Oszilloskope werden verwendet, um zeitabhängige Spannungen, meisten periodische Spannungen dazustellen.
In diesem Artikel soll es nun nicht darum gehen, wie ein Oszilloskop funktioniert, sondern darum, was man bei Messungen mit einem Oszilloskop beachten muss, um einen Kurzschluss zu vermeiden.
Wo ist das Massepotential?
Um eine Spannung in der zu untersuchenden Schaltung zu messen, nutzt man am besten einen Tastkopf, der über ein Koaxialkabel mit dem Oszilloskop verbunden wird.
Dieser Tastkopf verfügt über zwei Anschlüsse.
Einem Anschluss, der mit dem Messpunkt verbunden führt. Das Potential dieses Messpunktes soll anschließend auf dem Oszilloskop dargestellt werden.
Der zweite Anschluss wird mit dem Bezugspotential auf der Schaltung verbunden und wird über das Koaxial-Kabel mit dem äußeren Anschluss der BNC-Buchse am Oszilloskop verbunden.
Jetzt kommt der wichtige Punkt.
Dieser Anschluss hat über das Oszilloskops einen Anschluss mit Masse, ist also „geerdet“.
Bei der Messung der zu untersuchenden Schaltung muss man nun die Spannungsversorgung der Schaltung erkennen, um einen Kurzschluss zu vermeiden.
Folgende Szenarien sind denkbar.
Batterieversorgung der Schaltung
Wird die Schaltung über eine separate Batterieversorgung gespeist, ist die Sache unproblematisch. Die Schaltung ist „potentialfrei“ also nicht mit Masse verbunden. Der Punkt, an dem der Masse-Anschluss des Tastkopfes verbunden wird, wird so als Masse definiert. Es kommt zu keinem Kurzschluss, weil kein Strom über die Batterie zur Erde abgeleitet werden kann.
Spannungsversorgung über einen potentialfreien Transformator
Wenn die zu untersuchende Schaltung über ein Netzteil angeschlossen wird, welches die Spannung über einen potentialfreien Transformator (Trenntrafo) erhält ist die Sache ebenfalls unproblematisch.
Die einzelnen Spulen des Transformators haben eine galvanische Trennung, sind also elektrische nicht verbunden. Sprich:
Es gibt keine elektrische Verbindung zwischen Primär- und Sekundärspule des Transformators.
Es kann also auch hier kein Strom über die zu untersuchende Schaltungen gegen Masse fließen.
Spannungsversorgung über einen nicht potentialfreies Netzteil oder über einen USB-Anschluss
Hier wird es kritisch. Die zu untersuchende Schaltung ist dann geerdet. Es gibt eine Verbindung zwischen der Schaltung und Masse. Somit gibt es zwei Verbindungen zwischen Oszilloskop und Schaltung. Die eine über den Tastkopf. Eine zweite über den Masse-Anschluss
Wenn nun der Anschluss für das Bezugspotential nicht auf einen Punkt mit Massepotential, sondern auf ein anderes Potential gelegt wird, gibt es einen Kurzschluss.
Das Video zur Vermeidung von Kurzschlüssen mit einem Oszilloskop
Dave Jones vom EEVBlog zeigt hier in einem sehr anschaulichen Video die Problematik.
Hier findest Du weitere Informationen zum Thema Oszilloskop.