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Ein einfaches Oszilloskop für den Einsteiger


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Einfaches Oszilloskop


Einfaches Oszilloskop

Attention pin

Praktikum Oszilloskop

Im Praktikum Einführung Oszilloskop wird anhand des hier vorgestellten DSO150 in die Bedienung eines Oszilloskops eingeführt.

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 über mechanischen Schalter
Attention :-)

Das DSO150 kaufen

Das DSO150 wird im Interne in verschiedenen Varianten für relativ wenig Geld angeboten.

  • Am besten ist ein Fertiggerät
  • mit einem BNC-Adapter auf Krokodilklemmen.
  • Tastköpfe sind leider nicht geeignet, da der Eingang des DSO150 elektrisch nicht für Tastköpfe geeignet ist.
  • Ein Netzgerät sollte nicht mitbestellt 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 mit einem Steckernetzteil betrieben werden.
  • Steckernetzteile haben an den Anschlüssen eine hohe Spannung gegen Erde.
  • 70V bis 100V Wechselspannung liegen häufig an.
  • Die Spannung ist für Menschen ungefährlich, da sie sehr hochohmig ist.
  • Elektronische Schaltungen können beschädigt werden.

Bestens geeignet ist

  • eine 9V-Batterie oder ein 9V-Akku.
  • Ein 9V-Akku auf LiPo-Basis liefert eine konstante 9V Spannung.
DSO150_s.png
Bild 1: DSO150

Die Frontseite enthält

  • die Anzeige,
  • die unter anderem das Signal anzeigt und
  • ein Gitternetz (Rasterlinien) für
  • die Spannung (vertikal)
  • und die Zeit (horizontal),
  • vier Tasten zur die Auswahl der Einstellung und
  • einen Drehknopf für die Einstellungen.
DSO150-Bottom.png
Bild 2: Stromversorgung des DSO150

An der Unterseite befindet sich

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

An der Oberseite befinden sich

  • eine BNC-Buchse, die mit dem BNC-Adapter verbunden wird
  • Die maximal zulässige Eingangsspannung darf 50V Spitze nicht überschreiten.
  • ein Anschluss für ein 1kHz Testsignal und
  • einen AC-DC-GND-Umschalter

In Bild 1 ist der BNC-Adapter angeschlossen. Die rote Krokodilklemme ist mit dem Anschluss für das Testsignal verbunden. Die schwarze Krokodilklemme ist nicht angeschlossen. Sie ist die Masseleitung.

DSO150-Detail.png
Bild 3: DSO150 Details

Das DSO150 verfügt über mehrere Einstellmöglichkeiten:

  • Die Eingangsempfindlichkeit V/DIV (1V in der Anzeige)
  • Die Lage des Nullpunktes (linker Pfeil in der Anzeige)
  • Die Eingangskopplung (DC in der Anzeige)
  • Die Anzeigegeschwindigkeit SEV/DIV (0,5V in der Anzeige)
  • Der ausgewählte Anzeigebereich (oben in der Mitte der Anzeige)
  • Die Triggerung (AUTO in der Anzeige)
  • Die Triggerflanke ( in der Anzeige)
  • Der Triggerpegel (rechter Pfeil in der Anzeige)
  • Der Triggerstatus (Triggered in der Anzeige)
  • Start / Stop der Anzeige
  • Der Status der Anzeige (Running oben links in der Anzeige)

Einstellung der Werte

Attention >

DSO150 zurücksetzen

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

  • Die Tasten SEC/DIV und TRIGGER gleichzeitig länger als drei Sekunden drücken.
  • Danach kann es zu einer chaotischen Anzeige mit einem durchlaufenden Signal kommen:

Es muss dann kalibriert werden.

DSO150-Intial.png
Attention :-)

DSO150 kalibrieren

  • *s ist eine gute Idee, die folgenden Kalibrierungen nach jedem Einschalten durchzuführen.
  • Wenn unten links ein blaues Feld mit T.S. Amp: erscheint:
  • Den Knopf ADJ so oft drücken, bis T.S. Amp: 3.3V angezeigt wird.
  • Dann den Knopf ADJ länger als drei Sekunden drücken, bis das blaue Feld links unten in der Anzeige verschwindet.
  • Falls links oben HOLD angezeigt wird, die Taste OK so oft betätigen, bis Running erscheint.
  • Den Eingangswahlschalter auf GND einstellen.
  • Die Taste V/DIV länger als drei Sekunden drücken, bis die Linie und das gelbe Dreieck rechts auf gleicher Höhe sind.
  • Den Eingangswahlschalter auf DC stellen.
  • Den Eingang (rot) mit dem Testsignal verbinden.
  • Die Eingangsempfindlichkeit auf 1V einstellen.
  • Die Anzeigegeschwindigkeit auf 0.5ms einstellen.
  • Die Taste Trigger länger als drei Sekunden drücken, bis sich das violette Dreieck rechts in der Mitte des Signals befindet.
  • Die Taste SEC/DIV länger als drei Sekunden drücken, bis in der Mitte der dicke Balken oben 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 so dargestellt wie sie ist.
GND
Der Eingang ist mit Masse verbunden. 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 auf der linken 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 Gitternetzlinien der Anzeige verschoben werden.
  • Falls der gelbe Pfeil und die Linie nicht auf einer Höhe liegen:

Die Taste V/DIV länger als drei Sekunden drücken.

Eingangsempfindlichkeit

  • Anzeige unten links in V oder mV
  • Damit ist V/Div bzw. mV/Div gemeint.
  • Mit Div ist der Abstand der horizontalen Linien gemeint.
  • Die Eingangsempfindlichkeit bedeutet also, wieviel V bzw. mV zwischen zwei Linien liegen.
  • Auswahl mit der Taste V/DIV
  • Die Taste V/DIV so oft drücken, bis in der Anzeige das Feld links unten blau umrahmt ist.
  • Einstellung mit dem Knopf ADJ
  • Ist Empfindlichkeit zu hoch (zu kleiner Wert in V/DIV) ist, wird immer noch ein Signal angezeigt, das "normal" aussehen kann.
  • Am besten mit 20V/DIV beginnen und auf kleinere Werte schalten, bis das Signal gut erkennbar ist.
  • Es gibt keinen Hinweis, dass das angezeigte 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, die Taste OK drücken.

Vertikale Position

  • Anzeige des gelben (blauen) Pfeils links.
  • Die Taste V/DIV so oft drücken, bis der Pfeil links blau angezeigt wird.
  • Einstellung mit dem Drehknopf ADJ
  • Der Drehknopf ADJ kann in den Modi Fein und Grob betrieben werden.
  • Umschalten des Modus durch Drücken des Drehknopfs ADJ.
  • In der Anzeige oben neben Running/Hold:
  • >> bedeutet Grob (Siehe Bild 4)
  • sonst Fein

Anzeigegeschwindigkeit

Auch Zeitbasis genannt.

Die Zeit, die zwischen zwei vertikalen Gitterlinien liegt, in µs, ms oder s.

  • Die Anzeige über der SEC/DIV-Taste in µs, ms oder s.
  • Damit ist µs/Div, ms/Div oder s/Div gemeint
  • Mit Div ist der Abstand der vertikalen Linien gemeint.
  • Anzeigegeschwindigkeit bedeutet wieviel µs, ms oder s zwischen vertikalen Linien liegen.
  • Auswahl mit der Taste SEC/DIV.
  • Die Taste SEC/DIV so oft drücken, bis in der Anzeige das Feld über der Taste SEC/DIV blau umrahmt ist.
  • Einstellung mit dem Drehknopf ADJ.
  • Der Drehknopf ADJ kann in den Modi Fein und Grob betrieben werden.
  • Umschalten des Modus durch Drücken des Drehknopfs ADJ
  • Anzeige: Oben neben Running/Hold:
  • >> bedeutet Grob (Siehe Bild 4)
  • sonst Fein
  • Ist die Anzeigegeschwindigkeit zu hoch, d.h. die Zeit zu kurz, wird möglicherweise nur eine Linie angezeigt.

Ist die Anzeigegeschwindigkeit zu niedrig, d.h. die Zeit zu hoch, wird das Signal nicht oder nicht mehr angezeigt. Oben rechts steht Waiting oder Holdoff.

  • Oben links muss Runnig stehen. Gegebenenfalls die Taste Ok drücken.

Auswahl des Anzeigebereichs

Es werden 1024 Messungen aufgenommen.

Es wird nur ein Teil der Messwerte angezeigt.

  • Die Anzeige oben in der Mitte stellt dar, welcher Bereich angezeigt wird.
  • Dieser Bereich ist einstellbar.
  • Auswahl mit der Taste SEC/DIV.
  • SEC/DIV so oft drücken, bis der Anzeigebereich oben blau erscheint.
  • Einstellung mit dem Drehknopf ADJ.
  • Der Drehknopf ADJ kann in den Modi Fein und Grob betrieben werden.
  • Umschalten des Modus durch Drücken des Drehknopfs ADJ
  • Anzeige: Oben neben Running/Hold:
  • >> bedeutet Grob (Siehe Bild 4)
  • sonst Fein
  • Wird die Taste SEV/DIV länger als drei Sekunden gedrückt, wird der Bereich zentriert.
Attention >

Triggerung

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

Dazu sind drei Einstellungen erforderlich.

  • Wie die Triggerung erfolgen soll
  • Automatisch
  • Normal
  • Einzelaufnahme
  • Bei welcher Flanke des Signals die Triggerung erfolgen soll (Triggerflanke)
  • bei fallender Flanke
  • bei steigender Flanke
  • Bei welcher Spannung des Signals getriggert werden soll (Triggerpegel)

Einstellung der Triggerung

  • Anzeige über der Taste TRIGGER
  • AUTO für automatische Triggerung.
  • Der Triggerpegel hat keine Auswirkung.
  • Die Triggerflanke wird berücksichtigt.
  • Nach Ende einer Aufzeichnung beginnt eine neue Aufzeichnung mit dem nächsten Trigger.
  • NORM für normale Triggerung.
  • Sowohl der Triggerpegel als auch die Triggerflanke werden berücksichtigt.
  • Nach Ende einer Aufzeichnung beginnt eine neue Aufzeichnung mit dem nächsten Trigger.
  • Wenn der Triggerpegel außerhalb des Bereichs der Eingangsspannung liegt, wird nie getriggert.
  • SING für Einzelaufnahme.
  • Sowohl der Triggerpegel als auch die Triggerflanke werden berücksichtigt.
  • Eine Aufzeichnung wird mit der Taster OK initiiert. Die Anzeige oben links ist dann Waiting. Wenn dann die Triggerbedingung (Triggerpegel und Triggerflanke) erfüllt ist, läuft die Aufzeichnung weiter (links Running) und bleibt dann stehen (oben links HOLD).
  • Vor dem Trigger wird oben links Waiting angezeigt.
  • Wenn der Triggerpegel außerhalb des Bereichs der Eingangsspannung liegt, wird nie getriggert und es bleibt Waiting.
  • Die Anzeige Holdoff bedeutet, dass Messungen vor dem angezeigten Bereich aufgezeichnet werden.
  • Den Taster Trigger so oft drücken, bis AUTO, NORM bzw. SING blau umrahmt ist.
  • Einstellung mit dem Drehknopf ADJ.

Einstellung der Triggerflanke

  • Anzeige unten rechts
  • fallende Flanke
  • steigende Flanke
  • Die Taste Trigger so oft betätigen, bis oder blau umrahmt ist.
  • Einstellung mit dem Drehknopf ADJ.

Einstellung des Triggerpegels

  • Der Triggerpegel hat im Modus AUTO keine Auswirkung.
  • Der Triggerpegel wird durch den violetten (blauen) Pfeil auf der rechten Seite angezeigt.
  • Die Taste Trigger so oft betätigen, bis der Pfeil auf der rechten Seite blau ist
  • Einstellung mit dem Drehknopf ADJ
  • Der Drehknopf ADJ kann in den Modi Fein und Grob betrieben werden.
  • Umschalten des Modus durch Drücken des Drehknopfs ADJ
  • Anzeige: Oben neben Running/Hold:
  • >> : Grob (Siehe Bild 4)
  • sonst Fein
  • Wird die Taste Trigger länger als drei Sekunden gedrückt, wird er Triggerpegel auf etwa die Hälfte der Eingangsspannung gesetzt.
  • Falls sich der blaue Pfeil ganz oben ober ganz unten befindet: Die Taste Trigger länger als drei Sekunden drücken.
  • Der Triggerpegel ist immer relativ zum Eingangsbereich.

Anzeige von Messwerten

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Bild 4: DSO150 Messwertanzeige
  • Wenn die Taste OK gedrückt wird, wechselt die Anzeige
  • in den Modus HOLD und die Anzeige ist eingefroren (HOLD in der Anzeige oben links)
  • und den Modus Running und die Anzeige läuft (Running in der Anzeige oben links)
  • Wenn die Taste OK 3 Sekunden lang gedrückt wird,
  • werden die Messwerte der Anzeige angezeigt.
  • Wenn die Taste OK erneut für 3 Sekunden gedrückt wird,
  • werden die Messwerte nicht mehr angezeigt.

Die Messwerte beziehen sich auf das angezeigte 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 erzeugte Testsignal dient zur Kalibrierung eines angeschlossenen Tastkopfes.

  • Mit dem dem Verfasser zur Verfügung stehenden Gerät war eine Kalibrierung bei mehreren Tastköpfen nicht möglich. Die Ursache ist vermutlich eine zu hohe Eingangskapazität des DSO150.

Das DSO150 kann zwei unterschiedliche Testsignale liefern.

Die Auswahl des Testsignals erfolgt drücken des Drehknopfs ADJ.

  • Wird der Knopf 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 von ADJ umgeschaltet werden.
  • T.S. Amp: 0,1V
  • Wird 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 Triggerpegel durch gleichzeitiges Drücken von V/DIV und TRIGGER neu kalibriert werden.
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Fazit

  • Das DSO150 ist mit seinem Preis von ca. 40€ natürlich nicht mit einem semiprofessionellen Oszilloskop zu vergleichen.
  • Für Einsteiger kann es aber durchaus gute Dienste leisten.
  • Mit dem DSO150 können einfache Signale ausreichend dargestellt werden.
  • Wie Signale voneinander abhängen, kann nicht dargestellt werden, da das DSO150 nur einen Kanal hat.
  • Es bietet die 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.
  • Die Messwerte können angezeigt werden.
  • Spannungswerte werden mit hoher Genauigkeit vorgegaukelt, obwohl sie oft nicht den tatsächlichen Werten entsprechen.
  • Daraus berechnete Werte sind korrekt.
  • Aufgrund der geringen Bandbreite von 200kHz ist das DSO150 für viele moderne Anwendungen ungeeignet.
  • Der Eingangswiderstand von 1MΩ ist für moderne Messungen zu klein.
  • Die Eingangsimpedanz (soll: 1MΩ // 10pF) wird nicht immer eingehalten,
  • Standard-Tastköpfe können nicht verwendet werden.
  • Die Anzeige ist instabil und
  • muss häufig und bei Bereichswechsel nachjustiert werden.
  • Die Verwendung von Steckernetzteilen ist nicht zu empfehlen.
  • Das DSO150 ist eigentlich für den mobilen Einsatz mit einer 9V Batterie gut geeignet.
  • Leider fehlt eine Anzeige für zu niedrige Versorgungsspannung,
  • zumal das DSO150 dann zu Fehlmessungen neigt.
  • Das DSO150 ist ein Gerät für Einsteiger, um sich mit dem Oszilloskop vertraut zu machen.
  • Es eignet sich für viele Praktika im Rahmen der Praktischen Elektronik.
  • Das DSO150 ist ein typisches softwarebasiertes Gerät.
  • Nette Features werden durch Software realisiert,
  • die dafür notwendige Hardware ist aber unzureichend.