Hallo zusammen,
mit meinem (ersten) Oszilloskop möchte ich meine Schaltungen
(grundsätzlich im Bereich 0<U<9V, 0<I<500mA) untersuchen. Diese sind
aber häufig per USB versorgt, d.h. sie liegen an der selben Erde wie das
Oszilloskop. Somit besteht die Gefahr eines Kurzschlusses, wenn auf die
Masseklemme eines Tastkopfes mal aus irgendeinem Grund die
Versorgungsspannung kommt.
Als sichere Abhilfe habe ich bisher die recht teuren Varianten
'differentielle Tastköpfe' und 'PC an Trenntrafo' gefunden, die ich aus
Budgetgründen vermeiden möchte.
Als Workaround fand ich sonst bisher nur die Verwendung eines Laptops im
Akkubetrieb zur Speisung des USB-Ports, sowie die Verwendung von zwei
Tastköpfen (Anzeige der Differenz CH1-CH2, Masseklemmen der Tastköpfe
lose). Das erste geht nicht (benutze einen PC), das zweite möchte ich
nicht, um keinen Kanal zu verlieren. Auf USB verzichten und stattdessen
per Batterie oder Netzteil versorgen geht auch nicht, da die Schaltung
über USB auch mit dem PC kommunizieren soll.
Was für Alternativen gäbe es denn dann noch?
Könnte man für die niedrigen Spannungen und Ströme in meinem Fall nicht
einfach etwas zwischen Schaltung und Tastkopf-Masseklemme
dazwischenschalten, das entweder die Erdung unterbricht oder zumindest
den Strom begrenzt, wenn mal etwas schief läuft? Im einfachsten Fall
also etwa nur einen Widerstand. Die resultierende Änderung in der
Amplitude könnte man ja herausrechnen.
Vielen Dank!
Anfänger schrieb:
Ich nehme mal an Du verwendest eines dieser 'wundervollen' USB Oszis ?
> Was für Alternativen gäbe es denn dann noch?
USB Isolator. Ich verwende des CESYS von Reichelt, gibt aber auch viele
andere.
Anfänger schrieb:> Könnte man ...
Nein
Hi,
also die beste Variante ist zuerst nachdenken und dann messen, ist auch
am günstigsten ;)
Brauchst du denn so oft einen anderen Massebezug dass du dir so einen
Aufwand antust? Beschreibe mal dein ganzes Vorhaben, vl. kann man was
vereinfachen.
Normalerweise macht man das schon mit einem Trenntrafo, das deine
Schaltung mit Usb kommunizieren soll heißt ja nicht dass du sie aus dem
gleichen usb versorgen musst, Versorgung über Netzteil und Daten-signale
über Optokoppler an Usb machens möglich.
lg
Die meisten Signale, die du dir anschauen wirst, werden sowiso
massebezogen sein. Und die wenigen Male wo du einen anderen Signalbezug
brauchst wird wieder zu 90% ein Signal reichen, sprich du kannst die
Subtraktionsfunktion des Scopes nutzen.
Und für die 0,1% der Anwendungen die du vieleicht mal hast willst du
jetzt einen Riesenaufwand betreiben? Lass es und schaue erst mal wie
weit du kommst.
Und nein, komme erst gar nicht auf den Gedanken das Oszi über einen
Trenntrafo zu betreiben, auch wenn bei USB-Potential nichts passieren
kann.
Dann misst du irgendwann an einem 230V Gerät und hast vergessen daß das
Oszi noch über den Trenntrafo angeschlossen ist und schwups ist das
gehäuse des Oszis auf Netzpotential...
Thomas schrieb:> also die beste Variante ist zuerst nachdenken und dann messen, ist auch> am günstigsten ;)
Das ist zu 100% richtig und wichtig! Erst denken, dann anklemmen!
Vielen Dank für die Antworten bis hierher!
Das Oszilloskop ist kein USB-Modell, sondern schon ein 'normales'
eigenständiges. Und nach der Investition möchte ich das gute Stück nicht
gleich abschießen, aber auch nicht sofort nochmal viel Geld für
Sicherheitseinrichtungen hinterherschießen, wenn ich auch günstiger
(evtl. mit vertretbaren Einschränkungen) auskommen kann.
Das Problem an der USB-Verbindung anzugehen wie von Euch beschrieben
klingt sogar besser als Trenntrafo und differentielle Tastköpfe, da
nebenbei ja auch der PC vor Fehlern der Schaltung geschützt würde.
Aber theoretisch könnte ich offenbar ja sogar ganz auf weitere Maßnahmen
zum Schutz des Oszilloskops verzichten, wie Udo beschrieb. Ich brauche
die Masseklemme ja gar nicht verwenden, weil die Verbindung zwischen
Schaltungsmasse und Oszilloskopmasse über die Erde ja schon besteht.
Wenn ich diese Klemme nicht in der Nähe der Schaltung habe, kann aber
auch gar kein Kurzschluss zu Stande kommen (zumindest keiner, der über
das Oszilloskop laufen würde).
Anfänger schrieb:> (Anzeige der Differenz CH1-CH2, Masseklemmen der Tastköpfe> lose)
Wo kommt das den her?
Man misst CH1 + (-CH2) und läst die Masseklemme dort wo sie hingehört,
auf Masse (erstere Fkt. ist "addieren", zweite "invertieren").
Michael Knoelke schrieb:> Was ?> Die USB Signale brauchen GND Bezug.>> Mit Optokopplern geht das nur mit einem Rattenschwanz an Arbeit.> Viel zu Umständlich. Dazu nimmt man z.B. den ADUM4160
Das geht ja nach dem Optokoppler trotzdem, is halt ein kleiner Aufwand,
aber so groß ist der nicht ;)
Anfänger schrieb:> Aber theoretisch könnte ich offenbar ja sogar ganz auf weitere Maßnahmen> zum Schutz des Oszilloskops verzichten, wie Udo beschrieb. Ich brauche> die Masseklemme ja gar nicht verwenden, weil die Verbindung zwischen> Schaltungsmasse und Oszilloskopmasse über die Erde ja schon besteht.
Wenn du das machst misst aber ganz sicher nicht das was du messen
möchtest, vor allem bei höheren Frequenzen ;) Die Verbindung Masse
Oszi->Masse PC ist zwar niederohmig, aber auch nicht so niedrig wie du
vl. denkst... Masse vom Tastkopf immer dicht zum Tastkopf setzen!
Anfänger schrieb:> Ich brauche> die Masseklemme ja gar nicht verwenden, weil die Verbindung zwischen> Schaltungsmasse und Oszilloskopmasse über die Erde ja schon besteht.
Das Problem dabei ist dann aber, daß du eine sehr lange Massemessleitung
incl. Brummschleife hast, die dir die Messung verfälscht.
Speziell wenn du schnelle Flanken sehen willst musst du die Masse des
Tastkopfes möglichst 'kurz' anschliessen.
Einen
Michael Knoelke schrieb:> USB Isolator.
kannst du dann nehmen, wenn deine USB Schaltung eine eigene
potentialfreie Versorgung hast, sobald du über den PC versorgen willst
geht das nicht mehr.
Wenn es dir am meisten darum geht nicht durch ein falsches Anklemmen des
Massekabels PC und/oder Oszi zu beschädigen, dann wären
Differentialtastköpfe oder -preiswerter- ein Notebook besser. Der ist
auch mit Netzteil potentialfrei, wenn das Netzteil nur einen 2pol
Eurostecker hat. Nur aufpassen daß du dir nicht über ein Audiokabel z.B.
über Aktivboxen etc. wieder Erdbezug reinholst.
Blöde Frage, werden die Schaltungen nur über USB versorgt, oder
kommunizieren die immer mit dem PC?
Wenn sie nur versorgt werden sollen, kannst du ein potentialfreies USB
Ladegerät nehmen.
Anfänger schrieb:> Auf USB verzichten und stattdessen> per Batterie oder Netzteil versorgen geht auch nicht, da die Schaltung> über USB auch mit dem PC kommunizieren soll.>Löti schrieb:> Wenn Du Deine Schaltungen mit diesen preisgünstigen USB-Netzteil/Lader:> versorgst sind Deine GND Probleme erfolgreich gelöst ohne einen teuren> USB-Isolator verwenden zu müssen.>> Grüße Löti
???
Anfänger schrieb:> Auf USB verzichten und stattdessen> per Batterie oder Netzteil versorgen geht auch nicht, da die Schaltung> über USB auch mit dem PC kommunizieren soll.
Ich denke, das es nur in Ausnahmefällen sinnvoll ist, gleichzeitig
mit dem Oszi zu messen und den USB-Port zu benutzen. Wenn Du die
USB-Kommunikation nicht benutzst, kannst Du Deine Schaltung problem-
los, so wie bereits geschrieben, per USB-Netzteil potentialgetrennt
versorgen. Ansonsten wirst Du um Trenntrafos oder Differential-
Tastköpfe nicht drumherum kommen. Keine Arme, keine Kekse.
Gruss
Harald
> Auf USB verzichten und stattdessen> per Batterie oder Netzteil versorgen geht auch nicht, da die Schaltung> über USB auch mit dem PC kommunizieren soll.
Das ist keine gute Idee mit nur einen PC zu messen und gleichzeitig die
Schaltung zu steuern!
Nochmal danke für die weiteren Antworten! Mir ist nun klar geworden, wie
ich praktisch vorgehen könnte.
Allerdings würde ich mich doch sehr freuen, wenn mir noch jemand
erklären könnte, warum die ursprüngliche Idee mit dem Widerstand nicht
funktioniert.
Nehmen wir mal an ich habe also einen Erdschluss (nennt man das so?)
zwischen Oszilloskop und meiner am PC hängenden Schaltung. Dann nehme
ich einen 1kOhm Widerstand ("Rm") und setze ihn wie beschrieben an die
Tastkopf-Masseklemme, sodass die Masseverbindung immer über Rm erfolgt.
Oszilloskop---Tastkopf--------->
|
|-------------Masseklemme--Rm-->
|
GND
Verbinde ich jetzt Rm mit einem Massepunkt der Schaltung, so sollte das
Oszilloskop funktionieren wie zuvor, da der Spannungsabfall über Rm
idealerweise gleich Null ist:
Osz--Tk----> +5V/Schaltung
| |
|---Mkl-Rm-> -------|
| |
GND GND
Verbinde ich Rm dagegen fälschlicherweise etwa mit der
Versorgungsspannung, dann entfaltet der Widerstand eine Wirkung, da in
diesem Fall der Kurzschlussstrom auf I=U/Rm (z.B. 5V/1kOhm=5mA) begrenzt
wird. Das sollten dann Oszilloskop und USB-Port doch ohne Probleme
überleben können!?
Osz--Tk----> irgendwo
|
|---Mkl-Rm-> +5V/Schaltung
| |
GND GND
Warum wäre das kein möglicher Weg für den Bereich kleiner Spannungen und
Ströme?
Probleme hätte ich nach dem Beitrag von Thomas(Gast) oben bei hohen
Frequenzen, da Rm vermutlich deutlich größer als der Widerstand zwischen
den beiden GND-Punkten durch die Erde ist und sich dieser Fall somit
ähnlich der nicht angeschlossenen Masseklemme verhält. Aber wenn der
Widerstand rein ohmsch und frequenzunabhängig ist, d.h. die Impedanz
eine reelle Konstante, gibt es doch ohnehin nur eine Verringerung der
Amplitude, oder? Oder ist das Problem mehr der 'Empfang' von äußeren
Störwellen?
DANKE!
Leider kommt die Erkenntnis erst nach dem Absenden, aber das letzte ist
sogar der entscheidende Punkt, warum ein Widerstand Rm sinnlos ist,
nicht wahr? Ist Rm groß genug um den Kurzschlussstrom sinnvoll zu
begrenzen, dann dominiert ohnehin das was auf der Strecke zwischen den
Erdungspunkten passiert. Im Umkehrschluss muss die Masseklemme daher
möglichst nah und mit dem kleinstmöglichen Widerstand an die Schaltung
angeschlossen werden, damit die Erdungsstrecke möglichst wenig Einfluß
hat. Der Profi würde für genaue Messungen dann also die Verbindung über
die Erde sogar ganz unterbinden wollen und greift daher zum Trenntrafo
für den Prüfling.
Ist das so korrekt?
@ Anfänger (Gast)
>Nehmen wir mal an ich habe also einen Erdschluss (nennt man das so?)
Erdverbindung. Erdschluss nennt man eine fehlerfafte Verbindung von 230V
Netz gegen Erde.
>zwischen Oszilloskop und meiner am PC hängenden Schaltung. Dann nehme>ich einen 1kOhm Widerstand ("Rm") und setze ihn wie beschrieben an die>Tastkopf-Masseklemme, sodass die Masseverbindung immer über Rm erfolgt.
Alles Mist. So bist du auf dem besten Weg, totalen Mist zu messen und
dein Schaltung dennoch stark zu beeinflußen.
>wird. Das sollten dann Oszilloskop und USB-Port doch ohne Probleme>überleben können!?
Das tun sie auch so. Dein Kurzschluss ist in erster Linie nur Stress für
deine Schaltung und deine Stromversorgung. Sowohl uSB als auch dein OSZI
können schonn einiges an Strom über die Masse ab, auch wenn das nicht
Sinn der Sache ist.
>Widerstand rein ohmsch und frequenzunabhängig ist, d.h. die Impedanz>eine reelle Konstante, gibt es doch ohnehin nur eine Verringerung der>Amplitude, oder?
Oder. Das Problem ist komplexer.
Es gibt aber eine einfache Lösung.
a) Kleine Schaltung ohne PC-Verbindung: Speisung aus potentialfreiem
Labornetzteil -> man kann an jedem Punkt der Schaltung die Oszimasse
anschließen
b) Kleine Schaltung mit PC-Verbindung, z.B. USB.
b1) Oszimasse immer nur auf Masse klemmen und normal messen
b2) Will man mal ne Differenzspannung messen, kann man das mit zwei
Oszikanälen machen und dort die Differenz bilden. Geht für viele Sachen
die nicht sehr genau oder hochfrequent sind
b3) Muss man mal ne Differenzspannung messen und braucht mehr
Signalqualität, muss man sich entweder einen echten Differenztastkopf
besorgen oder den USB per galvanischer Trennung trennen, sowas gibt es
fertig für wenig Geld.
Alles andere ist Murks. Und du bist nicht der Erste mit dem Problem. Der
Rest der Welt lebt damit und macht es wie oben beschrieben. Auch in
einer potentialfreien Schaltung kann man die Massen der einzelenen
Kanäle nicht auf beliebige Punkt der Schaltung setzen, weil man damit
einen Kurzschluss macht. Und Oszi mit echt galvanisch getrennten
Eingängen sind SEHR SELTEN und teuer, Tektronix hat welche. Braucht man
aber kaum.
