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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verständnissprobleme mit Oszilloskop


Autor: Karl (Gast)
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Irgendwie blicke ich mit meinem Oszi nicht durch.  Ich habe eine
Schaltung gebastelt, die eine Halogenlampe mit PWM dimmt.
Wenn ich mit der Tastkopfspitze auf den Pluspol des Schaltungsausganges
gehe (Und die Massekrokodilklemme offen lasse), dann sehe ich kein
PWM-Signal am Schirm, sondern scheinbar nur eine Gleichspannung. Selbst
wenn ich das PWM-Signal auf 20 Herz einstelle, so dass die Halogenlampe
sichtbar flackert, sehe ich auf dem Schirm nur eine Gleichspannung.

Die Masse scheint sich das Oszi über den gemeinsamen Netzanschluss zu
saugen. Jedenfalls hat es keinen EInfluss, ob ich die
Masse-Krokodilklemme des Tastkopfes anklemme oder nicht.

Am Labornetzteil kann ich die negative Spannung von der Masse trennen.
Dann sehe ich auf dem Schirm einen Sinus, dessen Spannung scheinbar
unabhängig ist von der am Labornetzteil eingestellten. Irgendwie
scheint sich der Sinus der Netzspannung in die Messung hinein zu
schleichen.

Das unverständlichste:
Wenn ich mit der Tastkopfspitze an den Minuspol meiner Schaltung gehe,
sehe ich plötzlich das PWM-Signal, nur mit einer viel geringeren
Spannung. Habe es nicht durchgemessen, aber es müsste ungefähr ein
zehntel der PWM-Max-Spannung zu sein.
Auch das Triggern klappt hier wunderbar.

Habe mir nun ein Buch über Oszilliskop-Gedöhns gekauft, und ich denke
eigentlich, dass ich das Prinzip verstanden habe, aber in meinem obigen
Fall blicke ich nun wirklich nicht mehr durch.

Die Ergebnisse reichen zwar auch aus, um die Anstiegszeiten an meinem
MOSFET in meiner Schaltung zu erkennen, aber so ganz zufriedenstellend
ist das trotzdem  nicht.

Hat jemand eine Idee, was ich falsch gemacht haben könnte?
Notfalls könnt ich den Versuchsaufbau mit Oszieinstellungen auch
fotografieren.

Autor: Dirk (Gast)
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Ja, du solltest das Buch noch einmal lesen.

Die Masse des Oszi ist natürlich mit dem Schutzkontakt verbunden
(VDE-Vorschriften!).

Was für eine Spannung kommt eigentlich am Ausgang des PWM-Teils raus?
Die Masseklemme des Tastkopfes solltest du auch auf die richtige Masse
klemmen. Vorsicht bei Netzbetriebenen Geräten. Nur mit Trenntrafo
arbeiten!
Wenn du die Oszi-Masse richtig anklemmst lösen sich so einige Probleme.

Autor: Karl (Gast)
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Danke Dirk.

Beim Versuch, dir meinen VErsuchsaufbau genau zu erklären, ist mir
folgendes klar geworden:
Mein IRL540N schaltet ja nicht +, sondern -, so dass logischerweise
eine Gleichspannung angezeigt werden muss, wenn ich den Tastkopf an +
halte.

Muss ich mal versuchen an meinem Netzteil Masse an + zu klemmen, was
ich leicht durch verschieben eines kleinen Bleches testen kann.

Was mich mir aber immer noch nicht klar ist, wo der Sinus herkommt,
wenn ich am Netzteil Masse und - trenne und den Tastkopf nur an +
halte, ohne die Masseklemme des Tastkopfes anzuklemmen.

Autor: Unbekannter (Gast)
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Oh, oh, ich ahne Böses...

Erstmal musst Du Dir über den Unterschied von "Masse" und "Erde"
klar werden.

Du hasst also ein Labornetzteil, bei dem Du den negativen Pol mit der
Erde verbinden kannst?

Die Masse des Oszi ist übrigens immer mit der Erde verbunden.

Autor: Sssssss (Gast)
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>Was mich mir aber immer noch nicht klar ist, wo der Sinus herkommt,
>wenn ich am Netzteil Masse und - trenne und den Tastkopf nur an +
>halte, ohne die Masseklemme des Tastkopfes anzuklemmen.

Halt mal die Oszispitze an deinen Finger...
Und siehe da du produzierst auch nen Sinus.

Ne natürlich Quatsch... Versuch mal abzulesen welche Frequenz der Sinus
hat.
Na ? 50Hz !
Ist einfach nur die Netzfrequenz.. Schwirrt überall rum ;)

Autor: Karl (Gast)
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@Unbekannter

was ist denn der Unterschied zwischen Masse und Erde? Ich dachte
wirklich das wäre das gleiche.

Ich versuche es mal mit meinen eigenen Worten zu erklären, in der
Hoffnung, dass ihr mich korrigiert, wenn ich etwas falsches behaupte:

Die Ausgänge eine normalen Trafos (also kein Spartrafo) sind komplett
Erd- bzw massefrei.
Wenn ich diese Ausgangsspannung nun mit einem Gleichrichter +
Kondensator gleichrichte und glätte, habe ich eine Gleichspannung, die
ebenfalls Masse bzw Erdrei ist.

Nun könnte ich den Minuspol dieser Gleichspannung mit dem Schutzleiter
verbinden, also Erden. Nun wäre Minus also identisch mit Erde und auch
Masse.
Aber ich könnte genau so gut auch den Pluspol mit dem Schutzleiter
verbinden.
Dafür ist wohl auch das kleine Blech an meinem Labornetzgerät da.

Ich habe übrigens meine Schaltung testweise einmal so an mein
Labornetzteil angeschlossen, dass auch diese Schaltung massefrei ist.
Nämlich einfach das Blech, das Masse mit + oder - verbindet, am
Labornetzteil entfernt. Nun müsste ja auch der Ausgang meiner Schaltung
massefrei sein. Nun muss ich, damit am Oszi etwas gescheites (also kein
Sinus) angezeigt wird, die Massekrokodilklemme des Oszis anklemmen. Nun
ist es auch egal, wie herum ich pole.
Aaaaaber: Die Spannung müsste nun eigentlich zwischen 0 und 10 bzw
zwischen 0 und -10 alternieren. Laut Oszibild alterniert sie aber nur
zwischen 9 und 10 bzw -9 und 10 V.  Die Halogenlampe flackert aber
trotzdem so heftig, dass ich eigentlich annehmen muss, dass dort
wirklich zwischen 0 und 10 V ankommen. Also so ganz bin ich wirklich
noch nicht durchgestiegen.


Vielen Dank für Eure Korrekturen und
viele Grüße
Karl

Autor: Siggi (Gast)
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>Aaaaaber: Die Spannung müsste nun eigentlich zwischen 0 und 10 bzw
>zwischen 0 und -10 alternieren. Laut Oszibild alterniert sie aber nur
>zwischen 9 und 10 bzw -9 und 10 V.  Die Halogenlampe flackert aber
>trotzdem so heftig, dass ich eigentlich annehmen muss, dass dort
>wirklich zwischen 0 und 10 V ankommen. Also so ganz bin ich wirklich
>noch nicht durchgestiegen.

Hallo,

schau Dir mal Deinen Tastkopf vom Oszi an. So wie sich das anhört hast
Du den Vorteiler x10 eingeschaltet.

Gruß
Siegfried

Autor: Thomas O. (Gast)
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Wenn ich mit Gleichspannung hantiere also meine Schaltungen mit dem Oszi
betrachte dann brauchste Sowohl die Tastkopspitze als auch das
dazugehörige Minuskabel. Also wie beim Multimeter. Wenn man bei 230V
misst reicht nur die Tastkopfspitze weil das Oszi selbst ja schon an
Masse/Erde hängt. Dann kann man auch ncihts verkehrt machen so wie es
mir mal passiert ist, erste Messung ist gut gegangen weil ich zufällig
mit dem Tastkopf auf die Phase bin und mit der Minusleitung auf den
Nullleiter, beim 2ten mal hats nen Kurzen gegeben weil ich mit der
Minuskabel an die Phase geraten bin.

Autor: Unbekannter (Gast)
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Also:

Masse und Erde ist nicht das gleiche.

Erde ist klar was das ist. Erde ist das Potential das unsere Erde hat.

Masse ist ein Begriff für einen Bezugspunkt. Masse definiert kein
absolutes Potential, sondern einfach einen Punkt auf den Du
verschiedene Spannung definierst.

Z.b. bei fast alle Autos ist die Masse der Minuspol der Batterie. Die
Karosserie ist auch Masse. Also Kassoserie und Minuspol ist Masse, also
"0 Volt" und die Versorgungsspannung beträgt +12 Volt.

Es gibt aber auch Autos (glaube die Minis hatten das), bei denen die
Masse der Pluspol ist. D.h. Kassoserie und Pluspol ist die Masse und
wird mit "0 Volt" bezeichnet. Die Versorgunsspannung beträgt bei
diesen Autos -12 Volt.

Wie Du richtig erkannt hast, ist der Ausgang Deines Netzteils Erdfrei
und Du kannst selbst wählen, ob Pluspol oder Minuspol oder überhaupt
keiner mit Erde verbunden werden soll. Bei Hobby-Elektronik willst Du
fast immer keine Erdeverbindung haben, da sie Dir (wie Du schon bemerkt
hast) bei Unerfahrenheit richtig Ärger machen kann. Also keinen Ausgang
des Labornetzteils mit der Erde verbinden. Die brauchst Du im
Normalfall nämlich nicht.

Zu Masse: Welchen der beiden Ausgänge (Plus oder Minus) Du nun als
Masse ansiehst oder bezeichnest, ist Dir freigestellt. Die meisten
Leute und Schaltungen bezeichnen den Minuspol als Masse und arbeiten
mit einer positiven Versorgungsspannung.
Aber es gibt auch Schaltungen die den Pluspol als Masse bezeichnen und
mit negativer Versorgungsspannung arbeiten, z.B. gibt es bestimmte
Logik-Gatter-Familien, z.B. ECL glaube ich, die mit negativer
Versorgungsspannung arbeiten.
Ein Beispiel für Schaltungen die sowohl mit positiver und negativer
Versorgungsspannung arbeiten, sind viele analoge Schaltungen mit
Operationsverstärkern. Da wird eigentlich so gut wie immer die
Verbindungsstelle zwischen positiver und negativer Spannung als Masse
bezeichnet (bzw. definiert).

Das kannst Du Dir auch als Reihenschaltung zwischen zwei Batterien
vorstellen: Beide Batterien haben z.B. 9 Volt, also haben sie zusammen
insgesammt 18 Volt.
Nun könntest Du sagen, Du baust eine Schaltung bei der Du +9 Volt und
+18 Volt benötigst. Dann bezeichnest Du den negativsten Pol als Masse.
Es könnte aber auch sein, dass Du mit Operationsverstärkern
experimentieren willst. Dann bzeichnest Du die Verbindungsstelle
zwischen beiden Batterien als Masse und hast +9 Volt und -9 Volt.
Oder für irgendetwas abgefahrenes sagst Du, Du brauchst -9 Volt und -18
Volt. Dann bezeichnest Du den positivsten Anschluss Deiner
Batterienreihenschaltung als Masse.

Du hast also bei einer Reihenschaltung aus zwei Batterien drei
Möglichkeiten, die Masse festzulegen. Welchen Punkt Du nun genau als
Masse bezeichnest, ist Dir überlassen bzw. ergibt sich aus der Funktion
der Schaltung.

Wichtig dabei: Die Wahl der Masse hat nichts mit der Erdung zu tun.

Denn wenn Du nun Deine Schaltung Erden möchtest, also mit der Erde
verbinden kannst Du auch frei entscheiden, wo Du an der Batterie Erden
willst. Meistens wird die Masse geerdet. Das muss aber nicht so sein.
Du könntest z.B eine Operationsverstärkerschaltung an der positiven
Versorgungsspannung, an der Masse oder an der negativen
Versorgungsspannung mit der Erde verbinden. Wo, bleibt Dir überlassen
bzw. ergibt sich auch aus der Art der Schaltung usw.

Worauf ich hinaus möchte: Masse hat erst mal nix mit der Erde zu tun.
Wenn geerdet wird, wird oft die Masse geerdet, aber nicht immer.
Ausserdem ist die Festlegung, wo denn nun genau "Masse" ist, (fast)
reine Willkür. Die Erde hingegen hat einen definierten Pegel, nämlich
die Kugel auf der wir stehen.

So. Und nun zum Oszi, und richtigen messen:

- Dein Schaltung bzw. Dein Labornetzteil nirgens mit Erde
  verbinden. Denn die brauchen wir nicht.

- Die Masse des Oszi (die im Oszi intern aus diversen Gründen mit
  Erde verbunden ist) mit der Krokoklemme des Tastkopfes mit der
  Masse Deiner Schaltung verbinden. In der Regel dürfte das der
  Minuspol des Labornetzteils sein.

- Nun kannst Du mit dem Tastkopf Deines Oszi an jedem Punkt Deiner
  Schaltung die Spannung bezüglich Deiner Schaltungsmasse messen.
  Dass durch die Krokoklemme die Masse Deiner Schaltung gleichzeitig
  geerdet wird, ist nebensächlich und in diesem Fall auch egal.

- Wenn Du nun misst, fließt der Meßstrom aus Deiner Schaltung durch
  den Tastkopf in das Oszi, wird dort ausgewertet und fließt nun über
  die Abschirmung des Tastkopfkabels und durch die Krokoklemme zu der
  Masse Deiner Schaltung wieder zurück.
  So ist der Stromkreis über den kürzest möglichen Weg geschlossen.

Wenn Du nun aber den Minuspols Deines Netzteils mit der Erde verbindest
und die Krokoklemme des Tastkopfes nicht verwendest, muss der Messstrom
durch den Tastkopf in das Oszi fließen, dort durch den Schutzleiter das
Netzkabel zur Wandsteckdose, irgendwo in der Wand zum Verteilerkasten,
dort über die Potentialausgleichsschiene zu der Steckdose in der Dein
Netzteil steckt, durch den Schutzleiter des Netzwerkkabels Deiens
Labornetzgerätes schließlich  wieder zu der Masse Deiner Schaltung.

Das auf diesem Wege jede Mengen von Störungen eingefangen werden,
kannst Du Dir vermutlich gut vorstellen. Ausserdem benutzt Du dann den
Schutzleiter als normales "Kabel". Und dafür ist der Schutzleiter
eigentlich nicht gedacht.

Nun ja. Das wars jetzt erst mal. Genug getippt, zu mehr habe ich nun
keine Lust mehr. Hoffe Dir geholfen zu haben...

P.S. Wer Tippfehler, Rechtschreibfehler oder wirre Formulierungen
findet, kann sie behalten. Korrektur lesen iss nicht...

Autor: Karl (Gast)
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@Siggi

Ja, ich habe einen x10 Tastkopf, aber diesen Faktor habe ich bereits
berücksichtigt.

Ich habe noch ein weiteres Experiment gemacht:
Mein MOSFET wird über einen Mega8 angesteuert. An dessen Ausgang kann
ich also das gleiche PWM-Signal messen, wie ich es am Ausgang des
MOSFET erwarten würde, nur halt mit einer anderen Spannung. (0 bis 5V,
anstatt 0-12V)  Und siehe da, am Ausgang des Mega8 habe ich exakt die
zu erwartenden Spannungen. Incl Berücksichtigung der x10 des
Tastkopfes. Am Ausgang des MOSFET hingegen habe ich immer noch die
seltsamen Pegel, die ich oben bereits beschreiben habe.

@Unbekannter
Vielen Dank für die ausführliche Erläuterung des Unterschiedes zwischen
Masse und Erde. Du hast das wirklich sehr schön beschrieben. Besser,
verständlicher und vollständiger als ich es jemals irgendwo anders
gelesen habe.  Und so ist mir das zum ersten Mal richtig klar geworden.
Ich habe nicht einmal eine einzige Rückfrage !!! Also nochmals Danke für
deine Mühe.

Viele Grüße
Karl

Autor: unbekannter (Gast)
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Hast du hinter dem MOSFET auch einen Vebraucher angeschlossen oder ist
der Ausgang offen?

Autor: Unbekannter (Gast)
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Anderer Unbekannter: Benutze gefälligst einen anderen Nick!

Autor: Karl (Gast)
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Ähm, das ist mir jetzt echt peinlich, aber ich habe den Fehler gefunden.

Ein und Ausgang der Schaltung vertauscht !

Das ist wohl deshalb passiert, weil ich die Schaltung, die eigentlich
als Halogenlampen-Blinker gedacht war dahingehend modifiziert habe,
dass sie als Megapulser dienen sollte.

Als Blinker ist natürlich der EINGANG AN DER BATTERIE und der Ausgang
an die Halogenlampe angeschlossen.
Als Megapulser ist der Eingang an mein Labornetzteil und der AUSGANG AN
DER BATTERIE angeschlossen. Und bei der ganzen Oszilloskopiererei habe
ich das beim Messen irgendwie gar nicht bedacht.

Aber dennoch vielen Dank an alle, vor allem aber an den einen
Unbekannten, der mir etwas erklärt hat, was ich eigentlich noch nie so
richtig kapiert hatte und was ich deshalb immer ganz gerne verdrängt
habe und was nur durch Zufall zu keinen Problemen geführt hat.

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