GEM2, Praktikum 2: Oszilloskop (keine Berichtsabgabe möglich)

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1 GEM2, Praktikum 2: Oszilloskop (keine Berichtsabgabe möglich) Bei diesem Praktikum wird gelernt, das wichtigste Messgerät der elektrotechnischen und elektrischen Messtechnik das Oszilloskop zu Bedienen. Vorbereitende Aufgaben Im Praktikumsraum TB505 ist an jedem Arbeitsplatz ein Oszilloskop vom Typ Tektronix TDS2012B vorhanden. Studieren Sie die folgenden Ausführungen 1 zu diesem Oszilloskop. Bei unklaren englischen Begriffen fragen Sie den Dozenten für eine Übersetzung. 1 Quellen: «Pocket Guide to Oscilloscopes» und «Troubleshooting Your Design with the TDS2000C Series Oscilloscopes», Tektronix, Inc.

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4 Sondenabgleich Eine 10:1 KO-Sonde erlaubt Ihnen, den Messwiderstand des Oszilloskops auf 10 M zu erhöhen. Dies geschieht durch eine Serieschaltung von 9 k im Sondenkörper. Achtung: ohne weitere Massnahmen zeigt das Oszilloskop bei einer 1 V Spannung und einer 10:1 Sonde eine Spannung von 0.1 V an! Durch Druck auf die Kanaltaste und die Wahl der Bildschirm-Taste «Tastkopf» kann auf eine 10:1 Skalierung umgeschalten werden. Nun wird eine gemessene Spannung auch richtig angezeigt. Weitere Voraussetzung dafür ist aber, dass die Sonde richtig kalibriert ist. Der interne 9 M Widerstand lässt sich über eine Schraube abgleichen. Schliessen Sie die Sonde wie untenstehend gezeigt am Oszilloskop an, drücken Sie «Autoset» und beobachten Sie, was geschieht, wenn Sie die Schraube an der Sonde verstellen. Stellen Sie schliesslich die Schraube so ein, dass die Sonde ein korrektes Rechtecksignal anzeigt. Peak Detect Modus Schalten Sie auf den «Peak Detect» Modus. Beim Peak Detect Modus werden auch kurzzeitige Störungen (z.b. kurzzeitige Spannungsspitzen) sichtbar.

5 Messaufgaben Aufgabe 1: Trigger-Modi Für Aufgabe 1 benötigen Sie den Funktionsgenerator, Bedienung wie folgt: Betrachten Sie diverse Signale des Funktionsgenerators (HM 8030) mit verschiedenen KO-Triggermodi (AC und DC) und beschreiben Sie die Unterschiede an Hand der folgenden Signale: Wechselstromsignale: Sinus- oder Dreieckspannung Mischsignal: Sinusspannung mit Offset (Gleichspannungsanteil)

6 Aufgabe 3: Einmaliges Ereignis messen Schliessen Sie ein Y-Stück an einen Kanal des Oszilloskops an, damit sie gewöhnliche Laborkabel mit dem Oszilloskop verbinden können. Verbinden Sie die Masse des Oszilloskops (negativer Pol, nicht der schwarze Anschluss am Y, sondern gerade der andere) mit dem negativen Pol eines Netzgeräts. Stellen Sie am Netzgerät eine Spannung von 8 V ein. Stellen Sie auf DC-Kopplung, Trigger 5 V und Einzel- Ereignismessung = Knopf «Single Seq». Zeitskala im Millisekundenbereich 2. Verbinden Sie nun die Pluspole von Oszilloskop und Netzgerät und stellen Sie fest, wie sich der Kontaktvorgang gestaltet (Einschwingen, Überschwingen?). Aufgabe 4: Erdfrei messen Erstellen Sie eine Serie-Schaltung aus drei 5 W-Widerständen im Bereich von 1 kω bis 10 kω. Speisen Sie diese Schaltung mit dem Frequenzgenerator und einer 1 khz Sinuskurve, Amplitude 2 V. Um die Spannung über dem mittleren Widerstand zu messen, können Sie nun nicht einfach das Oszilloskop an den mittleren Widerstand anschliessen: der negative Oszilloskop-Pol (die Masse) ist mit dem negativen Pol des Frequenzgenerators über das 230 V-Netz verbunden. Würden Sie das Oszilloskop so anschliessen, käme es zu einem «Erdschluss»: sie schliessen den Widerstand zwischen dem negativen Oszilloskop-Pol und dem negativen Frequenzgeneratorpol kurz. Beim Multimeter besteht diese Problematik nicht, da der negative Pol nicht mit dem Neutralleiter der 230 V-Speisung verbunden ist. Eine Messung mit dem Oszilloskop ist nur möglich durch eine Differenzmessung: schliessen Sie jeden Anschluss des mittleren Widerstands an einen Oszilloskop-Eingang an und bilden Sie die Differenz über den Knopf «Math Menu» und entsprechender Auswahl. Beachten Sie: für ein korrektes Resultat müssen die beiden Oszilloskop-Kanäle in der Verstärkung (V/DIV) gleich eingestellt werden. Aufgabe 5: Stromzangen Messen Sie diverse Stromstärken von Gleich- und Wechselströmen mit der Stromzange. Die Stromzange misst den Stromfluss durch die Zangenöffnung über das Magnetfeld und gibt eine Spannung von 100 mv/a aus. Kalibrieren Sie dazu zunächst die Stromzange bei keinem Strom durch das Drücken und drehen des Kalibrationsrads auf der Stromzange, so dass die Stromzange keine Spannung liefert (0 V). Messen Sie dann einen Strom von 100 ma (sollte eine Spannung von 10 mv ergeben). Bis hinunter zu welchen Stromstärken kann mit der Stromzange noch gemessen werden? Vergleichen Sie die Messung mit der Bestimmung der Stromstärke durch Spannungsmessung an einem bekannten Widerstand. Die Stromzange muss unmittelbar nach dem Gebrauch abgestellt werden, da sich die Batterie sonst innerhalb kurzer Zeit entlädt! Inventar 1 Funktionsgenerator (HM 8030) 1 Oszilloskop (TDS2012B) 2 KO-Sonden (10:1 Tastkopf) 1 Stromzange (HZ56) Messbereich 0 bis 20 A Genauigkeit ±1% und ±2% Auflösung ±1 ma Frequenzbereich DC bis100 khz 2 Im Nanosekundenbereich wird die Ausbreitung des elektrischen Stromes sichtbar.

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