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Elektrik / Elektronik Oszilloskop Grundlagen

AGVS Ausbildungszentrum Berner Oberland 1/10 L:\Kurse\ab 2012\AM 2.2\1 Theorien\2016.01_AM_EL_Oszilloskop.docx 22.01.2016

Bildquelle: www.conrad.ch

Bildquelle: auto-wissen.ch

Oszilloskop

Grundlagen



INHALTSVERZEICHNIS

ELEKTRISCHER STROM WIRD SICHTBAR ...................................................................................... 3

X- und Y-Ablenkung: ................................................................................................................................................ 3

Triggerung/Auslösung/Synchronisierung: ................................................................................................................ 3

ZWEIKANAL-OSZILLOSKOP ............................................................................................................. 4

Für die Ablesung ...................................................................................................................................................... 4

Wichtig: .................................................................................................................................................................... 4

Zweikanal-Oszilloskope ........................................................................................................................................... 4

Speicherung: ............................................................................................................................................................ 4

Vergleich Deutsch/Englisch ..................................................................................................................................... 4

DIGITALES SPEICHER OSZILLOSKOP (DSO) ................................................................................. 5

SIGNALE GRUNDLAGEN .................................................................................................................. 6

Analog und Digital .................................................................................................................................................... 6

Signalformen ............................................................................................................................................................ 6

Wechselspannung Gleichspannung ..................................................................................................................... 6

ANSCHLUSS UND EINSTELLUNG EINES OSZILLOSKOPS ............................................................ 7

SIGNALE (BEISPIELE) ....................................................................................................................... 8

Induktivgeber (Drehzahlgeber) ................................................................................................................................ 8

Hallgeber ................................................................................................................................................................. 8

Lambdasonde (Zirkondioxid) ................................................................................................................................... 8

Potentiometer .......................................................................................................................................................... 9

Magnetventil ............................................................................................................................................................ 9

Drucksensor ............................................................................................................................................................. 9

NOTIZEN: .......................................................................................................................................... 10



Elektrischer Strom wird sichtbar Bekanntlich ist der elektrische Strom unsichtbar, er ist nur an seinen Wirkungen zu erkennen. Mit dem Elektronenstrahl-Oszilloskop, das zuweilen auch als Katodenstrahl-Oszilloskop (KO) bezeichnet wird, ist eine spezielle Art der Sichtbarmachung – auch sehr schnell ablaufender elektrischer Vorgänge – möglich.

Bild 1. Schematischer Aufbau der Braunschen Röhre: 1 Heizung, 2 Katode, 3 Wehneltzylinder, 4 Hilfsanode, 5 Anode, X–X, Y–Y Ablenkplatten, 6 Elektronenstrahl, 7 Leuchtschicht, 8 Leuchtfleck, 9 Punktschärfe-Steller, 10 Punkthelligkeit-Steller.

Das Herzstück des Oszilloskops (Bild 1) ist die Elektronenstrahlröhre, die nach ihrem Erfinder auch als Braunsche Röhre bezeichnet wird. Im Innern der Röhre, welche luftleer gepumpt (evakuiert) ist, sendet die elektrisch beheizte Katode Elektronen aus. Durch die Anode, welche gegenüber der Katode positives Potenzial aufweist, werden die Elektronen angezogen und durch den Potenzialunterschied von 3 bis 4 kV stark beschleunigt. Die zylinderförmige Anode hat eine kleine Öffnung, welche als Lochblende wirkt. Weil die Elektronengeschwindigkeit sehr gross ist, fliessen kaum Elektronen über die Anode ab. Der grösste Teil der beschleunigten Elektronen gelangt durch das Loch der Anode als Elektronenstrahl in das erweiterte Ende der Röhre zum Leuchtschirm. Dort treffen sie mit hoher Geschwindigkeit auf und regen die Atome der fluoreszierenden Schicht zum Ausstrahlen von Licht an. Die Innenseite des Bildschirmes ist mit einer Leuchtstoffschicht überzogen, welche meist aus Zink- und Kadmium- Verbindungen besteht. Die Leuchtstoffe unterscheiden sich unter anderem durch die Leuchtfarbe und die Nachleuchtdauer, welche einige Mikrosekunden bis einige Sekunden erreichen kann. X- und Y-Ablenkung: Damit auf dem Bildschirm nicht nur ein Leuchtfleck, sondern ein Bild entsteht, wird der Elektronenstrahl abgelenkt. Hierzu verwendet man zwei parallel zueinander angeordnete Ablenkplattenpaare. Durch Anlegen einer Spannung lässt sich der Leuchtfleck auf dem Bildschirm senkrecht und waagrecht ablenken. Man spricht von der vertikalen Ablenkung (Y-Ablenkung) und der horizontalen Ablenkung (X-Ablenkung).

Triggerung/Auslösung/Synchronisierung:

Die Auslösung des Signals erfolgt beim Erreichen der so genannten Triggerspannung, welche eingestellt werden kann. Sobald die Messspannung gleich hoch wie das eingestellte Triggerniveau ist, wird ein Impuls erzeugt.



Zweikanal-Oszilloskop Wichtigste Einstellmöglichkeiten: 1 Netzschalter, 2 Helligkeit, 3 Bildschärfe, 4 Steller für Vertikalamplitude Kanal II, 5 Zeiteinsteller in X-Richtung, 6 Eingangsbuchse Kanal I, 7 Massebuchse, 8 Steller für Vertikalamplitude Kanal I, Für die Ablesung der Messwerte muss der jeweilige Ablenkkoeffizient berücksichtigt werden. Lautet für die vertikale Ablenkung (Spannung) die Einstellung 1 V/DIV, bedeutet dies, dass ein Signal, das von der Nulllinie 25 mm ausgelenkt wird, eine Spannung von 2,5 V aufweist. Die Abkürzung DIV bedeutet Division (= Einteilung/Rastereinheit des Bildschirmes, die oft eine Seitenlänge von 10 mm aufweist). Auf der horizontalen Achse – der Zeitachse – kann die Dauer eines Signals abgelesen werden. Wichtig: Das Oszilloskop ist grundsätzlich ein Spannungsmesser, mit welchem Spannungen dargestellt werden können. Weil der Innenwiderstand extrem hoch ist, erfolgt die Messung dabei praktisch leistungslos. Mit einer speziellen Messschaltung kann jedoch auch der zeitliche Verlauf von Strom sichtbar gemacht werden. Hierzu wird der zu messende Strom über einen (ohmschen) Widerstand geführt und gleichzeitig die Höhe des entstehenden Spannungsabfalls aufgezeichnet. über die Formel I= U/R kann die Stromstärke berechnet werden. Zweikanal-Oszilloskope ermöglichen es, zwei periodische Vorgänge gleichzeitig auf dem Bildschirm des Oszilloskops darzustellen; sie haben zwei Y-Eingänge (welche meist miteinander geerdet sind), aber nur ein Strahlsystem. Ein elektronischer Schalter schaltet mit hoher Frequenz ständig zwischen Kanal I und Kanal II um. Die beiden Eingangssignale beeinflussen dadurch die Strahlablenkung der Elektronenstrahlröhre kurz hintereinander. Speicherung: Bei einmaligen, nicht periodisch wiederkehrenden Signalen, ist es günstig, wenn diese gespeichert werden können. Dazu werden diese vorerst digitalisiert und in einem Speicher abgelegt. Dank dieser Speicherung können zum Beispiel auch äusserst kurze Signale als Standbilder sichtbar gemacht werden.

Quelle: auto-wissen.ch

Vergleich Deutsch/Englisch

Kanal – channel

Eingang – input

Zeitbasis – timebase

Masse – ground (GND)

Halten – hold

Einteilung – division (DIV)

Drücker/Auslöser – trigger

Höhe/Niveau – level

Schärfe – focus

Helligkeit – intensity



Digitales Speicher Oszilloskop (DSO)

Bildquelle: www.picoscope.com

Vorteile:

Benutzt oft die bestehende Stromversorgung des PC (USB)

Grosse, hochqualitative Anzeige

Gute Datenanbindung – E-Mail, Drucker, Netzwerk

Datenspeicherung



Signale Grundlagen

Analog und Digital

Signalformen

Sinuskurve / Wechselspannungssignal Rechtecksignal / Binäres Signal

Wechselspannung Gleichspannung

Typische Wechselspannungssignale sind Typische Gleichspannungssignale: - Induktivgeber - Hallgeber - Klopfsensor - Drosselklappenpotentiometer - Audiosignal - Lambdasonden - Oberwelligkeit des Generators



Anschluss und Einstellung eines Oszilloskops Wichtig: Mit einem Oszilloskop wird immer eine Spannung gemessen = Anschluss wie Voltmeter

Beim Anschliessen des Oszilloskops zuerst alle Schalter ausschalten

Masseanschluss immer an Fahrzeugminus anschliessen (ausser Induktivgeber)

Bei Zweikanalmessungen immer nur eine Masse anschliessen (Kurzschlussgefahr)

Messleitung oder Tastkopf am gewünschten Messpunkt anschliessen

Evtl. Taste Auto-Setup benutzen (Achtung, ist meist keine abschliessende Einstellung)

AC / DC Schalter kontrollieren/einstellen

die Nulllinie mit der Taste Ground festlegen

Feineinstellschrauben auf Nullposition bringen (rechter Anschlag)

Bei Verwendung eines Tastkopfes, 1:1 / 10:1 kontrollieren/einstellen

Spannung und Zeit vorwählen/anpassen

Zweikanalmessung mit einem Labor-Oszilloskop

Tastkopf Umschaltbar (1:1, 10:1)



Signale (Beispiele)

Induktivgeber (Drehzahlgeber)

Hallgeber

Lambdasonde (Zirkondioxid)



Potentiometer

Magnetventil

Drucksensor

Bildquelle: www.picoauto.com / www.zawm.be



Notizen:

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