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Ein einfaches Oszilloskop für den Anfänger


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Einfaches Oszilloskop

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Praktikum Oszilloskop

Im Praktikum Einführung Oszilloskop wird anhand des hier vorgestellten DSO150 das Arbeiten mit einem Oszilloskop vorgestellt.

Beschreibung des DSO150

Beschreibung des Vorläufers DSO-138

Alternativen

  • JOY-IT DSO-138 M von Reichelt: JOY-IT DSO-138 M 49,50€
  • Betrieb per USB oder mit einem 3,6V-Lithium-Ionen-Akku ist möglich (3,5 - 6 V)
  • Kompaktes Gehäuse
  • Umschaltung der Eingangsspannungen per mechanischem Schalter
Attention :-)

Das DSO150 kaufen

Das DSO150 wird in verschiedenen Varianten für relativ geringes Geld im Internet angeboten.

  • An besten ist ein Fertiggerät
  • mit einem BNC-Adapter zu Krokodilklemmen.
  • Leider sind Tastköpfe nicht gut geeignet, weil der Eingang des DSO150 nicht zu Tastköpfen passt.
  • Ein Netzgerät sollte nicht bestellt werden.

Daten des DSO150

Maximale Abtastrate 1 MSa/s
Bereich der Zeitbasis 10μs/Div - 500s/Div
Analoge Bandbreite 0 - 200kHz
Trigger-Modi Auto, Normal und Einzel (Single)
Empfindlichkeitsbereich 5mV/DIV - 20V/DIV
Trigger-Position Mitte des Puffers
Maximale Eingangsspannung 50V Spitze
Auflösung 12 Bit
Länge der Aufzeichnung 1024 Punkte
Spannungsversorgung 9V (8V - 10V)
Eingangsimpedanz 1MΩ // 20pF
Stromaufnahme ~120mA bei 9V
Attention attention

Vorsicht Netzgerät

  • Das DSO150 sollte nicht an einem Steckernetzteil betrieben werden.
  • Steckernetzteile haben an den Anschlüssen eine hohe Spannung gegen Erde.
  • 70V bis 100V Wechselspannung liegen oft an.
  • Die Spannung ist für Menschen ungefährlich, weil sehr hochohmig.
  • Elektronische Schaltungen könnten beschädigt werden.

Bestens geeignet ist

  • eine 9V Batterie bzw. 9V Akku.
DSO150.png
Bild 1: DSO150

Die Frontseite enthält

  • Die Anzeige,
  • die u.a. das Signal anzeigt und
  • ein Gitterkreuz (Rasterlinien) für
  • die Spannung (vertikal)
  • und die Zeit (horizontal)
  • vier Knöpfe für die Auswahl der Einstellung und
  • einen Drehknopf für Einstellung
DSO150-Bottom.png
Bild 2: Stromversorgung des DSO150

An der Unterseite liegt

  • der Anschluss für die Stromversorgung
  • ein Hohlstecker 5,5mm außen 2,1mm innen, positiv + innen
  • und der Ein-Aus-Schalter.
  • Das DSO160 läuft bei 8V bis 10V.
DSO150-Top.png
Bild 3: Anschlüsse des DSO150

An der Oberseite befinden sich

  • ein BNC-Anschluss, der mir dem BNC-Adapter verbunden wird
  • maximal zulässige Eingangsspannung 50V Spitze nicht überschreiten
  • ein Anschluss für ein 1kHz Testsignal und
  • ein Umschalter AC-DC-GND

In Bild 1 ist der BNC-Adapter angeschossen. Die rote Krokodilklemme ist an den Anschluss für das Testsignal geklemmt. Die schwarze Krokodilklemme wird nicht angeschlossen. Sie ist die Masseleitung.

DSO150-Detail.png
Bild 3: DSO150 Details

Das DSO150 verfügt über einige Möglichkeiten der Einstellung:

  • Die Eingangsempfindlichkeit V/DIV (1V in der Anzeige)
  • Die Lage des Nullpunktes (der linke Pfeil in der Anzeige)
  • Die Eingangskopplung (DC in der Anzeige)
  • Die Anzeigegeschwindigkeit SEV/DIV (0,5V in der Anzeige)
  • Der ausgewählte Anzeigebereich (oben in de Mitte der Anzeige)
  • Die Triggerung (AUTO in der Anzeige)
  • Die Flanke des Triggerung ( in der Anzeige)
  • Der Triggerpegel (der rechte Pfeil in der Anzeige)
  • Der Trigger-Status (Triggered in der Anzeige)
  • Start / Stop der Anzeige
  • Der Zustand der Anzeige (Running oben links in der Anzeige)

Einstellung der Werte

Attention >

Reset des DSO150

Vor der ersten Verwendung des DSO150 kann es notwendig sein, es zu initialisieren.

  • Die Knöpfe SEC/DIV und TRIGGER gleichzeitig länger als drei Sekunden drücken.
  • Dann kann es eine chaotische Anzeige mit durchlaufendem Signal geben:

Anschließend muss es kalibriert werden.

DSO150-Intial.png
Attention :-)

DSO150 kalibrieren

  • Es ist eine gute Idee, die folgenden Kalibrierungen nach jedem Einschalten durchzuführen.
  • Wenn unten links ein blaues Feld mit T.S. Amp: erscheint:
  • Den Knopf von ADJ betätigen bis T.S. Amp: 3.3V angezeigt wird.
  • Dann den Knopf von ADJ länger als drei Sekunden drücken, bis das blaue Feld unten links verschwindet.
  • Falls links oben "HOLD" angezeigt wird, den Taster OK betätigen bis Running erscheint.
  • Den Eingangswahlschalter auf GND stellen.
  • Den Knopf V/DIV länger als drei Sekunden drücken, bis die Linie und das gelbe Dreieck rechts auf gleicher Höhe liegen.
  • Den Eingangswahlschalter auf DC stellen,
  • den Eingang (rot) an das Testsignal legen,
  • die Eingangsempfindlichkeit auf 1V stellen und
  • die Anzeigegeschwindigkeit auf 0.5ms stellen.
  • Den Knopf Trigger länger als drei Sekunden drücken, bis das violette Dreieck rechts in der Mitte des Signals liegt.
  • Den Knopf SEC/DIV länger als drei Sekunden drücken, bis oben in der Mitte der dicke Balken in der Mitte des Bereichs liegt.

Eingangskopplung

  • Anzeige an der Stelle DC unten
  • Einstellung mit dem Schalter oben neben den Anschlüssen
AC
Wechselspannung, Der Eingang ist über einen Kondensator angeschlossen und es wird nur der Wechselspannungsanteil angezeigt
DC
Gleichspannung, die Spannung am Eingang wird angezeigt wie sie ist.
GND
Der Eingang liegt an Masse. Damit kann der Nullpunkt der Anzeige eingestellt werden.

Einstellung der Null-V-Linie

Für Messungen ist der Bezug auf 0V wichtig.

  • Der gelbe (blaue) Pfeil links an der Seite markiert die Null-V-Linie.
  • Den Schalter für die Eingangskopplung auf GND legen.
  • Die angezeigte Linie ist 0V.
  • Über die vertikale Position kann die Null-V-Linie auf eine der Rasterlinien der Anzeige gelegt werden.
  • Falls der gelbe Pfeil und die Linie nicht auf gleicher Höhe liegen:

Die Taste V/DIV für mindestens drei Sekunden drücken.

Eingangsempfindlichkeit

  • Anzeige unten ganz links in V bzw. mV
  • gemeint ist damit V/Div bzw. mV/Div.
  • Mit Div ist der Abstand der horizontalen Linien gemeint.
  • Die Eingangsempfindlichkeit bedeutet also, wie viel V bzw. mV zwischen zwei Linien liegen.
  • Auswahl mit dem Knopf V/DIV
  • V/DIV so lange betätigen, bis in der Anzeige das Feld unten ganz links blau eingerahmt ist.
  • Einstellung mit dem Knopf ADJ
  • Wenn die Empfindlichkeit zu hoch (zu kleiner Wert in V/DIV) ist, wird immer noch ein Signal angezeigt, dass "normal" aussehen kann.
  • Am besten mit 20V/DIV beginnen und auf geringere Werte schalten, bis das Signal gut ablesbar ist.
  • Es gibt keine Anzeige, dass das dargestellte Signal abgeschnitten wurde.
  • Falls kein Signal angezeigt wird, ist oft eine zu hohe Empfindlichkeit gewählt.

Ist Trigger auf Auto?

Wenn oben links nicht Running steht, den Knopf OK betätigen.

Vertikale Position

  • Anzeige über den gelben (blauen) Pfeil links an der Seite.
  • Auswahl Knopf V/DIV bis der Pfeil links blau dargestellt wird.
  • Einstellung mit dem Drehknopf ADJ
  • Der Drehknopf ADJ kann im Modus Fein und Grob betrieben werden.
  • Umschalten des Modus durch Drücken des Drehknopf ADJ
  • Anzeige: Oben neben Running/Hold:
  • >> meint Grob (Siehe Bild 4)
  • sonst Fein

Anzeigegeschwindigkeit

Auch Zeitbasis genannt.

Damit wird eingestellt, welche Zeit zwischen zwei vertikalen Rasterlinien liegt, in µs, ms oder s.

  • Die Anzeige oberhalb des SEC/DIV-Knopfs in µs, ms oder s.
  • damit ist µs/Div, ms/Div oder s/Div gemeint
  • Mit Div ist der Abstand der vertikalen Linien.
  • Anzeigegeschwindigkeit bedeutet also, wie viel µs, ms oder s zwischen zwei Linien liegen.
  • Auswahl mit den Knopf SEC/DIV
  • SEC/DIV solange betätigen, bis das Feld unten über dem Knopf SEC/DIV blau umrahmt ist.
  • Einstellung mit dem Drehknopf ADJ
  • Wenn die Anzeigegeschwindigkeit zu hoch, d.h. die Zeit zu gering ist, wird möglicherweise nur eine Linie angezeigt.

Wenn die Anzeigegeschwindigkeit zu gering, d.h. die Zeit zu hoch ist, wird das Signal nicht oder nicht mehr angezeigt. Oben rechts steht "Waiting" oder "Holdoff".

  • Oben links muss Runnig stehen. Eventuell den Knopf "Ok" betätigen.

Auswahl des Anzeigebereichs

Es werden 1024 Messungen aufgenommen.

Es wird nur ein Teil der Messungen angezeigt.

  • Die Anzeige oben in der Mitte stellt dar, welcher Bereich angezeigt wird.
  • Diese Bereich kann eingestellt werden.
  • Auswahl mit dem Knopf SEC/DIV
  • SEC/DIV solange betätigen, bis der Anzeigebereich oben blau dargestellt ist
  • Einstellung mit dem Drehknopf ADJ
  • Der Drehknopf ADJ kann im Modus Fein und Grob betrieben werden.
  • Umschalten des Modus durch Drücken des Drehknopf ADJ
  • Anzeige: Oben neben Running/Hold:
  • >> meint Grob (Siehe Bild 4)
  • sonst Fein
  • Wird der Knopf SEV/DIV länger als drei Sekunden gedrückt, wird der Bereich in die Mitte gelegt.
Attention >

Triggerung

Triggerung bedeutet, dass eine neue Aufnahme der Eingangsspannung gestartet wird.

Dazu sind drei Einstellungen notwendig.

  • Wie die Triggerung erfolgen soll
  • Automatisch
  • Normal
  • Einzelaufnahme
  • Bei welcher Flanke des Signals die Triggerung (Triggerflanke) erfolgen soll
  • bei fallender Flanke
  • bei steigender Flanke
  • Bei welcher Spannung des Signals die Triggerung erfolgen soll (Trigger-Level)

Einstellung der Triggerung

  • Anzeige oberhalb des Knopfs TRIGGER
  • AUTO für automatische Triggerung
  • Der Trigger-Level hat keine Wirkung
  • Die Triggerflanke wird berücksichtigt
  • Die Aufnahme läuft nach dem Ende einer Aufnahme beim nächsten Trigger wieder an.
  • NORM für normale Triggerung
  • Sowohl der Trigger-Level als auch die Triggerflanke werden berücksichtigt
  • Die Aufnahme läuft nach dem Ende einer Aufnahme beim nächsten Trigger wieder an.
  • Wenn der Trigger-Level außerhalb des Bereichs der Eingangsspannung liegt, wird nie getriggert.
  • SING für Einzelaufnahme
  • Sowohl der Trigger-Level als auch die Triggerflanke werden berücksichtigt
  • Eine Aufnahme durch den Knopf OK beim nächsten Trigger(oben rechts Triggered) gestartet oben (links Running) und bleibt dann stehen (oben links HOLD).
  • Vor dem Trigger wird oben links Waiting angezeigt.
  • Wenn der Trigger-Level außerhalb des Bereichs der Eingangsspannung liegt, wird nie getriggert und es bleibt Waiting.
  • Die Anzeige Holdoff bedeutet, dass Messungen vor dem angezeigten Bereich aufgenommen werden.
  • Auswahl mit den Knopf Trigger bis AUTO, NORM bzw. SING blau eingerahmt sind
  • Einstellung mit dem Drehknopf ADJ

Einstellung der Triggerflanke

  • Anzeige unten rechts
  • fallende Flanke
  • steigende Flanke
  • Auswahl mit den Knopf Trigger bis oder blau eingerahmt sind.
  • Einstellung mit dem Drehknopf ADJ

Einstellung des Trigger-Levels

  • Der Trigger-Level ist im Modus AUTO ohne Wirkung.
  • Anzeige durch den violetten (blauen) Pfeil an der rechten Seite
  • Auswahl mit den Knopf Trigger bis der Pfeil an der rechten Seite blau ist
  • Einstellung mit dem Drehknopf ADJ
  • Der Drehknopf ADJ kann im Modus Fein und Grob betrieben werden.
  • Umschalten des Modus durch Drücken des Drehknopf ADJ
  • Anzeige: Oben neben Running/Hold:
  • >> : Grob (Siehe Bild 4)
  • sonst Fein
  • Wird der Knopf Trigger länger als drei Sekunden gehalten, wird er Trigger-Level auf etwa die Hälfte der Eingangsspannung eingestellt.
  • Falls sich der blaue Pfeil ganz oben ober ganz unten befindet: Den Knopf Trigger länger als drei Sekunden drücken.
  • Der Trigger-Level ist immer relativ zum Eingangsbereich.

Anzeige von Messwerten

DSO150-Detail-2.png
Bild 4: DSO150 Anzeige von Messwerten
  • Wenn der OK-Knopf betätigt wird, schaltet die Anzeige
  • in den Modus HOLD und die Anzeige ist eingefroren (HOLD in der Anzeige oben links)
  • und den Modus Running und die Anzeige ist aktuell (Running in der Anzeige oben links)
  • Wird der OK-Knopf für 3 Sekunden gedrückt,
  • werden die Messwerte der Anzeige angezeigt
  • Wird der OK-Knopf für 3 Sekunden gedrückt,
  • werden die Messwerte nicht mehr angezeigt.

Die Messwerte beziehen sich auf das dargestellte Signal:

Freq : Frequenz
Cycl : Periode
PW : Dauer
Duty : Tastverhältnis
Vmax : maximale Spannung
Vmin : minimale Spannung
Vavr : mittlere Spannung
Vpp : Sitze zu Spitze-Wert der Spannung
Vrms : effektive Spannung

Test-Signal

Das vom DSO150 generierte Testsignal dient, dazu einen angeschlossenen Tastkopf zu kalibrieren.

  • Bei dem dem Autor vorliegenden Gerät ist eine Kalibrierung mehrere Tastköpfe nicht möglich gewesen. Die Ursache ist vermutlich eine zu hohe Eingangskapazität des DSO150.

Das DSO150 kann zwei verschiedene Testsignale liefern.

Die Auswahl des Testsignals erfolgt über den Knopf von ADJ.

  • Wird der Knopf von ADJ länger als drei Sekunden gedrückt,
  • erscheint unten links in der Anzeige ein blau hinterlegtes Feld mit
  • T.S. Amp: 3.3V
  • Die Amplitude des Testsignals kann durch Drücken des Knopfes von ADJ umgeschaltet werden.
  • T.S. Amp: 0,1V
  • Wird der Knopf von ADJ länger als drei Sekunden gedrückt, verschwindet die Anzeige wieder.
  • Die Amplitude des Testsignals sollte immer auf 3.3V stehen.
  • Nach der Anzeige T.S. Amp: muss die Null-Linie und der Trigger-Level durch Drücken von V/DIV und TRIGGER neu kalibriert werden.
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Fazit

  • Das DSO150 ist mit seinem Preis von etwa 40€ natürlich nicht mit einem semiprofessionellen Oszilloskop vergleichbar.
  • aber es kann für Anfänger durchaus gute Dienste leisten.
  • Mit dem DSO150 können einfache Signale hinreichend angezeigt werden.
  • Wie Signale voneinander abhängen, kann nicht angezeigt werden, weil das DSO150 nur einen Kanal hat.
  • Es bietet für ein Oszilloskop notwendigen Einstellungen:
  • Eingangsspannungsbereich
  • Null-V-Linie
  • Zeitbasis
  • Verschiebung des Zeitbereichs
  • Trigger-Modus und
  • Triggerpegel
  • Halten der Anzeige
  • Und das alles ist hübsch anzusehen
  • Messwerte können angezeigt werden.
  • Spannungswerte werden mit hoher Genauigkeit vorgegaukelt, die den tatsächlichen Werten oft nicht entsprechen.
  • Daraus berechnete Werte sind korrekt.
  • Aufgrund der geringen Bandbreite von 200kHz ist es für viele moderne Anwendungen nicht geeignet.
  • Der Eingangswiderstand von 1MΩ ist für moderne Messungen zu gering.
  • Die Eingangsimpedanz (soll 1MΩ // 10pF) wird nicht immer eingehalten,
  • so dass Standard-Tastköpfe nicht verwendet werden können.
  • Die Anzeige ist instabil und
  • muss oft und bei Umstellung von Bereichen nachjustiert werden.
  • Die Verwendung von Steckernetzteilen ist nicht zu empfehlen.
  • Das DSO150 ist eigentlich für den mobilen Einsatz unter Verwendung einer 9V Batterie gut geeignet.
  • Leider fehlt eine Anzeige für zu geringe Versorgungsspannung,
  • vor allem, weil das DSO150 dann zu fehlerhafter Anzeige neigt.
  • Das DSO150 ist ein Gerät für Anfänger, um sich in das Arbeiten mit dem Oszilloskop einzuarbeiten.
  • Für viele Praktika im Rahmen der Praktischen Elektronik ist es geeignet.
  • Das DSO150 ist ein typisches Gerät, das im wesentlichen auf Software beruht.
  • Per Software werden hübsche Features realisiert,
  • die dafür notwendige Hardware ist dafür allerdings unzureichend.