Osciloskop je naprava, ki prikazuje tok, napetost, frekvenco in fazni zamik električnega tokokroga. Naprava prikazuje razmerje med časom in jakostjo električnega signala. Vse vrednosti so prikazane s preprostim dvodimenzionalnim grafom.
Vsebina
Za kaj je osciloskop
Osciloskop za merjenje uporabljajo elektroniki in radioamaterji
- amplituda električnega signala - razmerje med napetostjo in časom;
- analizirati fazni premik;
- videti popačenje električnega signala;
- Iz rezultatov izračunajte frekvenco toka.
Kljub dejstvu, da osciloskop prikazuje značilnosti analiziranega signala, se pogosteje uporablja za identifikacijo procesov, ki se pojavljajo v električnem tokokrogu. Zahvaljujoč oscilogramu strokovnjaki prejmejo naslednje informacije:
- oblika periodičnega signala;
- vrednost pozitivne in negativne polarnosti;
- obseg variacije signala v času;
- trajanje pozitivnega in negativnega polčasa.
Večino teh podatkov lahko pridobimo z voltmetrom.Vendar bi potem morali izvajati meritve s frekvenco nekaj sekund. V tem primeru je odstotek napak v izračunih visok. Delo z osciloskopom prihrani veliko časa pri pridobivanju potrebnih podatkov.
Delovanje osciloskopa
Osciloskop izvaja meritve z elektronsko cevjo. To je svetilka, ki fokusira analizirani tok v žarek. Zadene zaslon instrumenta in se odkloni v dve pravokotni smeri:
- navpično - prikazuje napetost, ki se analizira;
- Vodoravno - prikazuje pretečeni čas.
Za odklon žarka sta odgovorna dva para plošč elektronske cevi. Tisti, ki so navpični, so vedno pod napetostjo. To pomaga pri porazdelitvi različnih vrednosti polov. Pozitivna privlačnost se odkloni v desno, negativna pa v levo. Tako se črta na zaslonu instrumenta premika od leve proti desni s konstantno hitrostjo.
Na vodoravnih ploščah deluje tudi električni tok, ki odkloni prikazovalnik napetosti žarka. Pozitivni naboj je navzgor, negativni naboj pade. Tako se na zaslonu naprave prikaže linearni dvodimenzionalni graf, imenovan oscilogram.
Razdalja, ki jo žarek prepotuje od levega do desnega roba zaslona, se imenuje prelet. Vodoravna črta je odgovorna za čas merjenja. Poleg standardnega linearnega dvodimenzionalnega grafa obstajata tudi krožni in spiralni pomet. Niso pa tako priročni za uporabo kot klasični oscilogrami.
Razvrstitev in vrste
Obstajata dve glavni vrsti osciloskopov:
- Analogni - aparati za merjenje povprečnih signalov;
- digitalno - naprave pretvorijo izmerjeno vrednost v "digitalno" obliko za nadaljnji prenos informacij.
Glede na načelo delovanja obstaja naslednja razvrstitev:
- Univerzalni modeli.
- Posebna oprema.
Najbolj popularen so univerzalne naprave. Ti osciloskopi se uporabljajo za analizo različnih vrst signalov:
- harmonično;
- posamezni impulzi;
- Pulzni paketi.
Univerzalni instrumenti so zasnovani za različne električne naprave. Omogočajo vam merjenje signalov v območju nekaj nanosekund. Napaka meritve je 6-8%.
Univerzalni osciloskopi so razdeljeni na dve glavni vrsti:
- monoblok - imajo splošno specializacijo meritev;
- z zamenljivimi enotami – prilagojene posamezni situaciji in tipu naprave.
Posebne naprave so zasnovane za določeno vrsto električne opreme. Tako obstajajo osciloskopi za radijski signal, televizijsko oddajanje ali digitalno tehnologijo.
Univerzalne in posebne naprave so razdeljene na:
- visoke hitrosti - uporabljajo se v napravah s hitrim delovanjem;
- shranjevanje - naprave, ki shranjujejo in reproducirajo predhodno opravljene odčitke.
Pri izbiri naprave morate skrbno preučiti klasifikacije in vrste, da kupite napravo za določeno situacijo.
Naprava in osnovni tehnični parametri
Vsaka naprava ima več naslednjih tehničnih lastnosti:
- Koeficient možne napake pri merjenju napetosti (večina naprav ima to vrednost ne presega 3%).
- Vrednost črte pometanja naprave - večja kot je ta značilnost, daljši je časovni interval opazovanja.
- Karakteristika sinhronizacije, ki vsebuje: frekvenčno območje, maksimalne nivoje in nestabilnost sistema.
- Parametri navpičnega odklona signala z vhodno zmogljivostjo opreme.
- Vrednosti prehodnega odziva, ki prikazujejo čas vzpona in prekoračitev.
Poleg zgornjih osnovnih vrednosti imajo osciloskopi še dodatne parametre v obliki amplitudno-frekvenčnega odziva, ki prikazuje odvisnost amplitude od frekvence signala.
Digitalni osciloskopi imajo tudi vrednost notranjega pomnilnika. Ta parameter je odgovoren za količino informacij, ki jih lahko posname enota.
Kako potekajo meritve
Zaslon osciloskopa je razdeljen na majhne kvadratke, ki jih imenujemo razdelki. Odvisno od instrumenta bo vsak kvadrat enak določeni vrednosti. Najbolj priljubljena oznaka: ena divizija - 5 enot. Na nekaterih instrumentih je tudi gumb za nadzor merila grafa, tako da lahko uporabniki bolj priročno in natančno izvajajo meritve.
Pred začetkom kakršne koli meritve je treba osciloskop priključiti na električni tokokrog. Sonda je priključena na katerega koli od prostih kanalov (če je v napravi več kot 1 kanal) ali na generator impulzov, če je v napravi. Po povezavi se na zaslonu naprave prikažejo različne slike signala.
Če je signal, ki ga naprava sprejme, nenaden, je težava v povezavi sonde. Nekateri od njih so opremljeni z miniaturnimi vijaki, ki jih je treba priviti. Tudi v digitalnih osciloskopih naprava za samodejno pozicioniranje rešuje problem blodečega signala.
Merjenje toka
Ko merite tok z digitalnim osciloskopom, morate vedeti, kaj vrsto toka vrsta toka, ki jo morate opazovati. Osciloskopi imajo dva načina delovanja:
- Enosmerni tok ("DC") za enosmerni tok;
- Alternating Current ("AC") za izmenični tok.
Enosmerni tok se meri, ko je vklopljen način "Enosmerni tok". Sonde aparata morajo biti priključene na napajanje v neposredni korespondenci s poli. Črni krokodil je povezan z minusom, rdeči s plusom.
Na zaslonu naprave se prikaže ravna črta. Vrednost navpične osi bo ustrezala parametru enosmerne napetosti. Tok je mogoče izračunati po Ohmovem zakonu (napetost deljena z uporom).
Izmenični tok je sinusni val, ker je tudi napetost izmenična. Zato je njegovo vrednost mogoče izmeriti le v določenem časovnem obdobju.Parameter se izračuna tudi z uporabo Ohmovega zakona.
Merjenje napetosti
Za merjenje signalne napetosti boste potrebovali navpično koordinatno os linearnega dvodimenzionalnega grafa. Zaradi tega bo vsa pozornost namenjena višini oscilograma. Zato morate zaslon pred začetkom opazovanja prilagoditi bolj priročno za merjenje.
Nato preklopite napravo v način DC. Priključite sonde na vezje in opazujte rezultat. Na zaslonu naprave se prikaže ravna črta, katere vrednost bo ustrezala napetosti električnega signala.
Merjenje frekvence
Preden razumete, kako izmeriti frekvenco električnega signala, morate vedeti, kaj je obdobje, saj sta pojma med seboj povezana. Eno obdobje je najmanjši časovni interval, v katerem se začne amplituda ponavljati.
Videti obdobje na osciloskopu je lažje z vodoravno časovno koordinatno osjo. Samo opaziti morate, po kakšnem časovnem intervalu začne črtni graf ponavljati svoj vzorec. Za začetek obdobja je bolje upoštevati točko stika z vodoravno osjo, konec pa za ponavljanje iste koordinate.
Za bolj priročno merjenje obdobja signala se hitrost pomika zmanjša. V tem primeru merilna napaka ni tako velika.
Frekvenca je vrednost, ki je obratno sorazmerna z analiziranim obdobjem. To pomeni, da za merjenje vrednosti potrebujete eno sekundo časa, deljeno s številom obdobij, ki se pojavijo v tem intervalu. Nastala frekvenca se meri v Hertzu, standard za Rusijo je 50 Hz.
Merjenje faznega premika
Fazni premik se šteje za medsebojno razporeditev dveh nihajnih procesov v času. Parameter se meri v delih periode signala, tako da imajo enaki fazni premiki skupno vrednost ne glede na naravo periode in frekvence.
Prva stvar, ki jo morate narediti pred merjenjem: ugotovite, kateri signal zaostaja za drugim in nato določite vrednost predznaka parametra. Če je tok naprej, je parameter kotnega premika negativen. V primeru, da napetost prehiteva, je predznak vrednosti pozitiven.
Za izračun stopnje faznega premika sledi:
- Pomnožite 360 stopinj s številom mrežnih celic med začetkom obdobij.
- Rezultat delite s številom delitev, ki jih zaseda ena perioda signala.
- Izberite negativni ali pozitivni predznak.
Merjenje faznega premika v analognem osciloskopu je neprijetno, ker imajo diagrami, prikazani na zaslonih, enako barvo in merilo. Za tovrstno opazovanje se uporabi bodisi digitalna naprava ali dvokanalni instrumenti za postavitev različnih amplitud na ločen kanal.
Povezani članki:
