Grundlagen: Oszilloskop

Matthias Beetz, Baumüller Nürnberg GmbH

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Oszilloskop Funktionsweise

Bei einem Oszilloskop handelt es sich um ein elektronisches Messinstrument zur Visualisierung der Spannungsentwicklung über einen zeitlichen Verlauf auf einem zweidimensionalen Grafen. Die x-Achse ist dabei der Zeitstrahl, während die y-Achse den Wert der Spannung ins Verhältnis setzt. In erster Linie findet mit dem Oszilloskop also ein Monitoring von Spannungswerten statt. Darauf basierend können aber in der Praxis auch zahlreiche weitere Berechnungen ausgeführt werden. Die Geräte können mit entsprechender Software betrieben etwa Frequenzen, Impulsbreiten, Anstiegszeiten oder Phasenverschiebung messen, anzeigen und überwachen.

Im Bereich der Elektromotoren kommt dem Funktionsprinzip deshalb eine erhöhte Bedeutung zu. Zum Monitoring der Funktionalität und zu frühzeitiger Fehlerfindung durch Überprüfung festgelegter Parameter lassen sich Stillstandzeiten reduzieren und Prozesse tracken, überwachen und optimieren. Bei Baumüller kommt das Oszilloskop beispielsweise in unserem umfassenden Parametrier- und Diagnosetool ProDrive zum Einsatz.

Folgender Glossar-Artikel beinhaltet:

Definition und Begrifflichkeit

Das Oszilloskop ist ein Spannungsmessgerät, das den zeitlichen Verlauf der Spannungsentwicklung auf einem Grafen visualisiert. Heute werden Digitalanzeigen verwendet. Weil der Graf früher auf Papier ausgegeben wurde, war lange Zeit auch der Begriff Oszillograf gebräuchlich.

Grundfunktion und weiterführende Analysemöglichkeiten

Der Funktionsumfang ist heute teilweise sehr groß – nicht zuletzt durch die Möglichkeiten des digitalen Fortschritts. Zwar bleibt die Funktion des Oszilloskops weiter nur der Spannungsverlauf über Zeit. Basierend auf der Spannungsmessung und der Zeitkomponente lassen sich aber viele weitere Parameter überwachen, sofern weitere Werte wie beispielsweise der elektrische Widerstand bekannt sind. In modernen Analyse-Tools wirken deshalb mehrere Funktionen mit dem Oszilloskop zusammen, um eine Vielzahl von Parametern automatisch im System zu errechnen und dem Benutzer digital und übersichtlich auszugeben sowie die Ergebnisse vergleichbar zu machen und zu archivieren.

Ein Beispiel ist die Kombination mit einer FFT-Analyse. Das Kürzel steht für Fast-Fourier-Transformation. Dabei handelt es sich um einen Algorithmus, der Frequenzanteile in festgelegten Zeitintervallen berechnen kann. In der Überwachung von Maschinen können damit Störfrequenzen frühzeitig erkannt werden. Außerdem lässt sich damit auch gleich feststellen, in welchen Drehzahlbereichen die Störmomente liegen. Das ermöglicht eine überaus präzise Fehlerdiagnose und erlaubt ein rechtzeitiges und zielgenaues Handeln, um Schäden und längere Stillstandzeiten zu verhindern.

Anwendungsspektrum

Oszilloskope kommen in vielen elektrischen Anwendungen zum Einsatz. Das geht von Alltagsanwendungen bis hin zu Medizintechnik, Robotik und vielem mehr. Eines der wichtigsten Einsatzgebiete ist allerdings die Einbindung in Diagnose- und Überwachungswerkzeuge in Industriemaschinen. Das reibungslose Laufen der Antriebe ist hier besonders wichtig, weil mit Stillstandzeiten teils hohe Kosten verbunden wären. Je nachdem wie kritisch der Antrieb für den industriellen Gesamtprozess ist, zählt jede Sekunde. Ein Oszilloskop kommt hier im Regelfall nicht alleine zum Einsatz. Die Kombination mit anderen Messmethoden und die Anbindung bzw. besser Integration in ein umfassendes Diagnose-System mit digitaler Software ist geboten.

Einsatz bei Baumüller mit dem Parametrier- und Diagnose-Tool ProDrive

Beispielsweise mit unseren Drehstrom-Synchronmotoren der Serie DS2 und vielen weiteren Elektromotoren lässt sich unser Parametrier- und Diagnose-Tool ProDrive verwenden. Integriert sind:

  • Oszilloskop mit Echtzeit- und Ringspeicher-Funktion
  • FFT-(Fast-Fourier-Transformation-)Analyse
  • Geberdiagnose
  • Ordnungsanalyse
  • Abgleich zwischen Soll- und Ist-Werten
  • Frequenzanalysen inkl. Datenabgleich 

Die Ergebnisse der Analysen lassen sich übersichtlich und strukturiert auf verschiedene Arten je nach Bedarf innerhalb der Software darstellen. Weitere Analysetools sind überflüssig. Unser Service spart damit Lizenzkosten und ermöglicht volle Kompatibilität.

Oszilloskop als Bestandteil vom ProDrive

Zusammenfassung

Das Oszilloskop ist für sich genommen ein Messinstrument, das Spannungsverläufe über einen Zeitraum misst und diese in einem Diagramm sichtbar macht. Die Anwendungsmöglichkeiten sind überaus vielfältig. Bei der Verwendung von Elektroantrieben, beispielsweise in Industriemaschinen, kommt dem Oszilloskop eine besondere Bedeutung zu. Heute kann in Verbindung mit anderen Messtechniken eine lückenlose Überwachung und Regelung des Antriebs stattfinden. Das Parametrier- und Diagnose-Tool ProDrive von Baumüller bereitet zu diesem Zweck zahlreiche Analysen auf und gibt diese anschaulich und übersichtlich an den Anwender aus. Damit lassen sich Probleme frühzeitig erkennen, Prozesse besonders zuverlässig überwachen und optimieren und somit Stillstandzeiten reduzieren.

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Matthias Beetz
Training Engineer Academy I Baumüller Nürnberg GmbH

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