Srovės matavimas naudojant osciloskopą. Osciloskopo matavimai Kaip atlikti matavimus osciloskopu

LABORATORINIS DARBAS 10 KLASĖ.

Skaitmeninio osciloskopo sąsajos įvadas.

Srovės matavimas naudojant osciloskopą

1. Atminkite, kad prieš išimdami „flash“ atminties įrenginį iš USB prievado, visada išjunkite to prievado maitinimą naudodami parinktį „Saugiai pašalinti“.

Būkite atsargūs su kompiuterio USB prievadu, jo kontaktų trumpasis jungimas gali sukelti ne tik prievado, bet ir viso kompiuterio gedimą!!!

Nuolatinės srovės šaltinis dirbant su elektrodinamika bus vienas iš kompiuterio USB prievadų. Prijunkite USB prievado perjungimo įrenginį prie elektros grandinės (vėliau srovės šaltinis) į vieną iš USB prievadų. Prijunkite osciloskopo įtampos jutiklį prie antrojo USB prievado kabeliu (toliau osciloskopas).Prijunkite osciloskopo zondus prie nuolatinės srovės šaltinio išėjimo gnybtų.

Jei kyla problemų nustatant osciloskopą ar kitą jutiklį, galbūt paleidote programą prieš įdiegdami jutiklio tvarkyklę, dar kartą apklauskite jutiklį

(mygtukas) arba paleiskite programą iš naujo.

2. Paleiskite programą Digital Lab. Atsidariusiame lange su darbų sąrašu pasirinkite 3.1 užduoties scenarijų „Osciloskopo sąsajos įvadas“. Langą su darbų sąrašu galima iškviesti ir paspaudus mygtuką viršutiniame programos meniu.

3. Osciloskopas – prietaisas, leidžiantis matuoti nuolatinę ir

laike kintantis elektrinis signalas. Mygtuku atidarykite kompiuterio nustatymų langą (1 pav.)

1 pav. Peržiūrėkite įdėtųjų parametrų sąrašų turinį kiekviename iš

parametrų nustatymų langai. Osciloskopas vienu metu gali matuoti įtampą dviejose grandinės dalyse, naudodamas du kanalus. Pažymėkite langelį, norėdami pasirinkti „raudoną“ kanalą (kanalas Nr. 1). Darbo režimas „auto“ ir „5 ms/div“, kanalo Nr. 1 jautrumas „1 V/div“, nulinės linijos padėtis „0“, signalo tipas „Pastovus“ *, patikrinkite „Signalo rodymas“ ir

* Parinktis „Kintamasis“ lange „Signalo tipas“ nustatant osciloskopo jutiklio registravimo parametrus leidžia išjungti pastovios arba lėtai kintančios (kurios būdingas laikas yra apie 0,1 s) įtampos komponentą ir rodyti tik greitai kintantis signalas (kurio charakteristika yra 0,05 s arba trumpesnė). Darbų rinkinyje „Skaitmeninė laboratorija. Pagrindinis lygis“ ši parinktis niekur nenaudojama.

„Rodoma nulinė linija“. Likusių langų nustatymus kol kas galite palikti nepakeistus. Užrakinti pasirinktus parametrus (mygtukas)

4. Pradėkite matavimus Skaitmeninės laboratorijos programoje (mygtukas) ir raudona linija pažymėję nulinę liniją, "raudonoje" pynėje esančius osciloskopo laidus prijunkite prie srovės šaltinio gnybtų. Atkreipkite dėmesį, kuria kryptimi pasislenka signalas, kai prijungiate kabelį mėlynu antgaliu prie šaltinio gnybto

„+“, o raudonu antgaliu - į „minuso“ terminalą. Sustabdyti matavimus (mygtukas)

ir kairiuoju pelės mygtuku uždėkite geltoną vertikalų žymeklį ant darbinio lauko pirmojo horizontalaus padalijimo. Atkreipkite dėmesį į įtampos skaičius

ir laikas viršutiniame kairiajame registracijos lango kampe (arba lango apačioje). Laikas

skaičiuojamas nuo žalio vertikalaus žymeklio, esančio kairėje darbinio lauko pakraštyje. Žalią žymeklį galite perkelti dešiniuoju pelės mygtuku. Dešiniuoju pelės mygtuku spustelėjus už kairiosios registracijos lango ribos, žalias žymeklis grąžinamas į kairįjį lauko kraštą.

5. Grįžkite į osciloskopo parametrų nustatymų langą, pakeiskite 1 kanalo įtampos jautrumą ir laiko bazę. Įjunkite registraciją per kanalą Nr. 2, signalo tipo lange (1 pav.) nustatydami „Pastovi“. Priėmę parametrus, patikrinkite, kaip pasikeitė osciloskopo rodmenys darbiniame lauke. Pakeitę kanalo Nr. 1 (raudonus) zondus į kanalo Nr. 2 zondus, patikrinkite, kaip veikia kanalas Nr. 2, tada pašalinkite signalą iš šaltinio abiem kanalais, sujungdami kanalo gnybtus taip, kad signalas iš jų būtų skirtingas poliškumas.

6. Surinkite elektros grandinę, susidedančią iš nuosekliai sujungto rezistoriaus, kurio varža 200 omų, kintamos varžos (jo varža svyruoja nuo 0 iki 100 omų), šviesos diodo, jungiklio ir srovės šaltinio. Osciloskopo 1 kanalo gnybtus prijunkite prie srovės šaltinio išvesties gnybtų, o 2 kanalo gnybtus – prie 200 omų rezistoriaus galų (2 pav.). Uždarydami raktą ir sukdami kintamos varžos rankenėlę įsitikinkite, kad srovės šaltinio gnybtų rodmenys nesikeičia, o 200 omų rezistoriaus įtampa keičiasi sinchroniškai su šviesos diodo ryškumo pasikeitimu (LED užsidega tik tada, kai palaikomas teisingas tiekiamos įtampos poliškumas). Sustabdykite įrašymą esant maksimaliam šviesos diodo ryškumui ir išmatuokite 200 omų rezistoriaus įtampą.

varža Rsh = 10 omų (3 pav.), osciloskopo zondus paliekant ant 200 omų rezistoriaus. Uždarykite grandinę, pradėkite įrašymą ir sustabdę įrašymą įsitikinkite, kad 200 omų rezistoriuje esanti įtampa ir šviesos diodo ryškumas nesikeičia. Bus vadinamas 10 omų rezistorius, kurio varža yra maža, palyginti su visa grandinės varža šuntas. Šios grandinės šuntas sumažina srovę maždaug 5%, tai yra

neturi įtakos grandinės elementų įtampai ar šviesos diodo ryškumui. Įtraukus jį į grandinės atkarpą, per kurią reikia matuoti srovę, matuojant joje esančią įtampą, išmatuojama srovė, nes rezistorius atitinka Ohmo dėsnį I=U/R.

8. Išimkite šviesos diodą iš grandinės (3 pav.). Išjunkite osciloskopo 1 kanalo zondus

srovės šaltinis, į šuntą. Atidarykite skirtuką „Šaltinio duomenys“ (mygtukas) ir įveskite

šunto varžos verčių lentelė Rsh= 10 omų (4 pav.).

4 pav. Pasirinkite osciloskopo jutiklio jungties poliškumą taip, kad

Kiekvienam kanalui buvo įrašytas teigiamas signalas. Pradėkite įrašymą ir, gavę signalą iš abiejų osciloskopo kanalų, sustabdykite įrašymą. Ekrane uždėjus geltoną žymeklį. Eikite į lango „Apdorojimas“ skirtuką „Lentelė“ ir pasirinkite langelį stulpelyje „U, B“ (5 pav.).

(mėlyna osciloskopo laido pynė ir mėlyna signalo spalva ekrane) osciloskopą į pasirinktą lentelės langelį. Norėdami užpildyti stulpelį su įtampa ant šunto, pasirinkite langelį stulpelyje „Ush, V“ (5 pav.) ir paspauskite raudoną mygtuką - įtampos vertę, išmatuotą kanale Nr. 1 (raudona juosta ir raudona signalo spalva ekrane) bus išsiųstas į atitinkamą lentelės langelį. Apskaičiuokite srovę per šuntą Ish ir įveskite jį į langelį lentelės apačioje (5 pav.). Įvedus „Pradinius duomenis“, šis „pilkas“ langelis tampa „geltonas“, kai įvedama teisinga reikšmė Ish– „žalia“, jei įvesta klaidinga reikšmė – „raudona“. Su „žaliu“ langeliu – tolesni vertės skaičiavimai Ish o atitinkami langeliai Lentelėje užpildomi automatiškai (6 pav.).

9. Pradėkite įrašymą ir, keisdami kintamos įtampos rezistoriaus rankenėlės padėtį, pakeiskite 200 omų rezistoriaus įtampą ir srovę (ir atitinkamai įtampą ant šunto) grandinėje. Sustabdydami įrašymą, užrašykite keletą įtampos verčių visoje rezistoriuje ir šunte. Lentelėje neužpildžius kelių eilučių, Grafikos konstravimas (žr. 10 punktą) nebus vykdomas.

DĖMESIO! Primename, kad lentelės eilučių skaičius padidinamas klaviatūros mygtuku, kai užpildomas bent vienas langelis ankstesnėje eilutėje.

10. Eikite į skirtuką „U(Ish) 200 omų rezistoriaus įtampos priklausomybės nuo srovės per rezistorių (ji lygi srovei per šuntą) grafikas ir išanalizuokite gautą grafiką. Eksperimentiniam grafikui aprašyti funkcijų pasirinkimo lange pasirinkę funkciją Y=AX (geriausia tiesė pasirenkama paspaudus mygtuką šalia funkcijos tipo pasirinkimo lango, 7 pav.), įsitikinkite, kad Omo dėsnis U=RI tenkinama, o proporcingumo koeficientas A atitinka

rezistoriaus vertė R 200 omų.

11. Ataskaitoje (mygtukas) įveskite vieną iš ekranų su osciloskopo signalu, skirtukų „Pradiniai duomenys“ ir „Lentelė“ turinį, gautą U(I) grafiką, taip pat paskutinės elektros grandinės nuotrauką. ant kurių buvo atlikti matavimai, padaryta naudojant WEB - kameras ir osciloskopo nustatymų lango ekrano kopija (klavišų derinys Alt-PrtScr), kuriame buvo atlikti matavimai.

DĖMESIO! Į Ataskaitą bet kurio lango „Apdorojama“ skirtuko turinys ir vaizdo kadras su instaliacija, įrašytas WEB kamera, nukopijuojamas į vietą, kurią nurodo ne klaviatūros žymeklis, o PELĖS ŽYMEKLIS. Skirtuko turinys NĖRA ĮTRAUKTAS Į ATASKAITĄ, JEI NE ATIDARYTE SKULTELĮ.

Skaitmeninis osciloskopas, žinoma, yra daug pažangesnis nei įprastas elektroninis; jis leidžia saugoti bangų formas, gali prisijungti prie asmeninio kompiuterio, turi matematinį rezultatų apdorojimą, ekrano žymeklius ir daug daugiau. Tačiau su visais privalumais šie naujos kartos įrenginiai turi vieną reikšmingą trūkumą – didelę jų kainą.

Būtent dėl to skaitmeninis osciloskopas yra neprieinamas mėgėjams, nors „Aliexpress“ parduodami „kišeniniai“ osciloskopai, kainuojantys vos kelis tūkstančius rublių, tačiau juos naudoti nėra itin patogu. Na, tiesiog įdomus žaislas. Todėl kol kas kalbėsime apie matavimus naudojant elektroninį osciloskopą.

Internete galite rasti pakankamai forumų osciloskopo, skirto naudoti namų laboratorijoje, pasirinkimo tema. Neneigdami skaitmeninių osciloskopų pranašumų, daugelis forumų pataria rinktis paprastus, nedidelius ir patikimus vietinės gamybos osciloskopus S1-73 ir S1-101 ir panašius, su kuriais anksčiau susipažinome.

Šie įrenginiai už gana prieinamą kainą leis atlikti daugumą radijo mėgėjų užduočių. Tuo tarpu susipažinkime su bendrais matavimų osciloskopu principais.

1 pav. Osciloskopas S1-73

Ką matuoja osciloskopas?

Išmatuotas signalas tiekiamas į vertikalaus nukreipimo kanalo Y įėjimą, kurio įėjimo varža yra didelė, dažniausiai 1MΩ, ir maža įėjimo talpa, ne didesnė kaip 40pF, leidžianti įvesti minimalų iškraipymą į išmatuotą signalą. Šie parametrai dažnai nurodomi šalia vertikalaus kanalo įvesties.

2 pav. Osciloskopas S1-101

Didelė įėjimo varža būdinga voltmetrams, todėl galime drąsiai teigti, kad osciloskopas matuoja įtampą. Išorinių įvesties skirstytuvų naudojimas leidžia sumažinti įvesties talpą ir padidinti įvesties varžą. Tai taip pat sumažina osciloskopo įtaką tiriamam signalui.

Y kanalo pralaidumas

Osciloskopas matuoja įtampas labai plačiame diapazone: nuo nuolatinės srovės iki gana aukšto dažnio įtampų. Įtampos diapazonas gali būti gana įvairus – nuo dešimčių milivoltų iki dešimčių voltų, o naudojant išorinius skirstytuvus, iki kelių šimtų voltų.

Reikia turėti omenyje, kad vertikalaus nuokrypio kanalo pralaidumas Y d.b. ne mažiau kaip 5 kartus didesnis už signalo, kuris bus matuojamas, dažnį. Tai yra, vertikalaus nukreipimo stiprintuvas turi praeiti bent jau penktąją tiriamo signalo harmoniką. Tai ypač reikalinga tiriant stačiakampius impulsus, kuriuose yra daug harmonikų, kaip parodyta 3 paveiksle. Tik tokiu atveju ekrane gaunamas minimalaus iškraipymo vaizdas.

3 pav. Kvadratinės bangos signalo iš harmoninių komponentų sintezė

Be pagrindinio dažnio, 3 paveiksle parodyta trečioji ir septintoji harmonika. Didėjant harmoniniam skaičiui, jo dažnis didėja: trečiosios harmonikos dažnis tris kartus didesnis už pagrindinę, penktosios – penkis kartus, septintosios – septynis kartus ir kt. Atitinkamai mažėja aukštesnių harmonikų amplitudė: kuo didesnis harmonikų skaičius, tuo mažesnė jo amplitudė. Tik jei vertikalaus kanalo stiprintuvas gali praleisti aukštesnes harmonikas be didelio slopinimo, impulsinis vaizdas bus stačiakampis.

4 paveiksle parodyta kvadratinės bangos forma, kai Y kanalo dažnių juostos plotis yra nepakankamas.

4 pav.

Maždaug taip atrodo kvadratinė banga, kurios dažnis yra 500 KHz 0...25 KHz dažnių juostos pločio OMSH-3M osciloskopo ekrane. Atrodo, tarsi stačiakampiai impulsai būtų perduoti per RC integravimo grandinę. Tokį osciloskopą sovietų pramonė gamino laboratoriniams darbams fizikos pamokose mokyklose. Net šio įrenginio maitinimo įtampa saugumo sumetimais buvo ne 220, o tik 42V. Visiškai akivaizdu, kad tokio pralaidumo osciloskopas leis beveik be iškraipymų stebėti signalą, kurio dažnis ne didesnis kaip 5 KHz.

Įprasto bendrosios paskirties osciloskopo dažnių juostos plotis yra 5 MHz. Net ir esant tokiam pralaidumui, galite matyti iki 10 MHz ir didesnį signalą, tačiau ekrane gautas vaizdas leidžia spręsti tik apie šio signalo buvimą ar nebuvimą. Apie jo formą bus sunku ką nors pasakyti, tačiau kai kuriose situacijose forma nėra tokia svarbi: pavyzdžiui, yra sinusinės bangos generatorius, ir užtenka tiesiog įsitikinti, ar ši sinusinė banga egzistuoja, ar ne. Kaip tik tokia situacija parodyta 4 paveiksle.

Šiuolaikinės skaičiavimo sistemos ir ryšio linijos veikia labai aukštais, šimtų megahercų dažniais. Norint matyti tokius aukšto dažnio signalus, osciloskopo dažnių juostos plotis turi būti ne mažesnis kaip 500 MHz. Tokia plati juosta labai "išplečia" osciloskopo kainą.

Pavyzdys yra skaitmeninis osciloskopas U1610A, parodytas 5 pav. Jo pralaidumas yra 100 MHz, o kaina - beveik 200 000 rublių. Sutikite, ne visi gali sau leisti nusipirkti tokį brangų įrenginį.

5 pav.

Tegul skaitytojas nemano, kad šis piešinys yra reklama, nes visos pardavėjo koordinatės nėra nupieštos: bet kokia panaši ekrano kopija gali būti šio piešinio vietoje.

Tiriamų signalų tipai ir jų parametrai

Gamtoje ir technologijoje labiausiai paplitęs virpesių tipas yra sinusoidas. Tai ta pati ilgai kenčianti funkcija Y=sinX, kurios buvo mokoma trigonometrijos pamokose mokykloje. Gana daug elektrinių ir mechaninių procesų turi sinusoidinę formą, nors gana dažnai elektroninėje technikoje naudojamos kitos signalų formos. Kai kurie iš jų parodyti 6 paveiksle.

6 pav. Elektrinės bangos formos

Periodiniai signalai. Signalo charakteristikos

Universalus elektroninis osciloskopas leidžia tiksliai ištirti periodinius signalus. Jei į įvestį Y taikomas tikras garso signalas, pavyzdžiui, muzikinis garso takelis, ekrane bus matomi chaotiškai mirksintys pliūpsniai. Natūralu, kad tokio signalo detaliai ištirti neįmanoma. Tokiu atveju padės naudoti skaitmeninį saugojimo osciloskopą, kuris leidžia išsaugoti oscilogramą.

6 paveiksle pavaizduoti svyravimai yra periodiniai, pasikartojantys po tam tikro laiko T. Tai galima detaliau aptarti 7 paveiksle.

7 pav. Periodiniai svyravimai

Virpesiai vaizduojami dvimatėje koordinačių sistemoje: įtampa matuojama išilgai ordinačių ašies, o laikas – išilgai abscisių ašies. Įtampa matuojama voltais, laikas sekundėmis. Elektrinių virpesių atveju laikas dažniau matuojamas milisekundėmis arba mikrosekundėmis.

Be X ir Y komponentų, oscilogramoje yra ir Z komponentas – intensyvumas arba tiesiog (8 pav.). Būtent ji įjungia spindulį sijos smūgio į priekį metu ir užgesina jį atvirkštinio smūgio metu. Kai kurie osciloskopai turi įvestį, skirtą ryškumui valdyti, vadinamą Z įvestimi. Jei šiam įėjimui taikoma impulsinė įtampa iš atskaitos generatoriaus, ekrane galima matyti dažnio žymes. Tai leidžia tiksliau išmatuoti signalo trukmę išilgai X ašies.

8 pav. Trys tiriamo signalo komponentai

Šiuolaikiniai osciloskopai paprastai turi laiko kalibruotus matavimus, kurie leidžia tiksliai nuskaityti laiką. Todėl žymenims kurti praktiškai nereikia naudoti išorinio generatoriaus.

7 paveikslo viršuje yra sinusoidas. Nesunku pastebėti, kad jis prasideda nuo koordinačių sistemos pradžios. Per laiką T (periodas) atliekamas vienas pilnas svyravimas. Tada viskas kartojasi, prasideda kitas laikotarpis. Tokie signalai vadinami periodiniais.

Po sinusine banga yra stačiakampiai signalai: kvadratinė banga ir kvadratinis impulsas. Jie taip pat yra periodiški su periodu T. Impulso trukmė žymima τ (tau). Kvadratinės bangos atveju impulso trukmė τ yra lygi pauzės tarp impulsų trukmei, lygiai pusei periodo T. Todėl kvadratinė banga yra ypatingas stačiakampio signalo atvejis.

Darbo koeficientas ir darbo ciklas

Stačiakampiams impulsams apibūdinti naudojamas parametras, vadinamas darbo ciklu. Tai yra impulso pasikartojimo periodo T ir impulso trukmės τ santykis. Meideriui darbo ciklas yra du, bematis dydis: S= T/τ.

Anglų kalba kalbant, viskas atvirkščiai. Ten impulsams būdingas darbo ciklas, impulso trukmės ir pasikartojimo periodo santykis Darbo ciklas: D=τ/T. Užpildymo koeficientas išreiškiamas %%. Taigi, vingiuotai D = 50%. Pasirodo, kad D=1/S, darbo ciklas ir darbo ciklas yra tarpusavyje atvirkštiniai, nors charakterizuoja tą patį impulso parametrą. Kvadratinės bangos oscilograma parodyta 9 paveiksle.

9 pav. Kvadratinės bangos oscilograma D=50 %

Čia osciloskopo įėjimas yra prijungtas prie funkcijų generatoriaus išvesties, parodytos čia pat, apatiniame paveikslo kampe. Ir čia dėmesingas skaitytojas gali užduoti klausimą: „Generatoriaus išėjimo signalo amplitudė yra 1 V, osciloskopo įvesties jautrumas yra 1 V/div, o ekrane rodomi stačiakampiai impulsai, kurių diapazonas nuo smailės iki smailės. iš 2V. Kodėl?"

Faktas yra tas, kad funkcijų generatorius sukuria dvipolius stačiakampius impulsus, palyginti su 0 V lygiu, maždaug tokius pačius kaip sinusinės bangos, kurių amplitudė yra teigiama ir neigiama. Todėl osciloskopo ekrane stebimi impulsai, kurių diapazonas nuo smailės iki maksimumo yra ±1 V. Toliau pateiktame paveikslėlyje pakeiskime darbo ciklo užpildymo koeficientą, pavyzdžiui, į 10%.

10 pav. Kvadratinis impulsas D=10 %

Nesunku pastebėti, kad pulso pasikartojimo laikotarpis yra 10 ląstelių, o impulso trukmė yra tik viena ląstelė. Todėl D=1/10=0,1 arba 10%, kaip matyti iš generatoriaus nustatymų. Jei naudojate formulę darbo ciklui apskaičiuoti, gausite S = T / τ = 10 / 1 = 1 - bematis dydis. Čia galime daryti išvadą, kad darbo ciklas impulsą apibūdina daug aiškiau nei darbo ciklą.

Tiesą sakant, pats signalas išliko toks pat kaip 9 paveiksle: stačiakampis impulsas, kurio amplitudė yra 1 V, o dažnis - 100 Hz. Keičiasi tik darbo ciklas arba darbo ciklas, atsižvelgiant į tai, kas labiau žinoma ir patogiau. Tačiau kad būtų lengviau stebėti, 10 paveiksle šlavimo trukmė yra perpus mažesnė, palyginti su 9 paveikslu, ir yra 1 ms/div. Todėl signalo periodas ekrane užima 10 langelių, todėl gana lengva patikrinti, ar darbo ciklas yra 10%. Naudojant tikrą osciloskopą, šveitimo trukmė parenkama maždaug tokia pati.

Kvadratinės bangos įtampos matavimas

Kaip buvo pasakyta straipsnio pradžioje, osciloskopas matuoja įtampą, t.y. potencialų skirtumas tarp dviejų taškų. Paprastai matavimai atliekami atsižvelgiant į bendrą laidą, įžeminimą (nulis voltų), nors tai nėra būtina. Iš esmės galima matuoti nuo minimalios iki didžiausios signalo vertės (piko vertė, nuo smailės iki maksimumo). Bet kokiu atveju matavimo veiksmai yra gana paprasti.

Stačiakampiai impulsai dažniausiai yra vienpoliai, kas būdinga skaitmeninėms technologijoms. Kaip išmatuoti kvadratinės bangos įtampą, parodyta 11 paveiksle.

11 pav. Kvadratinės bangos impulso amplitudės matavimas

Jei vertikalaus nukreipimo kanalo jautrumas pasirinktas kaip 1V/div, tai pasirodo, kad paveiksle parodytas 5,5V įtampos impulsas. Su 0,1V/div jautrumu. Įtampa bus tik 0,5 V, nors abu impulsai ekrane atrodo lygiai taip pat.

Ką dar galite pamatyti stačiakampiame impulse?

9, 10 paveiksluose pavaizduoti stačiakampiai impulsai yra tiesiog idealūs, nes juos sintezavo programa Electronics WorkBench. Ir impulsų dažnis yra tik 100 Hz, todėl dėl vaizdo „stačiakampio“ problemų negali kilti. Tikrame įrenginyje esant dideliam pasikartojimo dažniui, impulsai yra šiek tiek iškraipomi, visų pirma dėl instaliacijos induktyvumo atsiranda įvairūs šuoliai ir sprogimai, kaip parodyta 12 pav.

12 pav. Tikras kvadratinis impulsas

Jei nekreipiate dėmesio į tokias „smulkmenas“, tada stačiakampis impulsas atrodo taip, kaip parodyta 13 paveiksle.

13 pav. Stačiakampio impulso parametrai

Paveikslėlyje parodyta, kad priekinė ir galinė pulso briaunos neatsiranda iš karto, bet turi tam tikrą pakilimo ir kritimo laiką ir yra šiek tiek pasvirusios vertikalios linijos atžvilgiu. Tokį nuolydį lemia mikroschemų ir tranzistorių dažninės savybės: kuo didesnis dažnio tranzistorius, tuo mažiau „užpildyti“ impulsų frontai. Todėl impulso trukmė nustatoma 50% viso sūkio lygiu.

Dėl tos pačios priežasties pulso amplitudė nustatoma 10...90% lygyje. Impulso trukmė, kaip ir įtampa, nustatoma horizontalios skalės padalų skaičių padauginus iš padalos vertės, kaip parodyta 14 paveiksle.

14 pav.

Paveikslėlyje parodytas vienas stačiakampio impulso periodas, šiek tiek besiskiriantis nuo meandro: teigiamo impulso trukmė – 3,5 horizontalios skalės padalos, o pauzės trukmė – 3,8 padalos. Pulso pasikartojimo periodas yra 7,3 padalijimo. Toks vaizdas gali priklausyti keliems skirtingiems impulsams su skirtingais dažniais. Viskas priklausys nuo šlavimo trukmės.

Tarkime, kad šlavimo trukmė yra 1 ms/div. Tada impulsų pasikartojimo periodas yra 7,3*1=7,3ms, o tai atitinka dažnį F=1/T=1/7,3= 0,1428KHz arba 143Hz. Jei šlavimo trukmė yra 1 μs/div, dažnis bus tūkstantį kartų didesnis, būtent 143 KHz.

Naudojant 14 paveikslo duomenis, nesunku apskaičiuoti impulso darbo ciklą: S=T/τ=7,3/3,5=2,0857, pasirodo beveik kaip meandras. Darbo ciklo užpildymo koeficientas D=τ/T=3,5/7,3=0,479 arba 47,9%. Reikėtų pažymėti, kad šie parametrai jokiu būdu nepriklauso nuo dažnio: darbo ciklas ir darbo ciklas buvo apskaičiuoti tiesiog iš oscilogramos padalų.

Su stačiakampiais impulsais viskas atrodo aišku ir paprasta. Bet mes visiškai pamiršome apie sinusinę bangą. Iš esmės tai tas pats: galite matuoti įtampą ir laiko parametrus. Vienas sinusoidės periodas parodytas 15 paveiksle.

15 pav. Sinuso bangos parametrai

Akivaizdu, kad paveikslėlyje parodytam sinusoidui vertikaliojo nukreipimo kanalo jautrumas yra 0,5 V/div. Likusius parametrus galima nesunkiai nustatyti padalijimų skaičių padauginus iš 0,5V/div.

Gali būti ir kita sinusinė banga, kuri turės būti matuojama esant, pavyzdžiui, 5V/div. Tada vietoj 1V gaunate 10V. Tačiau ekrane abiejų sinusoidų vaizdas atrodo lygiai taip pat.

Parodytas sinusinės bangos laikas nežinomas. Jei darysime prielaidą, kad šlavimo trukmė yra 5 ms/div, periodas bus 20 ms, o tai atitinka 50 Hz dažnį. Skaičiai laipsniais laiko ašyje rodo sinusinės bangos fazę, nors vienai sinusinei bangai tai nėra ypač svarbu. Dažniau reikia nustatyti fazės poslinkį (tiesiogiai milisekundėmis arba mikrosekundėmis) tarp mažiausiai dviejų signalų. Tai geriausia padaryti naudojant dviejų spindulių osciloskopą. Kaip tai daroma, bus parodyta žemiau.

Kaip išmatuoti srovę osciloskopu

Kai kuriais atvejais būtina išmatuoti srovės dydį ir formą. Pavyzdžiui, kintamoji srovė, tekanti per kondensatorių, nukreipia įtampą ¼ ciklo. Tada prie atviros grandinės prijungiamas rezistorius su maža varža (dešimtosiomis omų). Toks pasipriešinimas neturi įtakos grandinės veikimui. Įtampos kritimas šiame rezistoriuje parodys srovės, tekančios per kondensatorių, formą ir dydį.

Paprastas ampermetras yra suprojektuotas maždaug tokiu pačiu būdu, kuris yra prijungtas prie atviros grandinės. Šiuo atveju matavimo rezistorius yra pačiame ampermetro viduje.

Kondensatoriaus srovės matavimo grandinė parodyta 16 paveiksle.

16 pav. Srovės matavimas per kondensatorių

Sinusinė įtampa, kurios dažnis yra 50 Hz ir amplitudė 220 V, iš generatoriaus XFG1 (raudonas spindulys osciloskopo ekrane) tiekiamas į nuoseklią grandinę iš kondensatoriaus C1 ir matavimo rezistoriaus R1. Įtampos kritimas per šį rezistorių parodys srovės per kondensatorių formą, fazę ir dydį (mėlynas spindulys). Kaip tai atrodys osciloskopo ekrane, parodyta 17 paveiksle.

17 pav. Srovė per kondensatorių nukreipia įtampą ¼ ciklo.

Kai sinusinės bangos dažnis yra 50 Hz ir 5 ms/Div, vienas sinusinės bangos periodas užima 4 dalis išilgai X ašies, o tai labai patogu stebėti. Nesunku pastebėti, kad mėlynas spindulys lenkia raudoną tiksliai 1 padala išilgai X ašies, o tai atitinka ¼ periodo. Kitaip tariant, srovė per kondensatorių yra prieš įtampą fazėje, o tai visiškai atitinka teoriją.

Norėdami apskaičiuoti srovę per kondensatorių, pakanka naudoti Ohmo dėsnį: I = U / R. Jei matavimo rezistoriaus varža yra 0,1 omo, įtampos kritimas jame yra 7 mV. Tai yra amplitudės reikšmė. Tada maksimali srovė per kondensatorių bus 7/0,1=70mA.

Išmatuoti srovės formą per kondensatorių nėra labai skubi užduotis, čia viskas aišku be matavimų. Vietoj kondensatoriaus gali būti bet kokia apkrova: elektros variklio apvija, tranzistoriaus stiprintuvo pakopa ir daug daugiau. Svarbu, kad šis metodas gali būti naudojamas tiriant srovę, kuri kai kuriais atvejais labai skiriasi nuo įtampos.

Straipsnyje bus išsamiai aprašyta, kaip naudoti osciloskopą, kas tai yra ir kokiems tikslams jis reikalingas. Jokia laboratorija negali egzistuoti be matavimo įrangos ar signalų, įtampų ir srovių šaltinių. O jei planuojate projektuoti ir kurti įvairius įrenginius (ypač jei kalbame apie aukšto dažnio technologijas, pavyzdžiui, inverterinius maitinimo šaltinius), tai padaryti bet ką be osciloskopo bus problematiška.

Kas yra osciloskopas

Tai prietaisas, leidžiantis „pamatyti“ įtampą, tiksliau, jos formą per tam tikrą laiką. Su jo pagalba galite išmatuoti daugybę parametrų – įtampą, dažnį, srovę, fazių kampus. Tačiau ypač gerai šiame įrenginyje yra tai, kad jis leidžia vizualiai įvertinti signalo formą. Iš tiesų, daugeliu atvejų būtent ji kalba apie tai, kas tiksliai vyksta grandinėje, kurioje atliekamas matavimas.

Kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, įtampoje gali būti ne tik pastovus, bet ir kintamasis komponentas. O antrojo forma gali būti toli nuo idealios sinusoidės. Pavyzdžiui, voltmetrai tokį signalą suvokia su didelėmis paklaidomis. Rodyklės prietaisai duos vieną reikšmę, skaitmeniniai – daug mažiau, o nuolatinės srovės voltmetrai – kelis kartus daugiau. Tiksliausią matavimą galima atlikti naudojant straipsnyje aprašytą prietaisą. Ir nesvarbu, ar naudojamas osciloskopas H3013 (kaip jį naudoti, aptarsime toliau), ar kitas modelis. Išmatavimai tokie patys.

Prietaiso savybės

Tai gana paprasta įgyvendinti – prie stiprintuvo įvesties reikia prijungti kondensatorių. Šiuo atveju įėjimas uždarytas. Atkreipkite dėmesį, kad šiuo matavimo režimu žemo dažnio signalai, kurių dažnis mažesnis nei 5 Hz, susilpnėja. Todėl juos galima matuoti tik atviro įvesties režimu.

Kai jungiklis nustatomas į vidurinę padėtį, stiprintuvas atjungiamas nuo įvesties jungties ir korpuse įvyksta trumpasis jungimas. Dėl to galima sumontuoti šluotą. Kadangi neįmanoma naudoti osciloskopo S1-49 ir analogų be žinių apie pagrindinius valdiklius, verta apie juos pakalbėti išsamiau.

Osciloskopo kanalo įėjimas

Priekiniame skydelyje yra skalė vertikalioje plokštumoje - ji nustatoma naudojant kanalo, išilgai kurio atliekamas matavimas, jautrumo reguliatorių. Keisti skalę galima ne sklandžiai, o laipsniškai, naudojant jungiklį. Kokias reikšmes galima nustatyti naudojant jį, pažiūrėkite į šalia esantį dėklą. Toje pačioje ašyje su šiuo jungikliu yra reguliatorius, skirtas sklandžiam reguliavimui (čia kaip naudoti osciloskopą S1-73 ir panašius modelius).

Priekiniame skydelyje rasite rankenėlę su dvigalve rodykle. Jei jį pasuksite, šio kanalo diagrama pradės judėti vertikalioje plokštumoje (žemyn ir aukštyn). Atkreipkite dėmesį, kad šalia šios rankenėlės yra grafikas, rodantis, kokiu būdu reikia ją pasukti, norint pakeisti daugiklio reikšmę aukštyn arba žemyn. abu kanalai yra vienodi. Be to, priekiniame skydelyje yra kontrasto, ryškumo ir sinchronizavimo reguliavimo rankenėlės. Verta paminėti, kad skaitmeninis kišeninis osciloskopas (aptariame, kaip naudoti įrenginį) taip pat turi daugybę grafikų rodymo nustatymų.

Kaip atliekami matavimai?

Toliau aprašome, kaip naudoti skaitmeninį arba analoginį osciloskopą. Svarbu pažymėti, kad jie visi turi trūkumų. Verta paminėti vieną ypatybę, kad visi matavimai atliekami vizualiai, todėl yra rizika, kad paklaida bus didelė. Taip pat turėtumėte atsižvelgti į tai, kad šlavimo įtampos tiesiškumas yra labai mažas, todėl fazės arba dažnio poslinkis yra maždaug 5%. Norint sumažinti šias klaidas, turi būti įvykdyta viena paprasta sąlyga – grafikas turi užimti maždaug 90% ekrano ploto. Matuojant dažnį ir įtampą (yra laiko intervalas), įvesties signalo stiprinimo ir šlavimo greičio reguliavimo valdiklius reikia nustatyti į kraštutines dešines padėtis. Verta atkreipti dėmesį į vieną ypatybę: kadangi net pradedantysis gali naudotis skaitmeniniu osciloskopu, prietaisai su katodinių spindulių vamzdžiu prarado savo aktualumą.

Kaip išmatuoti įtampą

Norėdami išmatuoti įtampą, turite naudoti skalės vertes vertikalioje plokštumoje. Norėdami pradėti, turite atlikti vieną iš šių veiksmų:

Prijunkite abu osciloskopo įvesties gnybtus vienas prie kito.
Perkelkite įvesties režimo jungiklį į padėtį, atitinkančią jungtį prie bendro laido. Tada naudokite reguliatorių, šalia kurio yra dvikryptė rodyklė, kad įsitikintumėte, jog nuskaitymo linija sutampa su centrine (horizontalia) linija ekrane.

Perjunkite prietaisą į matavimo režimą ir įveskite signalą į įvestį, kurią reikia ištirti. Tokiu atveju režimo jungiklis nustatomas į bet kurią darbinę padėtį. Bet kaip naudoti nešiojamąjį skaitmeninį osciloskopą? Tai šiek tiek sudėtingiau - tokie įrenginiai turi daug daugiau reguliavimo.

Dėl to ekrane galite matyti grafiką. Norėdami tiksliai išmatuoti aukštį, naudokite rašiklį su horizontalia dvigalve rodykle. Įsitikinkite, kad viršutinis grafiko taškas patenka į tašką, esantį centre. Ant jo yra gradacija, todėl bus daug lengviau apskaičiuoti efektyvią įtampą grandinėje.

Kaip išmatuoti dažnį

Naudodami osciloskopą galite išmatuoti laiko intervalus, ypač signalo periodą. Jūs suprantate, kad bet kurio signalo dažnis visada yra proporcingas periodui. Periodinius matavimus galima atlikti bet kurioje oscilogramos srityje. Bet patogiau ir tiksliau matuoti tuose taškuose, kur grafikas kerta horizontalią ašį. Todėl prieš pradėdami matavimus būtinai nustatykite nuskaitymą tiksliai į horizontalią liniją, esančią centre. Kadangi naudoti nešiojamąjį skaitmeninį osciloskopą yra daug lengviau nei analoginį, pastarieji jau seniai nugrimzdo į užmarštį ir retai naudojami matavimams.

Tada naudodami rankenėlę, pažymėtą horizontalia dvigalve rodykle, laikotarpio pradžią turite perkelti į kairiausią ekrano eilutę. Apskaičiavę signalo periodą, galite pagal paprastą formulę apskaičiuoti dažnį. Norėdami tai padaryti, turite padalinti vienetą iš anksčiau apskaičiuoto laikotarpio. Matavimo tikslumas skiriasi. Norėdami jį padidinti, turite kiek įmanoma ištempti grafiką horizontaliai.

Atkreipkite dėmesį į vieną dėsningumą: periodui ilgėjant, dažnis mažėja (proporcija atvirkštinė). Ir atvirkščiai – periodui mažėjant dažnis didėja. Maža paklaida yra tada, kai ji yra mažesnė nei 1 proc. Tačiau ne kiekvienas osciloskopas gali užtikrinti tokį aukštą tikslumą. Tokius tikslius matavimus galima gauti tik su skaitmeniniais, kuriuose skenavimas yra tiesinis.

Kaip nustatomas fazės poslinkis?

O dabar apie tai, kaip naudoti osciloskopą S1-112A fazės poslinkiui matuoti. Bet pirmiausia apibrėžimas. Fazių poslinkis yra charakteristika, rodanti, kaip du procesai (svyruojantys) yra vienas kito atžvilgiu per tam tikrą laikotarpį. Be to, matavimas vyksta ne sekundėmis, o periodo dalimis. Kitaip tariant, matavimo vienetas yra kampo vienetai. Jei signalai yra vienodai išdėstyti vienas kito atžvilgiu, tada jų fazės poslinkis taip pat bus toks pat. Be to, tai nepriklauso nuo dažnio ir periodo – tikroji grafikų skalė horizontalioje (laiko) ašyje gali būti bet kokia.

Didžiausias matavimo tikslumas bus, jei grafiką ištempsite per visą ekrano ilgį. Analoginiuose osciloskopuose kiekvieno kanalo signalo grafikas bus vienodo ryškumo ir spalvos. Norint atskirti šiuos grafikus vienas nuo kito, būtina, kad kiekvienas iš jų turėtų savo amplitudę. Ir svarbu, kad į pirmąjį kanalą tiekiama įtampa būtų kuo didesnė. Taip bus daug geriau, kad vaizdas ekrane būtų sinchronizuotas. Štai kaip naudoti osciloskopą S1-112A. Kiti įrenginiai šiek tiek skiriasi savo veikimu.

Osciloskopas yra efektyvus modernus prietaisas, skirtas matuoti elektros srovės dažnio parametrus laikui bėgant ir leidžia juos grafiškai atvaizduoti monitoriuje arba įrašyti naudojant įrašymo įrenginius. Tai leidžia išmatuoti tokias grandinės elektros srovės charakteristikas kaip jos stiprumas, įtampa, dažnis ir fazės poslinkio kampas.

Kodėl to reikia? osciloskopas ?

Nėra laboratorijos, kuri be jos galėtų veikti ilgą laiką matavimo prietaisai arba signalų, srovių ir įtampos šaltiniai. Jei planuojate projektuoti ar kurti aukšto dažnio įrenginius (ypač rimtą skaičiavimo įrangą, tarkime, inverterinius maitinimo šaltinius), tada osciloskopas – Tai jokiu būdu ne prabanga, o būtinybė.

Tai ypač gerai, nes padeda vizualiai nustatyti signalo formą. Dažniausiai ši forma aiškiai parodo, kas tiksliai vyksta išmatuotoje grandinėje.

Visų osciloskopų centras yra katodinių spindulių vamzdis. Galima sakyti, kad tai yra kaip radijo vamzdis, atitinkamai viduje yra vakuumas.

Katodas išskiria elektronus. Įdiegta fokusavimo sistema sukuria ploną skleidžiamų įkrautų dalelių spindulį. Specialus fosforo sluoksnis dengia visą ekraną viduje. Įkrauto elektronų pluošto įtakoje atsiranda švytėjimas. Stebint iš išorės, centre galima pastebėti šviečiantį tašką. Sijos vamzdyje yra dvi poros plokščių, kurios valdo taip sukurtą spindulį. Elektronų pluoštas veikia statmenomis kryptimis. Rezultatas yra dvi valdymo sistemos, kurios sukuria ekrane sinusoidę, kurioje vertikalė žymi įtampos vertę, o horizontali – laiko periodą. Taigi tam tikrais laiko intervalais galima stebėti įrenginiui tiekiamos įtampos parametrus. Priklausomai nuo į osciloskopą tiekiamo signalo tipo, juo galima matuoti ne tik įtampos parametrus, bet ir kitus konkretaus tiriamo įrenginio dydžius.

Kokie jie?

Šiuo metu paplitę dviejų tipų osciloskopai – analoginiai ir skaitmeninis (pastarasis yra patogesnis, turi pažangias funkcijas ir dažnai yra tikslesnis). Abu jie veikia tuo pačiu principu, o toliau pateikti fizinių dydžių matavimo metodai gali būti naudojami bet kuriame šio įrenginio modelyje.

Teisingas ryšys

Atliekant matavimus, svarbu teisingai prijungti prietaisą prie matuojamos grandinės dalies. Osciloskopas turi du išėjimus su prie jų prijungtais gnybtais arba zondais. Vienas gnybtas yra fazinis gnybtas, jis yra prijungtas prie vertikalaus pluošto nukreipimo stiprintuvo. Kitas yra įžemintas, prijungtas prie įrenginio korpuso. Daugumoje šiuolaikinių įrenginių fazinis laidas baigiasi zondu arba miniatiūriniu spaustuku, o įžeminimas - mažu aligatoriaus spaustuku (žr. nuotrauką)

Sovietiniuose osciloskopuose ir kai kuriuose rusiškuose modeliuose abu zondai yra vienodi, juos galima atskirti pagal atitinkamo laido „žemės“ simbolį arba pagal jų ilgį - fazinis laidas yra trumpesnis. Paprastai jie yra prijungti prie osciloskopo įėjimų standartiniu kištuku (žr. pav.)

Jei žymėjimo nėra, o pagal išorinius požymius nebuvo įmanoma nustatyti, kuris zondas yra, atlikite paprastą testą. Viena ranka jie liečia vieną zondą, o kita ranka laikomi ore nieko neliesdami. Jei šis zondas eina į fazės įvestį, monitoriuje atsiras pastebimas triukšmas (žr. pav.). Jie atstovauja žymiai iškraipytą sinusinę bangą, kurios dažnis yra 50 Hz. Jei zondas patenka į žemę, monitorius išliks nepakitęs.

Jungiant osciloskopą prie išmatuotos grandinės dalies, kurioje nėra bendro laido, įžeminimo zondą galima prijungti prie kiekvieno išmatuoto taško. Jei yra bendras laidas (tai yra taškas, prijungtas prie įrenginio korpuso arba įžemintas ir sąlygiškai turintis „nulinį“ potencialą), tada geriau prie jo prijungti „žemę“. Jei tai nebus padaryta, matavimų tikslumas labai sumažės (kai kuriais atvejais tokie matavimai bus labai toli nuo tikrųjų verčių ir jais negalima pasitikėti).

Įtampos matavimas osciloskopu

Įtampa matuojama pagal žinomą vertikalios skalės vertę. Prieš pradėdami matavimus, turite trumpai sujungti abu prietaiso zondus arba perjungti įvesties reguliatorių į padėtį. Kad vaizdas būtų aiškesnis, žr. toliau pateiktą paveikslėlį.

Po to vertikalaus reguliavimo rankena nustatykite nuskaitymo liniją į horizontalią ekrano ašį, kad galėtumėte teisingai nustatyti aukštį.
Po to įrenginys prijungiamas prie išmatuotos grandinės dalies ir monitoriuje pasirodo grafikas. Dabar belieka apskaičiuoti grafiko aukštį nuo horizontalios linijos ir padauginti iš skalės. Pavyzdžiui, jei žemiau esančiame grafike viena ląstelė skaičiuojama kaip 1 voltas (atitinkamai ji yra padalinta į 0,2, 0,4, 0,6 ir 0,8 volto brūkšnius), tada bendra įtampa yra 1,4 volto. Jei padalijimo vertė būtų 2 voltai, tada įtampa būtų 2,8 voltai ir pan.

Norimos skalės nustatymas atliekamas sukant specialias reguliavimo rankenėles.

Srovės stiprumo nustatymas

Norint nustatyti srovės stiprumą grandinėje naudojant osciloskopą, su juo nuosekliai prijungiamas rezistorius, kurio varža yra žymiai mažesnė nei pati grandinė (tokia, kad tai praktiškai neturi įtakos tinkamam jos veikimui).

Po to įtampa matuojama aukščiau nurodytu principu. Žinant vardinę rezistoriaus varžą ir bendrą įtampą grandinėje, nesunku apskaičiuoti srovę pagal Ohmo dėsnį.

Dažnio matavimas osciloskopu

Prietaisas leidžia sėkmingai išmatuoti signalo dažnį pagal jo periodą. Dažnis yra tiesiogiai proporcingas periodui ir apskaičiuojamas pagal formulę f = 1/T, kur f yra dažnis, T yra periodas.
Prieš matavimą nuskaitymo linija sulygiuojama su centrine horizontalia prietaiso ašimi. Atliekant matavimus, prie tiriamo tinklo prijungiamas osciloskopas ir ekrane stebimas grafikas.

Kad būtų patogiau, naudodami horizontalias reguliavimo rankenėles sulygiuokite laikotarpio pradžios tašką su viena iš vertikalių linijų osciloskopo ekrane. Sėkmingai suskaičiavę padalijimų skaičių, sudarantį laikotarpį, turėtumėte jį padauginti iš šlavimo greičio.

Pažvelkime į konkretų pavyzdį išsamiau. Pavyzdžiui, periodas yra 2,6 padalos, braukimas yra 100 mikrosekundžių/padalinys. Jas padauginę gauname periodo reikšmę, lygią 260 mikrosekundžių (260*10-6 sekundės).
Žinodami periodą dažnį apskaičiuojame pagal formulę f=1/T, mūsų atveju dažnis yra maždaug 3,8 kHz.

Fazių poslinkio matavimas

Fazės poslinkis yra dydis, rodantis santykinę dviejų virpesių procesų padėtį laikui bėgant.
Jis matuojamas ne sekundėmis, o signalo periodo (T) dalimis. Galima pasiekti maksimalų šio rodiklio matavimo tikslumą, jei laikotarpis pratęsiamas keičiant mastelį, kad būtų užpildytas visas ekranas.
Šiuolaikiniame skaitmeniniame osciloskope absoliučiai kiekvienas signalas turi savo spalvą, kuri yra labai patogi matavimams. Senose analoginėse versijose jų ryškumas ir spalva, deja, yra vienodi, todėl didesnio patogumo dėlei jų amplitudė turėtų būti skirtinga. Norint paruošti fazės poslinkio matavimą, reikia atlikti tikslius paruošimo veiksmus.
Pirmas dalykas, kurį reikia padaryti, yra neprijungus įrenginio prie matuojamos grandinės, vertikaliomis reguliavimo rankenėlėmis nustatykite abiejų kanalų nuskaitymo linijas į centrinę ekrano ašį. Tada, naudojant vertikalių nukreipimo kanalų stiprinimo reguliavimo rankenėles (tolygiai ir laipsniškai), 1-asis signalas nustatomas didesne amplitude, o antrasis - mažesne. Naudojant šlavimo greičio valdymo rankenėles, jo reikšmė nustatoma taip, kad abu signalai ekrane būtų maždaug vienodi. Po to, koreguojant sinchronizacijos lygį, įtampos grafiko pradžia sulygiuojama su laiko ašimi. Naudokite horizontalaus reguliavimo rankenėlę, kad nustatytumėte įtampos grafiko pradžią kairėje vertikalioje linijoje. Tada naudokite nuskaitymo greičio reguliavimo rankenėles, kad įsitikintumėte, jog įtampos grafiko laikotarpio pabaiga sutampa su dešiniausia vertikalia monitoriaus tinklelio linija.
Visos šios parengiamosios operacijos atliekamos iš eilės tol, kol įtampos periodo grafikas visiškai ištįsta per visą ekraną. Tokiu atveju jis turi prasidėti ir baigtis nuskaitymo linijomis (žr. pav.).

Baigę parengiamąjį etapą, turėtumėte išsiaiškinti, kuris parametras yra prieš kitą - srovė ar įtampa. Dydis, kurio laikotarpio pradžios taškas prasideda anksčiau, yra pirmaujantis ir atvirkščiai. Jei pirmaujanti įtampa yra pirmaujanti, tada fazės kampo parametras bus teigiamas, jei srovės stiprumas yra neigiamas. Fazių poslinkio kampas (modulo) yra atstumas tarp signalo periodų pradžios ir pabaigos monitoriaus padalijimo tinklelio dydžiu. Jis apskaičiuojamas pagal šią formulę:

Jame reikšmė N yra tinklelio langelių skaičius, kurį užima vienas periodas, o α yra padalijimų tarp periodų pradžios skaičius.
Jei srovės ir įtampos periodų grafikai turi bendrus pradžios ir pabaigos taškus, tai fazių poslinkio kampas lygus nuliui.
Taisant radijo įrangą, trikčių šalinimas atliekamas matuojant aukščiau nurodytus parametrus osciloskopu atskirose elektroninės grandinės dalyse arba konkrečiuose elektroniniuose komponentuose (pavyzdžiui, mikroschemose). Tada jie lyginami su technologiniuose kataloguose nurodytomis vertėmis, kurios yra standartinės šiems komponentams, po to daromos išvados apie konkretaus grandinės elemento veikimą ar gedimą be klaidų.

Osciloskopas yra prietaisas, naudojamas stebėti įtampos bangos formą laikui bėgant. Tai gali atrodyti maždaug taip:

Čia matome ekraną, kuriame rodomas signalas. Osciloskopo bangos forma vadinama oscilograma.

Žemiau esančiame paveikslėlyje galite pamatyti osciloskopo zondą.

Jei multimetro zondas susideda iš paprasto laido, tai osciloskopo zondą sudaro kabelis. Ir kabelyje yra du zondo laidai, kurie atsišakoja gale. Šis kabelis gali be trukdžių matuoti aukšto dažnio įtampą. Mažas kaištis viduryje yra signalo zondas, o ekranas yra įžeminimo arba įžeminimo zondas. Elektronikos inžinieriai tai vadina kitaip, bet aš taip įpratau. Zondo gale baltas krokodilo segtukas yra žemė, o signalinis spaustukas turi adatą.

Mes prijungiame kabelį prie jungties. Mano osciloskopas turi dvi jungtis. Mano atveju osciloskopas yra dviejų kanalų. Kai kuriuose šauniuose osciloskopuose galite matyti net 4 ar daugiau kanalų.

Yra situacija, kai reikia atpažinti signalo laidą, tam paimkite vieną iš laidų, palieskite jį pirštu ir pažiūrėkite į osciloskopo ekraną. Jei signalas neiškraipytas, jis įžeminamas. Jei jis iškraipytas, tai signalo signalas.Žemiau esančioje nuotraukoje yra signalo laido apibrėžimo pavyzdys.

Kaip naudotis osciloskopu

Osciloskopu galime išmatuoti tik įtampos bangos formą, o srovės tiesiogiai išmatuoti negalime! Jei tik netiesiogiai, naudojant . Norint išmatuoti nuolatinės srovės įtampos dydį, mums reikia nuolatinės srovės įtampos šaltinio. Tai gali būti paprastas akumuliatorius arba maitinimo šaltinis. Mano atveju tai yra maitinimo šaltinis. Aiškumo dėlei nustatėme 1 voltą.

Osciloskopo matavimo vienetas yra kvadrato kraštinė ekrane. Norėdami išmatuoti 1:1 masteliu, veržliarakčio Y nustatome į 1.

Mes laikomės ant žemės ant maitinimo šaltinio „minuso“, o signalą - prie maitinimo šaltinio „pliuso“. Mes matome šį paveikslėlį:

Linija pajudėjo 1 kvadratu aukštyn. Tai reiškia, kad laikui bėgant signalas iš maitinimo šaltinio visada yra 1 voltas.

Bet kaip išmatuoti signalus, kurie yra, tarkime, 100 voltų? Štai kodėl buvo išrastas U riešutų laužas :-). Palikite 1 voltą ant maitinimo šaltinio ir spustelėkite „2“ ženklą.

Ką tai reiškia? Tai reiškia, kad ekrane gautas signalas turi būti padaugintas iš 2.

Čia ateina signalas

Oscilogramoje matome reikšmę Y = 0,5. Šią reikšmę padauginame iš osciloskope esančios reikšmės ir gauname norimą reikšmę. Tai yra, 2x0,5 = 1 voltas.

Bet tai yra signalas, jei spragtuką nustatome į 5.

5x0,2 = 1 voltas.

Jei zondus pritaikysime atvirkščiai, nieko blogo neatsitiks. Pavyzdžiui, mes nustatėme 2 voltus ant maitinimo šaltinio. Osciloskopo įžeminimas yra prie bloko „pliuso“, o signalo įžeminimas yra prie bloko „minuso“ - tai yra, viskas prijungta atvirkščiai. Mūsų linija tiesiog sumažėjo, bet tai nieko nekeičia. 2 voltai lieka tokie, kokie yra.

Tačiau praktikai, kaip jau sakiau, reikia žinoti signalo formą. Elektronika naudoja 90% periodinių signalų. Tai reiškia, kad po tam tikro laiko jie kartojami. Labai dažnai reikia išsiaiškinti kintamo signalo periodą ir dažnį. Tam naudojamas mūsų elektronų pluošto įrenginys.

Kad nesudeginčiau osciloskopo, paėmiau . Dėl sumažinto transformatoriaus išėjime turiu įtampos amplitudę (tai reiškia nuo nulio iki aukščiausios arba žemiausio smailės) 1,5 volto ribose, o į pirminę apviją patenka 220 voltų įtampa.

Prie transformatoriaus antrinės apvijos pritvirtiname osciloskopo zondus ir rodome rodmenis ekrane.

Idealiu atveju į mūsų lizdus būtų tiekiama gryna sinusinė banga. Rusija, ką dar galiu pasakyti))). Na, gerai. Manau, kad jūsų namuose esantis lizdas turi švaresnį sinusoidą nei mano :-).

Signalo periodas ir dažnis

Periodiniame signale mums svarbūs tokie parametrai kaip signalo dažnis ir jo forma. Todėl, norėdami nustatyti dažnį, turime žinoti laikotarpį. T – periodas, V – dažnis. Jie yra tarpusavyje sujungti formulėmis:

Nustatykime signalo periodą. Laikotarpis yra laikas, po kurio signalas kartojamas dar kartą.

Kvadratų kraštines skaičiuojame pagal X. Aš suskaičiavau 4 kvadrato kraštines.

Toliau apžvelgiame X ašies rotatorių, kuris yra atsakingas už laiko nuskaitymą. Rizika verta 5. Viršuje parašyta šio padalijimo kaina – msec/div. Tai reiškia, kad vienoje kvadrato pusėje pasirodo 5 milisekundės.

Millie yra tūkstantis. Todėl 0,005 sek. Šią vertę padauginame iš suskaičiuotų kvadratų kraštinių. 0,005 x 4 = 0,02. Tai yra, vienas periodas trunka 0,02 sekundės arba 20 milisekundžių. Žinodami laikotarpį, mes randame signalo dažnį pagal aukščiau pateiktą formulę. V = 1/0,02 = 50 Hz. Įtampos dažnis mūsų lizde yra 50 Hz, ką reikėjo įrodyti.

Šiuo metu jau pats nusipirkau

Galite perskaityti daugiau apie skaitmeninį osciloskopą.