Messung des Sensorsignals mit dem Oszilloskop

Nachdem die Maßverkörperung und der Sensor an der Kameraschine angebracht waren, wurden die Ausgangssignale des Sensors (Reflektionslichtschranke MRL601) und der dazugehörigen Auswerteschaltung (Schmitt-Trigger-Schaltung) bei zwei verschiedenen Versorgungsspannungslagen und drei verschiedenen Verfahrgeschwindigkeiten mit dem Oszilloskop dargestellt:

Ziel des Versuchs:

Herausfinden, welche Signale der Sensor und v.a. die nachgeschaltete Schmitt-Trigger-Schaltung ausgeben, um die weitere Signalverarbeitung planen zu können.

 

Versuchsaufbau:

   
Übersicht über den gesammten Messaufbau Steckbrett mit Spannungsversorgung und Signalabgriff  am Ausgang des Schmitt-Triggers (BNC-Buchse) sowie am Ausgang des Sensors (Tastkopf)
   
Schmitt-Trigger-Schaltung mit Signalabgriff (Tastkopf) am Sensorausgang Maßverkörperung und Sensor, angebracht an der Kameraschine

 

 

Versuchsdurchführung:

Der Schlitten der Kameraschine wird mithilfe des PC und der vorhandenen Software zur Ansteuerung mit

  •  1000 mm/min
  •  2000 mm/min und
  •  3000 mm/min

verfahren. Dabei wird mithilfe des Oszilloskops jeweils die Ausgangsspannung des Sensors und der Schmitt-Trigger-Schaltung gemessen und aufgezeichnet. Da es bei Mikrocontrollern unterschiedliche Spannungslagen für die IO-Ports gibt, wurde die Schaltung dabei mit

  • 3,3 V bzw.
  • 5 V

Spannung versorgt.

Das nachfolgende Video verdeutlicht die Versuchsdurchführung.
(Der Schlitten verfährt hier mit 1000 mm/min)

 

 

Ergebnis des Versuchs:

Die unten aufgeführten Oszilloskopbilder zeigen das Ausgangssignal des Sensors, sowie des Schmitt-Triggers bei verschiedenen Verfahrgeschwindigkeiten bzw. Versorgungsspannungslagen.

Aus den Abildungen können folgende Erkenntnisse gewonnen werden:
(Unabhängig von der Verfahrgeschwindigkeit)

  • Die Ausgangsspannung des Schmitt-Triggers schwankt zwischen GND (0V) und +Ub (hier 3,3V bzw. 5V)
  • Die Schaltschwelle des Schmitt-Triggers liegt bei ca. +Ub / 2
  • Die maximale Ausgangsspannung des Sensors liegt ca. 0,6V bis 0,7V unterhalb der Versorgungsspannung

 

Ergebnisse bei 3,3 Volt:
  

Das linke Bild zeigt den Bildschirm des Oszilloskops bei 3,3V Versorgungsspannung und einer Verfahrgeschwindigkeit des Schlittens von 1000 mm/min.

  • Periodendauer: ca. 29,1 ms
  • Frequenz: ca. 34,4 Hz

 

Download der Messwerte im CSV-Format:
Messung_3,3V_1000.csv
   

Das linke Bild zeigt den Bildschirm des Oszilloskops bei 3,3V Versorgungsspannung und einer Verfahrgeschwindigkeit des Schlittens von 2000 mm/min.

  • Periodendauer: ca. 15,0 ms
  • Frequenz: ca. 66,7 Hz

 

Download der Messwerte im CSV-Format:
Messung_3,3V_2000.csv
   

Das linke Bild zeigt den Bildschirm des Oszilloskops bei 3,3V Versorgungsspannung und einer einer Verfahrgeschwindigkeit des Schlittens von 3000 mm/min.

  • Periodendauer: ca. 9,8 ms
  • Frequenz: ca. 102,0 Hz

 

Download der Messwerte im CSV-Format:
Messung_3,3V_3000.csv

 
   

 

Ergebnisse bei 5 Volt:
  

Das nebenstehende Bild zeigt den Bildschirm des Oszilloskops bei 5V Versorgungsspannung und einer Verfahrgeschwindigkeit des Schlittens von 1000 mm/min.

  • Periodendauer: ca. 30 ms
  • Frequenz: ca. 33,3 Hz

 

Download der Messwerte im CSV-Format:
Messung_5V_1000.csv
   

Dieses Bild zeigt den Bildschirm des Oszilloskops bei 5V Versorgungsspannung und einer Verfahrgeschwindigkeit des Schlittens von 2000 mm/min.

  • Periodendauer: ca. 14,7 ms
  • Frequenz: ca. 68,0 Hz

 

Download der Messwerte im CSV-Format:
Messung_5V_2000.csv
   

Das Schaubild zeigt den Bildschirm des Oszilloskops bei 5V Versorgungsspannung und einer Verfahrgeschwindigkeit des Schlittens von 3000 mm/min.

  • Periodendauer: ca. 9,7 ms
  • Frequenz: ca. 103,1 Hz

 

Download der Messwerte im CSV-Format:
Messung_5V_3000.csv

 
   

Der Versuch hat gezeigt, dass die Hardware bei einer Versorgungsspannung zwischen 3,3V und 5V einwandfrei arbeitet.