Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Isolierter Tastkopf, Isolated Oscilloscope Probe


von Peter H. (rattenfaenger)


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Ich möchte meinen Messplatz aufrüsten. Für die Fehlersuche an 
Schaltnetzteilen würde ich gern isolierte Tastköpfe an meinem Oszi 
verwenden.
Die aufgerufenen Preise dafür sind für den privaten Gebrauch noch immens 
und die Billigteile aus Fernost sind mir nicht geheuer.
Gemessen wird primär an der gleichgerichteten Netzspannung und sekundär 
nicht über 50 Volt. Der Messbereich bis 20 MHz sollte dafür ausreichen.

Interessant finde ich den Bausatz aus dem Elektor-Mag:
https://www.elektormagazine.com/news/circuit-diy-compact-isolated-oscilloscope-probe

Habe aber keine möglichkeit gefunden einen Bausatz oder eine fertige 
Platine zu bestellen.
Wäre dankbar für einen Rat, ob ich diese Idee weiter verfolgen sollte, 
oder besser nach brauchbaren günstigen Teilen suchen sollte.

: Verschoben durch Moderator
von Markus E. (markus_e176)


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Wenne um Messungen an Netzspannung geht, würde ich keine Kompromisse bei 
der Sicherheit machen.
Passable Differenztastköpfe gibt es mittlerweile durchaus bezahlbar, 
z.B. 
https://www.batronix.com/versand/messtechnik/tastkoepfe/Micsig-DP1500.html

Nach der nächsten Messe (embedded World, Elektronika, etc.) mal nach 
Rabatt fragen schadet sicher auch nicht.

Oder bei anderen Händlern (eleshop, TME,...) nach den Micsig-Probes 
suchen...

von Peter H. (rattenfaenger)


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Peter H. schrieb:
> Gemessen wird primär an der gleichgerichteten Netzspannung

Kleiner Nachtrag:"grundsätzlich nur hinter einem Trenntrafo!"

von Hippelhaxe (hippelhaxe)


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Peter H. schrieb:

> Für die Fehlersuche an Schaltnetzteilen würde ich gern
> isolierte Tastköpfe an meinem Oszi verwenden.

Warum?

Knapp 100% aller elektrischen (Labor-)messgeräte werden
galvanisch mit dem Messobjekt verbunden.

von Thomas Z. (usbman)


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Peter H. schrieb:
> Interessant finde ich den Bausatz aus dem Elektor-Mag:

https://archive.org/details/ElektorMagazine/Elektornonlinear.ir2014-09/page/n45/mode/2up

60kHz Analog Bandbreite, max +- 25V Input(bei 100:1)
Wie gut die Isolation ist sei mal dahingestellt. Definitv nichts um am 
Netzpotential zu messen. Typisch Elektor halt

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> 60kHz Analog Bandbreite, max +- 25V Input(bei 100:1)
> Wie gut die Isolation ist sei mal dahingestellt. Definitv nichts um am
> Netzpotential zu messen.

Ob das Teil gut genug ist um an Netzpotential zu messen haengt vom 
Aufbau ab und koennen wir so nicht beurteilen, aber ja die 60khz sind 
ein Witz. Jedenfalls fuer diese Anwendung hier. Und 300Euro fuer einen 
brauchbaren Differenztastkopf sind doch noch ueberschaubar. Da gibt es 
ganz andere Tastkoepfe. :)

Ich mache sowas im uebrigen schon seit Jahren fuer die Strommessung. 
Bisher mit analogen Optokopplern. Da sind bei mir so 180-200khz 
Bandbreite drin. Aktuell nehme ich jetzt den Si8932. Damit gehen dann 
600khz. Fuer Schaltnetzteile natuerlich immer noch zu lahm. Aber fuer 
Strommessung ist das Teil geil! Es hat noch nie soviel Spass gemacht 
Strom zu messen. Nur mal so als Tip. .-)

Vanye

von Falk B. (falk)


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Peter H. schrieb:
> Ich möchte meinen Messplatz aufrüsten. Für die Fehlersuche an
> Schaltnetzteilen würde ich gern isolierte Tastköpfe an meinem Oszi
> verwenden.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Oszilloskop#Links_&_Literatur
https://hackaday.io/project/12231-fiber-optic-isolated-voltage-probe

> Gemessen wird primär an der gleichgerichteten Netzspannung und sekundär
> nicht über 50 Volt. Der Messbereich bis 20 MHz sollte dafür ausreichen.

Ein Trenntrafo reicht meistens. Dann kann man die Masse im Netzteil mit 
PE verbinden und normale, galvanische Tastköpfe anschließen.
Differenztastköpfe helfen auch, haben aber das Problem, daß sie meist 
mit 200:1 teilen und damit auch da SNR für kleine Signale eher schlecht 
ist.

von Falk B. (falk)


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von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Wenn das Oszi die Funktion hätte das Differenzsignal zwischen beiden 
Eingängen anzuzeigen, kann man einen passiven Differentialtestkopf bauen 
mit DC-Anteil 1:1000 und AC-Anteil 1:100.

: Bearbeitet durch User
von Peter H. (rattenfaenger)


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Danke für die guten Hinweise und Ratschläge.

Thomas Z. schrieb:
> Definitv nichts um am
> Netzpotential zu messen. Typisch Elektor halt

Ok, hat sich erledigt.

Hippelhaxe schrieb:
> Warum?

Ich würde gern Signalverläufe an verschiedenen Potenzialen, zwischen 
primär und Sekundär vergleichen. Dafür nutze ich zur Zeit ein zweites 
Handoszi.

Vanye R. schrieb:
> Und 300Euro fuer einen
> brauchbaren Differenztastkopf
Mal zwei macht 600€.
Da ich das Ganze nur semiprofessional betreibe, zum Erhalt von 
Retro-Spielgeräten, ist der Betrag schon grenzwertig. Das ist 
warscheinlich aber die bessere Lösung.
Peter

von Jens G. (jensig)


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Dieter D. schrieb:
> Wenn das Oszi die Funktion hätte das Differenzsignal zwischen
> beiden
> Eingängen anzuzeigen, kann man einen passiven Differentialtestkopf bauen
> mit DC-Anteil 1:1000 und AC-Anteil 1:100.

Wozu bauen? Einfach zwei Tastköpfe ans Oszi stecken, und 
Differenzfunktion über zwei Kanäle aktivieren ...

von Gunnar F. (gufi36)


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Jens G. schrieb:
> Wozu bauen? Einfach zwei Tastköpfe ans Oszi stecken, und
> Differenzfunktion über zwei Kanäle aktivieren ...

Es führen viele Wege nach Rom.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Peter H. schrieb:
> Mal zwei macht 600€.

Jens G. schrieb:
> Einfach zwei Tastköpfe ans Oszi stecken, und
> Differenzfunktion über zwei Kanäle aktivieren ...

Mit der Differenzfunktion bekommst Du für den gleichen Preis drei bis 
vier Zweikanaloszis bis 70MHz für den Preis der zwei 
Differentialtastköpfe.

von Ste N. (steno)


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Vanye R. schrieb:
> Ich mache sowas im uebrigen schon seit Jahren fuer die Strommessung.
> Bisher mit analogen Optokopplern. Da sind bei mir so 180-200khz
> Bandbreite drin. Aktuell nehme ich jetzt den Si8932. Damit gehen dann
> 600khz. Fuer Schaltnetzteile natuerlich immer noch zu lahm. Aber fuer
> Strommessung ist das Teil geil! Es hat noch nie soviel Spass gemacht
> Strom zu messen. Nur mal so als Tip. .-)

Hättest Du eventuell Lust mehr darüber zu schreiben? Ich denke für die 
meisten wäre auch ein Schaltplan nicht schlecht, man muß das Rad ja 
nicht jedes mal neu erfinden.

von Falk B. (falk)


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Ste N. schrieb:
>> Bisher mit analogen Optokopplern. Da sind bei mir so 180-200khz
>> Bandbreite drin. Aktuell nehme ich jetzt den Si8932. Damit gehen dann
>> 600khz. Fuer Schaltnetzteile natuerlich immer noch zu lahm. Aber fuer
>> Strommessung ist das Teil geil! Es hat noch nie soviel Spass gemacht
>> Strom zu messen. Nur mal so als Tip. .-)
>
> Hättest Du eventuell Lust mehr darüber zu schreiben?

Hast du Lust, mal zu lesen? Er schreibt doch schon Si8932.

https://www.skyworksinc.com/en/Products/Isolation/Si8931-32-Isolated-Amplifier-for-Voltage-Measurement

Da braucht es nur noch einen Differenzverstärker mit OPV hinten dran und 
fertig. Sieht man hier im Datenblatt.

https://www.digikey.de/de/products/detail/broadcom-limited/ACPL-C870-000E/3523705

Seite 12, Figure 19 Man muss nur C4 und C5 kleiner machen, damit man 
ausreichend Bandbreite erhält. Die Eingangsseite speist man mit Batterie 
oder direkt aus der Schaltung, wenn möglich.

von Soul E. (soul_eye)


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Falk B. schrieb:
> Hast du Lust, mal zu lesen? Er schreibt doch schon Si8932.

Für die eher visuell orientierte Generation gibt es hier sogar ein Foto: 
Beitrag "Re: [V] SI8932D-IS4 analoge Trennverstärker"

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Für die eher visuell orientierte Generation gibt es hier sogar ein Foto:

Ich hab dort noch ein 3-4Bilder vom aktuellen Stand angehangen, wollte 
das jetzt nicht auseinander reissen.

Vanye

von Hippelhaxe (hippelhaxe)


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Peter H. schrieb:

> Hippelhaxe schrieb:
>> Warum?
>
> Ich würde gern Signalverläufe an verschiedenen Potenzialen,
> zwischen primär und Sekundär vergleichen. Dafür nutze ich
> zur Zeit ein zweites Handoszi.

Hmm. Okay. Valider Grund.

Schwierig... Wahrscheinlich würde ich einfach in den sauren
Apfel beissen und einen Differenztastkopf kaufen...


> Vanye R. schrieb:
>> Und 300Euro fuer einen
>> brauchbaren Differenztastkopf
>
> Mal zwei macht 600€.

Warum "mal zwei"?
Brauchst Du definitiv zwei potentialgetrennte Kanäle?

von Peter H. (rattenfaenger)


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Hippelhaxe schrieb:
> Warum "mal zwei"?
> Brauchst Du definitiv zwei potentialgetrennte Kanäle?

Um bei fehlendem Start von PWM oder Power Factor Pregulator auf der 
Sekundär-Seite die anstehenden Signale mit den Spannungsverläufen auf 
der sekundären Seite zu vergleichen oder zeitliche Abfolgen zu prüfen. 
Auf der Sense-Leitung zum Beispiel, sind zwei Rückmeldungen von der 
Sek-Seite über Opto´s und ein Spannungsteiler zur Lastüberwachung von 
der Pri-Seite zusammengefasst.
Messergebnis von einem Oszi ergibt entwerder Blödsinn bei falschem, oder 
"Peng" bei gebrücktem Bezugspotienzal.

Vanye R. schrieb:
> Ich mache sowas im uebrigen schon seit Jahren fuer die Strommessung.
> Bisher mit analogen Optokopplern.

Hut ab, diese Sachen lese ich hier viel gern mit. Ist aber für meine 
Ansprüche etwas zu hoch gegriffen und der Aufwand dafür nicht 
gerechtfertigt.
Nochmals Gruß und Danke für die Unterstützung
Peter

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Peter H. schrieb:
> Messergebnis von einem Oszi ergibt entwerder Blödsinn bei falschem, oder
> "Peng" bei gebrücktem Bezugspotienzal.

Was für Oszis Typ/Model verwendest Du?

Hintergrund ist, dass die verschiedenen Modelle unterschiedliche 
Schwächen im DiffMode haben.
Das gilt für Oszis und für Tastköpfe ebenfalls. Zum Beispiel der 
Spannungsbereich bei dem die Gleichtaktunterdrückung ausreicht.

Für den Selbstbau gäbe es genügend günstige High-Speed Optokoppler:
https://www.mouser.de/c/semiconductors/integrated-circuits-ics/optocouplers-photocouplers/high-speed-optocouplers/

von Peter H. (rattenfaenger)


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Dieter D. schrieb:
> Hintergrund ist, dass die verschiedenen Modelle unterschiedliche
> Schwächen im DiffMode haben.

Das ist nicht mein Problem. Ich möchte zwei Signale mit 
unterschiedlichen Potienzal (Sek- und Primär) nach zeitlichen Abläufen 
untersuchen. Zum Beispiel beim Anlauf, wie im Anhang;"Kommt der Piek auf 
der Sense-Leitung (Ch1) vom Opto aus der Sek-Seite oder über 
Spannungsteiler vom MosFET (siehe Bild). Ich kann aber mit dem zweiten 
Kanal nicht gleichzeitig im Sek-Teil messen.

Oszi´s habe ich zwei alte Hantek Strahler, ein DSO5002 Speicheroszi und 
ein ZT702S Handoszilloskop.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Peter H. schrieb:
> zeitlichen...

Genau dafuer ist am Oszi der Anschluss fuer den externen Trigger 
vorhanden. Damit hat man frueher aus vier Einkanaloszis ein 
Vierkanaloszi gemacht.

von Hippelhaxe (hippelhaxe)


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Peter H. schrieb:

> Das ist nicht mein Problem. Ich möchte zwei Signale mit
> unterschiedlichen Potienzal (Sek- und Primär) nach
> zeitlichen Abläufen untersuchen.

Wenn die Messpunkte ausreichend niederohmig sind und Du
mit dem Wechselanteil des Signals zufrieden bist, könnte
ein ausreichend spannungsfester Übertrager helfen.

Oder Du denkst die Idee von Dieter weiter und bastelst
Dir eine Mimik, um einen Triggerimpuls potentialgetrennt
an mehrere Oszis zu verteilen.
Dann werden die Signale zwar nach wie vor auf verschiedenen
Oszis dargestellt -- aber der gegenseitige zeitliche Bezug
bleibt gewahrt...

von Falk B. (falk)


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Peter H. schrieb:
> Hut ab, diese Sachen lese ich hier viel gern mit. Ist aber für meine
> Ansprüche etwas zu hoch gegriffen und der Aufwand dafür nicht
> gerechtfertigt.

Was wäre denn für dich angemessen? Ein Zaubertastkopf für 5 Euro?

von Peter H. (rattenfaenger)


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Mit zu hoch gegriffen meinte ich die Anregungen von "von Vanye R", und 
die Umsetzung aus seinen verlinkten Beiträgen.

Falk B. schrieb:
> Was wäre denn für dich angemessen? Ein Zaubertastkopf für 5 Euro?

Das bestimmt nicht, aber vernünftige Vorschläge oder solche Hinweise wie 
von Dieter D.

Dieter D. schrieb:
> Genau dafuer ist am Oszi der Anschluss fuer den externen Trigger
> vorhanden. Damit hat man frueher aus vier Einkanaloszis ein
> Vierkanaloszi gemacht.

Das ist schon einmal eine brauchbare Idee, die mir selber nicht 
eingefallen wäre.
Ansonsten ist es auch gut einmal von Erfahrenen Usern zu hören, dass es 
besser ist, etwas mehr Geld für so etwas auszugeben als sich mit 
Behelfslösungen zufrieden zu geben.

von Thomas (db8nr)


Angehängte Dateien:

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Hallo,
ich habe ein HP1142A hier herumliegen - anbei die Originalfotos von 
heute.
Die Power-Supply und die 10x-Probe ist mit dabei.
Bitte mir eine PM schreiben für ein Angebot, ca. 100€ sind üblich.
Mit den besten Grüßen,
Thomas

: Bearbeitet durch User
von Wolf17 (wolf17)


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Peter H. schrieb:
> Ich möchte zwei Signale mit
> unterschiedlichen Potienzal (Sek- und Primär) nach zeitlichen Abläufen
> untersuchen.
Wieso reicht es da nicht, primär einen Trenntrafo vorzuschalten und dann 
Primär Minus und Sekundär GND mit PE=Oszimasse zu verbinden? dann 
genügen preiswerte 1:10 oder 1:100 Tastköpfe.
Ggf für Ströme noch eine Stromzange, aber die ist ja isoliert.

von Hippelhaxe (hippelhaxe)


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Wolf17 schrieb:

> Wieso reicht es da nicht, primär einen Trenntrafo
> vorzuschalten und dann Primär Minus

Hmm. Wo ist das?
Der Fußpunkt vom Zwischenkreiselko?


> und Sekundär GND mit PE=Oszimasse zu verbinden?

Wenn man alles richtig bedacht hat, klappt's -- ansonsten
knallt es, und die Reparatur hat sich erledigt... :-/


> dann genügen preiswerte 1:10 oder 1:100 Tastköpfe.

Ja.
Sekundärseitig wird wohl oft sogar ein 1:1-Tastkopf
funktionieren.

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