Arbeiten mit dem Oszilloskop

Umgang mit Wechselgrößen der Elektrotechnik, Kommunikation über Bussysteme (I²C, V24, CAN …) lassen sich auch ohne ein Gerät zur Darstellung der zeitlichen Veränderungen von Spannungen handhaben. Immer gibt die Fragestellung das richtige Werkzeug vor und natürlich finden sich auch alternative Lösungen, aber warum nicht den direkten Weg gehen?

Ein Oszilloskop misst ausschließlich Spannungen und diese auch nur in einer gerätespezifischen Größenordnung. Spannungen lassen sich auch mit einem Digitalmultimeter bestimmen. Ein Oszilloskop zeigt den zeitlichen Verlauf einer Spannung an und kann den Beginn der Aufzeichnung des Verlauf durch bestimmte Eigenschaften des Signalverlaufs starten (Trigger). Selbst das kleine Oszilloskop kann den auf dem Display aufgezeichneten Verlauf fixieren, sodass man diesen in Ruhe beurteilen kann. Spannungsverläufe anzeigen und diese Anzeige fixieren kann ein Digitalmultimeter nicht. Insbesondere bei Schaltvorgängen kann diese Fähigkeiten bei der Fehlersuche und -Dokumentation helfen.

Oszilloskope gibt es in Ausführungen mit einem und mehreren Kanälen. Die Möglichkeit der zeitgleichen Aufzeichnung zweier Spannungsverläufe stellt sich als besonders wertvoll im Zusammenhang zum Beispiel mit der Beobachtung von Phasenverschiebungen oder der Dokumentation von elektrischer Kommunikationen dar.

Die folgenden drei Videos hat der Schrauberclub https://derschrauberclub.de/ auf Youtube eingestellt. Sie erklären den Umgang und die Leistungsfähigkeit eines sehr kleiner und preisgünstiger Oszilloskops.

Die Rezension des kleinen DigitalenSpeicherOszilloskops (DSO) des Schrauberclubs fällt recht positiv aus und bestätigt unsere eigenen Erfahrungen. Damit ist keine unbedingte Handlungsempfehlung verbunden (Kauf, Verwendung für einen bestimmten Zweck), aber es zeigt die prinzipielle Einsetzbarkeit des Gerätes. Ein wenig krankt die Einsetzbarkeit im Labor und der jeweiligen Praxis noch an der Kabelausstattung, denn schlechte oder unstetige Kontakte beeinträchtigen jedes Signal. Es handelt sich beim obigen um ein Einstrahlgerät. Darstellungen zum Vergleich zum Beispiel einer Phasenverschiebung von Signalverläufen wird man also nicht umsetzen können.

Mit dem richtigen Adapter sind die „richtigen“ Kabel anschließbar. Das vorangehende Video zeigt auch die prinzipielle Verwendung und Aussage des Signalverlaufs und der Signalhöhe.

Die Darstellung des Spannungsverlaufs zur Charakterisierung des Schaltverhaltens / Einflusses einer Spule stellt gegenüber dem, was mit einem Digitalmultimeter darstellbar / messbar ist eine signifikante Verbesserung dar. Der Spike, also starke Spannungsanstieg über das Maß der angelegten Spannung hinaus, beeinflusst die Lebenfähigkeit von Bauteilen in elektrischen Schaltungen maßgeblich.

Ebenfalls darstellbar ist der Einfluss eines Kondensators auf den Spannungsverlauf einer Schaltung.  Zur genaueren Untersuchung und zur Vereinfachung kann ein Funktionsgenerator hilfreich sein. Vielfach hilft auch schon ein entsprechend programmierter Mikrocontroller (z. B. Arduino NANO), dessen Digitale Ausgänge in definierten zeitlichen Abständen geschaltet werden können. Auch die Ausgabe von pulsweitenmodulierten Signalen ist möglich. Die für keines Geld (circa 10 €) aus diversen Quellen verfügbaren Funktionsgeneratoren haben in unseren Händen bisher nicht die in sie gesetzten Erwartungen erfüllt, weil den Signalen nicht „blind“ vertraut werden kann, also eine Überprüfung mit einem qualifizierteren DSO erfodert. Bei etwas größeren Investitionen lässt sich ein Funktionsgenerator erstehen, der auch gehobenen Ansprüchen genügt, programmierbar ist etc. Siehe folgendes Video.

Wozu überhaupt ein Funktionsgenerator, der Signale bis über 1 MHz zuverlässig abgibt? Überprüfung von Verbindungen zur Kommunikation zwischen Baugruppen oder Rechnern oder Rechnern und Peripherie könnte eine Aufgabe sein. Das Überprüfen des Verhaltens einer Baugruppe auf definierte Signalfolgen …

Beispiele folgen auf weiteren Seiten.