Oscilografas - tai prietaisas, kuris rodo elektros grandinės srovę, įtampą, dažnį ir fazės pažangą. Prietaisas rodo elektrinio signalo laiko ir intensyvumo santykį. Visos vertės vaizduojamos naudojant paprastą dvimatį grafiką.
Turinys
Kam skirtas osciloskopas
Osciloskopą naudoja elektronikos technikai ir radijo mėgėjai, norėdami išmatuoti
- Elektrinio signalo amplitudė - įtampos ir laiko santykis;
- analizuoti fazės poslinkį;
- pamatyti elektrinio signalo iškraipymus
- pagal gautus rezultatus apskaičiuokite srovės dažnį.
Nors oscilografas rodo analizuojamo signalo charakteristikas, jis dažniau naudojamas elektros grandinėje vykstantiems procesams nustatyti. Naudodami osciloskopą technikai gali gauti šią informaciją
- periodinio signalo bangos formą;
- Teigiamo ir neigiamo poliškumo vertės;
- signalo kitimo per tam tikrą laiką diapazonas;
- teigiamo ir neigiamo pusperiodžio trukmė.
Daugumą šių duomenų galima gauti naudojant voltmetrą. Tačiau tokiu atveju matavimus reikėtų atlikti kelių sekundžių dažnumu. Skaičiavimų klaidų procentinė dalis yra didelė. Darbas su osciloskopu sutaupo daug laiko reikiamiems duomenims gauti.
Kaip veikia osciloskopas
Osciloskopas matuoja katodinių spindulių vamzdeliu. Tai lempa, kuri sufokusuoja analizuojamą srovę į spindulį. Jis pasiekia prietaiso ekraną ir atsilenkia dviem statmenomis kryptimis:
- vertikali - ji rodo analizuojamą įtampą;
- Horizontaliai - rodomas praėjęs laikas.
Dvi poros elektronų pluošto vamzdelių plokštelių nukreipia pluoštą. Vertikaliai išdėstyti įtaisai visada įjungti. Tai padeda paskirstyti skirtingas polių vertes. Teigiama trauka nukreipia į dešinę, o neigiama - į kairę. Taip prietaiso ekrane linija juda iš kairės į dešinę pastoviu greičiu.
Horizontalias plokšteles taip pat veikia elektros srovė, kuri nukreipia demonstracinį šviesos įtampos indikatorių. Teigiamas krūvis yra aukštyn, o neigiamas - žemyn. Taip prietaiso ekrane rodomas linijinis dvimatis grafikas, vadinamas oscilograma.
Atstumas, kurį spindulys nueina nuo kairiojo iki dešiniojo ekrano krašto, vadinamas švytuokle. Horizontali linija nurodo matavimo laiką. Be standartinio linijinio dvimačio grafiko, taip pat yra apskritiminių ir spiralinių švytuoklių. Tačiau jomis nėra taip patogu naudotis kaip klasikinėmis osciloskopo bangų formomis.
Klasifikacija ir tipai
Yra du pagrindiniai oscilografų tipai:
- Analoginis - vidutinių signalų matavimo aparatas;
- Skaitmeninis - prietaisai konvertuoja matavimo vertę į "skaitmeninį" formatą, kuriuo toliau perduodama informacija.
Pagal veikimo principą skirstomi šie tipai:
- Universalūs modeliai.
- Speciali įranga.
Populiariausias yra universalūs prietaisai. Šie oscilografai naudojami įvairių tipų signalams analizuoti:
- Harmoningas;
- Pavieniai impulsai;
- Impulsiniai paketai.
Universalūs oscilografai skirti įvairiems elektros prietaisams. Jais galima matuoti kelių nanosekundžių trukmės signalus. Matavimo paklaida yra 6-8 %.
Universalūs oscilografai skirstomi į du pagrindinius tipus:
- Monoblokas - turi bendrą matavimų specializaciją;
- su keičiamais blokais - galima pritaikyti prie konkrečios situacijos ir prietaiso tipo.
Specialūs įrenginiai yra skirti tam tikro tipo elektros įrangai. Taigi yra oscilografų, skirtų radijo, televizijos transliacijoms ar skaitmeninėms technologijoms.
Universalūs ir specialūs prietaisai skirstomi į:
- Greitaeigis - naudojamas greitai veikiančiuose prietaisuose;
- Saugykla - prietaisai, kuriuose saugomi ir atkuriami anksčiau atlikti rodmenys.
Renkantis instrumentą reikia atidžiai išnagrinėti klasifikacijas ir tipus, kad galėtumėte išsirinkti geriausiai jūsų poreikius atitinkantį instrumentą.
Dizainas ir pagrindiniai techniniai parametrai
Kiekvienas prietaisas turi keletą šių techninių savybių:
- Galimos paklaidos matuojant įtampą koeficientas (daugumos prietaisų ši vertė neviršija 3 %).
- Prietaiso švytuoklės linijos vertė - kuo didesnė ši charakteristika, tuo ilgesnis stebėjimo laikas.
- Sinchronizacijos charakteristikos, apimančios: dažnių diapazoną, didžiausius lygius ir sistemos nestabilumą.
- Vertikalaus signalo nuokrypio parametrai su įrangos įėjimo talpa.
- Pereinamojo atsako vertės, rodančios kilimo laiką ir viršijimą.
Be pirmiau išvardytų pagrindinių verčių, oscilografai turi papildomus parametrus - amplitudės ir dažnio charakteristiką, rodančią amplitudės priklausomybę nuo signalo dažnio.
Skaitmeniniai oscilografai taip pat turi vidinės atminties vertę. Šis parametras nurodo, kiek informacijos prietaisas gali įrašyti.
Kaip atliekami matavimai
Osciloskopo ekranas padalytas į mažus kvadratėlius, kurie vadinami padalomis. Priklausomai nuo prietaiso, kiekvienas kvadratėlis bus lygus tam tikrai vertei. Populiariausias žymėjimas yra toks: vienas skyrius lygus 5 vienetams. Be to, kai kuriuose prietaisuose yra rankenėlė, kuria galima reguliuoti grafiko skalę, kad naudotojams būtų patogiau ir tiksliau atlikti matavimus.
Prieš pradedant bet kokius matavimus, oscilografas turi būti prijungtas prie elektros grandinės. Zondas prijungiamas prie bet kurio iš laisvų kanalų (jei įrenginyje yra daugiau nei 1 kanalas) arba į impulsų generatorių, jei osciloskopas turi tokį generatorių. Prijungus įrenginį, jo ekrane pasirodys įvairūs signalo vaizdai.
Jei prietaiso gaunamas signalas yra staigus, problema susijusi su zondo prijungimu. Kai kurie jų turi miniatiūrinius varžtus, kuriuos reikia priveržti. Be to, skaitmeniniai oscilografai turi automatinę padėties nustatymo funkciją, kuri padeda išspręsti klaidžiojančio signalo problemą.
Dabartinis matavimas
Matuojant srovę skaitmeniniu osciloskopu, reikia žinoti, ką srovės tipas reikėtų laikytis. Oscilografai veikia dviem režimais:
- Direct Current (DC) - nuolatinė srovė;
- Kintamoji srovė (AC) - kintamoji srovė.
Nuolatinė srovė matuojama, kai įjungtas nuolatinės srovės režimas. Prietaiso zondai turi būti prijungti prie maitinimo šaltinio tiesiai prie polių. Juodas krokodilas jungiamas prie minuso, o raudonas - prie pliuso.
Ekrane pasirodys tiesi linija. Vertikaliosios ašies vertė atitiks nuolatinės įtampos parametrą. Srovę galima apskaičiuoti pagal Omo dėsnį (įtampa dalijama iš varžos).
Kintamoji srovė yra sinusoidė, nes įtampa taip pat yra kintama. Todėl jo vertę galima išmatuoti tik per tam tikrą laikotarpį. Jis taip pat apskaičiuojamas pagal Omo dėsnį.
Įtampos matavimas
Norint išmatuoti signalo įtampą, reikia vertikaliosios koordinačių ašies tiesinio dvimačio grafiko. Todėl visas dėmesys bus skiriamas oscilogramos aukščiui. Todėl, prieš pradėdami stebėti, turėtumėte patogiau pritaikyti ekraną matavimui.
Tada nustatykite prietaiso nuolatinės srovės režimą. Prijunkite zondus prie grandinės ir stebėkite rezultatus. Prietaiso ekrane pasirodys tiesė, kurios vertė atitinka elektros signalo įtampą.
Dažnio matavimas
Prieš suprasdami, kaip išmatuoti elektrinio signalo dažnį, turėtumėte žinoti, kas yra periodas, nes šios dvi sąvokos tarpusavyje susijusios. Vienas periodas yra mažiausias laiko tarpas, po kurio amplitudė pradeda kartotis.
Periodą osciloskope lengviau matyti naudojant horizontalią laiko koordinačių ašį. Tereikia pastebėti, po kokio laiko tarpo linijinis grafikas pradeda kartoti savo modelį. Laikotarpio pradžią geriau laikyti sąlyčio su horizontaliąja ašimi tašku, o pabaigą - tos pačios koordinatės pakartojimu.
Kad būtų lengviau išmatuoti signalo periodą, sumažinamas švytuoklės greitis. Šiuo atveju matavimo paklaida nėra tokia didelė.
Dažnis - tai analizuojamam laikotarpiui atvirkščiai proporcinga reikšmė. Tai reiškia, kad norėdami išmatuoti reikšmę, vieną sekundę laiko turite padalyti iš per tą intervalą įvykusių periodų skaičiaus. Gautas dažnis matuojamas hercais, Rusijoje taikomas 50 Hz standartas.
Fazinio poslinkio matavimas
Fazės poslinkis - tai dviejų svyruojančių procesų santykinė padėtis laike. Jis matuojamas signalo periodo dalimis, todėl, nepriklausomai nuo periodo ir dažnio pobūdžio, tie patys fazės poslinkiai turi bendrą vertę.
Prieš matuojant pirmiausia reikia išsiaiškinti, kuris signalas atsilieka nuo kito, ir tada nustatyti parametro ženklo vertę. Jei srovė yra priekyje, kampo poslinkio parametras yra neigiamas. Jei įtampa yra priekyje, vertės ženklas yra teigiamas.
Fazės poslinkio laipsnis apskaičiuojamas taip:
- 360 laipsnių padauginkite iš tinklelio langelių, esančių tarp laikotarpių pradžios, skaičiaus.
- Gautą rezultatą padalykite iš padalijimų, kuriuos užima vienas signalo periodas, skaičiaus.
- Pasirinkite neigiamą arba teigiamą ženklą.
Matuoti fazės poslinkį analoginiu osciloskopu nepatogu, nes rodomi grafikai yra tos pačios spalvos ir skalės. Tokiam stebėjimui naudojamas skaitmeninis prietaisas arba dviejų kanalų prietaisai, kad skirtingos amplitudės būtų atskirame kanale.
Susiję straipsniai:
