Osciloskops ir ierīce, kas parāda elektriskās ķēdes strāvas stiprumu, spriegumu, frekvenci un fāzes nobīdi. Ierīce parāda elektriskā signāla laika un intensitātes attiecību. Visas vērtības tiek parādītas, izmantojot vienkāršu divdimensiju grafiku.
Saturs
Kam paredzēts osciloskops?
Elektronika un radioamatieri izmanto osciloskopu, lai izmērītu:
- elektriskā signāla amplitūda - sprieguma un laika attiecība;
- analizēt fāzes nobīdi;
- redzēt elektriskā signāla kropļojumus;
- pamatojoties uz rezultātiem, aprēķiniet strāvas frekvenci.
Neskatoties uz to, ka osciloskops parāda analizētā signāla īpašības, to biežāk izmanto, lai identificētu procesus, kas notiek elektriskā ķēdē.Pateicoties oscilogrammai, speciālisti saņem šādu informāciju:
- periodiska signāla forma;
- pozitīvās un negatīvās polaritātes vērtība;
- signāla izmaiņu diapazons laikā;
- pozitīvā un negatīvā pusperioda ilgums.
Lielāko daļu šīs informācijas var iegūt ar voltmetru. Tomēr tad jums būs jāveic mērījumi ar vairāku sekunžu biežumu. Tajā pašā laikā aprēķinu kļūdu procentuālais daudzums ir liels. Darbs ar osciloskopu ietaupa daudz laika nepieciešamo datu iegūšanai.
Osciloskopa darbības princips
Osciloskops veic mērījumus, izmantojot katodstaru lampu. Šī ir lampa, kas analizē strāvu fokusē starā. Tas saskaras ar ierīces ekrānu, novirzoties divos perpendikulāros virzienos:
- vertikāls - parāda pētāmo spriegumu;
- horizontāli - parāda pagājušo laiku.
Divi katodstaru lampu plākšņu pāri ir atbildīgi par stara novirzīšanu. Tie, kas atrodas vertikāli, vienmēr ir baroti. Tas palīdz sadalīt polaritātes vērtības. Pozitīvā pievilcība novirzās pa labi, negatīvā - pa kreisi. Tādējādi līnija uz instrumenta ekrāna pārvietojas no kreisās puses uz labo ar nemainīgu ātrumu.
Uz horizontālajām plāksnēm iedarbojas arī elektriskā strāva, kas novirza staru kūļa sprieguma indikatoru. Pozitīvais lādiņš ir uz augšu, negatīvs ir uz leju. Tātad ierīces displejā parādās lineārs divdimensiju grafiks, ko sauc par oscilogrammu.
Attālumu, ko staru kūlis virzās no ekrāna kreisās uz labo malu, sauc par slaucīšanu. Horizontālā līnija ir atbildīga par mērīšanas laiku.Papildus standarta 2D līniju grafikam ir arī apļveida un spirālveida slaucīšana. Tomēr to izmantošana nav tik ērta kā klasiskās oscilogrammas.
Klasifikācija un veidi
Ir divi galvenie osciloskopu veidi:
- analogās - ierīces vidējo signālu mērīšanai;
- digitāls - ierīces pārvērš saņemto mērījumu vērtību "digitālā" formātā tālākai informācijas pārraidei.
Saskaņā ar darbības principu pastāv šāda klasifikācija:
- Universālie modeļi.
- Īpašs aprīkojums.
populārākais ir universālas ierīces. Šos osciloskopus izmanto, lai analizētu dažāda veida signālus:
- harmonisks;
- atsevišķi impulsi;
- impulsu paketes.
Universālās ierīces ir paredzētas dažādām elektriskām ierīcēm. Tie ļauj izmērīt signālus dažu nanosekunžu diapazonā. Mērījumu kļūda ir 6-8%.
Universālie osciloskopi ir sadalīti divos galvenajos veidos:
- monobloks - ir kopēja mērīšanas specializācija;
- ar maināmiem blokiem - pielāgojas konkrētai situācijai un ierīces tipam.
Noteikta veida elektroiekārtām tiek izstrādātas īpašas ierīces. Tātad ir osciloskopi radio signālam, televīzijas apraidei vai digitālajām tehnoloģijām.
Universālās un īpašās ierīces iedala:
- ātrgaitas - izmanto ātrgaitas ierīcēs;
- atmiņa - ierīces, kas saglabā un reproducē iepriekš izgatavotus rādītājus.
Izvēloties ierīci, rūpīgi jāizpēta klasifikācijas un veidi, lai iegādātos ierīci konkrētai situācijai.
Ierīce un galvenie tehniskie parametri
Katrai ierīcei ir vairāki šādi tehniskie parametri:
- Iespējamās kļūdas koeficients, mērot spriegumu (lielākajai daļai ierīču šī vērtība nepārsniedz 3%).
- Ierīces bāzes līnijas vērtība - jo lielāks šis raksturlielums, jo ilgāks novērošanas laika periods.
- Sinhronizācijas raksturlielums, kas satur: frekvenču diapazonu, maksimālos līmeņus un sistēmas nestabilitāti.
- Signāla vertikālās novirzes parametri ar iekārtas ieejas kapacitāti.
- Soli atbildes vērtības, kas parāda pieauguma laiku un pārsniegumu.
Papildus iepriekš uzskaitītajām pamatvērtībām osciloskopiem ir papildu parametri amplitūdas-frekvences raksturlīknes veidā, kas parāda amplitūdas atkarību no signāla frekvences.
Digitālajiem osciloskopiem ir arī daudz iekšējās atmiņas. Šis parametrs ir atbildīgs par informācijas apjomu, ko ierīce var ierakstīt.
Kā tiek veikti mērījumi
Osciloskopa ekrāns ir sadalīts mazās šūnās, ko sauc par dalījumiem. Atkarībā no ierīces katrs kvadrāts būs vienāds ar noteiktu vērtību. Populārākais apzīmējums: viens iedalījums - 5 vienības. Tāpat dažās ierīcēs ir poga grafika skalas kontrolei, lai lietotājiem būtu ērtāk un precīzāk veikt mērījumus.
Pirms jebkāda veida mērījumu sākšanas osciloskops jāpievieno elektriskajai ķēdei. Zonde ir savienota ar jebkuru no brīvajiem kanāliem (ja ierīcei ir vairāk nekā 1 kanāls) vai impulsu ģeneratoram, ja tas ir pieejams ierīcē. Pēc pievienošanas ierīces displejā parādīsies dažādi signālu attēli.
Ja signāls, ko saņem ierīce, ir intermitējoša, problēma ir zondes savienojumā. Dažas no tām ir aprīkotas ar miniatūrām skrūvēm, kuras ir jāpievelk. Arī digitālajos osciloskopos automātiskās pozicionēšanas fikcija atrisina intermitējoša signāla problēmu.
Strāvas mērīšana
Mērot strāvu ar digitālo osciloskopu, jums vajadzētu noskaidrot, kurš strāvas veids nepieciešams ievērot. Osciloskopiem ir divi darbības režīmi:
- līdzstrāva ("DC") līdzstrāvai;
- Maiņstrāva ("AC") mainīgajam.
Līdzstrāva tiek mērīta ar iespējotu režīmu "Līdzstrāva". Ierīces zondes jāpievieno strāvas padevei tieši saskaņā ar poliem. Melnais krokodils pievienojas mīnusam, sarkanais krokodils pievienojas plusam.
Ierīces ekrānā parādīsies taisna līnija. Vertikālās ass vērtība atbildīs konstanta sprieguma parametram. Strāvas stiprumu var aprēķināt pēc Oma likuma (spriegums dalīts ar pretestību).
Maiņstrāva ir sinusoīds, jo arī spriegums ir mainīgs. Tāpēc tā vērtību var izmērīt tikai noteiktā laika periodā. Parametrs tiek aprēķināts arī, izmantojot Ohma likumu.
Sprieguma mērīšana
Lai izmērītu signāla spriegumu, ir nepieciešama lineāra divdimensiju grafika vertikālā koordinātu ass. Tāpēc visa uzmanība tiks pievērsta viļņu formas augstumam. Tāpēc pirms novērošanas sākuma ekrāns jāpielāgo mērīšanai ērtāk.
Pēc tam mēs pārsūtām ierīci uz līdzstrāvas režīmu. Mēs pievienojam zondes ķēdei un novērojam rezultātu. Ierīces displejā parādīsies taisna līnija, kuras vērtība atbildīs elektriskā signāla spriegumam.
Frekvences mērīšana
Pirms saprotat, kā izmērīt elektriskā signāla frekvenci, jums jāzina, kas ir periods, jo šie divi jēdzieni ir savstarpēji saistīti. Viens periods ir mazākais laika periods, pēc kura amplitūda sāk atkārtot.
Periodu ir vieglāk redzēt osciloskopā, izmantojot horizontālo laika asi. Ir tikai jāpamana, pēc kāda laika līniju diagramma sāk atkārtot savu modeli. Labāk ir uzskatīt perioda sākumu par saskares punktiem ar horizontālo asi un vienas un tās pašas koordinātas atkārtošanās beigas.
Lai ērtāk izmērītu signāla periodu, tiek samazināts slaucīšanas ātrums. Šajā gadījumā mērījumu kļūda nav tik liela.
Biežums ir vērtība, kas ir apgriezti proporcionāla analizējamajam periodam. Tas ir, lai izmērītu vērtību, viena sekunde laiks ir jādala ar šajā periodā notikušo periodu skaitu. Iegūtā frekvence tiek mērīta hercos, Krievijas standarts ir 50 Hz.
Fāzes nobīdes mērīšana
Tiek aplūkota fāzes nobīde - divu svārstību procesu relatīvais novietojums laikā. Parametrs tiek mērīts signāla perioda daļās, lai neatkarīgi no perioda un frekvences rakstura vienādām fāzes nobīdēm būtu kopīga vērtība.
Pirmā lieta, kas jādara pirms mērījuma, ir noskaidrot, kurš no signāliem atpaliek no otra, un pēc tam noteikt parametra zīmes vērtību. Ja strāva ir vadošā, tad leņķa nobīdes parametrs ir negatīvs. Gadījumā, ja spriegums ir uz priekšu, vērtības zīme ir pozitīva.
Lai aprēķinātu fāzes nobīdes pakāpi, jums vajadzētu:
- Reiziniet 360 grādus ar režģa šūnu skaitu starp periodu sākumu.
- Sadaliet rezultātu ar dalījumu skaitu, ko aizņem viens signāla periods.
- Izvēlieties negatīvu vai pozitīvu zīmi.
Ir neērti izmērīt fāzes nobīdi analogajā osciloskopā, jo ekrānos redzamajiem grafikiem ir vienāda krāsa un skala. Šāda veida novērojumiem tiek izmantota digitālā ierīce vai divu kanālu ierīces, lai atsevišķā kanālā novietotu dažādas amplitūdas.
Līdzīgi raksti:
