Osciloskopas yra prietaisas, rodantis elektros grandinės srovės stiprumą, įtampą, dažnį ir fazių poslinkį. Prietaisas rodo elektros signalo laiko ir intensyvumo santykį. Visos reikšmės rodomos naudojant paprastą dvimatį grafiką.
Turinys
Kam skirtas osciloskopas?
Osciloskopu elektronikos ir radijo mėgėjai matuoja:
- elektros signalo amplitudė – įtampos ir laiko santykis;
- analizuoti fazės poslinkį;
- pamatyti elektros signalo iškraipymą;
- pagal rezultatus apskaičiuokite srovės dažnį.
Nepaisant to, kad osciloskopas parodo analizuojamo signalo charakteristikas, jis dažniau naudojamas elektros grandinėje vykstantiems procesams nustatyti.Oscilogramos dėka specialistai gauna tokią informaciją:
- periodinio signalo forma;
- teigiamo ir neigiamo poliškumo vertė;
- signalo kitimo laike diapazonas;
- teigiamo ir neigiamo pusciklo trukmė.
Daugumą šios informacijos galima gauti naudojant voltmetrą. Tačiau tada turėsite atlikti matavimus kelių sekundžių dažniu. Tuo pačiu metu skaičiavimo klaidų procentas yra didelis. Darbas su osciloskopu sutaupo daug laiko norint gauti reikiamus duomenis.
Osciloskopo veikimo principas
Osciloskopas atlieka matavimus naudojant katodinių spindulių vamzdį. Tai lempa, kuri analizuojamą srovę sufokusuoja į spindulį. Jis patenka į įrenginio ekraną, nukrypdamas dviem statmenomis kryptimis:
- vertikali - rodo tiriamą įtampą;
- horizontaliai – rodo prabėgusį laiką.
Dvi poros katodinių spindulių vamzdžių plokščių yra atsakingos už pluošto nukreipimą. Tie, kurie yra vertikaliai, visada yra maitinami. Tai padeda paskirstyti poliškumo reikšmes. Teigiamas potraukis nukrypsta į dešinę, neigiamas – į kairę. Taigi, linija prietaiso ekrane juda iš kairės į dešinę pastoviu greičiu.
Elektros srovė taip pat veikia horizontalias plokštes, kuri nukreipia pluošto įtampos indikatorių. Teigiamas krūvis kyla, neigiamas mažėja. Taigi prietaiso ekrane pasirodo linijinis dvimatis grafikas, vadinamas oscilograma.
Atstumas, kurį spindulys nukeliauja nuo kairiojo iki dešiniojo ekrano krašto, vadinamas braukimu. Horizontali linija yra atsakinga už matavimo laiką.Be standartinio 2D linijinio grafiko, taip pat yra apskrito ir spiralinio šlavimo. Tačiau jas naudoti nėra taip patogu, kaip klasikines oscilogramas.
Klasifikacija ir rūšys
Yra du pagrindiniai osciloskopų tipai:
- analoginiai - prietaisai vidutiniams signalams matuoti;
- skaitmeninis - prietaisai paverčia gautą matavimo vertę į "skaitmeninį" formatą tolesniam informacijos perdavimui.
Pagal veikimo principą yra tokia klasifikacija:
- Universalūs modeliai.
- Speciali įranga.
populiariausias yra universalūs įrenginiai. Šie osciloskopai naudojami įvairių tipų signalams analizuoti:
- harmoninis;
- pavieniai impulsai;
- impulsų paketai.
Universalūs įrenginiai skirti įvairiems elektros prietaisams. Jie leidžia išmatuoti signalus kelių nanosekundžių diapazone. Matavimo paklaida yra 6-8%.
Universalūs osciloskopai skirstomi į du pagrindinius tipus:
- monoblokas - turi bendrą matavimo specializaciją;
- su keičiamais blokeliais – prisitaikykite prie konkrečios situacijos ir įrenginio tipo.
Tam tikro tipo elektros įrangai kuriami specialūs įrenginiai. Taigi yra radijo signalo, televizijos transliavimo ar skaitmeninių technologijų osciloskopai.
Universalūs ir specialūs įrenginiai skirstomi į:
- didelės spartos - naudojamas didelės spartos įrenginiuose;
- atmintis – įrenginiai, kurie saugo ir atkuria anksčiau padarytus rodiklius.
Renkantis įrenginį, turėtumėte atidžiai išstudijuoti klasifikaciją ir tipus, kad galėtumėte įsigyti įrenginį konkrečiai situacijai.
Įrenginys ir pagrindiniai techniniai parametrai
Kiekvienas įrenginys turi keletą šių techninių charakteristikų:
- Galimos paklaidos koeficientas matuojant įtampą (dauguma prietaisų ši vertė neviršija 3%).
- Įrenginio bazinės linijos reikšmė – kuo ši charakteristika didesnė, tuo ilgesnis stebėjimo laikotarpis.
- Sinchronizavimo charakteristika, apimanti: dažnių diapazoną, didžiausius lygius ir sistemos nestabilumą.
- Signalo vertikalaus nuokrypio su įrangos įėjimo talpa parametrai.
- Žingsnio atsako reikšmės, rodančios kilimo laiką ir viršijimą.
Be pirmiau išvardytų pagrindinių verčių, osciloskopai turi papildomų parametrų amplitudės-dažnio charakteristikos forma, kuri parodo amplitudės priklausomybę nuo signalo dažnio.
Skaitmeniniai osciloskopai taip pat turi daug vidinės atminties. Šis parametras yra atsakingas už informacijos kiekį, kurį įrenginys gali įrašyti.
Kaip atliekami matavimai
Osciloskopo ekranas yra padalintas į mažas ląsteles, vadinamas padalijimu. Priklausomai nuo įrenginio, kiekvienas kvadratas bus lygus tam tikrai vertei. Populiariausias pavadinimas: vienas skyrius - 5 vnt. Taip pat kai kuriuose įrenginiuose yra grafiko mastelio valdymo rankenėlė, kad naudotojams būtų patogiau ir tiksliau atlikti matavimus.
Prieš pradėdami bet kokį matavimą, turite prijungti osciloskopą prie elektros grandinės. Zondas prijungtas prie bet kurio iš laisvų kanalų (jei įrenginys turi daugiau nei 1 kanalą) arba į impulsų generatorių, jei jis yra įrenginyje. Po prijungimo įrenginio ekrane pasirodys įvairūs signaliniai vaizdai.
Jei įrenginio gaunamas signalas yra pertraukiamas, problema slypi zondo prijungime. Kai kuriuose iš jų yra sumontuoti miniatiūriniai varžtai, kuriuos reikia priveržti. Taip pat skaitmeniniuose osciloskopuose automatinio padėties nustatymo fantastika išsprendžia nutrūkstamo signalo problemą.
Srovės matavimas
Matuodami srovę skaitmeniniu osciloskopu, turėtumėte išsiaiškinti, kuris srovės tipas reikia stebėti. Osciloskopai turi du veikimo būdus:
- Nuolatinė srovė („DC“), skirta nuolatinei srovei;
- Kintamoji kintamoji srovė („AC“).
Nuolatinė srovė matuojama įjungus „Nuolatinės srovės“ režimą. Prietaiso zondai turi būti prijungti prie maitinimo šaltinio tiesiogiai pagal polius. Juodas krokodilas prisijungia prie minuso, raudonasis krokodilas prisijungia prie pliuso.
Prietaiso ekrane pasirodys tiesi linija. Vertikalios ašies reikšmė atitiks pastovios įtampos parametrą. Srovės stiprumą galima apskaičiuoti pagal Ohmo dėsnį (įtampa padalinta iš varžos).
Kintamoji srovė yra sinusoidinė, nes įtampa taip pat yra kintama. Todėl jo vertę galima išmatuoti tik per tam tikrą laikotarpį. Parametras taip pat apskaičiuojamas pagal Ohmo dėsnį.
Įtampos matavimas
Norint išmatuoti signalo įtampą, reikia linijinio dvimačio grafiko vertikalios koordinačių ašies. Dėl to visas dėmesys bus skiriamas bangos formos aukščiui. Todėl prieš pradėdami stebėjimą turėtumėte patogiau pritaikyti ekraną matavimui.
Tada perkeliame įrenginį į nuolatinės srovės režimą. Mes prijungiame zondus prie grandinės ir stebime rezultatą. Prietaiso ekrane pasirodys tiesi linija, kurios reikšmė atitiks elektros signalo įtampą.
Dažnio matavimas
Prieš suprasdami, kaip išmatuoti elektrinio signalo dažnį, turėtumėte žinoti, kas yra laikotarpis, nes šios dvi sąvokos yra tarpusavyje susijusios. Vienas periodas yra mažiausias laikotarpis, po kurio amplitudė pradeda kartotis.
Periodą lengviau matyti osciloskope naudojant horizontalią laiko ašį. Tik reikia pastebėti, po kurio laiko linijinė diagrama pradeda kartoti savo raštą. Laikotarpio pradžią geriau laikyti sąlyčio taškais su horizontalia ašimi, o tos pačios koordinatės pasikartojimo pabaigą.
Kad būtų patogiau išmatuoti signalo periodą, sumažinamas šlavimo greitis. Šiuo atveju matavimo paklaida nėra tokia didelė.
Dažnis yra vertė, atvirkščiai proporcinga analizuojamam laikotarpiui. Tai reiškia, kad norint išmatuoti vertę, reikia padalyti vieną sekundę iš laikotarpių skaičiaus per šį laikotarpį. Gautas dažnis matuojamas hercais, Rusijos standartas yra 50 Hz.
Fazių poslinkio matavimas
Nagrinėjamas fazių poslinkis – santykinė dviejų virpesių procesų padėtis laike. Parametras matuojamas signalo periodo dalimis, todėl, nepaisant periodo ir dažnio pobūdžio, tie patys fazių poslinkiai turi bendrą reikšmę.
Pirmas dalykas, kurį reikia padaryti prieš matavimą, yra išsiaiškinti, kuris iš signalų atsilieka nuo kito ir tada nustatyti parametro ženklo reikšmę. Jei srovė yra pirmaujanti, tada kampo poslinkio parametras yra neigiamas. Tuo atveju, kai įtampa yra priekyje, vertės ženklas yra teigiamas.
Norėdami apskaičiuoti fazės poslinkio laipsnį, turėtumėte:
- Padauginkite 360 laipsnių iš tinklelio langelių skaičiaus tarp laikotarpių pradžios.
- Padalinkite rezultatą iš padalų, kurias užima vienas signalo periodas, skaičiaus.
- Pasirinkite neigiamą arba teigiamą ženklą.
Analoginiu osciloskopu fazių poslinkį matuoti nepatogu, nes ekranuose rodomi grafikai yra vienodos spalvos ir mastelio. Tokio pobūdžio stebėjimams naudojamas skaitmeninis įrenginys arba dviejų kanalų įrenginiai, skirti skirtingoms amplitudėms priskirti atskirą kanalą.
Panašūs straipsniai:
