Dlaczego potrzebuję oscyloskopu?

Wcześniej czy później każdy początkujący inżynier elektroniki, jeśli nie zrezygnuje ze swoich eksperymentów, rozwinie się w obwody, w których trzeba monitorować nie tylko prądy i napięcia, ale także działanie obwodu w dynamice. Jest to szczególnie często potrzebne w różnych generatorach i urządzeniach pulsacyjnych. Bez oscyloskopu nic nie można zrobić!

Straszne urządzenie, co? Kilka piór, kilka przycisków, a nawet ekran i nifiga nie są jasne, co tu jest i dlaczego. Nic, naprawimy to teraz. Teraz powiem ci, jak korzystać z oscyloskopu.

W rzeczywistości wszystko jest tutaj proste - z grubsza mówiąc, oscyloskop jest po prostu ... woltomierz! Tylko sprytny, zdolny do wykazania zmiany kształtu mierzonego napięcia.

Jak zawsze wyjaśnię abstrakcyjnym przykładem

Wyobraź sobie, że stoisz przed linią kolejową, a niekończący się pociąg składający się z dokładnie tych samych samochodów przejeżdża obok ciebie z oszałamiającą prędkością. Jeśli po prostu staniesz i spojrzysz na nie, nie zobaczysz niczego poza rozmytymi śmieciami.

A teraz stawiamy przed tobą ścianę z oknem. I zaczynamy otwierać okno tylko wtedy, gdy następny samochód znajduje się w tej samej pozycji, co poprzedni. Ponieważ mamy te same wagony, oglądanie tego samego wagonu jest całkowicie opcjonalne. W rezultacie zdjęcia różnych, ale identycznych samochodów pojawią się przed twoimi oczami w tej samej pozycji, co oznacza, że ​​obraz zatrzyma się tak, jak był. Najważniejsze jest zsynchronizowanie otwierania okna z prędkością pociągu, aby po otwarciu pozycja samochodu się nie zmieniała. Jeśli prędkość nie jest zgodna, samochody „poruszają się” do przodu lub do tyłu z prędkością zależną od stopnia desynchronizacji.

Oparty na tej samej zasadzie światło stroboskopowe - urządzenie, które pozwala badać szybko poruszający się lub obracający się chrzan. Tam również kurtyna szybko i szybko otwiera się i zamyka.

Oscyloskop to ten sam stroboskop, tylko elektroniczny. I nie pokazuje samochodów, ale okresowe zmiany napięcia. Na przykład dla tego samego sinusoidy każdy kolejny okres jest podobny do poprzedniego, więc dlaczego nie „zatrzymać” go, pokazując jeden okres na raz.

Projekt oscyloskopu

Odbywa się to poprzez promień lampyukład odchylający i generator zamiatania.

W rurce wiązki padająca na ekran wiązka elektronowa powoduje świecenie luminoforu, a płytki układu odchylającego umożliwiają ściganie tej wiązki po całej powierzchni ekranu. Im silniejsze napięcie przyłożone do elektrod, tym bardziej wiązka odchyla się. Zasilając na płytę X napięcie piłokształtne my utwórz skan. Oznacza to, że wiązka przesuwa się od lewej do prawej, a następnie nagle wraca i kontynuuje. A na płytce Y przykładamy badane napięcie.

Zasada działania oscyloskopu

Wtedy wszystko jest proste, jeśli początek pojawienia się okresu piłowania (wiązka znajduje się w skrajnie lewej pozycji) i początek okresu sygnału pokrywają się, to w jednym przejściu przeciągnięcia rysuje się jeden lub kilka okresów mierzonego sygnału i obraz wydaje się zatrzymywać. Zmieniając prędkość przesuwania, możliwe jest osiągnięcie tego, że na ekranie pozostanie tylko jeden okres - to znaczy, że jeden okres mierzonego sygnału przejdzie w jednym okresie piłowania.

Synchronizacja

Możesz zsynchronizować piłę z sygnałem ręcznie, dostosowując pokrętło prędkości, aby fala sinusoidalna zatrzymała się, i możliwe według poziomu. Oznacza to, że wskazujemy, na jakim poziomie napięcia na wejściu chcesz uruchomić generator Sweep. Gdy tylko napięcie wejściowe przekroczy poziom, generator zamiatania natychmiast się uruchomi i da nam impuls.

W rezultacie generator zamiatania wydaje piłę tylko wtedy, gdy jest to konieczne. W takim przypadku synchronizacja jest całkowicie automatyczna. Wybierając poziom, należy wziąć pod uwagę czynnik taki jak zakłócenia.Jeśli więc ustawisz poziom na zbyt niski, wtedy małe igły zakłóceń mogą uruchomić generator, gdy go nie potrzebujesz, a jeśli weźmiesz poziom zbyt wysoko, sygnał może przejść pod nim i nic się nie wydarzy. Ale tutaj łatwiej jest samodzielnie obrócić pokrętło i od razu wszystko stanie się jasne.

Ponadto sygnał synchronizacji może być dostarczany ze źródła zewnętrznego.

Szczegółowe informacje na temat rozmieszczenia i działania oscyloskopów znajdują się tutaj: Oscyloskop elektroniczny

Tak więc w teorii pieca przechodzimy do praktyki

Pokażę na przykładzie mojego oscyloskopu, skradzionego dawno temu z przedsięwzięcia obronnego Biura Projektów Wirników :). Zwykła oscylacja, niezbyt wyrafinowana, ale niezawodna i prosta jak młot kowalski.

Więc:

Myślę, że jasność, ostrość i oświetlenie skali nie wymagają wyjaśnienia. To są ustawienia interfejsu.

Wzmacniacz U oraz strzałki w górę i w dół. To pokrętło pozwala przesuwać obraz sygnału w górę lub w dół. Dodając mu dodatkowe przesunięcie. Dlaczego Tak, czasami nie ma wystarczającej wielkości ekranu, aby pomieścić cały sygnał. Musimy go sprowadzić, przyjmując za zero nie środkową, ale dolną granicę.

Poniżej znajduje się przełącznik przełączający wejście z bezpośredniego na pojemnościowe. Ten przełącznik dwustabilny w takiej czy innej formie działa na wszystkich bez wyjątku oscyloskopów. Ważna rzecz! Umożliwia podłączenie sygnału do wzmacniacza bezpośrednio lub przez kondensator. Jeśli zostanie podłączony bezpośrednio, minie składnik stały i zmienna. I tylko zmienna przechodzi przez conder.

Na przykład musimy spojrzeć na poziom hałasu zasilacza komputera. Napięcie wynosi 12 woltów, a wielkość zakłóceń nie może przekraczać 0,3 wolta. Na tle 12 woltów te nieszczęśliwe 0,3 wolta będą całkowicie niewidoczne. Możesz oczywiście zwiększyć wzmocnienie wzdłuż Y, ale wtedy wykres wyjdzie z ekranu i nie będzie wystarczającego przesunięcia wzdłuż Y, aby zobaczyć górę. Następnie musimy tylko odciąć kondensator, a następnie osiądą na nim te 12 woltów prądu stałego, a do oscyloskopu przejdzie tylko sygnał przemienny, to samo 0,3 wolta zakłóceń. Które można wzmocnić i zobaczyć w pełnym rozwoju.

Następnie znajduje się złącze koncentryczne do podłączenia sondy. Każda sonda zawiera sygnał i masę. Ziemia jest zwykle sadzona na minusie lub na wspólnym przewodzie obwodu, a sygnał jest przeciągany wzdłuż obwodu. Oscyloskop pokazuje napięcie na sondzie względem wspólnego przewodu. Zrozumieć, gdzie sygnał i gdzie ziemia wystarczy, by wziąć ich za rękę. Jeśli podejmiesz generała, ekran nadal będzie pulsem zwłok. A jeśli przejmiesz sygnał, zobaczysz na ekranie wiązkę srach - celującą w twoje ciało, które obecnie służy jako antena. Na niektórych sondach, szczególnie w nowoczesnych oscyloskopach, wbudowany jest dzielnik napięcia 1:10 lub 1: 100, który pozwala podłączyć oscyloskop nawet do gniazda bez ryzyka poparzenia. Włącza się i wyłącza za pomocą przełącznika na sondzie.

Prawie każdy oscyloskop ma wyjście kalibracyjne. Na którym zawsze można znaleźć prostokątny sygnał o częstotliwości 1 KHz i napięciu około połowy wolta. W zależności od modelu oscylacji. Służy do sprawdzania działania samego oscyloskopu, cóż, czasem jest przydatny do celów testowych :)

Two Hefty Twisters Zyskuje i wydłuża czas trwania

Wzmocnienie służy do skalowania sygnału wzdłuż osi Y. Pokazuje także, ile woltów na podział ostatecznie pokaże.

Powiedzmy, że jeśli masz 2 wolty na podział, a sygnał na ekranie osiąga wysokość dwóch komórek siatki wymiarowej, wówczas amplituda sygnału wynosi 4 wolty.

Czas trwania określa częstotliwość zamiatania. Im krótszy odstęp, tym wyższa częstotliwość, tym więcej można zobaczyć sygnału o wysokiej częstotliwości. Tutaj komórki są wyskalowane w milisekundach i mikrosekundach. Tak więc przez szerokość sygnału możesz obliczyć, ile to komórek, a mnożąc go przez skalę wzdłuż osi X, otrzymasz czas trwania sygnału w sekundach. Możesz także obliczyć czas trwania jednego okresu, a znając czas, łatwo jest znaleźć częstotliwość sygnału f = 1 / t

Górna pipeta na skrętach umożliwia płynną zmianę skali. Zwykle jest to moje kliknięcie, dzięki czemu zawsze jasno wiem, jaka jest moja skala.

Jest też wejście X, do którego można przyłożyć swój sygnał zamiast piły zamiatającej. Oscyloskop może więc służyć jako telewizor lub monitor, jeśli zbierzesz obwód, który utworzy obraz. Pokrętło z napisem Sweep oraz strzałkami w lewo i w prawo pozwala prowadzić wykres na ekranie w lewo iw prawo. Czasami wygodnie jest dopasować żądany obszar do podziału siatki.

Blok synchronizacji

Pokrętło poziomu - ustawia poziom, od którego rozpocznie się generator piły.

Przełączenie z wewnętrznego na zewnętrzne pozwala zastosować impulsy zegarowe do wejścia z zewnętrznego źródła.

Przełącznik oznaczony +/- przełącza polaryzację poziomu. Nie jest dostępny we wszystkich oscyloskopach.

Uchwyt stabilności - pozwala ręcznie spróbować wybrać szybkość synchronizacji.

Szybki start

Więc włączyłeś oscylację. Pierwszą rzeczą do zrobienia jest zamknięcie sondy sygnałowej do własnego ziemnego krokodyla. W takim przypadku na ekranie powinien pojawić się „Puls zwłok”. Jeśli się nie pojawia, przekręć pokrętła stabilizujące, przesunięcia i wypoziomuj poziom - być może po prostu ukrył się za ekranem lub nie uruchomił się z powodu niewystarczającego poziomu.

Gdy tylko pojawi się pasek, ustaw pokrętło, aby przesunąć go na zero. Jeśli ty oscyloskop analogowy, zwłaszcza jeśli jest starożytny, pozwól mu się rozgrzać. Po włączeniu kopalnia płynie jeszcze przez piętnaście minut.

Następnie ustaw limit pomiaru napięcia. Weź margines, jeśli cokolwiek zmniejszysz. Teraz, jeśli podłączysz przewód uziemienia oscyloskopu do minusu akumulatora, a przewód sygnałowy do plusa, zobaczysz, jak wykres przeskakuje o półtora wolta. Nawiasem mówiąc, stare oscyloskopy często zaczynają się wahać, więc warto zobaczyć, jak dokładnie wyświetla napięcie za pomocą źródła napięcia odniesienia.

Wybór oscyloskopu

Jeśli właśnie zacząłeś, to każdy zrobi to. Jest wysoce pożądane, jeśli jest dwukanałowy. Oznacza to, że będzie miał dwie sondy i dwa zwroty wzmocnienia, dla pierwszego i drugiego kanału, co pozwala na jednoczesne uzyskanie dwóch wykresów.

Drugim najważniejszym kryterium oscyloskopu jest częstotliwość. Maksymalna częstotliwość sygnału, który może złapać. Jak dotąd 1MHz wystarczyło, żebym go nie zamachał. Oscyloskopy sprzedawane w sklepach mają już częstotliwość 10 MHz lub większą. Najtańszy oscyloskop, który widziałem, kosztował 5 tysięcy rubli - OSU-10. Dwukanałowy jest już 10 tys., Ale zamierzałem wziąć cyfrowy RIGOL DS1042CD za kilobax. Różne żądania - różne zabawki. Powtarzam jednak, że 1 MHz wystarcza na początek i wystarczy na długi czas. Znajdź więc przynajmniej jakiś oscyloskop. I tam zrozumiesz, czego potrzebujesz.

Zobacz także na ten temat: Jak korzystać z oscyloskopu