Et oscilloskop er en enhed, der demonstrerer strømstyrken, spændingen, frekvensen og faseforskydningen af et elektrisk kredsløb. Enheden viser forholdet mellem tid og intensitet af det elektriske signal. Alle værdier vises ved hjælp af en simpel todimensionel graf.
Indhold
Hvad er et oscilloskop til?
Et oscilloskop bruges af elektronik og radioamatører til at måle:
- amplituden af det elektriske signal - forholdet mellem spænding og tid;
- analysere faseskiftet;
- se forvrængning af det elektriske signal;
- ud fra resultaterne, beregne frekvensen af strømmen.
På trods af det faktum, at oscilloskopet demonstrerer egenskaberne ved det analyserede signal, bruges det oftere til at identificere processer, der forekommer i et elektrisk kredsløb.Takket være oscillogrammet modtager specialister følgende oplysninger:
- formen af et periodisk signal;
- værdien af positiv og negativ polaritet;
- rækkevidde af signalændring i tid;
- varigheden af den positive og negative halvcyklus.
De fleste af disse oplysninger kan fås med et voltmeter. Men så bliver du nødt til at foretage målinger med en frekvens på flere sekunder. Samtidig er procentdelen af regnefejl stor. At arbejde med et oscilloskop sparer en masse tid på at skaffe de nødvendige data.
Funktionsprincippet for oscilloskopet
Et oscilloskop måler ved hjælp af et katodestrålerør. Dette er en lampe, der fokuserer den analyserede strøm til en stråle. Den rammer enhedens skærm og afviger i to vinkelrette retninger:
- lodret - viser spændingen under undersøgelse;
- vandret - viser den forløbne tid.
To par katodestrålerørplader er ansvarlige for at afbøje strålen. De, der er placeret lodret, er altid strømførende. Dette hjælper med at fordele polaritetsværdierne. Positiv tiltrækning afviger til højre, negativ tiltrækning afviger til venstre. Således bevæger linjen på instrumentskærmen sig fra venstre mod højre med konstant hastighed.
En elektrisk strøm virker også på de vandrette plader, som afbøjer strålespændingsindikatoren. Positiv ladning er op, negativ ladning er nede. Så på displayet af enheden vises en lineær todimensionel graf, som kaldes et oscillogram.
Den afstand, som strålen bevæger sig fra venstre til højre kant af skærmen, kaldes sweep. Den vandrette linje er ansvarlig for måletiden.Ud over standard 2D linjegrafen er der også cirkulære og spiralformede sweep. Men at bruge dem er ikke så praktisk som klassiske oscillogrammer.
Klassificering og typer
Der er to hovedtyper af oscilloskoper:
- analog - enheder til måling af gennemsnitlige signaler;
- digital - enheder konverterer den modtagne måleværdi til et "digitalt" format for yderligere transmission af information.
Ifølge handlingsprincippet er der følgende klassificering:
- Universal modeller.
- Specialudstyr.
mest populære er universelle enheder. Disse oscilloskoper bruges til at analysere forskellige typer signaler:
- harmonisk;
- enkelte impulser;
- impulspakker.
Universelle enheder er designet til en række forskellige elektriske enheder. De giver dig mulighed for at måle signaler i området på nogle få nanosekunder. Målefejlen er 6-8%.
Universaloscilloskoper er opdelt i to hovedtyper:
- monoblok - har en fælles målingsspecialisering;
- med udskiftelige blokke - tilpas til en specifik situation og type enhed.
Specielle enheder er udviklet til en bestemt type elektrisk udstyr. Så der er oscilloskoper til radiosignaler, tv-udsendelser eller digital teknologi.
Universal og specielle enheder er opdelt i:
- højhastigheds - bruges i højhastighedsenheder;
- hukommelse - enheder, der gemmer og gengiver tidligere fremstillede indikatorer.
Når du vælger en enhed, bør du omhyggeligt studere klassifikationerne og typerne for at købe en enhed til en bestemt situation.
Enhed og vigtigste tekniske parametre
Hver enhed har en række af følgende tekniske egenskaber:
- Koefficienten for mulig fejl ved måling af spænding (for de fleste enheder overstiger denne værdi ikke 3%).
- Værdien af enhedens basislinje - jo større denne karakteristik er, jo længere tidsperiode for observation.
- Synkroniseringskarakteristik, der indeholder: frekvensområde, maksimale niveauer og systemustabilitet.
- Parametre for den lodrette afvigelse af signalet med udstyrets indgangskapacitans.
- Trinresponsværdier, der viser stigetid og overskridelse.
Ud over de grundlæggende værdier, der er anført ovenfor, har oscilloskoper yderligere parametre i form af en amplitude-frekvenskarakteristik, som demonstrerer amplitudens afhængighed af signalfrekvensen.
Digitale oscilloskoper har også meget intern hukommelse. Denne parameter er ansvarlig for mængden af information, som enheden kan optage.
Hvordan målinger foretages
Oscilloskopskærmen er opdelt i små celler kaldet divisioner. Afhængigt af enheden vil hver firkant være lig med en bestemt værdi. Den mest populære betegnelse: en division - 5 enheder. På nogle enheder er der også en knap til styring af grafens skala, så det er mere bekvemt og mere præcist for brugerne at foretage målinger.
Før du starter nogen form for måling, skal du tilslutte oscilloskopet til det elektriske kredsløb. Sonden er forbundet til en af de frie kanaler (hvis enheden har mere end 1 kanal) eller til impulsgeneratoren, hvis den er tilgængelig i enheden. Efter tilslutning vises forskellige signalbilleder på enhedens display.
Hvis signalet modtaget af enheden er intermitterende, ligger problemet i forbindelsen af sonden. Nogle af dem er udstyret med miniatureskruer, der skal strammes. Også i digitale oscilloskoper løser den automatiske positioneringsfiktion problemet med et intermitterende signal.
Nuværende måling
Når du måler strøm med et digitalt oscilloskop, bør du finde ud af hvilket type strøm skal observeres. Oscilloskoper har to driftsformer:
- Jævnstrøm ("DC") for jævnstrøm;
- Vekselstrøm ("AC") for variabel.
Jævnstrøm måles med "Direct Current"-tilstand aktiveret. Enhedens sonder skal tilsluttes strømforsyningen i direkte overensstemmelse med polerne. Den sorte krokodille kommer med i minus, den røde krokodille kommer med i plus.
En lige linje vises på enhedens skærm. Værdien af den lodrette akse vil svare til parameteren for konstant spænding. Strømstyrken kan beregnes efter Ohms lov (spænding divideret med modstand).
Vekselstrøm er en sinusformet, på grund af det faktum, at spændingen også er variabel. Derfor kan dens værdi kun måles i en vis periode. Parameteren beregnes også ved hjælp af Ohms lov.
Spændingsmåling
For at måle spændingen af et signal har du brug for den lodrette koordinatakse af en lineær todimensional graf. På grund af dette vil al opmærksomhed blive rettet mod højden af bølgeformen. Derfor, før du starter observationen, bør du justere skærmen mere bekvemt til måling.
Derefter overfører vi enheden til DC-tilstand. Vi fastgør proberne til kredsløbet og observerer resultatet. En lige linje vises på enhedens display, hvis værdi svarer til spændingen af det elektriske signal.
Frekvensmåling
Før du forstår, hvordan man måler frekvensen af et elektrisk signal, bør du vide, hvad en periode er, da disse to begreber er indbyrdes forbundne. En periode er den mindste tidsperiode, hvorefter amplituden begynder at gentage sig.
Det er lettere at se perioden på oscilloskopet ved hjælp af den vandrette tidsakse. Det er kun nødvendigt at bemærke efter hvilken tidsperiode linjediagrammet begynder at gentage sit mønster. Det er bedre at betragte begyndelsen af perioden som kontaktpunkterne med den vandrette akse og slutningen af gentagelsen af den samme koordinat.
For mere bekvemt at måle signalets periode reduceres sweep-hastigheden. I dette tilfælde er målefejlen ikke så høj.
Frekvens er en værdi omvendt proportional med den analyserede periode. Det vil sige, at for at måle værdien skal du dividere et sekunds tid med antallet af perioder, der forekommer i denne periode. Den resulterende frekvens måles i Hertz, standarden for Rusland er 50 Hz.
Faseforskydningsmåling
Faseskift betragtes - den relative position af to oscillerende processer i tid. Parameteren måles i brøkdele af signalperioden, således at de samme faseforskydninger uanset periodens art og frekvens har en fælles værdi.
Det første man skal gøre før målingen er at finde ud af hvilket af signalerne der halter efter det andet og derefter bestemme parameterens fortegnsværdi. Hvis strømmen er førende, er vinkelforskydningsparameteren negativ. I det tilfælde, hvor spændingen er foran, er tegnet på værdien positivt.
For at beregne graden af faseforskydning skal du:
- Multiplicer 360 grader med antallet af gitterceller mellem begyndelsen af perioderne.
- Divider resultatet med antallet af divisioner optaget af en signalperiode.
- Vælg et negativt eller positivt tegn.
Det er ubelejligt at måle faseforskydningen i et analogt oscilloskop, fordi de grafer, der vises på skærmene, har samme farve og skala. Til observationer af denne art bruges enten en digital enhed eller to-kanals enheder til at placere forskellige amplituder på en separat kanal.
Lignende artikler:
