Das Erfassen von sich schnell ändernden Strömen auf einem Oszilloskop ist anspruchsvoll, doch diese verbesserte differentielle Stromzange erledigt das praktisch und kosteneffizient. Sie bietet eine große Bandbreite und eine Verstärkung, die Sie durch den Austausch nur eines Widerstands anpassen können – eine verbesserte Fortsetzung des früheren Designs.

Stromzange für praxisnahe Messungen

Das Messen des dynamischen Stromverhaltens in einer Schaltung ist berüchtigt schwierig, insbesondere wenn Sie keinen Zugang zu einer teuren differentiellen Stromzange haben. Dieses Projekt nimmt sich dieser Herausforderung direkt an – mit einer kompakten, leistungsstarken differentiellen Stromzange, die speziell für den Einsatz mit Standard-Oszilloskopen entwickelt wurde.

Entwickelt von Alfred Rosenkränzer und verfeinert in einer Zusammenarbeit mit Elektor Labs im Jahr 2020, baut diese aktualisierte „Current Probe 2.0“ auf einem früher veröffentlichten Elektor-Design auf. Die ursprüngliche Stromzange war auf etwa 130 kHz Bandbreite beschränkt; die neue Version verbessert die Leistung drastisch und erreicht in der Praxis Bandbreiten von bis zu 8 MHz, während sie eine einfache, robuste und erschwingliche Lösung für den Laboralltag bietet.
 
The prototype built into its enclosure with soldered cable and SIL socket
Der Prototyp, eingebaut in sein Gehäuse mit angelötetem Kabel und SIL-Buchse.

Die Schaltung

Im Zentrum des Designs steht ein präziser Differenzverstärker, der winzige Spannungsabfälle über einem Shunt-Widerstand in ein sauberes, einseitiges Ausgangssignal umwandelt, das auf das Oszilloskop-Massepotenzial bezogen ist. Dies ermöglicht genaue Strommessungen überall in einer Schaltung, ohne den Betrieb zu stören oder Erdschleifen sowie Kurzschlüsse zu riskieren. Die Standardverstärkung der Sonde beträgt Zwei und wird durch einen einzigen Widerstand festgelegt – und kann ganz einfach an unterschiedliche Messanforderungen angepasst werden, sogar bis zu sehr hohen Verstärkungen bei beeindruckender Bandbreite.
 
Scope current probe circuit
Vollständiger Schaltplan der Version 2.0 der Stromzange. Beachten Sie die sorgfältige Auslegung der Versorgungsschienen.
Durchdachte Details runden das Design ab: Eingangsfilterung zum Schutz und für einen flachen Frequenzgang, korrekte Ausgangsimpedanzanpassung für Koaxialkabel, integrierte Spannungsregelung mit EMI-Filterung und gut sichtbare LED-Statusanzeigen. Die verbesserte Bandbreite geht zwar mit einem reduzierten Gleichtakt-Eingangsbereich einher, aber dieser Kompromiss lohnt sich für viele Anwendungen im Nieder- bis Mittelspannungsbereich.

Für Ingenieure, Maker und Studierende, die sehen möchten, wie sich Ströme tatsächlich in ihren Schaltungen verhalten – ohne in Spezialsonden zu investieren – bietet dieses Projekt eine praktische, elegante und durch und durch moderne Lösung.
 
For ‘test leads’ the designers used two lengths of thin enamelled copper wire
Für „Testleitungen“ verwendeten die Entwickler zwei Stücke dünnen, lackierten Kupferdrahts, angelötet an eine dreipolige SIL-Buchse.

Das Stromzangen-Projekt

Der Originalartikel „Differentieller Stromtastkopf für Oszilloskope 2.0“ erschien in Elektor November/Dezember 2020. Lesen Sie den Artikel.
Hinweis der Redaktion: Dieser Artikel erschien erstmals in einer Ausgabe von Elektor aus dem Jahr 2020. Aufgrund des Alters des Projekts könnten die Komponenten nicht mehr erhältlich sein. Wir sind jedoch der Meinung, dass das Design Sie inspirieren wird, ein ähnliches Projekt auf Ihrer Werkbank zu beginnen.

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