besser Elkos prüfen!
Nebenbei, wenn man sich nicht sicher ist, was einem die Kurven sagen, sollte man parallel an einem intakten Bauteil messen und die Bilder miteinander vergleichen.

Andreas, DL2JAS

Prüfen von Kondensatoren mit dem Komponententester.

Hat man kein Oszilloskop von Hameg mit eingebautem Komponententester, geht das Prüfen auch mit der zuvor vorgestellten Schaltung im Betrieb XY.




So sieht das Schirmbild aus, wenn man einen Kondensator mit 2,2 µF mit dem Komponententester prüft. Zur Erinnerung, X-Achse ist Spannung und Y-Achse ist Strom. Es bildet sich eine Ellipse, da ja beim Kondensator Strom und Spannung um 90° phasenverschoben sind.




So sieht es aus bei einem Kondensator 220 nF. Es fließt kaum Strom. Deshalb ist die Ellipse recht flach.




Bei 22 µF fließt deutlich mehr Strom, stärkere Auslenkung in Y-Richtung.





1000 µF ist praktisch ein Kurzschluß für den Komponententester, senkrechte Linie.




Zumindest bei Hameg gibt es die Taste X-MAG, blauer Pfeil. Damit wird in X-Richtung um Faktor 10 gedehnt. So kann man auch größere Elkos gut prüfen.






In diesem Bild sieht man das Schirmbild eines defekten Elkos 220 µF von Roederstein, der noch annähernd die angegebene Kapazität hat. Ein Kondensator ist ein Bauteil, das nur imaginären aber keinen reellen Widerstand besitzt. Deshalb müssen die beiden Achsen der Ellipse immer senkrecht und waagerecht sein. Hier ist sie aber diagonal, ein reeller ohmscher Widerstand ist vorhanden!




Zum Vergleich, so sieht das Schirmbild eines intakten Elkos 220 µF aus.




Hier ist ein Widerstand 100 Ohm angeschlossen. Da es bei einem reellen Widerstand keine Phasenverschiebung gibt, muß das Schirmbild eine Gerade sein!

Beim defekten Elko 220 µF Roederstein sieht man eine Ellipse mit ähnlicher Neigung wie beim Widerstand 100 Ohm. Meßtechnisch sieht man eine Serienschaltung idealer Kondensator und reeller Widerstand. Alle Kondensatoren, die einen diagonalen Anteil im Schirmbild haben, sind defekt, auch wenn der Kapazitätswert noch stimmt.

Andreas, DL2JAS

Kann ich auch die Elkos im Eingebauten Zustand durchmessen mit dem Hameg HM 203?

Ja, das geht.

Man muß nur das Schirmbild zu deuten wissen, da ja automatisch andere Bauteile mitgemessen werden. Meist haben Elkos einen deutlichen Kapazitätsverlust. Den sieht man dann fast immer. Das Gerät darf nur nicht unter Spannung stehen, also nicht an geladenen Elkos messen. Macht man es doch, kann eine Sicherung im Oszilloskop durchbrennen.
Gerade bei Elkos im Signalweg muß man etwas aufpassen. Hat man ein Schirmbild wie bei dem Elko 220 µF von Roederstein im Beispiel, kann die Diagonale vom Elko kommen oder von anderen Bauteilen der Schaltung. Dann muß man ein Bein freilöten und nochmals prüfen.

Andreas, DL2JAS

dl2jas postete
Das mit dem Ermitteln der Frequenz vom Schirm scheint ja ein ernsthaftes Problem zu sein!




Man achte auf die kleinen blauen Pfeile. Das Signal hat welche Amplitude?
Ja richtig, 4 V Spitze [color="#FF6600"]Spitze[/color].
(...)
Wer Fragen hat, auch scheinbar noch so dumm, bitte stellen, hilft hier im Workshop!

Andreas, DL2JAS

Hier haste eine Frage:

Wie ich sehe, entspricht auf der Y-Achse ein Kästchen 1V, also hat man doch eine Scheitelspannung Û von 2V und nicht 4V !?
Zudem sagen die 4V für den einfachen Benutzer recht wenig aus, da die effektive Spannung bei Ue=Û/(Wurzel2) liegt, also in diesem Fall bei (Wurzel2).

Wenn ich falsch liege, bitte klärt mich auf!

Alexander, Du hast irreführend zitiert.

Die Spannung Spitze Spitze beträgt 4 Volt, wie im Bild zu sehen. Die Scheitelspannung Û ist die halbe Uss, also 2 Volt. Sie wird auch U Spitze genannt.
Die Formel bei sinusförmigen Spannungen zum Errechnen der Effektivspannung ist richtig. Sie beträgt hier 1,41 Veff.

Andreas, DL2JAS


Ich habe Deinen Beitrag editiert und die fehlende "Spitze" farblich gekennzeichnet.

Dazu ein kleines Praxisbeispiel, NF-Verstärker im Autoradio.

Eine Autobatterie hat üblicherweise 12 Volt. Damit stehen dem Verstärker für das Audiosignal 12 Vss, also 12 Volt Spitze Spitze zur Verfügung. Die Scheitelspannung Û beträgt 6 Volt. Wir wollen die Effektivspannung wissen, um die Leistung am Lautsprecher berechnen zu können. Diese ist Û/(Wurzel2), also 4,24 Veff. Die Leistung errechnet sich nach dem Gesetz P = U x I. Der Lautsprecher habe 4 Ohm, es fließt gerundet 1 A Strom. Somit beträgt die maximal mögliche Leistung im Auto 4 Watt pro Box, sehr laute Zimmerlautstärke.

Um Fragen zuvorzukommen, warum heutige Radios wesentlich mehr Leistung abgeben können, hier eine ganz einfache Antwort.
Es werden Schaltnetzteile benutzt, um die Betriebsspannung zu erhöhen. Im einfachsten Fall wird die Betriebsspannung verdoppelt, zusätzliche Spannung -12 Volt. Somit vervierfacht sich schon die maximale Leistung auf laute 16 Watt.

Andreas, DL2JAS

Ja, da habe ich wohl zu schnell gelesen und eine "Spitze" wegzitiert. Damit ist dies klar!

Also, ich besitze nun auch ein Oszillioskop (Hameg Hm103-2) mit zwei Tastköpfen, wovon jedoch bei einem das Kabel hinüber ist.

Ich wollte jetzt fragen, ob man irgendwie herausfinden kann, wie gut ein Tastkopf noch ist, damit ich natürlich den Guten benutze!?

Desweiteren ist an einem Tastkopf eine große Kappe drauf (passt natürlich auch auf den anderen), welcher oben einen gefederten Haken besitzt.
Jetzt ist meine Frage, ob man diesen Haken nur zum Kallibrieren benutzen kann oder ob mit ihm auch Messungen machen kann und wenn ja, bis zu welcher Grenze?

Das mit dem Kalibrieren ist ab Beitrag 008 beschrieben.

Dein Oszilloskop sollte einen Ausgang 1 kHz Rechteck haben. Da den Tastkopf anschließen. Er arbeitet optimal, wenn das Rechteck möglichst scharfe Kanten hat. Kann man keine scharfen Kanten einstellen, ist der Tastkopf mackig.

Die "Kappe" ist recht praktisch. Damit kannst Du den Tastkopf am Messpunkt festmachen und mußt nicht die ganze Zeit halten. In Deinem Fall ist es egal, ob Du mit oder ohne den Haken Messungen machst. Theoretisch bei sehr schnellen Oszilloskopen müßte man für den jeweiligen Fall kalibrieren. Du wirst aber keinen Unterschied beim Rechteck sehen, wenn Du mit und ohne den Haken an den Rechteckausgang gehst. Im Zweifelsfall mit Kappe messen. Direkt hinter der Tastkopfspitze befindet sich eine Massefläche. Mit Kappe ist sie überdeckt. Ohne Kappe kann man schnell mal versehentlich ein Bauteil berühren und so einen Kurzschluß produzieren. Kondome schützen...

Andreas, DL2JAS

Danke!
Kalibriert habe ich ihn schon; mir gings es nur darum, ob man auch mit diesem Haken messen kann. Die Frage hast du ja beantwortet, also wäre das erstmal geklärt.

Bei weiteren Fragen wende ich mich wieder hier an euch

Hallo alle,

habe euern Workshop mit Begeisterung duchgelesen, hoffe aber der Thread ist nicht eingeschlafen.

Habe mir auch ein Oszilloskop zugelegt (Scopemeter) was ich in meinem Beruf in der Antriebstechnik einsetzen möchte.

Mir sind aber noch so einige Fragen offen, hoffe aber das ich nicht nerve

1. Das Scopemeter ist da, was kann ich interessantes schon mal Zuhause damit messen, irgendwelche Platinen werde ich schon finden. (Ausser 230V/50Hz Sinuskurve in der Steckdose, ausser es gibt noch was interessantes daran.)
2. Wo für steht der Triggerlevel z.B. +18,4V
3. Wo für brauche ich im Zusammenhang mit dem Oszilloskop ein Frequenz oder Funktionsgenerator (wie benutze ich den, was kann ich genau damit machen)
sollte ich mir auch einen zulegen, Oszilloskop hat glaube ich keinen ausser zum Trimmen der Tastköpfe.
4. Kann man anstatt des Tastkopfes auch normale Messleitung anschliessen um Signale zu messen, es gibt ja die Adapter BNC auf 2 x Banane und wie hoch darf die Spannung dann sein, habe ja dann nur noch einen Innnenwiderstand von 1MgOhm.

Schöne Grüsse
Tommes

Lieber Tommes, willkommen im Forum!

1.
Du könntest damit Audiosignale messen, direkt am Verstärkerausgang oder an Cinchbuchsen. Auch kannst Du ein Videosignal betrachten, Scartbuchse. Einige Schaltnetzteile (Laptop) sind schlecht abgeschirmt. Da sieht man meist schon was, wenn man den Tastkopf direkt auf das Netzteil legt.

2.
Ein Oszilloskop hat ja eine x-Ablenkung. Damit ein stehendes Bild erzeugt wird, muß diese synchron zum angelegten Signal sein. Mit dem Triggerlevel kann man einstellen, ab welcher Spannung ausgelöst werden soll. Das ist interessant bei komplizierteren Signalen. Man kann ihn dann so einstellen, daß nur beim großen Hauptsignal ausgelöst wird und kleinere Signale unter der Schwelle nicht beachtet werden. Messe mal den Sinus 50 Hz. Wenn Du den Triggerlevel verstellst, siehst Du, wie sich der Startpunkt verschiebt.

3.
Das ist ein nützliches Gerät, um ein definiertes Signal in eine Schaltung einspeisen zu können, z.B. in einen Verstärker. Dann sieht man, was die Schaltung damit macht, z.B. ob sie Verzerrungen erzeugt.

4.
Das geht bei relativ niederfrequenten Signalen. Eine Zuleitung hat immer eine Kapazität und eine Induktivität, die gerade bei höheren Frequenzen berücksichtigt werden muß. Die Zuleitung kann somit das gezeigte Meßergebnis deutlich verfälschen. Bei einer Meßleitung mit Tastkopf hast Du immer gleichbleibende Verhältnisse, er wird einmal auf minimalen Fehler abgeglichen, wie hier schon beschrieben. Bei losen Strippen ändern sich die Verhältnisse ständig, jenachdem wie sie liegen.

Andreas, DL2JAS

dank dir Andreas für die schnelle hilfe,

zu 1.
habe ich grad gemacht, sehr interessant
zu "Einige Schaltnetzteile (Laptop) sind schlecht abgeschirmt" ist bestimmt interessant an Anlagen mit Frequenzumrichter (EMV) wenn man den Tastkopf als Antenne nutzt.
zu 2.
hab ich gemacht, ok
das bedeutet aber auch das wenn ich den Triggerlevel über Us stelle ich kein stehendes Bild mehr hinbekomme, weil Us nicht erreicht werden kann.
Funktion verstanden, glaub ich.. und Time Delay ist dann die Triggerverzögerung, das ich das Signal etwas verspätet sehen kann?
zu 3.
wäre aber nur interessant, wenn man Audio und Videogeräte instandsetzt, oder auch um irgendwelche Platinen zu reparieren ?
Könnte ich das Signal dann irgendwo auf die Platine anlegen und mit dem Oszilloskop abgleichen und an allen Bauteilen das Signal vergleichen, bis ich das defekte Bauteil gefunden hab ? Nee, oder ? das wär zu einfach
zu 4.
das würde also im Khz Bereich funktionieren, im Mhz Bereich nicht mehr ?
Es geht mir darum, ein auf einer Rechnerplatine im Frequenzumrichter 2 Signale die recht nah aneinander liegen, auszuwerten. Um die beiden Tastköpfe jetzt nicht nebeneinander zu hängen (die Platine hängt), mir ein Adapter zu bauen mit 2 BNC-Stecker Kanal A und B und einem Doppelstecker von diesen
http://www.thg.ru/mainboard/20030714/images/epox_stiftleiste.jpg
Steckern nicht Stifte dazu kommt sollte es dann Koax kabel sein oder könnte es einfach abgeschirmtes 2x0,75 sein

GND von den BNC-Steckern wäre ein extra Pin auf der Platine.

hier mal die Platine die ich ausmessen will
http://saba-forum.dl2jas.com/bildupload/Platine%20MP%2042.jpg
danke nochmal

Tommes