אוסילוסקופ הוא מכשיר המדגים את עוצמת הזרם, המתח, התדירות והסטת פאזה של מעגל חשמלי. המכשיר מציג את היחס בין זמן ועוצמת האות החשמלי. כל הערכים מוצגים באמצעות גרף דו מימדי פשוט.
תוֹכֶן
בשביל מה אוסילוסקופ?
אוסילוסקופ משמש חובבי אלקטרוניקה וחובבי רדיו למדידת:
- משרעת האות החשמלי - היחס בין מתח וזמן;
- לנתח את שינוי השלב;
- לראות את העיוות של האות החשמלי;
- בהתבסס על התוצאות, חשב את תדירות הזרם.
למרות העובדה שהאוסילוסקופ מדגים את המאפיינים של האות המנותח, הוא משמש לעתים קרובות יותר לזיהוי תהליכים המתרחשים במעגל חשמלי.הודות לאוסילוגרמה, מומחים מקבלים את המידע הבא:
- צורה של אות תקופתי;
- ערך הקוטביות החיובית והשלילית;
- טווח שינוי האות בזמן;
- משך חצי המחזור החיובי והשלילי.
את רוב המידע הזה ניתן לקבל בעזרת מד מתח. עם זאת, אז תצטרך לבצע מדידות בתדירות של מספר שניות. יחד עם זאת, אחוז טעויות החישוב גדול. עבודה עם אוסילוסקופ חוסכת זמן רב בהשגת הנתונים הדרושים.
עקרון הפעולה של האוסילוסקופ
אוסילוסקופ לוקח מדידות באמצעות שפופרת קרן קתודית. זוהי מנורה הממקדת את הזרם המנותח לתוך קרן. הוא פוגע במסך המכשיר, סוטה בשני כיוונים מאונכים:
- אנכי - מציג את המתח הנבדק;
- אופקי - מציג את הזמן שחלף.
שני זוגות של לוחות צינורות קרן קתודית אחראים על הסטת הקרן. אלה שממוקמים אנכית תמיד מופעלים. זה עוזר להפיץ את ערכי הקוטביות. משיכה חיובית סוטה ימינה, משיכה שלילית סוטה שמאלה. לפיכך, הקו על מסך המכשיר נע משמאל לימין במהירות קבועה.
זרם חשמלי פועל גם על הלוחות האופקיים, אשר מסיט את מחוון מתח הקרן. המטען החיובי עולה, המטען השלילי יורד. אז על הצג של המכשיר מופיע גרף דו מימדי ליניארי, שנקרא אוסצילוגרמה.
המרחק שהקרן עוברת משמאל לקצה הימני של המסך נקרא סוויפ. הקו האופקי אחראי על זמן המדידה.בנוסף לגרף הקווים הדו-ממדי הסטנדרטי, ישנם גם סוויפים מעגליים וספירליים. עם זאת, השימוש בהם אינו נוח כמו אוסצילוגרמות קלאסיות.
סיווג וסוגים
ישנם שני סוגים עיקריים של אוסילוסקופים:
- אנלוגי - מכשירים למדידת אותות ממוצעים;
- דיגיטלי - מכשירים ממירים את ערך המדידה שהתקבל לפורמט "דיגיטלי" להעברת מידע נוסף.
על פי עקרון הפעולה, קיים הסיווג הבא:
- דגמים אוניברסליים.
- ציוד מיוחד.
הכי פופולארי הם מכשירים אוניברסליים. אוסילוסקופים אלה משמשים לניתוח סוגים שונים של אותות:
- הַרמוֹנִי;
- דחפים בודדים;
- חבילות דחף.
מכשירים אוניברסליים מיועדים למגוון מכשירים חשמליים. הם מאפשרים לך למדוד אותות בטווח של כמה ננו-שניות. טעות המדידה היא 6-8%.
אוסילוסקופים אוניברסליים מחולקים לשני סוגים עיקריים:
- מונובלוק - בעלי התמחות מדידה משותפת;
- עם בלוקים הניתנים להחלפה - התאימו למצב ספציפי וסוג מכשיר.
מכשירים מיוחדים מפותחים עבור סוג מסוים של ציוד חשמלי. אז יש אוסילוסקופים לאות רדיו, שידורי טלוויזיה או טכנולוגיה דיגיטלית.
מכשירים אוניברסליים ומיוחדים מחולקים ל:
- מהירות גבוהה - משמש במכשירים מהירים;
- זיכרון - מכשירים המאחסנים ומשכפלים אינדיקטורים שנעשו בעבר.
בבחירת מכשיר יש ללמוד היטב את הסיווגים והסוגים על מנת לרכוש מכשיר למצב ספציפי.
מכשיר ופרמטרים טכניים עיקריים
לכל מכשיר יש מספר מהמאפיינים הטכניים הבאים:
- מקדם השגיאה האפשרית בעת מדידת מתח (עבור רוב המכשירים, ערך זה אינו עולה על 3%).
- הערך של קו הבסיס של המכשיר - ככל שמאפיין זה גדול יותר, פרק הזמן של התצפית ארוך יותר.
- מאפיין סנכרון, המכיל: טווח תדרים, רמות מרביות ואי יציבות מערכת.
- פרמטרים של הסטייה האנכית של האות עם קיבול הקלט של הציוד.
- ערכי תגובה צעדים המראים זמן עלייה וחריגת יתר.
בנוסף לערכים הבסיסיים המפורטים לעיל, לאוסילוסקופים יש פרמטרים נוספים, בצורה של מאפיין משרעת-תדר, המדגים את התלות של המשרעת בתדר האות.
לאוסילוסקופים דיגיטליים יש גם הרבה זיכרון פנימי. פרמטר זה אחראי לכמות המידע שהמכשיר יכול להקליט.
כיצד נלקחות מדידות
מסך האוסילוסקופ מחולק לתאים קטנים הנקראים חלוקות. בהתאם למכשיר, כל ריבוע יהיה שווה לערך מסוים. הייעוד הפופולרי ביותר: חטיבה אחת - 5 יחידות. כמו כן, בחלק מהמכשירים ישנו כפתור לשליטה בקנה המידה של הגרף, כך שיהיה נוח ומדויק יותר למשתמשים לבצע מדידות.
לפני שתתחיל כל סוג של מדידה, עליך לחבר את האוסילוסקופ למעגל החשמלי. הגשושית מחוברת לכל אחד מהערוצים החינמיים (אם למכשיר יש יותר מערוץ אחד) או אל מחולל הדופק, אם קיים במכשיר. לאחר החיבור, תמונות אות שונות יופיעו על הצג של היחידה.
אם האות המתקבל על ידי המכשיר הוא לסירוגין, הבעיה נעוצה בחיבור הבדיקה. חלקם מצוידים בברגים מיניאטוריים שצריך להדק. גם באוסילוסקופים דיגיטליים, פיקציית המיקום האוטומטית פותרת את הבעיה של אות לסירוגין.
מדידת זרם
בעת מדידת זרם עם אוסילוסקופ דיגיטלי, כדאי לברר איזה סוג הזרם צריך להתבונן. לאוסילוסקופים שני מצבי פעולה:
- זרם ישר ("DC") עבור זרם ישר;
- זרם חילופין ("AC") עבור משתנה.
זרם ישר נמדד כאשר מצב "זרם ישר" מופעל. יש לחבר את הגשושיות של המכשיר לאספקת החשמל בהתאמה ישירה לקטבים. התנין השחור מצטרף למינוס, התנין האדום מצטרף לפלוס.
קו ישר יופיע על מסך המכשיר. הערך של הציר האנכי יתאים לפרמטר המתח הקבוע. ניתן לחשב את עוצמת הזרם לפי חוק אוהם (מתח חלקי התנגדות).
זרם חילופין הוא סינוסואיד, בשל העובדה שגם המתח משתנה. לכן, ניתן למדוד את ערכו רק בפרק זמן מסוים. הפרמטר מחושב גם באמצעות חוק אוהם.
מדידת מתח
כדי למדוד את המתח של אות, אתה צריך את ציר הקואורדינטות האנכי של גרף דו מימדי ליניארי. בגלל זה, כל תשומת הלב תוקדש לגובה צורת הגל. לכן, לפני תחילת התצפית, כדאי להתאים את המסך בצורה נוחה יותר למדידה.
לאחר מכן אנו מעבירים את המכשיר למצב DC. אנו מחברים את הבדיקות למעגל ומתבוננים בתוצאה. קו ישר יופיע על הצג של המכשיר, שערכו יתאים למתח האות החשמלי.
מדידת תדר
לפני שתבינו כיצד למדוד את התדירות של אות חשמלי, כדאי לדעת מהי תקופה, מכיוון ששני המושגים הללו קשורים זה בזה. תקופה אחת היא פרק הזמן הקטן ביותר שלאחריו המשרעת מתחילה לחזור.
קל יותר לראות את הנקודה על האוסילוסקופ באמצעות ציר הזמן האופקי. יש צורך לשים לב רק לאחר איזה פרק זמן תרשים הקווים מתחיל לחזור על התבנית שלו. עדיף לשקול את תחילת התקופה כנקודות המגע עם הציר האופקי, ואת סוף החזרה על אותה קואורדינטה.
כדי למדוד בצורה נוחה יותר את תקופת האות, מהירות הסריקה מופחתת. במקרה זה, שגיאת המדידה אינה כה גבוהה.
תדירות היא ערך ביחס הפוך לתקופה המנותחת. כלומר, כדי למדוד את הערך, עליך לחלק שנייה אחת של זמן במספר התקופות המתרחשות בתקופה זו. התדר המתקבל נמדד בהרץ, התקן עבור רוסיה הוא 50 הרץ.
מדידת שינוי שלב
הסטת פאזה נחשבת - המיקום היחסי של שני תהליכים תנודתיים בזמן. הפרמטר נמדד בשברים מתקופת האות, כך שללא קשר לאופי התקופה והתדירות, לאותן הזזות פאזה יש ערך משותף.
הדבר הראשון שצריך לעשות לפני המדידה הוא לברר איזה מהאותות מפגר אחרי השני ואז לקבוע את ערך הסימן של הפרמטר. אם הזרם מוביל, אז פרמטר העברת הזווית הוא שלילי. במקרה שבו המתח הוא קדימה, סימן הערך חיובי.
כדי לחשב את מידת הסטת הפאזה, עליך:
- הכפל 360 מעלות במספר תאי הרשת בין תחילת התקופות.
- חלקו את התוצאה במספר החטיבות שתפוסות תקופת אות אחת.
- בחר סימן שלילי או חיובי.
זה לא נוח למדוד את הסטת הפאזה באוסילוסקופ אנלוגי, מכיוון שלגרפים המוצגים על המסכים יש אותו צבע וקנה מידה. עבור תצפיות מסוג זה, משתמשים במכשיר דיגיטלי או במכשירים דו-ערוציים כדי למקם אמפליטודות שונות בערוץ נפרד.
מאמרים דומים:
