Ο παλμογράφος είναι μια συσκευή που απεικονίζει το ρεύμα, την τάση, τη συχνότητα και την πρόοδο φάσης ενός ηλεκτρικού κυκλώματος. Η συσκευή εμφανίζει τη σχέση μεταξύ του χρόνου και της έντασης ενός ηλεκτρικού σήματος. Όλες οι τιμές απεικονίζονται με ένα απλό δισδιάστατο γράφημα.
Περιεχόμενα
Τι είναι ο παλμογράφος
Ένας παλμογράφος χρησιμοποιείται από τους τεχνικούς ηλεκτρονικών και τους ραδιοερασιτέχνες για τη μέτρηση
- Πλάτος ενός ηλεκτρικού σήματος - Λόγος της τάσης προς το χρόνο,
- αναλύει τη μετατόπιση φάσης,
- για να δείτε την παραμόρφωση ενός ηλεκτρικού σήματος
- υπολογίστε τη συχνότητα του ρεύματος από τα αποτελέσματα.
Παρόλο που ο παλμογράφος δείχνει τα χαρακτηριστικά του σήματος που αναλύεται, χρησιμοποιείται συνήθως για τον εντοπισμό των διεργασιών που λαμβάνουν χώρα σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Με έναν παλμογράφο οι τεχνικοί μπορούν να λάβουν τις ακόλουθες πληροφορίες
- την κυματομορφή του περιοδικού σήματος,
- Τιμές θετικής και αρνητικής πολικότητας,
- το εύρος διακύμανσης του σήματος με την πάροδο του χρόνου,
- η διάρκεια της θετικής και της αρνητικής ημιπεριόδου.
Τα περισσότερα από αυτά τα δεδομένα μπορούν να ληφθούν με τη χρήση βολτομέτρου. Ωστόσο, οι μετρήσεις θα πρέπει να γίνονται με συχνότητα μερικών δευτερολέπτων. Το ποσοστό σφάλματος στους υπολογισμούς είναι υψηλό. Η εργασία με παλμογράφο εξοικονομεί πολύ χρόνο για τη λήψη των απαιτούμενων δεδομένων.
Πώς λειτουργεί ένας παλμογράφος
Ένας παλμογράφος μετρά με λυχνία καθοδικών ακτίνων. Πρόκειται για μια λυχνία που εστιάζει το προς ανάλυση ρεύμα σε μια δέσμη. Αυτό φτάνει στην οθόνη του οργάνου και εκτρέπεται σε δύο κάθετες κατευθύνσεις:
- κάθετη - δείχνει την τάση που αναλύεται,
- Οριζόντια - δείχνει τον χρόνο που έχει παρέλθει.
Δύο ζεύγη πλακών του σωλήνα δέσμης ηλεκτρονίων είναι υπεύθυνα για την εκτροπή της δέσμης. Όσοι είναι τοποθετημένοι κατακόρυφα είναι πάντα υπό τάση. Αυτό βοηθά στην κατανομή των διαφορετικών τιμών πόλων. Η θετική έλξη εκτρέπεται προς τα δεξιά, η αρνητική έλξη προς τα αριστερά. Με αυτόν τον τρόπο, η γραμμή στην οθόνη του οργάνου κινείται από αριστερά προς τα δεξιά με σταθερή ταχύτητα.
Υπάρχει επίσης ένα ηλεκτρικό ρεύμα που ενεργεί στις οριζόντιες πλάκες, το οποίο εκτρέπει τον επιδεικτικό δείκτη τάσης της δέσμης. Το θετικό φορτίο είναι προς τα πάνω, το αρνητικό φορτίο είναι προς τα κάτω. Έτσι, στην οθόνη της συσκευής εμφανίζεται ένα γραμμικό δισδιάστατο γράφημα, που ονομάζεται παλμογράφημα.
Η απόσταση που διανύει η δέσμη από το αριστερό στο δεξί άκρο της οθόνης ονομάζεται σάρωση. Η οριζόντια γραμμή είναι υπεύθυνη για το χρόνο μέτρησης. Εκτός από το τυπικό γραμμικό δισδιάστατο γράφημα υπάρχουν επίσης κυκλικές και σπειροειδείς σαρώσεις. Ωστόσο, δεν είναι τόσο βολικές στη χρήση όσο οι κλασικές κυματομορφές παλμογράφου.
Ταξινόμηση και τύποι
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι παλμογράφων:
- Αναλογική - συσκευή για τη μέτρηση μέσων σημάτων,
- Ψηφιακά - τα όργανα μετατρέπουν την τιμή μέτρησης σε "ψηφιακή" μορφή για περαιτέρω μετάδοση πληροφοριών.
Υπάρχουν οι ακόλουθες ταξινομήσεις ανάλογα με την αρχή λειτουργίας:
- Μοντέλα γενικής χρήσης.
- Ειδικός εξοπλισμός.
Το πιο δημοφιλές είναι καθολικές συσκευές. Αυτοί οι παλμογράφοι χρησιμοποιούνται για την ανάλυση διαφόρων τύπων σημάτων:
- Αρμονική,
- Ενιαία ερεθίσματα,
- Πακέτα παλμών.
Οι παλμογράφοι γενικής χρήσης είναι σχεδιασμένοι για μεγάλη ποικιλία ηλεκτρικών συσκευών. Μπορούν να μετρήσουν σήματα που κυμαίνονται από μερικά νανοδευτερόλεπτα. Το σφάλμα μέτρησης είναι 6-8%.
Οι παλμογράφοι γενικής χρήσης χωρίζονται σε δύο κύριους τύπους:
- Monoblock - έχουν μια γενική εξειδίκευση των μετρήσεων,
- με εναλλάξιμες μονάδες - προσαρμόσιμες στη συγκεκριμένη κατάσταση και στον τύπο του οργάνου.
Οι ειδικές μονάδες είναι σχεδιασμένες για έναν συγκεκριμένο τύπο ηλεκτρικού εξοπλισμού. Έτσι, υπάρχουν παλμογράφοι για ραδιοφωνικές, τηλεοπτικές εκπομπές ή ψηφιακή τεχνολογία.
Οι καθολικές και ειδικές συσκευές χωρίζονται σε:
- Υψηλής ταχύτητας - χρησιμοποιείται σε όργανα ταχείας δράσης,
- Αποθήκευση - συσκευές που αποθηκεύουν και ανακτούν τις προηγούμενες μετρήσεις.
Κατά την επιλογή ενός οργάνου, θα πρέπει να γίνεται προσεκτική μελέτη των ταξινομήσεων και των τύπων, ώστε να επιλέγεται το καταλληλότερο για την περίπτωση.
Σχεδιασμός και κύριες τεχνικές παράμετροι
Κάθε όργανο διαθέτει ορισμένα από τα ακόλουθα τεχνικά χαρακτηριστικά:
- Ο συντελεστής του πιθανού σφάλματος κατά τη μέτρηση της τάσης (οι περισσότερες συσκευές έχουν τιμή που δεν υπερβαίνει το 3%).
- Η τιμή της γραμμής σάρωσης της συσκευής - όσο μεγαλύτερο είναι αυτό το χαρακτηριστικό, τόσο μεγαλύτερη είναι η χρονική διάρκεια παρατήρησης.
- Το χαρακτηριστικό συγχρονισμού που περιέχει: εύρος συχνοτήτων, μέγιστα επίπεδα και αστάθεια του συστήματος.
- Οι παράμετροι κάθετης απόκλισης του σήματος με την χωρητικότητα εισόδου του εξοπλισμού.
- Τιμές μεταβατικής απόκρισης που δείχνουν το χρόνο ανόδου και την υπέρβαση.
Εκτός από τις βασικές τιμές που αναφέρονται παραπάνω, οι παλμογράφοι διαθέτουν πρόσθετες παραμέτρους με τη μορφή απόκρισης πλάτους-συχνότητας που δείχνει την εξάρτηση του πλάτους από τη συχνότητα του σήματος.
Οι ψηφιακοί παλμογράφοι διαθέτουν επίσης μια εσωτερική τιμή μνήμης. Αυτή η παράμετρος υποδεικνύει την ποσότητα πληροφοριών που μπορεί να καταγράψει το όργανο.
Πώς γίνονται οι μετρήσεις
Η οθόνη ενός παλμογράφου χωρίζεται σε μικρά τετράγωνα που ονομάζονται διαιρέσεις. Ανάλογα με το όργανο, κάθε τετράγωνο θα ισούται με μια συγκεκριμένη τιμή. Η πιο δημοφιλής ονομασία είναι: μια διαίρεση ισούται με 5 μονάδες. Επίσης, σε ορισμένα όργανα υπάρχει ένα κουμπί για τον έλεγχο της κλίμακας της γραφικής παράστασης, ώστε οι χρήστες να μπορούν να λαμβάνουν μετρήσεις με μεγαλύτερη άνεση και ακρίβεια.
Πριν από την έναρξη κάθε είδους μέτρησης, ο παλμογράφος πρέπει να συνδεθεί σε ηλεκτρικό κύκλωμα. Ο αισθητήρας συνδέεται σε οποιοδήποτε από τα ελεύθερα κανάλια (εάν υπάρχουν περισσότερα από 1 κανάλια στη συσκευή) ή στη γεννήτρια παλμών, εάν ο παλμογράφος διαθέτει τέτοια γεννήτρια. Μόλις συνδεθεί, θα εμφανιστούν διάφορες εικόνες σήματος στην οθόνη της συσκευής.
Εάν το σήμα που λαμβάνει η συσκευή είναι απότομο, το πρόβλημα έγκειται στη σύνδεση του αισθητήρα. Ορισμένα είναι εφοδιασμένα με μικροσκοπικές βίδες που πρέπει να σφίγγονται. Επίσης, οι ψηφιακοί παλμογράφοι διαθέτουν μια λειτουργία αυτόματης τοποθέτησης για την επίλυση του προβλήματος του αδέσποτου σήματος.
Τρέχουσα μέτρηση
Όταν μετράτε ρεύμα με ψηφιακό παλμογράφο, πρέπει να γνωρίζετε τι τύπος ρεύματος θα πρέπει να τηρούνται. Οι παλμογράφοι έχουν δύο τρόπους λειτουργίας:
- Direct Current ("DC") για το συνεχές ρεύμα,
- Εναλλασσόμενο ρεύμα ("AC") για το εναλλασσόμενο ρεύμα.
Το ρεύμα συνεχούς ρεύματος μετράται όταν είναι ενεργοποιημένη η λειτουργία συνεχούς ρεύματος. Οι ανιχνευτές της συσκευής πρέπει να είναι συνδεδεμένοι στην παροχή ρεύματος σε ευθυγράμμιση με τους πόλους. Ο μαύρος κροκόδειλος συνδέεται με το μείον, ο κόκκινος με το συν.
Στην οθόνη θα εμφανιστεί μια ευθεία γραμμή. Η τιμή του κατακόρυφου άξονα θα αντιστοιχεί στην παράμετρο της τάσης συνεχούς ρεύματος. Το ρεύμα μπορεί να υπολογιστεί σύμφωνα με το νόμο του Ohm (τάση διαιρούμενη με την αντίσταση).
Το εναλλασσόμενο ρεύμα είναι ένα ημιτονοειδές κύμα, επειδή η τάση είναι επίσης μεταβλητή. Ως εκ τούτου, η αξία του μπορεί να μετρηθεί μόνο σε μια ορισμένη χρονική περίοδο. Υπολογίζεται επίσης με τη χρήση του νόμου του Ohm.
Μέτρηση τάσης
Για τη μέτρηση της τάσης του σήματος θα χρειαστείτε τον κατακόρυφο άξονα συντεταγμένων ενός γραμμικού δισδιάστατου γραφήματος. Εξαιτίας αυτού, όλη η προσοχή θα δοθεί στο ύψος του παλμογραφήματος. Επομένως, θα πρέπει να ρυθμίσετε την οθόνη πιο βολικά για τη μέτρηση πριν ξεκινήσετε την παρατήρηση.
Στη συνέχεια, ρυθμίστε τη συσκευή στη λειτουργία DC. Συνδέστε τους ανιχνευτές στο κύκλωμα και παρατηρήστε το αποτέλεσμα. Στην οθόνη της συσκευής θα εμφανιστεί μια ευθεία γραμμή, η τιμή της οποίας αντιστοιχεί στην τάση του ηλεκτρικού σήματος.
Μέτρηση συχνότητας
Πριν καταλάβετε πώς να μετράτε τη συχνότητα ενός ηλεκτρικού σήματος, θα πρέπει να γνωρίζετε τι είναι η περίοδος, καθώς οι δύο έννοιες είναι αλληλένδετες. Μια περίοδος είναι το μικρότερο χρονικό διάστημα μετά το οποίο το πλάτος αρχίζει να επαναλαμβάνεται.
Είναι ευκολότερο να δείτε την περίοδο σε έναν παλμογράφο χρησιμοποιώντας τον οριζόντιο άξονα χρονικών συντεταγμένων. Απλά πρέπει να παρατηρήσετε μετά από ποιο χρονικό διάστημα το γραμμικό γράφημα αρχίζει να επαναλαμβάνει το μοτίβο του. Είναι προτιμότερο να θεωρηθεί η αρχή της περιόδου ως το σημείο επαφής με τον οριζόντιο άξονα και το τέλος ως η επανάληψη της ίδιας συντεταγμένης.
Η ταχύτητα σάρωσης μειώνεται για να είναι ευκολότερη η μέτρηση της περιόδου του σήματος. Στην περίπτωση αυτή το σφάλμα μέτρησης δεν είναι τόσο υψηλό.
Η συχνότητα είναι η τιμή που είναι αντιστρόφως ανάλογη της περιόδου που αναλύεται. Δηλαδή, για να μετρήσετε μια τιμή, πρέπει να διαιρέσετε ένα δευτερόλεπτο του χρόνου με τον αριθμό των περιόδων που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια αυτού του διαστήματος. Η προκύπτουσα συχνότητα μετράται σε Hertz, το πρότυπο για τη Ρωσία είναι 50 Hz.
Μέτρηση της μετατόπισης φάσης
Η μετατόπιση φάσης ορίζεται ως η σχετική χρονική θέση δύο ταλαντούμενων διεργασιών. Μετριέται σε κλάσματα της περιόδου του σήματος, έτσι ώστε ανεξάρτητα από τη φύση της περιόδου και της συχνότητας, οι ίδιες μετατοπίσεις φάσης να έχουν μια κοινή τιμή.
Το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε πριν από τη μέτρηση είναι να διαπιστώσετε ποιο σήμα υστερεί έναντι του άλλου και στη συνέχεια να προσδιορίσετε την τιμή του πρόσημου της παραμέτρου. Εάν το ρεύμα είναι μπροστά, η παράμετρος γωνιακής μετατόπισης είναι αρνητική. Εάν η τάση είναι μπροστά, το πρόσημο της τιμής είναι θετικό.
Για τον υπολογισμό του βαθμού μετατόπισης φάσης ακολουθεί:
- Πολλαπλασιάστε τις 360 μοίρες με τον αριθμό των κελιών του πλέγματος μεταξύ της έναρξης των περιόδων.
- Διαιρέστε το αποτέλεσμα με τον αριθμό των διαιρέσεων που καταλαμβάνει μία περίοδος του σήματος.
- Επιλέξτε αρνητικό ή θετικό πρόσημο.
Η μέτρηση της μετατόπισης φάσης σε έναν αναλογικό παλμογράφο είναι άβολη, επειδή τα διαγράμματα που εμφανίζονται στις οθόνες έχουν το ίδιο χρώμα και κλίμακα. Για αυτού του είδους την παρατήρηση, χρησιμοποιείται είτε μια ψηφιακή συσκευή είτε όργανα διπλού καναλιού για την τοποθέτηση διαφορετικών πλατών σε ξεχωριστό κανάλι.
Σχετικά άρθρα:
