Un osciloscop este un dispozitiv care demonstrează puterea curentului, tensiunea, frecvența și defazarea unui circuit electric. Aparatul afișează raportul dintre timp și intensitatea semnalului electric. Toate valorile sunt afișate folosind un grafic simplu bidimensional.
Conţinut
Pentru ce este un osciloscop?
Un osciloscop este folosit de electronici și radioamatori pentru a măsura:
- amplitudinea semnalului electric - raportul dintre tensiune și timp;
- analiza defazajului;
- vezi distorsiunea semnalului electric;
- pe baza rezultatelor, calculați frecvența curentului.
În ciuda faptului că osciloscopul demonstrează caracteristicile semnalului analizat, este mai des folosit pentru a identifica procesele care au loc într-un circuit electric.Datorită oscilogramei, specialiștii primesc următoarele informații:
- forma unui semnal periodic;
- valoarea polarității pozitive și negative;
- intervalul de schimbare a semnalului în timp;
- durata semiciclului pozitiv și negativ.
Majoritatea acestor informații pot fi obținute cu un voltmetru. Cu toate acestea, atunci va trebui să faceți măsurători cu o frecvență de câteva secunde. În același timp, procentul erorilor de calcul este mare. Lucrul cu un osciloscop economisește mult timp în obținerea datelor necesare.
Principiul de funcționare al osciloscopului
Un osciloscop efectuează măsurători folosind un tub catodic. Aceasta este o lampă care concentrează curentul analizat într-un fascicul. Se lovește de ecranul dispozitivului, deviând în două direcții perpendiculare:
- verticală - arată tensiunea studiată;
- orizontală - arată timpul scurs.
Două perechi de plăci de tub catodic sunt responsabile pentru devierea fasciculului. Cele care sunt situate pe verticală sunt întotdeauna energizate. Acest lucru ajută la distribuirea valorilor de polaritate. Atracția pozitivă deviază spre dreapta, atracția negativă deviază spre stânga. Astfel, linia de pe ecranul instrumentului se deplasează de la stânga la dreapta cu o viteză constantă.
Asupra plăcilor orizontale acționează și un curent electric, care deviază indicatorul de tensiune al fasciculului. Sarcina pozitivă este crescută, sarcina negativă este scăzută. Deci, pe afișajul dispozitivului apare un grafic liniar bidimensional, care se numește oscilogramă.
Distanța pe care o parcurge fasciculul de la marginea stângă la marginea dreaptă a ecranului se numește măturare. Linia orizontală este responsabilă pentru timpul de măsurare.În plus față de graficul cu linii 2D standard, există și măturări circulare și spirale. Cu toate acestea, utilizarea lor nu este la fel de convenabilă ca oscilogramele clasice.
Clasificare și tipuri
Există două tipuri principale de osciloscoape:
- analog - dispozitive pentru măsurarea semnalelor medii;
- digital - dispozitivele convertesc valoarea de măsurare primită într-un format „digital” pentru transmiterea ulterioară a informațiilor.
Conform principiului acțiunii, există următoarea clasificare:
- Modele universale.
- Echipament special.
cel mai popular sunt dispozitive universale. Aceste osciloscoape sunt folosite pentru a analiza diferite tipuri de semnale:
- armonic;
- impulsuri unice;
- pachete de impulsuri.
Dispozitivele universale sunt proiectate pentru o varietate de dispozitive electrice. Acestea vă permit să măsurați semnale în intervalul de câteva nanosecunde. Eroarea de măsurare este de 6-8%.
Osciloscoapele universale sunt împărțite în două tipuri principale:
- monobloc - au o specializare comună de măsurare;
- cu blocuri interschimbabile - se adaptează la o situație specifică și tip de dispozitiv.
Dispozitive speciale sunt dezvoltate pentru un anumit tip de echipament electric. Deci există osciloscoape pentru semnal radio, televiziune sau tehnologie digitală.
Dispozitivele universale și speciale sunt împărțite în:
- de mare viteză - folosit în dispozitive de mare viteză;
- memorie - dispozitive care stochează și reproduc indicatori realizati anterior.
Atunci când alegeți un dispozitiv, ar trebui să studiați cu atenție clasificările și tipurile pentru a achiziționa un dispozitiv pentru o situație specifică.
Dispozitiv și principalii parametri tehnici
Fiecare dispozitiv are un număr dintre următoarele caracteristici tehnice:
- Coeficientul de eroare posibilă la măsurarea tensiunii (pentru majoritatea dispozitivelor, această valoare nu depășește 3%).
- Valoarea liniei de bază a dispozitivului - cu cât această caracteristică este mai mare, cu atât perioada de timp de observare este mai lungă.
- Caracteristica de sincronizare, care contine: gama de frecvente, niveluri maxime si instabilitatea sistemului.
- Parametrii abaterii verticale a semnalului cu capacitatea de intrare a echipamentului.
- Valori de răspuns la pas care arată timpul de creștere și depășire.
Pe lângă valorile de bază enumerate mai sus, osciloscoapele au parametri suplimentari, sub forma unei caracteristici amplitudine-frecvență, care demonstrează dependența amplitudinii de frecvența semnalului.
Osciloscoapele digitale au, de asemenea, multă memorie internă. Acest parametru este responsabil pentru cantitatea de informații pe care dispozitivul o poate înregistra.
Cum se fac măsurătorile
Ecranul osciloscopului este împărțit în celule mici numite diviziuni. În funcție de dispozitiv, fiecare pătrat va fi egal cu o anumită valoare. Cea mai populară denumire: o diviziune - 5 unități. De asemenea, pe unele dispozitive există un buton pentru controlul scarii graficului, astfel încât să fie mai convenabil și mai precis pentru utilizatori să facă măsurători.
Înainte de a începe orice fel de măsurătoare, trebuie să conectați osciloscopul la circuitul electric. Sonda este conectată la oricare dintre canalele libere (dacă dispozitivul are mai mult de 1 canal) sau la generatorul de impulsuri, dacă este disponibil în dispozitiv. După conectare, pe afișajul unității vor apărea diferite imagini de semnal.
Dacă semnalul primit de dispozitiv este intermitent, atunci problema constă în conexiunea sondei. Unele dintre ele sunt echipate cu șuruburi miniaturale care trebuie strânse. Tot la osciloscoapele digitale, ficțiunea de poziționare automată rezolvă problema unui semnal intermitent.
Măsurarea curentului
Când măsurați curentul cu un osciloscop digital, ar trebui să aflați care tip de curent trebuie observat. Osciloscoapele au două moduri de funcționare:
- Curent continuu ("DC") pentru curent continuu;
- Curent alternativ ("AC") pentru variabilă.
Curentul continuu este măsurat cu modul „Curentul continuu” activat. Sondele dispozitivului trebuie conectate la sursa de alimentare direct în conformitate cu polii. Crocodilul negru se alătură minusului, crocodilul roșu se alătură plusului.
Pe ecranul dispozitivului va apărea o linie dreaptă. Valoarea axei verticale va corespunde parametrului de tensiune constantă. Puterea curentului poate fi calculată conform legii lui Ohm (tensiunea împărțită la rezistență).
Curentul alternativ este o sinusoidă, datorită faptului că și tensiunea este variabilă. Prin urmare, valoarea sa poate fi măsurată doar într-o anumită perioadă de timp. Parametrul este calculat și folosind legea lui Ohm.
Măsurarea tensiunii
Pentru a măsura tensiunea unui semnal, aveți nevoie de axa de coordonate verticală a unui grafic liniar bidimensional. Din acest motiv, toată atenția va fi acordată înălțimii formei de undă. Prin urmare, înainte de a începe observarea, ar trebui să ajustați ecranul mai convenabil pentru măsurare.
Apoi transferăm dispozitivul în modul DC. Atașăm sondele la circuit și observăm rezultatul. Pe afișajul dispozitivului va apărea o linie dreaptă, a cărei valoare va corespunde tensiunii semnalului electric.
Măsurarea frecvenței
Înainte de a înțelege cum să măsurați frecvența unui semnal electric, ar trebui să știți ce este o perioadă, deoarece aceste două concepte sunt interdependente. O perioadă este cea mai mică perioadă de timp după care amplitudinea începe să se repete.
Este mai ușor să vezi perioada pe osciloscop folosind axa orizontală a timpului. Este necesar doar să observați după ce perioadă de timp diagrama cu linii începe să-și repete modelul. Este mai bine să luați în considerare începutul perioadei ca puncte de contact cu axa orizontală și sfârșitul repetiției aceleiași coordonate.
Pentru a măsura mai convenabil perioada semnalului, viteza de măturare este redusă. În acest caz, eroarea de măsurare nu este atât de mare.
Frecvența este o valoare invers proporțională cu perioada analizată. Adică, pentru a măsura valoarea, trebuie să împărțiți o secundă de timp la numărul de perioade care au loc în această perioadă. Frecvența rezultată este măsurată în Herți, standardul pentru Rusia este de 50 Hz.
Măsurarea defazajului
Se consideră schimbarea de fază - poziția relativă a două procese oscilatorii în timp. Parametrul se măsoară în fracțiuni din perioada semnalului, astfel încât, indiferent de natura perioadei și a frecvenței, aceleași defazări au o valoare comună.
Primul lucru de făcut înainte de măsurare este să aflați care dintre semnale este în urmă cu celălalt și apoi să determinați valoarea semnului parametrului. Dacă curentul conduce, atunci parametrul de schimbare a unghiului este negativ. În cazul în care tensiunea este înainte, semnul valorii este pozitiv.
Pentru a calcula gradul de defazare, ar trebui:
- Înmulțiți 360 de grade cu numărul de celule ale grilei dintre începutul perioadelor.
- Împărțiți rezultatul la numărul de diviziuni ocupate de o perioadă de semnal.
- Alegeți un semn negativ sau pozitiv.
Este incomod să măsurați schimbarea de fază într-un osciloscop analog, deoarece graficele afișate pe ecrane au aceeași culoare și scară. Pentru observații de acest fel, fie un dispozitiv digital, fie dispozitive cu două canale sunt utilizate pentru a plasa amplitudini diferite pe un canal separat.
Articole similare:
