วิธีใช้ออสซิลโลสโคป

ในบทความ “ ออสซิลโลสโคปแบบอิเล็กทรอนิกส์ - อุปกรณ์, หลักการทำงาน” อุปกรณ์อเนกประสงค์นี้ได้รับการอธิบายสั้น ๆ ข้อมูลที่ให้นั้นเพียงพอที่จะทำให้กระบวนการตรวจวัดมีสติ แต่ในกรณีของการซ่อมแซมอุปกรณ์ที่ซับซ้อนจำเป็นต้องมีความรู้ที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเนื่องจากวงจรของออสซิลโลสโคปอิเล็กทรอนิกส์นั้นมีความหลากหลายและซับซ้อนมาก

บ่อยครั้งที่นักวิทยุสมัครเล่นมือหนึ่งมีออสซิลโลสโคปลำแสงเดียว แต่เขาเข้าใจวิธีการใช้เครื่องมือเช่นนี้ไม่ยากที่จะเปลี่ยนเป็นออสซิลโลสโคปแบบสองลำแสงหรือดิจิตอล

รูปที่ 1 แสดงออสซิลโลสโคป C1-101 ที่ค่อนข้างเรียบง่ายและน่าเชื่อถือโดยมีด้ามจับจำนวนน้อยซึ่งไม่สามารถทำให้สับสนได้ โปรดทราบว่านี่ไม่ใช่ออสซิลโลสโคปสำหรับบทเรียนวิชาฟิสิกส์ในโรงเรียนมันเป็นเพียงสิ่งที่ใช้ในการผลิตเมื่อยี่สิบปีก่อนเท่านั้น

พลังงานออสซิลโลสโคปไม่เพียง 220V สามารถใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟ 12V DC เช่นแบตเตอรี่รถยนต์ซึ่งช่วยให้คุณใช้อุปกรณ์ในสนามได้

รูปที่ 1 Oscilloscope C1-101

การปรับเสริม

ที่แผงด้านบนของออสซิลโลสโคปจะมีปุ่มปรับความสว่างและโฟกัสของลำแสง วัตถุประสงค์ของพวกเขาชัดเจนโดยไม่มีคำอธิบาย ที่แผงด้านหน้ามีการควบคุมอื่น ๆ ทั้งหมด

ปุ่มสองปุ่มที่ระบุโดยลูกศรช่วยให้คุณสามารถปรับตำแหน่งลำแสงในแนวตั้งและแนวนอน สิ่งนี้ช่วยให้คุณสามารถรวมภาพสัญญาณบนหน้าจอเข้ากับตารางได้แม่นยำยิ่งขึ้นเพื่อปรับปรุงการอ่านของหน่วยงาน

ระดับแรงดันไฟฟ้าศูนย์จะอยู่ที่เส้นกึ่งกลางของสเกลแนวตั้งซึ่งช่วยให้คุณสังเกตสัญญาณสองขั้วโดยไม่มีส่วนประกอบคงที่

หากต้องการศึกษาสัญญาณ unipolar เช่นวงจรดิจิตอลจะเป็นการดีกว่าที่จะย้ายลำแสงไปยังส่วนล่างของเครื่องชั่ง: คุณจะได้รับมาตราส่วนแนวตั้งหนึ่งหน่วยจากหกแผนก

ที่แผงด้านหน้ายังมีสวิตช์ไฟและไฟแสดงสถานะ

สัญญาณได้รับ

สวิตช์“ V / div” ตั้งค่าความไวของช่องการโก่งตัวในแนวตั้ง ได้รับการปรับช่องสัญญาณ Y มันจะเพิ่มขึ้นทีละ 1, 2, 5 ไม่มีการปรับความไวที่ราบรื่น

การหมุนสวิตช์นี้ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าแอมพลิจูดของพัลส์ที่อยู่ระหว่างการศึกษาเป็นอย่างน้อย 1 ส่วนของสเกลแนวตั้ง จากนั้นจึงสามารถทำการซิงโครไนซ์สัญญาณที่เสถียรได้ โดยทั่วไปคุณควรพยายามให้สัญญาณมีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้จนกว่าจะเกินกริด ในกรณีนี้ความแม่นยำของการวัดจะเพิ่มขึ้น

โดยทั่วไปคำแนะนำสำหรับการเลือกอัตราขยายอาจเป็นเช่นนี้: คลายเกลียวสวิตช์ทวนเข็มนาฬิกาไปที่ตำแหน่ง 5V / div แล้วหมุนปุ่มหมุนตามเข็มนาฬิกาตามเข็มนาฬิกาจนกระทั่งความกว้างของสัญญาณบนหน้าจอกลายเป็นที่แนะนำในย่อหน้าก่อนหน้า มันเหมือน ในกรณีของมัลติมิเตอร์: หากไม่ทราบขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ให้เริ่มการวัดจากช่วงแรงดันไฟฟ้าสูงสุด

ตำแหน่งตามเข็มนาฬิกาล่าสุดของสวิตช์ความไวในทิศทางแนวตั้งจะแสดงเป็นรูปสามเหลี่ยมสีดำที่มีคำว่า "5DEL" ในตำแหน่งนี้พัลส์สี่เหลี่ยมที่มีช่วง 5 ส่วนปรากฏบนหน้าจอความถี่พัลส์คือ 1 KHz จุดประสงค์ของพัลส์เหล่านี้คือการตรวจสอบและปรับเทียบออสซิลโลสโคป ในการเชื่อมต่อกับแรงกระตุ้นเหล่านี้เป็นกรณีที่ค่อนข้างตลกถูกเรียกคืนซึ่งสามารถบอกได้ว่าเป็นเรื่องตลก

ครั้งหนึ่งสหายมาที่ห้องประชุมของเราและขอให้ใช้ออสซิลโลสโคปเพื่อสร้างโครงสร้างที่สร้างขึ้นเองบางชนิดหลังจากผ่านการทรมานอย่างสร้างสรรค์มาหลายวันเราได้ยินเสียงอุทานจากเขาเช่น“ โอ้คุณปิดไฟ แต่แรงกระตุ้นอะไรดี!” ปรากฎว่าด้วยความไม่รู้เขาก็เปิดพัลส์ปรับเทียบซึ่งไม่ได้ควบคุมโดยลูกบิดใด ๆ บนแผงด้านหน้า

เปิดและปิดทางเข้า

ใต้สวิตช์ความไวโดยตรงเป็นสวิตช์สามตำแหน่งของโหมดการทำงานซึ่งมักเรียกว่า "อินพุตแบบเปิด" และ "ปิด" ในตำแหน่งซ้ายสุดของสวิตช์นี้เป็นไปได้ที่จะวัดแรงดันไฟฟ้าโดยตรงและกระแสสลับด้วยส่วนประกอบคงที่

ในตำแหน่งที่เหมาะสมอินพุทของแอมพลิฟายเออร์เบี่ยงเบนแนวตั้งจะเปิดขึ้นผ่านตัวเก็บประจุซึ่งไม่ผ่านส่วนประกอบคงที่ แต่คุณสามารถเห็นตัวแปรได้แม้ว่าองค์ประกอบคงที่จะห่างจาก 0V

เป็นตัวอย่างของการใช้อินพุตปิดเราสามารถกล่าวถึงปัญหาเชิงปฏิบัติที่แพร่หลายเช่นการวัดระลอกของแหล่งพลังงาน: แรงดันเอาต์พุตของแหล่งที่มาคือ 24V และระลอกไม่ควรเกิน 0.25V

หากเราสมมติว่าแรงดันไฟฟ้าคือ 24V ที่มีความไวของช่องเบี่ยงเบนแนวตั้งที่ 5V / div ครอบครองเกือบห้าแผนกของมาตราส่วน (ศูนย์จะต้องตั้งอยู่บนเส้นต่ำสุดของระดับแนวตั้ง) ลำแสงจะบินขึ้นไปด้านบนสุดมากและการเต้นของชีพจรในสิบของโวลต์จะมองไม่เห็นเกือบ

ในการวัดการเต้นของชีพจรอย่างถูกต้องมันก็เพียงพอแล้วที่จะวางออสซิลโลสโคปในโหมดอินพุตปิดวางลำแสงที่กึ่งกลางของแนวตั้งในแนวตั้งแล้วเลือกความไวของ 0.05 หรือ 0.1 V / div ในโหมดนี้การวัดระลอกจะค่อนข้างแม่นยำ ควรสังเกตว่าส่วนประกอบคงที่สามารถมีขนาดค่อนข้างใหญ่: อินพุตปิดได้รับการออกแบบให้ทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่สูงถึง 300V

ในตำแหน่งกึ่งกลางของสวิทช์โพรบวัดจะตัดการเชื่อมต่อจากอินพุตของแอมป์ Y ซึ่งทำให้สามารถกำหนดตำแหน่งของลำแสงได้โดยไม่ต้องถอดการเชื่อมต่อโพรบจากแหล่งสัญญาณ

ในบางสถานการณ์คุณสมบัตินี้ค่อนข้างมีประโยชน์ สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือตำแหน่งนี้จะถูกระบุไว้บนแผงออสซิลโลสโคปโดยไอคอนของสายสามัญดิน ดูเหมือนว่าโพรบเชื่อมต่อกับสายทั่วไป แล้วจะเกิดอะไรขึ้น?

สำหรับออสซิลโลสโคปบางรุ่นสวิตช์โหมดอินพุตไม่มีตำแหน่งที่สามเป็นเพียงปุ่มหรือสวิตช์สลับที่สลับระหว่างโหมดอินพุตเปิด / ปิด เป็นสิ่งสำคัญที่ในกรณีใด ๆ มีสวิตช์ดังกล่าว

ในการประเมินประสิทธิภาพเบื้องต้นของออสซิลโลสโคปเพียงแตะที่ปลายโพรบ (บางครั้งร้อน) ด้วยนิ้วของคุณ: ปลายเครือข่ายในรูปแบบของลำแสงพร่ามัวควรปรากฏบนหน้าจอ หากความถี่การกวาดใกล้เคียงกับความถี่เครือข่ายจะปรากฏเป็นคลื่นพร่ามัวฉีกขาดและมีขนดก เมื่อนิ้วสัมผัสปลาย "ดิน" ของรถปิคอัพบนหน้าจอตามธรรมชาติจะไม่มี

ที่นี่คุณสามารถระลึกถึงวิธีหนึ่งในการตรวจสอบตัวเก็บประจุสำหรับการหยุดพัก: ถ้าคุณใช้ตัวเก็บประจุที่สามารถให้บริการได้ในมือของคุณและสัมผัสกับปลายร้อนไซนัสแบบมีขนปุยแบบเดียวกันจะปรากฏขึ้นบนหน้าจอ หากตัวเก็บประจุเปิดอยู่จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงบนหน้าจอ

การจัดการการกวาด

สลับ "เวลา / div" ตั้งระยะเวลาการกวาด เมื่อสังเกตสัญญาณเป็นระยะโดยหมุนสวิตช์นี้ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีสัญญาณหนึ่งหรือสองช่วงแสดงบนหน้าจอ

รูปที่ 2

ลูกบิดการซิงโครไนซ์การกวาดของ C1-101 ถูกระบุด้วยคำเพียงคำเดียว“ ระดับ” นอกเหนือจากปากกานี้แล้วออสซิลโลสโคป C1-73 ยังมีปุ่ม“ ความเสถียร” (คุณสมบัติบางอย่างของวงจรการกวาด) สำหรับออสซิลโลสโคปบางตัวปากกานี้เรียกง่ายๆว่า“ SYNCHR” การใช้ปากกานี้ควรอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติม

วิธีการบรรลุภาพสัญญาณที่มีเสถียรภาพ

เมื่อเชื่อมต่อกับวงจรภายใต้การตรวจสอบหน้าจอส่วนใหญ่มักจะแสดงภาพที่แสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3

เพื่อให้ได้ภาพที่มั่นคงให้หมุนปุ่ม "ซิงค์" ซึ่งมีป้ายกำกับว่า "ระดับ" ที่แผงด้านหน้าของออสซิลโลสโคป C1-101 สำหรับออสซิลโลสโคปต่างๆด้วยเหตุผลบางอย่างพบว่าองค์ประกอบการควบคุมที่แตกต่างกันถูกค้นพบ แต่ในความเป็นจริงมันเป็นปากกาเดียวกัน

รูปที่ 4 การซิงโครไนซ์รูปภาพ

ในการรับสัญญาณที่เสถียรจากภาพพร่ามัวที่แสดงในรูปที่ 19 เพียงแค่หมุน“ SYNCHR” หรือในกรณีของเรา "ระดับ" เมื่อหมุนทวนเข็มนาฬิกาไปที่เครื่องหมายลบภาพสัญญาณจะปรากฏบนหน้าจอในกรณีนี้เป็นไซนัสอักเสบแสดงในรูปที่ 20a การซิงโครไนซ์เริ่มที่ขอบของสัญญาณ

เมื่อคุณหมุนปุ่มเดียวกันไปที่เครื่องหมายบวกคลื่นไซน์เดียวกันจะมีลักษณะในรูปที่ 4b: การสแกนจะเริ่มจากขอบที่สูงขึ้น ช่วงคลื่นไซน์แรกเริ่มเหนือเส้นศูนย์ซึ่งจะส่งผลต่อเวลาเริ่มต้นการกวาด

หากออสซิลโลสโคปมีเส้นหน่วงเวลาแสดงว่าจะไม่มีการสูญเสียดังกล่าว สำหรับไซนัสนั้นอาจไม่ชัดเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่ง แต่เมื่อศึกษาพัลส์รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าคุณสามารถสูญเสียด้านหน้าทั้งหมดของพัลส์ในภาพซึ่งในบางกรณีมีความสำคัญมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำงานกับการสแกนภายนอก

การทำงานกับ External Scan

ถัดจากตัวควบคุม "ระดับ" เป็นสวิตช์สลับที่กำหนดเป็น "EXT / IN" ในตำแหน่ง“ VNUTR” การกวาดเริ่มต้นจากสัญญาณภายใต้การตรวจสอบ มันเพียงพอที่จะใช้สัญญาณภายใต้การทดสอบเพื่ออินพุต Y และหมุนปุ่ม "ระดับ" จนกระทั่งภาพที่มั่นคงปรากฏบนหน้าจอดังแสดงในรูปที่ 4

หากสวิตช์สลับดังกล่าวถูกตั้งค่าไว้ที่ตำแหน่ง“ ออก” จะไม่สามารถรับภาพที่มั่นคงได้จากการหมุนของปุ่ม "ระดับ" ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องส่งสัญญาณผ่านภาพที่จะซิงโครไนซ์กับอินพุตซิงโครไนซ์ภายนอก ทางเข้านี้ตั้งอยู่บนแผงพลาสติกสีขาวซึ่งอยู่ทางด้านขวาของทางเข้า Y

แจ็คเอาท์พุทแรงดันไฟฟ้าทางลาด (ใช้เพื่อควบคุม GKCh ต่างๆ), เอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าสำหรับสอบเทียบ (สามารถใช้เป็นเครื่องกำเนิดพัลส์) และซ็อกเก็ตสายสามัญก็อยู่ที่นั่นเช่นกัน

ตัวอย่างเช่นในกรณีที่จำเป็นต้องทำงานกับการสแกนภายนอกเราสามารถใช้วงจรหน่วงเวลาการพัลส์ที่แสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5 วงจรหน่วงเวลาของพัลส์ในตัวจับเวลา 555

เมื่อมีการใช้พัลส์บวกกับอินพุตของอุปกรณ์พัลส์เอาท์พุทจะปรากฏขึ้นพร้อมกับการหน่วงเวลาที่กำหนดโดยพารามิเตอร์ของสายโซ่ RC เวลาในการหน่วงจะถูกกำหนดโดยสูตรที่แสดงในภาพ แต่ตามสูตรแล้วจะมีการกำหนดค่าประมาณมาก

ในการปรากฏตัวของออสซิลโลสโคปแบบสองลำแสงมันง่ายมากที่จะกำหนดเวลา: มันเพียงพอที่จะใช้สัญญาณทั้งสองกับอินพุตที่แตกต่างกันและวัดเวลาการหน่วงเวลาของพัลส์ และถ้าไม่มีออสซิลโลสโคปแบบลำแสงคู่? นี่คือที่โหมดสแกนภายนอกมาช่วยเหลือ

สิ่งแรกที่ต้องทำคือการใช้สัญญาณอินพุตของวงจร (รูปที่ 5) กับอินพุตซิงโครไนซ์ภายนอกและเชื่อมต่ออินพุต Y ที่นี่จากนั้นหมุนปุ่มระดับเพื่อให้ได้ภาพพัลส์อินพุทที่มั่นคงดังแสดงในรูปที่ 5b ในกรณีนี้จะต้องปฏิบัติตามสองเงื่อนไข: สวิตช์สลับ VNESH / VNUTR ถูกตั้งค่าเป็นตำแหน่ง VNESh และสัญญาณภายใต้การตรวจสอบจะต้องตั้งค่าเป็น เป็นระยะและไม่ใช่แบบเดี่ยวดังแสดงในรูปที่ 5

หลังจากนั้นคุณต้องจำตำแหน่งบนหน้าจอของสัญญาณอินพุตและใช้สัญญาณเอาต์พุตกับอินพุต Y มันยังคงเป็นเพียงการคำนวณความล่าช้าที่ต้องการในส่วนของเครื่องชั่ง โดยปกติแล้วนี่ไม่ใช่วงจรเดียวที่อาจจำเป็นต้องกำหนดเวลาหน่วงระหว่างสองพัลส์ แต่ก็มีวงจรจำนวนมากเช่นนี้

บทความถัดไปจะพูดคุยเกี่ยวกับประเภทของสัญญาณภายใต้การศึกษาและพารามิเตอร์รวมถึงวิธีการวัดต่าง ๆ โดยใช้ออสซิลโลสโคป

ความต่อเนื่องของบทความ: การวัดสโคป

Boris Aladyshkin