Et oscilloskop er en enhed, der viser strøm, spænding, frekvens og faseforskud i et elektrisk kredsløb. Apparatet viser forholdet mellem tiden og intensiteten af et elektrisk signal. Alle værdier er vist ved hjælp af en simpel todimensional graf.
Indhold
Hvad et oscilloskop er beregnet til
Et oscilloskop bruges af elektronikteknikere og radioamatører til at måle
- Amplitude af et elektrisk signal - Forholdet mellem spænding og tid;
- analysere faseforskydning;
- for at se forvrængningen af et elektrisk signal
- beregne strømfrekvensen ud fra resultaterne.
Selv om oscilloskopet viser egenskaberne ved det signal, der analyseres, bruges det mere almindeligt til at identificere de processer, der finder sted i et elektrisk kredsløb. Med et oscilloskop kan teknikere få følgende oplysninger
- bølgeformen af det periodiske signal;
- Positive og negative polaritetsværdier;
- signalets variationsområde over tid;
- varigheden af den positive og negative halvperiode.
De fleste af disse data kan fås ved hjælp af et voltmeter. Målingerne skal dog foretages med en hyppighed på få sekunder. Der er en høj fejlprocent i beregningerne. Ved at arbejde med et oscilloskop sparer man meget tid på at få de nødvendige data.
Sådan fungerer et oscilloskop
Et oscilloskop måler med et katodestrålerør. Det er en lampe, der fokuserer den strøm, der skal analyseres, i en stråle. Den når instrumentets skærm og afbøjes i to vinkelrette retninger:
- lodret - den viser den spænding, der analyseres;
- Vandret - viser den forløbne tid.
To par elektronstrålerørplader er ansvarlige for at afbøje strålen. De, der er placeret lodret, er altid aktiveret. Dette hjælper med at fordele de forskellige polværdier. Den positive tiltrækning afbøjes til højre, den negative tiltrækning til venstre. På denne måde bevæger linjen på instrumentets skærm sig fra venstre til højre med en konstant hastighed.
Der er også en elektrisk strøm, der virker på de vandrette plader, som afbøjer den demonstrerende spændingsindikator. Den positive ladning er opad, den negative ladning er nedad. På denne måde vises en lineær todimensionel graf, kaldet et oscillogram, på apparatets display.
Den afstand, som strålen tilbagelægger fra venstre til højre kant af skærmen, kaldes sweep. Den vandrette linje er ansvarlig for måletiden. Ud over den standard lineære todimensionelle graf findes der også cirkulære og spiralformede sweeps. De er dog ikke så praktiske at bruge som de klassiske oscilloskopbølgeformer.
Klassifikation og typer
Der findes to hovedtyper af oscilloskoper:
- Analogt - apparat til måling af gennemsnitssignaler;
- Digital - instrumenterne konverterer måleværdien til et "digitalt" format til videre overførsel af information.
Der er følgende klassifikationer i henhold til driftsprincippet:
- Universelle modeller.
- Særligt udstyr.
De mest populære er universelle anordninger. Disse oscilloskoper bruges til at analysere forskellige typer af signaler:
- Harmonisk;
- Enkelte impulser;
- Pulspakker.
Universaloscilloskoper er designet til en lang række forskellige elektriske apparater. De kan måle signaler fra nogle få nanosekunder. Målefejlen er 6-8 %.
Universelle oscilloskoper er opdelt i to hovedtyper:
- Monoblok - har en generel specialisering af målinger;
- med udskiftelige enheder - kan tilpasses til den specifikke situation og instrumenttype.
Særlige enheder er beregnet til en bestemt type elektrisk udstyr. Der findes således oscilloskoper til radio, tv-udsendelser eller digital teknologi.
Universelle og specielle anordninger er opdelt i:
- High-speed - anvendes i hurtigtvirkende instrumenter;
- Lagring - anordninger, der lagrer og henter tidligere udførte aflæsninger.
Når man vælger et instrument, bør man omhyggeligt undersøge klassifikationer og typer for at vælge det instrument, der passer bedst til situationen.
Design og vigtigste tekniske parametre
Hvert instrument har en række af følgende tekniske egenskaber:
- Koefficienten for mulig fejl ved måling af spænding (de fleste apparater har en værdi på højst 3 %).
- Enhedens sweep line-værdi - jo større denne egenskab er, jo længere er observationstiden.
- Synkroniseringskarakteristik, der indeholder: frekvensområde, maksimale niveauer og systemets ustabilitet.
- De vertikale afvigelsesparametre for signalet med udstyrets indgangskapacitet.
- Værdier for overgangsrespons, der viser stigningstid og overskridelse.
Ud over de grundlæggende værdier, der er anført ovenfor, har oscilloskoper yderligere parametre i form af et amplitude-frekvensrespons, der viser amplitudens afhængighed af signalets frekvens.
Digitale oscilloskoper har også en intern hukommelsesværdi. Denne parameter angiver den mængde information, som instrumentet kan registrere.
Hvordan målingerne foretages
Skærmen på et oscilloskop er opdelt i små firkanter, som kaldes divisioner. Afhængigt af instrumentet vil hvert kvadrat svare til en bestemt værdi. Den mest populære betegnelse er: en afdeling er lig med 5 enheder. På nogle instrumenter er der også en drejeknap til at styre skalaen på grafen, så brugerne kan foretage målinger mere komfortabelt og præcist.
Før du påbegynder en måling, skal oscilloskopet være tilsluttet et elektrisk kredsløb. Sonden tilsluttes til en af de frie kanaler (hvis der er mere end 1 kanal i enheden) eller til pulsgeneratoren, hvis oscilloskopet har en sådan. Når den er tilsluttet, vises der forskellige signalbilleder på enhedens display.
Hvis det signal, der modtages af enheden, er brat, er problemet i tilslutningen af sonden. Nogle er udstyret med miniature skruer, der skal strammes. Digitale oscilloskoper har også en automatisk positioneringsfunktion til at løse problemet med et vildfarent signal.
Aktuel måling
Når du måler strøm med et digitalt oscilloskop, skal du vide, hvad type af strøm bør overholdes. Oscilloskoper har to funktionsmåder:
- Jævnstrøm ("DC") for jævnstrøm;
- Alternating Current ("AC") for vekselstrøm.
Jævnstrøm måles, når jævnstrømstilstanden er aktiveret. Tilslut maskinens sonder til strømforsyningen i direkte forlængelse af polerne. Den sorte krokodille er forbundet til minus, den røde til plus.
Der vises en lige linje på displayet. Værdien på den lodrette akse svarer til DC-spændingsparameteren. Strømmen kan beregnes i henhold til Ohm's lov (spænding divideret med modstand).
Vekselstrøm er en sinuskurve, fordi spændingen også er variabel. Derfor kan dens værdi kun måles i en bestemt periode. Den beregnes også ved hjælp af Ohm's lov.
Måling af spænding
For at måle signalspændingen skal du bruge den lodrette koordinatakse i en lineær todimensional graf. Derfor vil al opmærksomhed blive rettet mod højden af oscillogrammet. Du bør derfor indstille skærmen mere hensigtsmæssigt til målingen, før du begynder at observere.
Indstil derefter enheden til DC-tilstand. Tilslut proberne til kredsløbet, og observer resultatet. Der vises en lige linje på apparatets display, hvis værdi svarer til spændingen i det elektriske signal.
Frekvensmåling
Før du forstår, hvordan man måler frekvensen af et elektrisk signal, skal du vide, hvad en periode er, da de to begreber hænger sammen. En periode er det mindste tidsinterval, hvorefter amplituden begynder at gentage sig.
Det er lettere at se perioden på et oscilloskop ved hjælp af den vandrette tidskoordinatakse. Du skal blot lægge mærke til, efter hvilket tidsinterval linjediagrammet begynder at gentage sit mønster. Det er bedre at betragte periodens begyndelse som kontaktpunktet med den vandrette akse og slutningen som en gentagelse af samme koordinat.
Gennemsejlingshastigheden reduceres for at gøre det lettere at måle signalets periode. I dette tilfælde er målefejlen ikke så stor.
Frekvens er den værdi, der er omvendt proportional med den periode, der analyseres. Det vil sige, at for at måle en værdi skal du dividere et sekunds tid med antallet af perioder, der forekommer i dette interval. Den resulterende frekvens måles i Hertz, og standarden for Rusland er 50 Hz.
Måling af faseforskydning
Faseforskydning anses for at være den relative placering af to svingende processer i tid. Den måles i brøkdele af signalperioden, så uanset arten af perioden og frekvensen har de samme faseforskydninger en fælles værdi.
Det første, man skal gøre, før man foretager en måling, er at finde ud af, hvilket signal der er bagud i forhold til det andet, og derefter bestemme værdien af parameterens tegn. Hvis strømmen er fremad, er parameteren for vinkelforskydning negativ. Hvis spændingen er foran, er fortegnet på værdien positivt.
Grad af faseforskydning kan beregnes på følgende måde:
- Multiplicer 360 grader med antallet af gitterceller mellem periodens start.
- Resultatet divideres med antallet af divisioner, som en periode af signalet optager.
- Vælg et negativt eller positivt fortegn.
Måling af faseforskydning i et analogt oscilloskop er uhensigtsmæssig, fordi de viste grafer har samme farve og skala. Til denne form for observation anvendes enten en digital enhed eller instrumenter med to kanaler til at placere forskellige amplituder på en separat kanal.
Relaterede artikler:
