Osciloskop je naprava, ki prikazuje jakost toka, napetost, frekvenco in fazni premik 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 uporabljajo elektronika in radioamaterji za merjenje:
- amplituda električnega signala - razmerje napetosti in časa;
- analizirati fazni premik;
- glejte popačenje električnega signala;
- na podlagi rezultatov izračunajte frekvenco toka.
Kljub temu, 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;
- razpon spremembe signala v času;
- trajanje pozitivnega in negativnega polcikla.
Večino teh informacij je mogoče pridobiti z voltmetrom. Vendar pa boste morali meritve izvajati s frekvenco nekaj sekund. Hkrati je odstotek računskih napak velik. Delo z osciloskopom prihrani veliko časa pri pridobivanju potrebnih podatkov.
Načelo delovanja osciloskopa
Osciloskop izvaja meritve s katodno cevjo. To je svetilka, ki fokusira analizirani tok v žarek. Zadene zaslon naprave in se odmakne v dveh pravokotnih smereh:
- navpično - prikazuje preučevano napetost;
- vodoravno - prikazuje pretečeni čas.
Za odklon žarka sta odgovorna dva para plošč katodnih cevi. Tisti, ki se nahajajo navpično, so vedno pod napetostjo. To pomaga pri porazdelitvi vrednosti polarnosti. Pozitivna privlačnost odstopa v desno, negativna v levo. Tako se črta na zaslonu instrumenta premika od leve proti desni s konstantno hitrostjo.
Na vodoravne plošče deluje tudi električni tok, ki odkloni indikator napetosti žarka. Pozitivni naboj je navzgor, negativni naboj je dol. Tako se na zaslonu naprave prikaže linearni dvodimenzionalni graf, ki se imenuje oscilogram.
Razdalja, ki jo žarek prepotuje od levega do desnega roba zaslona, se imenuje zamik. Vodoravna črta je odgovorna za čas merjenja.Poleg standardnega 2D črtnega grafa so na voljo tudi krožni in spiralni pomiki. Vendar njihova uporaba ni tako priročna kot klasični oscilogrami.
Razvrstitev in vrste
Obstajata dve glavni vrsti osciloskopov:
- analogni - naprave za merjenje povprečnih signalov;
- digitalno - naprave pretvorijo prejeto merilno vrednost v "digitalni" format za nadaljnji prenos informacij.
Glede na načelo delovanja obstaja naslednja razvrstitev:
- Univerzalni modeli.
- Posebna oprema.
najbolj priljubljena so univerzalne naprave. Ti osciloskopi se uporabljajo za analizo različnih vrst signalov:
- harmonično;
- posamezni impulzi;
- impulzni paketi.
Univerzalne naprave so zasnovane za različne električne naprave. Omogočajo vam merjenje signalov v območju nekaj nanosekund. Merilna napaka je 6-8%.
Univerzalni osciloskopi so razdeljeni na dve glavni vrsti:
- monoblok - imajo skupno merilno specializacijo;
- z zamenljivimi bloki - prilagodite se specifični situaciji in vrsti naprave.
Za določeno vrsto električne opreme so razvite posebne naprave. Tako obstajajo osciloskopi za radijski signal, televizijsko oddajanje ali digitalno tehnologijo.
Univerzalne in posebne naprave delimo na:
- visoke hitrosti - uporabljajo se v napravah za visoke hitrosti;
- pomnilnik - naprave, ki shranjujejo in reproducirajo predhodno izdelane indikatorje.
Pri izbiri naprave morate natančno preučiti klasifikacije in vrste, da bi lahko kupili napravo za določeno situacijo.
Naprava in glavni tehnični parametri
Vsaka naprava ima številne naslednje tehnične značilnosti:
- Koeficient možne napake pri merjenju napetosti (za večino naprav ta vrednost ne presega 3%).
- Vrednost osnovne črte naprave - večja kot je ta lastnost, daljše je časovno obdobje opazovanja.
- Značilnost sinhronizacije, ki vsebuje: frekvenčno območje, najvišje ravni in nestabilnost sistema.
- Parametri navpičnega odstopanja signala z vhodno kapacitivnostjo opreme.
- Vrednosti odziva na korak, ki prikazujejo čas vzpona in prekoračitev.
Poleg zgoraj naštetih osnovnih vrednosti imajo osciloskopi dodatne parametre v obliki amplitudno-frekvenčne karakteristike, ki prikazuje odvisnost amplitude od frekvence signala.
Digitalni osciloskopi imajo tudi veliko notranjega pomnilnika. Ta parameter je odgovoren za količino informacij, ki jih naprava lahko zabeleži.
Kako se izvajajo meritve
Zaslon osciloskopa je razdeljen na majhne celice, imenovane delitve. Odvisno od naprave bo vsak kvadrat enak določeni vrednosti. Najbolj priljubljena oznaka: ena divizija - 5 enot. Na nekaterih napravah je tudi gumb za nadzor skale grafa, tako da je uporabnikom bolj priročno in natančneje izvajati meritve.
Preden začnete kakršno koli meritev, morate osciloskop priključiti na električni tokokrog. Sonda je povezana s katerim koli od prostih kanalov (če ima naprava več kot 1 kanal) ali na generator impulzov, če je na voljo v napravi. Po povezavi se na zaslonu enote prikažejo različne signalne slike.
Če je signal, ki ga prejme naprava, prekinjen, je težava v povezavi sonde. Nekateri od njih so opremljeni z miniaturnimi vijaki, ki jih je treba zategniti. Tudi v digitalnih osciloskopih fikcija samodejnega pozicioniranja rešuje problem prekinitvenega signala.
Merjenje toka
Ko merite tok z digitalnim osciloskopom, morate ugotoviti, kateri vrsta toka je treba opazovati. Osciloskopi imajo dva načina delovanja:
- enosmerni tok ("DC") za enosmerni tok;
- Izmenični tok ("AC") za spremenljivko.
Enosmerni tok se meri z omogočenim načinom "Direct Current". Sonde naprave je treba priključiti na napajanje neposredno v skladu s polovi. Črni krokodil se pridruži minusu, rdeči krokodil pa plusu.
Na zaslonu naprave se prikaže ravna črta. Vrednost navpične osi bo ustrezala parametru konstantne napetosti. Trenutna moč se lahko izračuna po Ohmovem zakonu (napetost deljena z uporom).
Izmenični tok je sinusoid, ker je tudi napetost spremenljiva. Zato je mogoče njegovo vrednost izmeriti le v določenem časovnem obdobju. Parameter se izračuna tudi z uporabo Ohmovega zakona.
Merjenje napetosti
Za merjenje napetosti signala potrebujete navpično koordinatno os linearnega dvodimenzionalnega grafa. Zaradi tega bo vsa pozornost namenjena višini valovne oblike. Zato morate pred začetkom opazovanja prilagoditi zaslon bolj priročno za merjenje.
Nato napravo prestavimo v DC način. Sonde pritrdimo na vezje in opazujemo rezultat. Na zaslonu naprave se prikaže ravna črta, katere vrednost bo ustrezala napetosti električnega signala.
Merjenje frekvence
Preden razumete, kako meriti frekvenco električnega signala, morate vedeti, kaj je obdobje, saj sta ta dva pojma medsebojno povezana. Eno obdobje je najmanjše časovno obdobje, po katerem se amplituda začne ponavljati.
Lažje je videti obdobje na osciloskopu z uporabo vodoravne časovne osi. Opaziti je treba le, po katerem časovnem obdobju se črtni grafikon začne ponavljati svoj vzorec. Začetek obdobja je bolje upoštevati kot stične točke z vodoravno osjo in konec ponovitve iste koordinate.
Za bolj priročno merjenje obdobja signala se hitrost pometanja zmanjša. V tem primeru merilna napaka ni tako velika.
Frekvenca je vrednost, obratno sorazmerna z analiziranim obdobjem. To pomeni, da morate za merjenje vrednosti eno sekundo časa deliti s številom obdobij v tem obdobju. Nastala frekvenca se meri v Hertzih, standard za Rusijo je 50 Hz.
Merjenje faznega premika
Upošteva se fazni premik - relativni položaj dveh oscilatornih procesov v času. Parameter se meri v delih obdobja signala, tako da imajo enaki fazni premiki ne glede na naravo obdobja in frekvence skupno vrednost.
Pred meritvijo je treba najprej ugotoviti, kateri od signalov zaostaja za drugim in nato določiti predznak parametra. Če je tok vodilni, je parameter zamika kota negativen. V primeru, ko je napetost naprej, je predznak vrednosti pozitiven.
Za izračun stopnje faznega premika morate:
- 360 stopinj pomnožite s številom mrežnih celic med začetkom obdobij.
- Rezultat delite s številom delitev, ki jih zaseda eno obdobje signala.
- Izberite negativen ali pozitiven znak.
Neprijetno je meriti fazni premik v analognem osciloskopu, ker imajo grafi, prikazani na zaslonih, enako barvo in lestvico. Za tovrstna opazovanja se uporablja bodisi digitalna naprava bodisi dvokanalne naprave za postavitev različnih amplitud na ločen kanal.
Podobni članki:
