Az oszcilloszkóp olyan eszköz, amely egy elektromos áramkör áramát, feszültségét, frekvenciáját és fázisait mutatja. A készülék egy elektromos jel ideje és intenzitása közötti kapcsolatot jeleníti meg. Minden értéket egy egyszerű kétdimenziós grafikon segítségével ábrázolunk.
Tartalomjegyzék
Mire való az oszcilloszkóp
Az oszcilloszkópot az elektronikai technikusok és a rádióamatőrök használják a következők mérésére
- Egy elektromos jel amplitúdója - A feszültség és az idő hányadosa;
- fáziseltolódás elemzése;
- egy elektromos jel torzításának megtekintése
- az eredményekből számítsa ki az áram frekvenciáját.
Bár az oszcilloszkóp bemutatja az elemzett jel jellemzőit, gyakrabban használják az elektromos áramkörben lejátszódó folyamatok azonosítására. Az oszcilloszkóp segítségével a technikusok a következő információkat kaphatják meg
- a periodikus jel hullámformája;
- Pozitív és negatív polaritású értékek;
- a jel időbeli ingadozási tartománya;
- a pozitív és negatív félperiódus időtartama.
A legtöbb ilyen adatot egy voltmérő segítségével lehet beszerezni. A méréseket azonban ekkor néhány másodperces gyakorisággal kellene elvégezni. A számítások hibaszázaléka magas. Az oszcilloszkóppal való munka sok időt takarít meg a szükséges adatok megszerzésében.
Hogyan működik az oszcilloszkóp
Az oszcilloszkóp katódsugárcsővel mér. Ez egy olyan lámpa, amely az elemzendő áramot sugárrá fókuszálja. Ez eléri a műszer képernyőjét, és két egymásra merőleges irányban eltérül:
- függőleges - az elemzett feszültséget mutatja;
- Vízszintes - az eltelt időt mutatja.
Két pár elektronsugárcső lemez felel a sugár eltérítéséért. A függőlegesen elhelyezettek mindig feszültség alatt állnak. Ez segít a különböző pólusértékek elosztásában. A pozitív vonzás jobbra, a negatív vonzás balra terelődik. Ily módon a műszer képernyőjén a vonal balról jobbra halad, állandó sebességgel.
A vízszintes lemezekre is elektromos áram hat, amely eltéríti a mutatós fénysugár feszültségjelzőjét. A pozitív töltés felfelé, a negatív töltés lefelé mutat. Ily módon a készülék kijelzőjén egy lineáris kétdimenziós grafikon, az úgynevezett oszcillogram jelenik meg.
Azt a távolságot, amelyet a sugár a képernyő bal szélétől a jobb széléig megtesz, pásztázásnak nevezzük. A vízszintes vonal a mérési időért felelős. A szokásos lineáris kétdimenziós grafikonon kívül léteznek kör- és spirálsöprések is. Ezek használata azonban nem olyan kényelmes, mint a klasszikus oszcilloszkóp hullámformáké.
Osztályozás és típusok
Az oszcilloszkópoknak két fő típusa van:
- Analóg - az átlagos jelek mérésére szolgáló készülék;
- Digitális - a műszerek a mérési értéket "digitális" formátumba konvertálják a további információátvitelhez.
A működési elv szerint a következő osztályozások léteznek:
- Univerzális modellek.
- Különleges felszerelés.
A legnépszerűbb univerzális eszközök. Ezeket az oszcilloszkópokat különböző típusú jelek elemzésére használják:
- Harmonikus;
- Egyszeri impulzusok;
- Impulzus csomagok.
Az univerzális oszcilloszkópokat az elektromos eszközök széles skálájához tervezték. Néhány nanoszekundumos jeleket tudnak mérni. A mérési hiba 6-8%.
Az univerzális oszcilloszkópok két fő típusba sorolhatók:
- Monoblokk - a mérések általános specializációja;
- cserélhető egységekkel - a konkrét helyzethez és a műszer típusához igazítható.
A speciális egységeket egy adott típusú elektromos berendezéshez tervezték. Vannak tehát oszcilloszkópok a rádiózáshoz, a televíziós műsorszóráshoz vagy a digitális technológiához.
Az univerzális és speciális eszközök a következőkre oszlanak:
- Nagysebességű - gyors működésű műszerekben használatos;
- Tárolás - olyan eszközök, amelyek tárolják és visszakeresik a korábban készített leolvasásokat.
A műszer kiválasztásakor alaposan meg kell vizsgálni az osztályozásokat és típusokat, hogy kiválaszthassa az igényeinek leginkább megfelelőt.
Tervezés és főbb műszaki paraméterek
Mindegyik műszer a következő műszaki jellemzőkkel rendelkezik:
- A feszültség mérésekor lehetséges hiba együtthatója (a legtöbb készüléknél ez az érték nem haladja meg a 3%-ot).
- A készülék sweep line értéke - minél nagyobb ez a jellemző, annál hosszabb a megfigyelési időintervallum.
- A szinkronizációs jellemző, amely tartalmazza: frekvenciatartomány, maximális szintek és a rendszer instabilitása.
- A jel függőleges eltérési paraméterei a berendezés bemeneti kapacitásával.
- Tranziens válaszértékek, amelyek az emelkedési időt és a túllövést mutatják.
A fent felsorolt alapértékeken kívül az oszcilloszkópok további paraméterekkel is rendelkeznek, amelyek az amplitúdó frekvenciaválasz formájában mutatják az amplitúdó függését a jel frekvenciájától.
A digitális oszcilloszkópok belső memóriaértékkel is rendelkeznek. Ez a paraméter azt az információmennyiséget jelzi, amelyet a műszer rögzíteni tud.
Hogyan történik a mérés
Az oszcilloszkóp képernyője kis négyzetekre van osztva, amelyeket divízióknak nevezünk. A műszertől függően minden négyzet egy bizonyos értéknek felel meg. A legnépszerűbb megnevezés: egy osztás 5 egységnek felel meg. Egyes műszereken van egy gomb is, amellyel a grafikon skáláját lehet szabályozni, hogy a felhasználók kényelmesebben és pontosabban tudjanak méréseket végezni.
Bármilyen mérés megkezdése előtt az oszcilloszkópot elektromos áramkörhöz kell csatlakoztatni. A szonda a szabad csatornák bármelyikéhez csatlakozik (ha 1-nél több csatorna van a készülékben) vagy az impulzusgenerátorhoz, ha az oszcilloszkóp rendelkezik ilyennel. A csatlakoztatás után a készülék kijelzőjén különböző jelképek jelennek meg.
Ha a készülék által fogadott jel hirtelen jelentkezik, a probléma a szonda csatlakoztatásában van. Egyesek miniatűr csavarokkal vannak felszerelve, amelyeket meg kell húzni. A digitális oszcilloszkópok automatikus pozicionáló funkcióval is rendelkeznek a kóbor jel problémájának megoldására.
Jelenlegi mérés
Amikor digitális oszcilloszkóppal mérünk áramot, tudnunk kell, hogy mi a az áram típusa be kell tartani. Az oszcilloszkópok kétféle üzemmóddal rendelkeznek:
- Egyenáram ("DC"): egyenáram;
- Váltakozó áram ("AC"): váltakozó áram.
Az egyenáram mérése akkor történik, ha az egyenáramú üzemmód engedélyezve van. A készülék szondáit a pólusokkal közvetlenül egy vonalban kell csatlakoztatni a tápegységhez. A fekete krokodil a mínuszhoz, a piros a pluszhoz csatlakozik.
Egy egyenes vonal jelenik meg a kijelzőn. A függőleges tengely értéke megfelel az egyenfeszültség paraméterének. Az áramot Ohm törvénye alapján lehet kiszámítani (feszültség osztva az ellenállással).
A váltakozó áram szinuszos hullám, mivel a feszültség is változó. Ezért az értéke csak egy bizonyos időszakban mérhető. Ezt is Ohm törvénye alapján számítják ki.
Feszültségmérés
A jelfeszültség méréséhez egy lineáris kétdimenziós grafikon függőleges koordináta tengelyére van szükség. Emiatt minden figyelmet az oszcillogram magasságára kell fordítani. Ezért a megfigyelés megkezdése előtt érdemes a képernyőt a méréshez kényelmesebben beállítani.
Ezután állítsa a készüléket egyenáramú üzemmódba. Csatlakoztassa a szondákat az áramkörhöz, és figyelje meg az eredményt. A készülék kijelzőjén egy egyenes vonal jelenik meg, amelynek értéke megfelel az elektromos jel feszültségének.
Frekvenciamérés
Mielőtt megértenéd, hogyan mérheted egy elektromos jel frekvenciáját, tudnod kell, mi az a periódus, mivel a két fogalom összefügg egymással. Egy periódus az a legkisebb időintervallum, amely után az amplitúdó ismétlődni kezd.
Az oszcilloszkópon a vízszintes időkoordináta tengelyen könnyebb megnézni a periódust. Csak azt kell észrevennie, hogy a vonalas grafikon milyen időintervallum után kezdi el ismételni a mintáját. Jobb, ha az időszak kezdetét a vízszintes tengellyel való érintkezési pontnak, a végét pedig ugyanannak a koordinátának az ismétlődésének tekintjük.
A pásztázási sebességet csökkentjük, hogy könnyebbé tegyük a jel periódusának mérését. Ebben az esetben a mérési hiba nem olyan nagy.
A frekvencia az elemzett időszakkal fordítottan arányos érték. Vagyis egy érték méréséhez egy másodpercnyi időt el kell osztani az adott intervallumban előforduló időszakok számával. A kapott frekvenciát hertzben mérik, Oroszországban a szabvány 50 Hz.
A fáziseltolódás mérése
A fáziseltolódás két oszcilláló folyamat időbeli relatív helyzete. A jel periódusának törtrészeiben mérik, így a periódus és a frekvencia jellegétől függetlenül az azonos fáziseltolódásoknak közös értéke van.
A mérés előtt először is meg kell állapítani, hogy melyik jel van lemaradva a másiktól, majd meg kell határozni a paraméter előjelének értékét. Ha az áram előre halad, a szögeltolódás paramétere negatív. Ha a feszültség előre megy, az érték előjele pozitív.
A fáziseltolódás mértékének kiszámítása a következő:
- Szorozza meg a 360 fokot az időszakok kezdete közötti rácscellák számával.
- Az eredményt ossza el a jel egy periódusa által elfoglalt osztások számával.
- Válasszon negatív vagy pozitív előjelet.
A fáziseltolódás mérése analóg oszcilloszkópon kényelmetlen, mivel a megjelenített grafikonok színe és skálája azonos. Az ilyen jellegű megfigyeléshez vagy digitális készüléket, vagy kétcsatornás műszereket használnak, amelyek a különböző amplitúdókat külön csatornára helyezik.
Kapcsolódó cikkek:
