Kodėl man reikia osciloskopo?

Anksčiau ar vėliau bet kuris naujokas elektronikos inžinierius, jei jis neatsisakys savo eksperimentų, išaugs į grandines, kuriose reikia stebėti ne tik sroves ir įtampą, bet ir grandinės veikimą dinamikoje. Tai ypač dažnai reikalinga įvairiuose generatoriuose ir impulsiniuose įrenginiuose. Be osciloskopo nėra ką veikti!

Baisus prietaisas, ar ne? Krūva rašiklių, kai kurie mygtukai ir net ekranas bei nifiga neaišku, kas čia ir kodėl. Nieko, mes tai išspręsime dabar. Dabar aš jums pasakysiu, kaip naudoti osciloskopą.

Tiesą sakant, viskas čia paprasta - osciloskopas, grubiai tariant, yra tiesiog ... voltmetras! Tik gudrus, galintis parodyti išmatuotos įtampos formos pasikeitimą.

Kaip visada, paaiškinsiu abstrakčiu pavyzdžiu

Įsivaizduokite, kad jūs stovite priešais geležinkelį, o nesibaigiantis traukinys, sudarytas iš lygiai tų pačių automobilių, pasivaikščiojantį jūsų greičiu praleidžia pro šalį. Jei tik stovėsite ir žiūrėsite į juos, tada nepamatysite nieko, išskyrus neryškias šiukšles.

Ir dabar mes pastatėme priešais jus sieną su langu. O langą mes pradedame atidaryti tik tada, kai kitas automobilis yra toje pačioje padėtyje kaip ir ankstesnis. Kadangi turime tuos pačius vagonus, jums visiškai neprivaloma matyti tą patį vagoną. Dėl to prieš akis jūsų akivaizdoje pasirodys skirtingų, bet tapačių automobilių nuotraukos toje pačioje padėtyje, o tai reiškia, kad vaizdas sustos toks, koks buvo. Svarbiausia yra sinchronizuoti lango atidarymą su traukinio greičiu, kad atidarius automobilio padėtį nepasikeistų. Jei greitis nesutampa, automobiliai „judės“ pirmyn arba atgal greičiu, atsižvelgiant į desinchronizacijos laipsnį.

Remiantis tuo pačiu principu strobos šviesos - prietaisas, leidžiantis ištirti greitai judančius ar besisukančius krienus. Ten pat uždanga greitai ir greitai atsidaro ir užsidaro.

Taigi, osciloskopas yra tas pats stribas, tik elektroninis. Ir jis nerodo automobilių, o periodinių įtampos pokyčių. Pavyzdžiui, tam pačiam sinusoidui kiekvienas paskesnis laikotarpis yra panašus į ankstesnįjį, tad kodėl gi jo „nenutraukus“, rodant vieną periodą vienu metu.

Osciloskopo dizainas

Tai daroma per spindulio vamzdisnukreipimo sistema ir plovimo generatorius.

Spinduliniame vamzdyje į ekraną patenkantis elektronų pluoštas priverčia fosforą švytėti, o nukreipiančios sistemos plokštės suteikia galimybę šią spinduliuotę nukreipti per visą ekrano paviršių. Kuo stipresnė įtampa elektrodams, tuo labiau pluoštas deformuosis. Maitindami lėkštėje X pjūklo įtampą mes sukurti nuskaitymą. T. y., Sija juda iš kairės į dešinę, o tada staiga grįžta ir vėl tęsiasi. Ir ant plokštelės Y mes taikome tiriamąją įtampą.

Osciloskopo veikimo principas

Tuomet viskas yra paprasta, jei pjūklo periodo pasirodymo pradžia (sija yra kraštutinėje kairiajame padėtyje) ir signalo laikotarpio pradžia sutampa, tada vienu praplatėjimo judesiu nubrėžiamas vienas ar keli išmatuoto signalo laikotarpiai ir vaizdas atrodo sustojęs. Keičiant valymo greitį, galima pasiekti, kad ekrane liktų tik vienas laikotarpis - tai yra, vienas išmatuoto signalo laikotarpis praeitų per vieną pjūklo periodą.

Sinchronizuoti

Galite sinchronizuoti pjūklą su signalu rankiniu būdu, nustatydami greičio rankenėlę taip, kad sinuso banga sustotų, ir įmanoma pagal lygį. Tai yra, mes nurodome, kokiame įtampos lygyje įvestyje norite paleisti valymo generatorių. Kai tik įėjimo įtampa viršija lygį, nedelsiant įsijungs plovimo generatorius ir duos impulsą.

Dėl to plovimo generatorius pjūklelį išleidžia tik tada, kai reikia. Šiuo atveju sinchronizavimas yra visiškai automatinis. Renkantis lygį, reikia atsižvelgti į tokį veiksnį kaip trukdžiai.Taigi, jei paimsite per žemą lygį, tada mažos trikdžių adatos gali paleisti generatorių, kai jums jo nereikia, o jei paimsite per aukštą lygį, signalas gali praeiti po juo ir nieko neatsitiks. Bet čia lengviau pasukti rankenėlę ir viskas paaiškės.

Taip pat sinchronizacijos signalą galima tiekti iš išorinio šaltinio.

Norėdami sužinoti daugiau apie tai, kaip osciloskopai yra išdėstyti ir veikia, skaitykite čia: Elektroninis osciloskopas

Taigi, prie krosnies teorijos, pereiname prie praktikos

Parodysiu savo osciloskopo, kurį kartą pavogė iš Rotoriaus projektavimo biuro gynybos įmonė, pavyzdį :). Įprastas virpesys, nėra labai sudėtingas, tačiau patikimas ir paprastas kaip rodyklės plaktukas.

Taigi:

Skalės ryškumas, fokusas ir apšvietimas, manau, nereikia paaiškinimo. Tai yra sąsajos nustatymai.

Stiprintuvas U ir rodyklės aukštyn ir žemyn. Ši rankenėlė leidžia vairuoti signalo atvaizdą aukštyn arba žemyn. Pridedant jam papildomą kompensaciją. Kodėl? Taip, kartais nepakanka ekrano dydžio, kad tilptų visas signalas. Turime jį nuvažiuoti žemyn, o nulį reikia laikyti ne per vidurį, o už apatinės sienos.

Žemiau yra jungiklis, perjungiantis įvestį iš tiesioginės į talpinę. Šis vienos ar kitos formos perjungimo jungiklis yra be išimčių, osciloskopai. Svarbus dalykas! Leidžia prijungti signalą prie stiprintuvo tiesiogiai arba per kondensatorių. Jei prijungtas tiesiogiai, tada pastovus komponentas ir kintamasis praeis. Ir tik kintamasis praeina per konderderį.

Pavyzdžiui, turime įvertinti kompiuterio maitinimo šaltinio triukšmo lygį. Įtampa ten yra 12 voltų, o trukdžių gali būti ne daugiau kaip 0,3 volto. 12 voltų fone šie apgailėtini 0,3 volto bus visiškai nematomi. Jūs, be abejo, galite padidinti padidėjimą išilgai Y, bet tada grafikas išeis iš ekrano ir nebus pakankamai poslinkio išilgai Y, kad pamatytumėte viršutinę dalį. Tuomet mums reikia tik išpjauti kondensatorių ir tada jame įsikurs tie 12 voltų nuolatinės srovės, o į osciloskopą pateks tik kintamasis signalas, tas pats 0,3 volto trukdžių. Kuris gali būti sustiprintas ir matomas visapusiškai augant.

Kitas yra koaksialinė jungtis, skirta zondui prijungti. Kiekviename zonde yra signalas ir įžeminimas. Žemė paprastai sodinama ant minuso arba ant bendrosios grandinės laido, o signalas sklinda išilgai grandinės. Osciloskopas rodo zondo įtampą bendrojo laido atžvilgiu. Norėdami suprasti, kur yra signalas, o kur žemės, užtenka paimti jų ranką iš eilės. Jei imsitės generolo, tada ekranas vis tiek bus lavono pulsas. Jei imsite signalą, ekrane pamatysite daugybę sraigtų, nukreiptų į savo kūną, kuris šiuo metu tarnauja kaip antena. Kai kuriuose zonduose, ypač moderniuose osciloskopuose, viduje yra įmontuotas 1:10 arba 1: 100 įtampos daliklis, kuris leidžia net ir įkišti osciloskopą į lizdą, nerizikuojant jo sudeginti. Jis įsijungia ir išsijungia perjungiant jungiklį ant zondo.

Beveik kiekvienas osciloskopas turi kalibravimo išvestį. Ant kurio visada galite rasti stačiakampį signalą, kurio dažnis yra 1KHz, o įtampa yra maždaug pusė volto. Priklauso nuo virpesių modelio. Jis naudojamas paties osciloskopo veikimui patikrinti, gerai, kartais tai naudinga bandymo tikslais :)

Du sunkūs „Twisters“ pelnas ir trukmė

Stiprinimas yra naudojamas signalui išmatuoti išilgai Y ašies. Tai taip pat parodo, kiek galų gale bus parodyta, kiek voltų viename padalinyje bus.

Sakykite, jei jūs turite 2 voltus per padalijimą, o signalas ekrane pasiekia dviejų matmenų tinklelio elementų aukštį, tada signalo amplitudė yra 4 voltai.

Trukmė nustato slinkimo dažnį. Kuo trumpesnis intervalas, tuo didesnis dažnis, tuo daugiau aukšto dažnio signalo galite pamatyti. Čia ląstelės sugraduotos mili- ir mikrosekundėmis. Taigi iš signalo pločio galite apskaičiuoti, kiek ląstelių jis yra, ir padauginę jį iš skalės išilgai X ašies, gausite signalo trukmę sekundėmis. Taip pat galite apskaičiuoti vieno laikotarpio trukmę, o žinant trukmę, nesunku rasti signalo dažnį f = 1 / t

Viršutinė pipetė ant posūkių leidžia sklandžiai pakeisti skalę. Paprastai tai būna mano paspaudimas, kad aš visada aiškiai žinau, kokia yra mano skalė.

Taip pat yra įvestis X, kuriai vietoj valymo pjūklo galite pritaikyti savo signalą. Taigi, osciloskopas gali būti naudojamas kaip televizorius ar monitorius, jei surenkate grandinę, iš kurios susidarys vaizdas. Suktukas su žodžiais „Sweep“ ir „rodyklė kairėn“ ir „dešinė“ leidžia vairuoti diagramą ekrane kairėn ir dešinėn. Tinklelio padalijimui kartais patogu pritaikyti norimą plotą.

Sinchronizavimo blokas

Lygio rankenėlė - nustato lygį, nuo kurio pjūklo generatorius pradės veikti.

Perjungimas iš vidinio į išorinį leidžia pritaikyti laikrodžio impulsus įėjimui iš išorinio šaltinio.

Jungiklis, pažymėtas +/-, perjungia lygio poliškumą. Nėra visuose osciloskopuose.

Rankenos stabilumas - leidžia rankiniu būdu bandyti pasirinkti sinchronizacijos greitį.

Greita pradžia

Taigi, jūs įjungėte virpesį. Pirmas dalykas, kurį reikia padaryti, yra uždaryti signalo zondą prie savo pačių įžeminto krokodilo. Tokiu atveju ekrane turėtų pasirodyti „lavono impulsas“. Jei jo nėra, tada pasukite stabilizavimo rankenėles ir nuokrypius bei nustatykite lygį - galbūt jis tiesiog pasislėpė už ekrano arba neprasidėjo dėl nepakankamo lygio.

Kai tik atsirado juostelė, tada nustatykite pasukimą, kad ji būtų nustota į nulį. Jei tu analoginis osciloskopas, ypač jei senovės, tada leisk sušilti. Įjungus mano kasykla plūduriuoja dar penkiolika minučių.

Tada nustatykite įtampos matavimo ribą. Imkitės atsargiai, jei ką nors sumažinsite. Dabar, jei pritvirtinsite įžemintą osciloskopo laidą prie akumuliatoriaus minuso, o signalą - prie pliuso, pamatysite, kaip grafikas šokteli pusantro volto. Beje, seni osciloskopai dažnai pradeda trūkinėti, todėl naudinga pamatyti, kaip tiksliai jis rodo įtampą naudojant atskaitos įtampos šaltinį.

Osciloskopo pasirinkimas

Jei ką tik pradėjote, tada kas nors padarys. Labai pageidautina, kad tai būtų dviejų kanalų. Tai yra, jis turės du zondus ir du „Gain“ posūkius, skirtus pirmajam ir antrajam kanalui, o tai leidžia vienu metu gauti du grafikus.

Antras svarbiausias osciloskopo kriterijus yra dažnis. Maksimalus signalo dažnis, kurį jis gali sugauti. Iki šiol man 1MHz pakako, kad jos nesušukčiau. Tie osciloskopai, kurie parduodami parduotuvėse, jau turi 10 MHz ar aukštesnį dažnį. Pigiausias mano matytas osciloskopas kainavo 5 tūkstančius rublių - OSU-10. Dviejų kanalų jau yra 10 tūkst., Bet aš siekiau paimti skaitmeninį RIGOL DS1042CD, skirtą kilobaksui. Skirtingi prašymai - skirtingi žaislai. Bet, pasikartosiu, užtenka 1MHz ir ilgam. Taigi susiraskite bent kokį osciloskopą. Ir ten jūs suprasite, ko jums reikia.

Taip pat žiūrėkite šia tema: Kaip naudotis osciloskopu