Jak korzystać z oscyloskopu

W artykule „Oscyloskop elektroniczny - urządzenie, zasada działania” to uniwersalne urządzenie zostało krótko opisane. Podane informacje są wystarczające, aby uświadomić proces pomiarowy, ale w przypadku naprawy tak złożonego urządzenia potrzebna będzie głębsza wiedza, ponieważ zespół obwodów oscyloskopów elektronicznych jest bardzo zróżnicowany i dość skomplikowany.

Najczęściej początkujący amator radiowy ma do dyspozycji oscyloskop jednowiązkowy, ale po opanowaniu metod korzystania z takiego instrumentu przejście na oscyloskop dwuwiązkowy lub cyfrowy nie będzie trudne.

Ryc. 1 pokazuje dość prosty i niezawodny oscyloskop C1-101 z tak małą liczbą uchwytów, że nie można się pomylić. Należy pamiętać, że nie jest to jakiś oscyloskop na szkolnych lekcjach fizyki, po prostu został zastosowany w produkcji zaledwie dwadzieścia lat temu.

Moc oscyloskopu nie tylko 220 V. Może być zasilany ze źródła 12 V DC, takiego jak akumulator samochodowy, co pozwala na korzystanie z urządzenia w terenie.

Rysunek 1. Oscyloskop C1-101

Korekty pomocnicze

Na górnym panelu oscyloskopu znajdują się pokrętła do regulacji jasności i ogniskowania wiązki. Ich cel jest jasny bez wyjaśnienia. Na panelu przednim znajdują się wszystkie pozostałe elementy sterujące.

Dwa pokrętła, oznaczone strzałkami, umożliwiają regulację położenia wiązki w pionie i poziomie. Pozwala to dokładniej połączyć obraz sygnału na ekranie z siatką, aby poprawić odczyt podziałów.

Poziom napięcia zerowego znajduje się na środkowej linii skali pionowej, co pozwala obserwować sygnał bipolarny bez stałej składowej.

Aby zbadać sygnał jednobiegunowy, na przykład obwody cyfrowe, lepiej przesunąć wiązkę do dolnego podziału skali: otrzymasz jedną skalę pionową z sześciu podziałów.

Na przednim panelu znajduje się również wyłącznik zasilania i wskaźnik zasilania.

Wzmocnienie sygnału

Przełącznik „V / div” ustawia czułość kanału odchylania pionowego. Wzmocnienie kanału Y jest skalibrowane, zmienia się w przyrostach o 1, 2, 5, nie ma płynnej regulacji czułości.

Obrót tego przełącznika powinien zapewnić, że amplituda badanego impulsu wynosi co najmniej 1 podziałkę skali pionowej. Tylko wtedy można osiągnąć stabilną synchronizację sygnału. Ogólnie rzecz biorąc, powinieneś starać się, aby rozpiętość sygnału była jak największa, dopóki nie wykroczy poza siatkę. W takim przypadku zwiększa się dokładność pomiarów.

Ogólnie rzecz biorąc, zalecenie wyboru wzmocnienia może być następujące: odkręć przełącznik przeciwnie do ruchu wskazówek zegara do pozycji 5 V / div, a następnie obracaj pokrętło zgodnie z ruchem wskazówek zegara, aż amplituda sygnału na ekranie osiągnie wartość zalecaną w poprzednim akapicie. To jest jak w przypadku multimetru: jeżeli wielkość mierzonego napięcia jest nieznana, rozpocznij pomiar od najwyższego zakresu napięcia.

Ostatnie ustawienie przełącznika czułości zgodnie z ruchem wskazówek zegara w kierunku pionowym jest oznaczone czarnym trójkątem z napisem „5DEL”. W tej pozycji na ekranie pojawiają się prostokątne impulsy o rozpiętości 5 podziałów, częstotliwość impulsów wynosi 1 KHz. Celem tych pulsów jest sprawdzenie i kalibracja oscyloskopu. W związku z tymi impulsami przywołuje się nieco komiczny przypadek, który można powiedzieć jako żart.

Pewnego razu przyjaciel przyszedł do naszego warsztatu i poprosił o użycie oscyloskopu, aby ustalić rodzaj własnej konstrukcji.Po kilku dniach twórczej męki słyszymy od niego taki okrzyk: „Och, wyłączyłeś moc, ale jakie impulsy są tak dobre!” Okazało się, że z niewiedzy po prostu włączył impulsy kalibracyjne, których nie kontrolują żadne pokrętła na przednim panelu.

Otwarte i zamknięte wejście

Bezpośrednio pod przełącznikiem czułości znajduje się trzypozycyjny przełącznik trybów pracy, które często nazywane są „wejściem otwartym” i „zamkniętym”. W skrajnie lewej pozycji tego przełącznika można mierzyć napięcie stałe i przemienne ze stałym składnikiem.

We właściwej pozycji wejście wzmacniacza odchylania pionowego jest włączane przez kondensator, który nie przechodzi przez składnik stały, ale można zobaczyć zmienną, nawet jeśli składnik stały jest daleki od 0 V.

Jako przykład zastosowania zamkniętego wejścia można przytoczyć tak powszechny problem praktyczny, jak pomiar tętnienia źródła zasilania: napięcie wyjściowe źródła wynosi 24 V, a tętnienie nie powinno przekraczać 0,25 V.

Jeśli założymy, że napięcie wynosi 24 V, a czułość kanału odchylenia pionowego wynosi 5 V / dz. zajmując prawie pięć podziałek skali (zero będzie musiało być ustawione na najniższej linii skali pionowej), wiązka poleci na sam szczyt, a pulsacje w dziesiątych częściach wolta będą prawie niewidoczne.

Aby dokładnie zmierzyć te pulsacje, wystarczy ustawić oscyloskop w zamkniętym trybie wprowadzania, umieścić wiązkę na środku skali pionowej i wybrać czułość 0,05 lub 0,1 V / dz. W tym trybie pomiar tętnienia będzie dość dokładny. Należy zauważyć, że stała składowa może być dość duża: zamknięte wejście jest zaprojektowane do pracy ze stałym napięciem do 300 V.

W środkowej pozycji przełącznika sonda pomiarowa jest po prostu ODŁĄCZONA od wejścia wzmacniacza Y, co umożliwia ustawienie położenia wiązki bez odłączania sondy od źródła sygnału.

W niektórych sytuacjach ta właściwość jest bardzo przydatna. Najciekawsze jest to, że położenie to jest wskazywane na panelu oscyloskopu przez ikonę wspólnego drutu, uziemienia. Wygląda na to, że sonda jest podłączona do wspólnego przewodu. A potem co się stanie?

W niektórych modelach oscyloskopów przełącznik trybu wejściowego nie ma trzeciego położenia, jest tylko przyciskiem lub przełącznikiem przełączającym pomiędzy trybami wejścia otwartego / zamkniętego. Ważne jest, aby w każdym przypadku istniał taki przełącznik.

Aby wstępnie ocenić działanie oscyloskopu, wystarczy dotknąć palcem sygnału (czasem gorącego) sondy: na ekranie powinna pojawić się końcówka sieci w postaci rozmytej wiązki. Jeśli częstotliwość przemiatania jest bliska częstotliwości sieci, pojawi się rozmyta, rozdarta i kudłata fala sinusoidalna. Kiedy palec dotknie „ziemnego” końca przetworników na ekranie, oczywiście nie będzie.

Tutaj możesz przypomnieć sobie jeden ze sposobów sprawdzenia kondensatorów pod kątem przerwy: jeśli weźmiesz do ręki sprawny kondensator i dotkniesz go gorącym końcem, na ekranie pojawi się ten sam kudłaty sinusoid. Jeśli kondensator jest otwarty, na ekranie nie wystąpią żadne zmiany.

Zarządzanie Sweep

Przełącz „Time / div”. ustaw czas trwania przeciągnięcia. Obserwując sygnał okresowy, obracając ten przełącznik, należy upewnić się, że na ekranie wyświetla się jeden lub dwa okresy sygnału.

Rycina 2

Pokrętło synchronizacji wobulacji C1-101 jest oznaczone tylko jednym słowem „Poziom”. Oprócz tego pióra, oscyloskop C1-73 ma pokrętło „stabilności” (niektóre cechy obwodu wobulacji), w przypadku niektórych oscyloskopów ten sam długopis jest po prostu nazywany „SYNCHR”. Korzystanie z tego pióra należy opisać bardziej szczegółowo.

Jak uzyskać stabilny obraz sygnału

Po podłączeniu do badanego obwodu ekran najczęściej może wyświetlać obraz pokazany na rycinie 3.

Rycina 3

Aby uzyskać stabilny obraz, obróć pokrętło „Sync.”, Które jest oznaczone jako „Level” na panelu przednim oscyloskopu C1-101. Z różnych powodów w różnych oscyloskopach można znaleźć różne oznaczenia elementów sterujących, ale w rzeczywistości jest to ten sam długopis.

Rysunek 4. Synchronizacja obrazu

Aby uzyskać stabilny sygnał z rozmytego obrazu pokazanego na rysunku 19, wystarczy obrócić pokrętło „SYNCHR” lub w naszym przypadku „poziom”. Po obróceniu w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara do znaku minus na ekranie pojawi się obraz sygnału, w tym przypadku sinusoida, pokazana na rysunku 20a. Synchronizacja rozpoczyna się od opadającego zbocza sygnału.

Kiedy przekręcisz to samo pokrętło na znak plus, ta sama fala sinusoidalna będzie wyglądać jak na rycinie 4b: skanowanie rozpoczyna się na rosnącej krawędzi. Pierwszy okres fali sinusoidalnej rozpoczyna się tuż powyżej linii zerowej, co wpływa na czas rozpoczęcia przemiatania.

Jeśli oscyloskop ma linię opóźniającą, nie będzie takiej straty. W przypadku sinusoidy może to nie być szczególnie zauważalne, ale podczas badania prostokątnego impulsu możesz stracić cały przód impulsu na obrazie, co w niektórych przypadkach jest dość ważne. Zwłaszcza podczas pracy ze skanowaniem zewnętrznym.

Praca ze skanowaniem zewnętrznym

Obok kontrolki „LEVEL” znajduje się przełącznik, oznaczony jako „EXT / IN”. W pozycji „VNUTR” omiatanie rozpoczyna się od badanego sygnału. Wystarczy zastosować testowany sygnał do wejścia Y i obracać pokrętło „LEVEL”, aż na ekranie pojawi się stabilny obraz, jak pokazano na rycinie 4.

Jeżeli wspomniany przełącznik jest ustawiony w pozycji „OUT”, wówczas nie można uzyskać stabilnego obrazu przez obrócenie pokrętła „LEVEL”. Aby to zrobić, musisz wysłać sygnał, przez który obraz zostanie zsynchronizowany do zewnętrznego wejścia synchronizacji. Wejście to znajduje się na białym plastikowym panelu po prawej stronie wejścia Y.

Znajdują się tam również gniazda wyjściowe napięcia rampowego (używane do sterowania różnymi GKCh), wyjściowe napięcie kalibracyjne (mogą być używane jako generator impulsów) i wspólne gniazdo drutu.

Jako przykład, gdzie może być konieczna praca ze skanem zewnętrznym, może służyć obwód opóźnienia impulsu pokazany na rysunku 5.

Rysunek 5. Obwód opóźnienia impulsu na zegarze 555

Kiedy do wejścia urządzenia przykładany jest impuls dodatni, impuls wyjściowy pojawia się z opóźnieniem określonym przez parametry łańcucha RC, czas opóźnienia jest określony wzorem przedstawionym na rysunku. Ale zgodnie ze wzorem wartość jest określana bardzo w przybliżeniu.

W obecności oscyloskopu dwuwiązkowego określenie czasu jest bardzo proste: wystarczy przyłożyć oba sygnały do ​​różnych wejść i zmierzyć czas opóźnienia impulsu. A jeśli nie ma oscyloskopu z podwójną wiązką? W tym momencie na ratunek przychodzi tryb skanowania zewnętrznego.

Najpierw należy zastosować sygnał wejściowy obwodu (ryc. 5) do zewnętrznego wejścia synchronizacji i podłączyć tutaj wejście Y. Następnie obrócić pokrętło LEVEL, aby uzyskać stabilny obraz impulsu wejściowego, jak pokazano na rycinie 5b. W takim przypadku muszą być spełnione dwa warunki: przełącznik VNESH / VNUTR jest ustawiony w pozycji VNESh, a badany sygnał musi działać. okresowe, a nie pojedyncze, jak pokazano na ryc. 5.

Następnie musisz zapamiętać pozycję na ekranie sygnału wejściowego i zastosować sygnał wyjściowy do wejścia Y. Pozostaje tylko obliczyć wymagane opóźnienie na podziałkach skali. Oczywiście nie jest to jedyny obwód, w którym może być konieczne określenie czasu opóźnienia między dwoma impulsami; istnieje wiele takich obwodów.

W następnym artykule porozmawiamy o rodzajach badanych sygnałów i ich parametrach, a także o tym, jak wykonywać różne pomiary za pomocą oscyloskopu.

Kontynuacja artykułu: Wykonywanie pomiaru oscyloskopowego

Boris Aladyshkin