Einführung zum Oszilloskop

Was ist ein Oszilloskop?

Das Oszilloskop ist neben dem Multimeter das verbreitetste und wichtigste Mess- und Diagnosegerät in der Elektronik und Elektrotechnik. Mit Messinstrumenten mit Digitalwertanzeige wie Multimetern kann man Spannungsänderungen über die Zeit nur schlecht oder gar nicht aufzeichnen. Genau das ist deshalb der Haupteinsatzzweck von Oszilloskopen: die Messung von Spannungen über einen zeitlichen Verlauf und Darstellung derselben auf einem Bildschirm. 
 
Der Bildschirm ist in sogenannte “Divsions” eingeteilt, das sind rechteckige Kästchen, die eine Art Maßstab für die Zeitachse sowie die Spannungsachse bilden. Die Divisions sind mit den Knöpfen rechts neben dem Bildschirm einstellbar, sodass sie eine kleinere oder größeres Skala für Zeit und Signal repräsentieren. Die Verbindung vom Gerät zum Testobjekt / zur Schaltung, wo die Spannung gemessen werden soll, wird über einen sogenannten Tastkopf realisiert, der an einem Messkanal am Oszilloskop angeschlossen wird.
 
Oszilloskope sind komplexe und “mächtige” Messgeräte. Auf alle Funktionen eines hochwertigen Laboroszilloskopes einzugehen würde den Rahmen dieser Seite spregen. Wenn du allerdings die  wichtigsten Funktionen eines typischen Oszilloskopes sowie die zugehörige Bedienung kennenlernen willst, dann bist du hier genau richtig. Ergänzend zum Text findest auf der Seite auch eine Einführung im Videoformat (Teil 1 und 2) eingebettet ;).

Bedienoberfläche Oszilloskop

Die Bedienoberfläche anderer Modelle und Hersteller weicht logischerweise ab, die Grundfunktionen sind jedoch in der Regel identisch.

1) Bildschirm
Anzeige des Oszilloskops, ist unterteilt in “Divisions” , auf der x-Achse ist die Zeit aufgetragen, auf der y-Achse die Spannung.

2) Menüknöpfe

Zur Einstellung des jeweils ausgewählten Kanales,
z. B. Verstärkung des ausgewählten Tastkopfes, Invertierung des Signals usw.

 

3) Anschlüsse für Tastköpfe
In diesem Bereich können die Tastköpfe für die einzelnen Kanäle des Oszilloskops angeschlossen werden.

4) Vertikale Achseneinstellung: V / Division
Einstellung der Divsions in y-Achsen-Richtung , z. B.  1 V / Div anstatt 0,5 V / Div. Wenn beispielsweise die Spannungsamplitude zu groß ist und nicht auf den Bildschirm passt, kann man so die Anzeige anpassen, vergleichbar mit einem “rein- und rauszoomen” auf das Signal.

5) Kanalauswahl
Kanalauswahl (1-4), an jeden Kanal kann ein Tastkopf angeschlossen werden und das gemessene Signal angzeigt werden.
Außerdem: Verschiebung des gemessenen Spannungssignals in vertikaler Richtung (also auf der y-Achse) mittels Drehknopf.

6) Trigger
Die Triggerungsfunktion benötigt man, um ein stehendes Bild der zu messenden Spannung zu erhalten.

7) Horizontale Achseneinstellung: s / Division
In diesem Bereich können die Divisions in x-Achsen-Richtung eingestellt werden, also die Skala Zeit / Division.

8) Messfunktionen
In diesem Bereich können verschiedene Funktionen zur Messung eingestellt werden, zum Beispiel Einblendung eines Cursors auf der Signallinie, um Werte abzulesen.

9) Run/Stop & Autoset
Hier kann das Messbild angehalten werden. Nützlich, wenn man beispielsweise durch den Trigger kein vollständig stehendes Bild erreicht. Eine weitere sehr hilfreiche Funktion ist “Autoset”, hier stellt das Oszilloskop automatisch alle Funktionen für ein optimales Bild ein.

Bedienung eines Oszilloskops, Einstiegstutorial

Grundsätzlich erfordern unterschiedliche Anwendungen auch unterschiedliche Messvorgänge mit dem Oszilloskop. Wir gehen an dieser Stelle auf eine typische Spannungsmessung ein. Neben Tastköpfen zur Spannungsmessung kann man an ein Oszilloskop auch eine Strommesszange zur Messung und Darstellung von Strömen anschließen.

Der Tastkopf

Bevor wir auf den eigentlichen Messvorgang eingehen, klären wir noch kurz die wichtigsten Eigenschaften des Tastkopfes. Der Tastkopf hat zwei Anschlüsse, einer ist die Messklemme, die an den Punkt mit der zu messenden Spannung geklemmt werden muss und der zweite Anschluss ist die Masseklemme, die an die Masse der zu messenden Schaltung geklemmt wird.

Bei den meisten Tastköpfen kann man die Messklemme abziehen. Darunter ist eine Messspitze, die man verwenden kann, wenn der zu messende Punkt schwierig zugänglich ist oder keine Möglichkeit zum Anklemmen bietet.

Außerdem haben die meisten Tastköpfe einen Schalter, mit dem man das Teilerverhältnis einstellen kann, z. B. x1 oder x10. Der Tastkopf bildet zum Oszi Eingang nämlich einen Spannungsteiler und durch den Teilerverhältnis-Schalter ob  eine 1:1 Teilung oder ein Dämpfung des Signals von Faktor 10 realisiert werden soll (zu empfehlen).

Vorbereitung:

  1. Anschluss des Tastkopfes an das Oszilloskops
  2. Anschluss von Masseklemme und Messklemme in der Schaltung

Der Messvorgang

  1. Aktivieren des Kanals, an den Der Tastkopf angeschlossen ist (Druck auf entsprechende Taste, z. B. CH1 für Channel1)
  2. Einstellen des richtigen Teilerverhältnisses am Oszi
  3. Einstellen der horizontalen Achse: Es sollte ein Wert für Zeit / Division eingestellt werden, der es erlaubt das Signal in ausreichender Auflösung für ein gute Darstellung, jedoch nicht zu fein aufgelöst auf dem Bildschirm zu sehen. Bei einem Sinus-Signal beispielsweise könnte es je nach Anwendung Sinn machen, zwei bis drei Perioden auf dem Bildschirm “einzufangen”.
  4. Einstellen der vertikalen Achse: Es sollte ein Wert für Volt / Division eingestellt werden, der es erlaubt die Amplitude von Spitze zu Spitze auf dem Bildschirm einzufangen (auch wieder bei einem Sinus-Signal).
  5.  Trigger: Hier muss so lange am Trigger Knopf gedreht werden, bis das Spannungssignal nicht mehr “zittert” und man ein stehendes Bild erhält. Dann kann der angezeigte Messverlauf sauber analysiert werden.
Tastkopf für Spannungsmessung
Hochwertiges Oszilloskop mit vier Kanälen

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