Lernfeld 6 · Prüfung Teil 2

Messwerte, Signalverläufe und Störeinflüsse

Oszilloskop sicher bedienen: V/div, Zeitablenkung, Trigger, Tastkopf 10:1, Spitzenwerte und Störeinflüsse für die Prüfung erklärt.

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Darum geht es

Mit dem Oszilloskop siehst du den zeitlichen Verlauf einer Spannung. Die senkrechte Achse ist in Volt pro Teilung (V/div) eingestellt, die waagrechte in Zeit pro Teilung (s/div). Aus der Zahl der Teilungen und der Einstellung liest du Spitze-Spitze-Wert, Scheitelwert und Periodendauer ab. Die Frequenz ist der Kehrwert der Periodendauer.

Damit das Bild steht, braucht das Gerät einen passenden Trigger. Es startet die Darstellung immer an derselben Stelle des Signals, zum Beispiel bei steigender Flanke über einem bestimmten Pegel. Läuft das Bild durch, stimmen Triggerquelle oder Triggerpegel nicht.

Ein Tastkopf 10:1 teilt die Spannung durch zehn und belastet die Schaltung weniger. Steht der Kanal am Oszilloskop auf 1:1, zeigt das Gerät nur ein Zehntel des wahren Werts. Den Tastkopf gleichst du am Rechteckausgang des Geräts ab, bis die Ecken des Rechtecks sauber sind. Bei netzbetriebenen Geräten ist die Masse des Tastkopfs mit dem Schutzleiter verbunden; wer sie an ein Netzpotenzial klemmt, erzeugt einen Kurzschluss. Dafür gibt es Differenztastköpfe.

Störungen gelangen galvanisch, kapazitiv, induktiv oder als Strahlung in ein Signal. Abhilfe schaffen Schirmung, verdrillte Leitungen und getrennte Verlegung von Leistungs- und Signalleitungen.

Das solltest du dir merken

Scheitelwert ist die halbe Spitze-Spitze-Spannung, der Effektivwert beim Sinus der Scheitelwert durch $2$ .
Läuft das Bild durch, Triggerquelle und Triggerpegel prüfen.
Tastkopf 10:1 und Kanaleinstellung müssen zusammenpassen.
Die Masse eines netzbetriebenen Oszilloskops liegt auf Schutzleiterpotenzial.

Formeln

Frequenz aus Periodendauer: $f = \frac{1}{T}$; $f$ Frequenz in Hz, $T$ Periodendauer in s
Effektivwert beim Sinus: $U = \frac{u ^}{2}$; $U$ Effektivwert in V, $u^$ Scheitelwert in V
Anstiegszeit und Bandbreite (Näherung): $t_{r} \approx \frac{0 , 35}{B}$; $t_{r}$ kleinste darstellbare Anstiegszeit in s, $B$ Bandbreite in Hz

Typische Fehler in der Prüfung

Spitze-Spitze-Wert für den Scheitelwert gehalten und dadurch den Effektivwert doppelt so groß berechnet.
Teilungen falsch gezählt oder die Einstellung pro Teilung nicht beachtet.
Beim Tastkopf 10:1 vergessen, den Kanal ebenfalls auf 10:1 zu stellen.

Tipps aus der Werkstatt

Am Oszilloskop zählst du Kästchen und multiplizierst mit der Einstellung: Periodendauer T = Div · Zeit/Div, dann f = 1 / T. Für den Effektivwert eines Sinus erst die Spitze-Spitze-Spannung halbieren, dann durch √2 teilen. Wer die Halbierung vergisst, liegt genau um den Faktor 2 daneben.
Ein einfaches Multimeter rechnet den Effektivwert aus dem Mittelwert und stimmt nur beim reinen Sinus. Hinter Umrichtern, Dimmern und Schaltnetzteilen ist die Kurve verzerrt, dort brauchst du TRMS. Merke dazu die Messkategorie: CAT III an der festen Installation, CAT IV am Hausanschluss.
Gegen Störungen auf Analogsignalen hilft eine feste Reihenfolge: geschirmte Leitung, Schirm großflächig und beidseitig auflegen, Abstand zu Leistungsleitungen, Kreuzungen rechtwinklig, Signale als Stromsignal statt Spannungssignal. Der Umrichter selbst bekommt Netzfilter und geschirmte Motorleitung.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

15 Aufgaben zu „Messwerte, Signalverläufe und Störeinflüsse“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: Rahmenlehrplan Elektroniker/-in (KMK), Lernfeld 6; DIN EN 61010-031 (Tastköpfe), DIN 1304. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.