Immer im Einsatz und genau – aber nur mit Erfahrung hilfreich. Mit seiner Fähigkeit, komplexe elektronische Signale messen und analysieren zu können, gehört das Oszilloskop zu einem der leistungsstärksten und daher unverzichtbaren Werkzeuge in der Kfz-Werkstatt. Erhobene Daten zur Spannungsmessung komplexer elektronischer Systeme werden mit ihm erst interpretierbar.
Von Ralf Schädel, IT-Redakteur und Projektmanager Cloud Services und Gaia-X bei eco – Verband der Internetwirtschaft e.V.
Im täglichen Einsatz – wenn es schon mal schnell gehen muss – heißt es, „bringst du mir das ‘Oszi‘.“ Wahlweise ist auch die Rede vom „Scope“ oder „Oscar“. Ein Oszilloskop kommt immer dann ins Gespräch beziehungsweise Spiel, wenn Ingenieure oder Mechatroniker elektrische Signale messen und analysieren wollen. Wer elektrische Spannungen im zeitlichen Verlauf abbilden möchte, um komplexe elektronische Systeme besser „debuggen“ und reparieren zu können, der kommt an dem Gerät nicht vorbei. Weil moderne Fahrzeuge durch und durch aus elektronischen Bauteilen und Anwendungen bestehen, ist das „Oszi“ in Wartung und Reparatur zum Werkzeug der Wahl geworden.
Mehr Elektronik fordert geeignete Messmethode
In einem Mittelklassefahrzeug ist beispielsweise standardmäßig alles elektronisch: von der Motorsteuerung über das Antiblockiersystem, die Zündanlage und Airbags bis hin zum Fahrassistenz- und Navigationssystem sowie der Sound-Anlage. Mehr als 20 Steuergeräte in einem Kfz dieser Kategorie kommunizieren bei der Datenübertragung über sogenannte Bussysteme. In Oberklassefahrzeugen sind bis zu 3.000 Meter Kabel verbaut. Mehr Bauteile bedeuten für Service-Mitarbeiter bei Wartung und Reparatur weniger frei zugängliche Messstellen im Fahrzeug. Die Folge: Aufwand und Nutzen einer Oszilloskop-Messung werden oftmals im Missverhältnis gesehen und als zeitaufwändig, umständlich und wenig rentabel empfunden, wie es das Krafthand Technikmagazin beschrieben hat.
Neue Marktanforderungen: AW 4.0 reagiert mit dem Omniscope
Ein wesentlicher Ansatzpunkt für die Hardware-Entwicklung von Autowerkstatt 4.0 besteht darin, auf die Marktanforderungen zu reagieren. AW 4.0 entwickelte ein automatisiertes, kleineres, robusteres und einfacher zu bedienendes Oszilloskop. Das sogenannte Omniscope lässt sich mit oder ohne direkten Kupferkontakt beispielsweise an die Batterie oder ein Sensorkabel anschließen. Ein spannungsführendes Kabel muss hierbei nur noch an den Sensor gehalten werden. Dieser E-Feld-Messaufnehmer wandelt einfach und nicht-invasiv über eine Diagnose-Software Spannungen über das emittierte elektrische Feld in digitale Signale um. Wer eine Live-Demonstration der patentierten Lösung erleben möchte, hat dazu auf der Hannover Messe die Gelegenheit.
Einsatzgebiete des Oszilloskops in der Werkstatt
Oszilloskop oder Omniscope – beide werden in der Werkstatt verwendet, um eine Vielzahl von Problemen zu lösen: So kann es zum Einsatz kommen, um elektronische Schaltungen zu testen, fehlerhafte Signale zu erkennen, intermittierende Fehler zu identifizieren und um die Leistung von elektronischen Geräten zu analysieren. Es wird in der Regel genutzt, um elektrische Parameter zu messen, die zu schnell oder zu komplex sind, um mit einem Multimeter oder einem anderen einfachen Messgerät erfasst zu werden. Der Bereich messbarer Spannungen reicht dabei von Gleichspannung über niederfrequente Spannung bis hin zum hochfrequenten Signal – also von wenigen Millivolt bis zu einigen hundert Volt.
Funktionsweise des Oszilloskops
Das Grundprinzip des Oszilloskops ist einfach: Es zeigt die Spannung eines Signals im Zeitverlauf auf einem Bildschirm an. Das bedeutet, dass ein visuelles Bild des Signals erzeugt wird, das die Form und Amplitude des Signals darstellt. Ein Verlaufsgraph gibt in einem zweidimensionalen Koordinatensystem üblicherweise anhand einer horizontalen X-Achse den Zeitverlauf und über eine vertikale Y-Achse die Spannung wieder. Das hieraus entstehende Bild, Oszillogramm genannt, liefert dem Benutzer eine Vielzahl von Informationen über das Signal, wie zum Beispiel die Frequenz, Amplitude, Verzögerung und die Dauer des Signals.
Bedienung des Oszilloskops
Das Oszilloskop wird normalerweise über eine Sonde an das zu messende Signal angeschlossen. Diese Sonde ist ein kleines Kabel mit einer Nadel an einem Ende. Die andere Seite der Sonde wird an das Oszilloskop angeschlossen. Das Oszilloskop selbst wird über eine Vielzahl von Knöpfen und Einstellungen bedient, die dem Benutzer die Möglichkeit geben, das Signal zu verstärken oder zu verringern, die Zeitbasis zu ändern oder das Signal zu filtern. Voraussetzung, um bei der Diagnose von Fehlfunktionen elektronischer Komponenten Hinweise auf Kraftstoff- und Hydraulikdruck, Geräusche und Vibration erhalten zu können, ist eine Einführung in die Messmethode – wie sie im Rahmen der Ausbildung zum Mechatroniker stattfindet – und die Erfahrung, erhobene Signale richtig zu interpretieren.
Vorteile des Oszilloskops gegenüber anderen Diagnosesystemen
Das Oszilloskop bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Diagnosesystemen. Zum einen bietet es eine visuelle Darstellung des Signals, die es dem Benutzer ermöglicht, schnell und einfach Muster und Trends zu erkennen. Zum anderen bietet es eine höhere Auflösung als andere Messgeräte, was es ermöglicht, detaillierte Informationen über das Signal zu erhalten. Schließlich erlaubt es das Oszilloskop, eine Vielzahl von Signalen gleichzeitig zu messen und zu analysieren, was es zu einem leistungsstarken Werkzeug für die Diagnose von komplexen elektronischen Systemen macht. So könnte es schon bald in deutschen Werkstätten heißen: „Bring mir mal bitte das ‘Omni‘!“
