Zitat :

Im 1:1 Bereich (Umschaltbar) mögen sie nur 150 VRMS.

Die Angabe von Effektivwerten ist bei Spannungsformen, für die man ein Scope benötigt, ziemlich witzlos.
Es sind die Spitzenspannungen, welche die Kondensatoren und Isolationen durchschlagen lassen und dann die Transistoren in der Eingangsstufe des Scope zerstören.

Natürlich hat auch die Angabe von Effektivwerten eine gewisse Berechtigung, wenn die thermische Belastbarkeit der Widerstände ein Thema ist.
Ich denke allerdings, dass ein solcher Tastkopf die zulässige Spitzenspannung auch als Gleichspannung aushalten sollte, womit das Thema Effektivwert vom Tisch ist.

Zitat :

4. Ich nehme einen BNC-Stecker oder eine Hälfte vom einem BNC-Kabel und verlängere nur den Innenleiter über z.B. 9x 1MOhm-Widerstände auf eine Sicherheits-Bananenbuchse.

Das ist so ziemlich das Schlechteste, was du machen kannst.
Auch wenn du dir Signale mit nur ein paar kHz ansehen willst, solltest du eine Frequenzkompensation machen.
Bei den 10:1 Teilern liegt dazu eine sehr kleine Kapazität Cv parallel zum Vorwiderstand Rv und eine größere abgleichbare Kapazität Ctrim parallel zum Scope (Rin||(Cin).
In abgeglichenem Zustand gilt: Rv * Cv = Rin * (Ctrim+Cin+Ckabel).

Alternativ kannst du nach deinem Rezept einen 1000:1 Teiler bauen, aber du musst niederohmiger werden.
Da dein Prüfling ja nicht gerade schwachbrüstig ist, wird ihm eine Belastung mit 5mA wohl noch nichts ausmachen.

Dazu könntest z.B. den Scope-Eingang mit einem 50 Ohm-Widerstand belasten (oder diesen einschalten, wenn er im Gerät bereits eingebaut ist - VORSICHT!!!), dann ein praktisch beliebig langes 50 Ohm Koaxkabel nehmen, und als Messspitze am anderen Ende einen 999*50 = 49,95 kOhm Festwiderstand verwenden.
Dieser Widerstand muss natürlich die volle Spannung aushalten, also ggfs. fünf mal 10k in Reihe schalten, und bei 230V verheizt er rund 1W.
Möglichst keine Drahtwiderstände oder gewendelte Schichtwiderstände verwenden, sondern die alten Kohle-Massewiderstände.
SMD-Widerstände kämen auch in Betracht, aber da muss man schon genau auf die Montage (Wärmeabfuhr!!) und Spannungsfestigkeit achten.

In jedem Fall gehört der Widerstand in ein abgeschirmtes Gehäuse, das man zur Sicherheit noch mit einem äusseren Isoliermantel umgeben sollte.




Für höhere Teilerverhältnisse baut man auch gern mehrstufige Teiler, um unsinnig extreme (und evtl instabile) Werte von Cv und Rv zu vermeiden.
Dann befindet sich die erste (abgleichbare) Stufe im Tastkopf, und die zweite, ebenfalls abgleichbare, Stufe in einem Kästchen direkt am BNC-Stecker zum Scope.
In dieser Box hat man dann auch etwas mehr Platz für aufwändigere Kompensationsnetzwerke mit mehreren Trimmern.
Den Schaltplan und die technischen Daten eines solchen 1000:1 Tastkopfes, den ich selbst besitze, findest du z.B. hier: http://w140.com/tekwiki/wiki/P6013
Das Teil hat selbst mit 3m Kabel noch 25MHz Bandbreite.



Die Oszilloskop Hersteller verwenden für ihre Messkabel spezielle, kapazitätsarme Koaxleitungen, mit einem dünnen Widerstandsdraht als Seele, die kaum zu bekommen sind. Deshalb sollte man solche Strippen nicht wegwerfen, falls mal ein Tastkopf oder sein Stecker den Geist aufgibt.



[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 28 Jun 2020 12:50 ]

Zitat : Offroad GTI hat am 27 Jun 2020 22:48 geschrieben :

Gibt es doch schon für <200€

Ich sehe wir haben unterschiedliche Vorstellungen beim Thema Budget.

Aktuell sehe ich bei mir nicht den dauerhaften Bedarf und bevor die bei mir einstauben muss ich das Kleingeld für zwei Stück nicht suchen.
Alleine darf man die nicht halten, sonst vereinsamen die - oder wie war das.

Vor dem Kauf würde ich aber noch ein Video anschauen in dem die getestet bzw. zerlegt werden.
Hatte folgenden 100:1-Tastkopf im Blick:
Evaluating the P4100 100X 100MHz Oscilloscope Probe @ 10:10 min
Kann man Hochspannungswiderstände (2 kV++) irgendwie zerstörungsfrei identifizieren?

Zitat : Allerdings. "Masse" muss zudem immer, wie du schon richtig erkannt hast, immer dem Schutzleiter entsprechen. Das ist sehr oft sehr unpraktisch.

Mir wurde beigebracht alle Masseklemmen zentral auf an einem GND-Abgriff dranzuhängen. So kommt man erst gar nicht in die Versuchung.
Wobei, es gibt da von einem japanischen Hersteller was feines: Ein modulares Oszi mit konfigurierbaren, potentialfreien Eingangsmodulen. Aber ohne entsprechendem Budget und ob das bei meinem Problem weiterhilft...

perl hat am 28 Jun 2020 01:33 geschrieben :

Es sind die Spitzenspannungen, welche die Kondensatoren und Isolationen durchschlagen lassen und dann die Transistoren in der Eingangsstufe des Scope zerstören. [...] wenn die thermische Belastbarkeit der Widerstände ein Thema ist.

Sehr interessant. Habe mir darüber noch nie Gedanken gemacht.
Es gibt also (mind.) zwei Möglichkeiten einen Tastkopf zu zerstören. Kurze Überspannung oder thermische Überlastung des Spannungsteilers.

Zitat :

Zitat : 4. Ein BNC-Stecker [...] und 9x 1MOhm-Widerstände auf eine Sicherheits-Bananenbuchse. Das ist so ziemlich das Schlechteste, was du machen kannst. Auch wenn du dir Signale mit nur ein paar kHz ansehen willst, solltest du eine Frequenzkompensation machen. Bei den 10:1 Teilern liegt dazu eine sehr kleine Kapazität Cv parallel zum Vorwiderstand Rv und eine größere abgleichbare Kapazität Ctrim parallel zum Scope (Rin||(Cin). In abgeglichenem Zustand gilt: Rv * Cv = Rin * (Ctrim+Cin+Ckabel).

Danke für die Erklärung und eigentlich hätte ich das wissen sollen. Hatte vor Monaten mal einen 5:1 Spannungsteiler für einen differentiellen Tastkopf (max. ±20 V differentiell) gebastelt. Der hat auch 1 MOhm Eingangswiderstand und ich hab 4x 1 MOhm drangehängt.

5 MOhm und 3,5 pF ergeben ein Tau von 18 µs. Das enspricht einer Grenzfrequenz von rund 9 kHz. Hab dann Trimmkondensatoren mit 2-6 pF drangehängt. Ich glaube kompensiert sah es bis 50 kHz halbwegs brauchbar aus.

Hier wäre es rechnerisch mit 1 kHz noch schlimmer. (10 MOhm und 13 pF) Keine Ahnung wie ich auf die Schnapsidee kam.

Zitat :

Alternativ kannst du nach deinem Rezept einen 1000:1 Teiler bauen, aber du musst niederohmiger werden. Da dein Prüfling ja nicht gerade schwachbrüstig ist, wird ihm eine Belastung mit 5mA wohl noch nichts ausmachen. Dazu könntest z.B. den Scope-Eingang mit einem 50 Ohm-Widerstand belasten (oder diesen einschalten, wenn er im Gerät bereits eingebaut ist - VORSICHT!!!), dann ein praktisch beliebig langes 50 Ohm Koaxkabel nehmen, und als Messspitze am anderen Ende einen 999*50 = 49,95 kOhm Festwiderstand verwenden. [...] sondern die alten Kohle-Massewiderstände.

Guter Punkt, ein paar mA interessieren bei 230V nun wirklich keinen. Kohlewiderstände muss ich erst bestellen, davon habe ich keine mit 10 kOhm.
Keine Sorge, ich verwende definitiv externe 50-Ohm-Widerstände. Wenn was schief geht bekommt man eher mit und im Fall der Fälle kann man die viel einfacher Ersetzten.

Ich probiere den 50-kOhm-Spannungsteiler erst einmal ohne Kompensation aus. Die Kapazität vom BNC-Kabel liegt parallel zu den 50 Ohm und der Oszi-Eingang (1 MOhm, 30 pF) sollte hoffentlich kompensiert sein.
Hab gerade dieses alte Video EEVblog #85 - High Voltage Oscilloscope Probe Design auf Daves Kanal gefunden mit Dough Ford als Gastredner.
Das Thema ist wegen parasitären Einflüssen nicht ganz trivial. Erst einmal mit 50 kOhm klein anfangen.

Zitat :

Mir wurde beigebracht alle Masseklemmen zentral auf an einem GND-Abgriff dranzuhängen. So kommt man erst gar nicht in die Versuchung.

Richtig. Sobald aber bspw. ein Gleichrichter im Spiel ist, welcher direkt aus der Netzspannung gespeist wird, funktioniert das nicht mehr.



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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

Zitat : Offroad GTI hat am 28 Jun 2020 19:57 geschrieben :

Zitat : Mir wurde beigebracht alle Masseklemmen zentral auf an einem GND-Abgriff dranzuhängen. So kommt man erst gar nicht in die Versuchung. Richtig. Sobald aber bspw. ein Gleichrichter im Spiel ist, welcher direkt aus der Netzspannung gespeist wird, funktioniert das nicht mehr.

Guten Punkt, das war mir nicht klar.
Bis eben dachte ich ganz naiv, na und dann unterscheiden sich halt PE und GND(Minus) halt um eine Diodenspannung. Falsch!


Die Schaltung hab ich simuliert. Im folgenden hat R2 entweder 1 MOhm oder 1 Ohm.



Hier die DC-Spannung (differentiell) in schwarz. In Cyan ist die Spannung von "Minus" gegen den Schutzleiter aufgetragen.
Im Nachhinein ist es klar, während der negativen Halbwelle ist der Neutralleiter positiver als die Außenleiterspannung, d.h. "Plus" hat etwa 0 V und "Minus" muss somit auf bis zu -320 V (1,4* -230 V) abfallen.



Hier der Strom den die Spannungsquelle abgibt. Einmal für eine "Minus"-PE-Verbindung von 1 MOhm und einmal für 1 Ohm.
Das Messmittel macht einen satten Kurzschluss zwischen Außen- und Schutzleiter!


Danke! Wieder was gelernt.

Zitat : perl hat am 28 Jun 2020 01:33 geschrieben :

Alternativ kannst du nach deinem Rezept einen 1000:1 Teiler bauen, aber du musst niederohmiger werden.

Habe gestern einen Prototyp nach perls Vorschlag mit 5x 10 kOhm Kohlewiderständen (5%/1 W) aufgebaut.



Das ganze ist nun mit Schrumpfschlauch isoliert, in ein Messingrohr (⌀_i = 5 mm, ⌀_a = 6 mm) gesteckt und nochmal mit Schrumpfschlauch isoliert:
Nach meiner Isolationsmessung ist der Widerstand >2000 MOhm bei 1000 V in Ordnung.
So ganz gefällt mir das noch nicht. Mal schauen ob ich ein größeres Rohr finde. Dann kann ich die Isolation zwischen Messspitze und GND dicker ausführen und es einfacher an den BNC-Adapter dranlöten.

Keine Sorge, die billige Krokoklemme werde ich gegen einen Sicherheitsbananenstecker ersetzten.
Hab mir auch das VOLTCRAFT MS-6 (Sicherheits-Messleitungs-Set) für die CAT-II-Abgreifklemmen bestellt.
Als nächstes steht noch ein "Dauerlauftest" vom Spannungsteiler an 230VAC an - oder besser mehr? 2 W würde ich dem Konstrukt zutrauen und das wären rund 300 VAC. Werde dabei nur ein Multimeter dranhängen.


Verhalten bei einem Spannungssprung von 0 V auf 60 VDC:
Kanal 1 (gelb) ist ein normaler 10:1 Tastkopf
Kanal 2 (blau) ist der 1000:1 Eigenbau

Ich vermute das Klingeln kommt vom Versuchsaufbau.

Offtopic :

Muss bei Gelegenheit mal einen MOSFET, 9V-Block und einen entprellten Schalter in eine Box einbauen und die Messung wiederholen. Habe für diese Messung zwei Bananenstecker so lange verbunden bis das Signal Ok aussah. Ein Funktionsgenerator/Arbitrary Waveform Generator wäre hier auch noch praktisch.

Bin kein Experte für Bandbreitenmessungen, korrigiert bitte wenn ich Unsinn rede.
Für mich ist das Signal vom 1000:1-Tastkopf nach rund 200 ns Ok was rechnerisch 5 MHz ergibt. Das kommt mir für 50 Hz (und Oberwellen) ausreichend schnell vor.



Verhalten bei statischen Pegeln:
Mit 49,6 kOhm und 51,2 Ohm für den Spannungsteiler komme ich auf rund 970:1. Hätte somit eine Spannungsmessung von ~62 VDC erwartet.
Passt somit besser als erwartet.

Hie ist mir aber aufgefallen, dass jeder Übergangswiderstand das Verhältnis deutlich beeinflusst.
Oder meine 10BASE2-BNC-Abschlusswiderstände und -T-Stücke ist schon zu alt.

Wenn dein Geschenk komplett war, müssten da eigentlich 2 Stück 50 Ohm Durchgangsabschlüsse beigelegen haben. War zumindestens bei meinem so, möglicherweise gibt es aber je nach Sonderangebot unterschiedliche Ausstattungen.

Onra

Zitat :

ch probiere den 50-kOhm-Spannungsteiler erst einmal ohne Kompensation aus. Die Kapazität vom BNC-Kabel liegt parallel zu den 50 Ohm und der Oszi-Eingang (1 MOhm, 30 pF) sollte hoffentlich kompensiert sein.

Hier irrst du!
Die Situation ist viel günstiger, denn die Kapazität des 50-Ohm Kabels spielt keine Rolle, wenn du das Ende mit 50 Ohm abschliesst. Deswegen brauchst du nicht zu kompensieren.
Störend ist nur die Eingangskapazität des Scope.
Deshalb hatte ich oben geschrieben: "beliebig lang".
Lediglich durch die mit der Länge steigenden Kabelverluste werden die hohen Frequenzen stärker gedämpft.

Du kannst auch 75 Ohm Antennenkabel verwenden, musst dann allerdings mit 75 Ohm abschliessen, und der Vorwiderstand wird 999*75 = 74925 Ohm.

Bei der Verwendung von SAT-Antennenkabel ist allerdings Vorsicht geboten, denn die Seele dieser Kabel besteht oft nicht aus Kupfer sondern aus Staku = Kupfer ummantelter Stahldraht.
Bei den sehr hohen Frequenzen kann man das ungestraft machen, denn wegen des Skineffekts ist die leitende Schicht höchstens ein paar µm dick und was darunter ist interessiert nicht.
Auf diese Weise spart man teures Kupfer und gewinnt zugleich mechanische Festigkeit.

Bei deinen niedrigen Frequenzen wird aber die Leitschicht so dick, dass auch der magnetisierbare Stahldraht am Energietransport teilnimmt, was hohe Dämpfung und frequenzabhängige Ausbreitungsgeschwindigkeit zur Folge hat.
Die daraus resultierenden Impulsverzerrungen muss man nicht unbedingt haben.

Zitat : Onra hat am  7 Jul 2020 13:35 geschrieben :

Wenn dein Geschenk komplett war, müssten da eigentlich 2 Stück 50 Ohm Durchgangsabschlüsse beigelegen haben.

Hab es persönlich bestellt und keine Durchgangsabschlüsse gesehen. Vermutlich unterschiedliche Ausstattungen.


Jetzt hab ich Zeit und ein isoliertes Wechselspannungsnetzteil zum Testen gefunden.
Habe nämlich zweimal den 50k-50Ohm Spannungsteiler (1000:1) und die Trafolösung (10:1) aufgebaut.

Hier der Vergleich:
Ch1: Oszi-Tastkopf (10:1)
Ch2: Trafo-Übertrager (10:1)
Ch3: Spannungsteiler #1 (1000:1)
Ch3: Spannungsteiler #2 (1000:1)
Da erkenne ich keinen großen Unterschied. Den Trafo habe ich hier aber umgepolt, der war ~180° falsch. Ist aber zu erwarten?
Ich hatte am Regeltrafo 100,0 VAC eingestellt. Fragt mich aber nicht, warum das Oszi nur 94-95 VAC (RMS) misst. Hab eben direkt am Trenntrafo kurz die Leerlaufspannung gemessen, da passen die 240 VAC vom Metraline und Oszi auf 1 V genau.

Hier eine Periode in Excel:

Beim Trafo-Übertrager sehe ich eine kleine Phasenverschiebung, sonst liegen die fast aufeinander.

Deshalb hier die berechneten Differenzen:

Bei den 1000:1-Spannungsteiler liegt die Abweichung bei ±2 Bit. Beim Trafo-Übertrager sind es wegen der Phasenlage(?) verständlicherweise ein paar mehr.

Das reicht mir. Ich messe als nächstes am Netz, denn das flache Plateau der Sinus-Kurve verwundert mich.

Zum Trafo-Übertrager: Das sind kleine 230V-24V-Trafos, die ich ausgangsseitig mit einem Spannungsteiler aus 4,7 kOhm und 2x 800 Ohm (selber bestimmt) auf recht genau 10:1 eingestellt habe. Wenn das jemand interessiert, kann ich es gerne genauer beschreiben. Bei AC sind das "echte" differentielle Tastköpfe ohne rund 5 mA Ableitstrom nach PE.

Zitat :

denn das flache Plateau der Sinus-Kurve verwundert mich.

Das wird das Ergebnis der immer noch vielen Netzteile sein, die direkt hinter dem Gleichrichter einen mehr oder weniger "dicken" Siebelko haben.
Besonders im Teillastbereich nehmen solche Netzteile nur in der Nähe der Spitzenspannung Strom auf, dann aber mit kurzen und relativ hohen Stromimpulsen. Auf diese Weise kappen sie der Sinusspannung die Spitze.
Auch etliche Netzteile von Energiesparlampen verwenden solche Speicherelkos hinter dem Gleichrichter um das Flimmern zu reduzieren.

P.S.:

Zitat :

Zum Trafo-Übertrager: Das sind kleine 230V-24V-Trafos, die ich ausgangsseitig mit einem Spannungsteiler aus 4,7 kOhm und 2x 800 Ohm (selber bestimmt) auf recht genau 10:1 eingestellt habe.

Probiers mal mit zwei gleichen Trafos, deren Primärwicklungen du hintereinanderschaltest und die Sekundärwicklungen (phasenrichtig!) parallel.
Auf diese Weise vermeidest du, dass der Kern in den Bereich magnetischer Sättigung gerät und zusätzliche Verzerrungen erzeugt.

Ein Lautsprechertrafo von einem alten Röhrenradio dürfte auch gut funktionieren. Falls du noch so etwas findest.
Die Primärspannung passt einigermassen, und diese Trafos haben reichlich Induktivität und ausserdem einen Luftspalt der linearisierend wirkt und einen harten Eintritt der Sättigung selbst bei erheblicher Gleichstromvorbelastung verhindert.