Az oszcilloszkóp egy olyan eszköz, amely bemutatja az elektromos áramkör áramerősségét, feszültségét, frekvenciáját és fáziseltolását. A készülék kijelzi az elektromos jel idő és intenzitásának arányát. Az összes érték egy egyszerű kétdimenziós grafikonon jelenik meg.
Tartalom
Mire való az oszcilloszkóp?
Az elektronikai és rádióamatőrök oszcilloszkópot használnak a következők mérésére:
- az elektromos jel amplitúdója - a feszültség és az idő aránya;
- elemzi a fáziseltolódást;
- lásd az elektromos jel torzulását;
- az eredmények alapján számítsa ki az áram frekvenciáját.
Annak ellenére, hogy az oszcilloszkóp bemutatja az elemzett jel jellemzőit, gyakrabban használják az elektromos áramkörben előforduló folyamatok azonosítására.Az oszcillogramnak köszönhetően a szakemberek a következő információkat kapják:
- periodikus jel alakja;
- pozitív és negatív polaritás értéke;
- a jel időbeli változásának tartománya;
- a pozitív és negatív félciklus időtartama.
Ezen információk nagy része egy voltmérővel szerezhető meg. Ekkor azonban néhány másodperces gyakorisággal kell méréseket végeznie. Ugyanakkor a számítási hibák százalékos aránya nagy. Az oszcilloszkóppal végzett munka sok időt takarít meg a szükséges adatok megszerzésében.
Az oszcilloszkóp működési elve
Az oszcilloszkóp katódsugárcső segítségével végez méréseket. Ez egy lámpa, amely az elemzett áramot sugárnyalábbá fókuszálja. Megüti az eszköz képernyőjét, két merőleges irányban eltérve:
- függőleges - a vizsgált feszültséget mutatja;
- vízszintes – az eltelt időt mutatja.
Két pár katódsugárcső lemez felelős a sugár eltérítéséért. A függőlegesen elhelyezkedők mindig feszültség alatt vannak. Ez segít a polaritásértékek elosztásában. A pozitív vonzalom jobbra, a negatív vonzalom balra tér el. Így a műszer képernyőjén a vonal állandó sebességgel balról jobbra mozog.
A vízszintes lemezekre elektromos áram is hat, amely eltéríti a nyalábfeszültség-jelzőt. A pozitív töltés emelkedik, a negatív töltés csökken. Tehát a készülék kijelzőjén megjelenik egy lineáris kétdimenziós grafikon, amelyet oszcillogrammnak nevezünk.
Azt a távolságot, amelyet a nyaláb a képernyő bal oldalától a jobb széléig megtesz, sweepnek nevezzük. A vízszintes vonal felelős a mérési időért.A szabványos 2D vonaldiagramon kívül vannak körkörös és spirális sweepek is. Használatuk azonban nem olyan kényelmes, mint a klasszikus oszcillogramok.
Osztályozás és típusok
Az oszcilloszkópoknak két fő típusa van:
- analóg - eszközök átlagos jelek mérésére;
- digitális - az eszközök a kapott mérési értéket "digitális" formátumba konvertálják az információ további továbbítása érdekében.
A cselekvés elve szerint a következő osztályozás létezik:
- Univerzális modellek.
- Különleges felszerelés.
legnepszerubb univerzális eszközök. Ezeket az oszcilloszkópokat különféle típusú jelek elemzésére használják:
- harmonikus;
- egyedi impulzusok;
- impulzuscsomagok.
Az univerzális eszközöket különféle elektromos készülékekhez tervezték. Lehetővé teszik a jelek mérését néhány nanoszekundum tartományában. A mérési hiba 6-8%.
Az univerzális oszcilloszkópok két fő típusra oszthatók:
- monoblokk - közös mérési specializációjuk van;
- cserélhető blokkokkal - alkalmazkodni egy adott helyzethez és eszköztípushoz.
Egy bizonyos típusú elektromos berendezéshez speciális eszközöket fejlesztenek ki. Tehát léteznek oszcilloszkópok rádiójelekhez, televíziós műsorszóráshoz vagy digitális technológiához.
Az univerzális és speciális eszközök a következőkre oszthatók:
- nagy sebességű - nagy sebességű eszközökben használják;
- memória - olyan eszközök, amelyek tárolják és reprodukálják a korábban készített indikátorokat.
Az eszköz kiválasztásakor alaposan tanulmányoznia kell a besorolásokat és típusokat, hogy egy adott helyzetre megfelelő eszközt vásároljon.
Eszköz és fő műszaki paraméterek
Minden eszköz rendelkezik a következő műszaki jellemzőkkel:
- A lehetséges hiba együtthatója a feszültség mérése során (a legtöbb eszköz esetében ez az érték nem haladja meg a 3%).
- Az eszköz alapértékének értéke - minél nagyobb ez a jellemző, annál hosszabb a megfigyelési időszak.
- Szinkronizálási karakterisztika, amely tartalmazza: frekvenciatartomány, maximális szint és a rendszer instabilitása.
- A jel függőleges eltérésének paraméterei a berendezés bemeneti kapacitásával.
- Lépésválaszértékek, amelyek az emelkedési időt és a túllövést mutatják.
A fent felsorolt alapértékeken kívül az oszcilloszkópok további paraméterekkel is rendelkeznek, amplitúdó-frekvencia karakterisztika formájában, amely az amplitúdó jelfrekvenciától való függőségét mutatja.
A digitális oszcilloszkópok sok belső memóriával is rendelkeznek. Ez a paraméter felelős az eszköz által rögzíthető információ mennyiségéért.
Hogyan történik a mérés
Az oszcilloszkóp képernyője kis cellákra van felosztva, úgynevezett részekre. Az eszköztől függően minden négyzet egy bizonyos értékkel egyenlő. A legnépszerűbb megnevezés: egy részleg - 5 egység. Ezenkívül egyes eszközökön van egy gomb a grafikon léptékének szabályozására, így kényelmesebb és pontosabb a mérések elvégzése a felhasználók számára.
Mielőtt bármilyen mérést elkezdene, csatlakoztatnia kell az oszcilloszkópot az elektromos áramkörhöz. A szonda bármelyik szabad csatornához csatlakozik (ha a készülék 1-nél több csatornával rendelkezik) vagy az impulzusgenerátorra, ha rendelkezésre áll a készülékben. A csatlakoztatás után különböző jelképek jelennek meg a készülék kijelzőjén.
Ha a készülék által vett jel szaggatott, akkor a probléma a szonda csatlakoztatásában rejlik. Némelyikük miniatűr csavarokkal van felszerelve, amelyeket meg kell húzni. A digitális oszcilloszkópokban is az automatikus helymeghatározó fikció megoldja a szaggatott jel problémáját.
Árammérés
Ha digitális oszcilloszkóppal méri az áramerősséget, meg kell találnia, hogy melyik áram típusa figyelni kell. Az oszcilloszkópoknak két működési módja van:
- Egyenáram ("DC") egyenáramhoz;
- Változóáram ("AC") a változóhoz.
Az egyenáram mérése az "egyenáram" módban történik. A készülék szondáit közvetlenül a pólusoknak megfelelően kell az áramforráshoz csatlakoztatni. A fekete krokodil csatlakozik a mínuszhoz, a piros krokodil a pluszhoz.
Egy egyenes vonal jelenik meg a készülék képernyőjén. A függőleges tengely értéke megfelel az állandó feszültség paraméternek. Az áramerősség Ohm törvénye szerint számítható (a feszültség osztva az ellenállással).
A váltakozó áram szinuszos, mivel a feszültség is változó. Ezért az értéke csak egy bizonyos időtartamon belül mérhető. A paraméter kiszámítása Ohm törvénye alapján is történik.
Feszültségmérés
A jel feszültségének méréséhez szükség van egy lineáris kétdimenziós grafikon függőleges koordinátatengelyére. Emiatt minden figyelmet a hullámforma magasságára kell fordítani. Ezért a megfigyelés megkezdése előtt kényelmesebben kell beállítania a képernyőt a méréshez.
Ezután átvisszük a készüléket DC üzemmódba. Csatlakoztatjuk a szondákat az áramkörhöz, és megfigyeljük az eredményt. A készülék kijelzőjén egy egyenes vonal jelenik meg, melynek értéke megfelel az elektromos jel feszültségének.
Frekvenciamérés
Mielőtt megértené, hogyan kell mérni egy elektromos jel frekvenciáját, tudnia kell, mi az a periódus, mivel ez a két fogalom összefügg egymással. Az egyik periódus az a legkisebb időtartam, amely után az amplitúdó ismétlődik.
A periódus könnyebben látható az oszcilloszkópon a vízszintes időtengely segítségével. Csak azt kell észrevenni, hogy a vonaldiagram mennyi idő után kezdi el ismételni a mintáját. Jobb, ha a periódus kezdetét tekintjük a vízszintes tengellyel való érintkezési pontoknak, és ugyanazon koordináta ismétlésének végét.
A jel periódusának kényelmesebb mérése érdekében a sweep sebességet csökkentik. Ebben az esetben a mérési hiba nem olyan nagy.
A gyakoriság az elemzett periódussal fordítottan arányos érték. Azaz az érték méréséhez el kell osztani az idő egy másodpercét az ebben az időszakban előforduló periódusok számával. Az így kapott frekvenciát Hertzben mérik, az oroszországi szabvány 50 Hz.
Fáziseltolás mérés
A fáziseltolódást tekintjük - két oszcillációs folyamat relatív helyzetét az időben. A paraméter mérése a jelperiódus töredékében történik, így a periódus és a frekvencia jellegétől függetlenül ugyanazok a fáziseltolások közös értékkel bírnak.
A mérés előtt először meg kell találni, hogy melyik jel van lemaradva a másiktól, majd meghatározni a paraméter előjelértékét. Ha az áram vezet, akkor a szögeltolási paraméter negatív. Abban az esetben, ha a feszültség előre van, az érték előjele pozitív.
A fáziseltolódás mértékének kiszámításához a következőket kell tennie:
- Az időszakok kezdete között szorozzuk meg a 360 fokot a rácscellák számával.
- Az eredményt elosztjuk az egy jelperiódus által elfoglalt osztások számával.
- Válasszon negatív vagy pozitív előjelet.
A fáziseltolódást kényelmetlen analóg oszcilloszkópban mérni, mert a képernyőn megjelenő grafikonok színe és léptéke azonos. Az ilyen jellegű megfigyelésekhez digitális eszközt vagy kétcsatornás eszközöket használnak, amelyek különböző amplitúdókat helyeznek el egy külön csatornán.
Hasonló cikkek:
