De ce să folosiți un osciloscop și cum să îl folosiți pentru a măsura curentul, tensiunea, frecvența și avansul de fază

Un osciloscop este un dispozitiv care afișează curentul, tensiunea, frecvența și avansul de fază al unui circuit electric. Dispozitivul afișează relația dintre timpul și intensitatea unui semnal electric. Toate valorile sunt reprezentate cu ajutorul unui simplu grafic bidimensional.

Pentru ce este un osciloscop

Un osciloscop este folosit de electroniști și radioamatori pentru a măsura

• Amplitudinea unui semnal electric - Raportul dintre tensiune și timp;
• analizează defazajul;
• pentru a vedea distorsiunea unui semnal electric
• calculați frecvența curentului din rezultatele obținute.

Cu toate că osciloscopul demonstrează caracteristicile semnalului analizat, acesta este utilizat mai frecvent pentru a identifica procesele care au loc într-un circuit electric. Cu un osciloscop, tehnicienii pot obține următoarele informații

• forma de undă a semnalului periodic;
• Valori de polaritate pozitivă și negativă;
• intervalul de variație a semnalului în timp;
• durata semiperioadei pozitive și a semiperioadei negative.

Cele mai multe dintre aceste date pot fi obținute cu ajutorul unui voltmetru. Cu toate acestea, măsurătorile ar trebui să fie efectuate cu o frecvență de câteva secunde. Procentul de eroare în calcule este ridicat. Lucrul cu un osciloscop economisește mult timp în obținerea datelor necesare.

Cum funcționează un osciloscop

Un osciloscop măsoară cu un tub catodic. Aceasta este o lampă care focalizează curentul care urmează să fie analizat într-un fascicul. Acesta ajunge pe ecranul instrumentului, deviind în două direcții perpendiculare:

• vertical - arată tensiunea analizată;
• Orizontal - arată timpul scurs.

Două perechi de plăci tubulare pentru fasciculul de electroni sunt responsabile de devierea fasciculului. Cele care sunt poziționate pe verticală sunt întotdeauna sub tensiune. Acest lucru ajută la distribuirea diferitelor valori polare. Atracția pozitivă deviază spre dreapta, iar cea negativă spre stânga. În acest fel, linia de pe ecranul instrumentului se deplasează de la stânga la dreapta cu o viteză constantă.

Există, de asemenea, un curent electric care acționează asupra plăcilor orizontale, care deviază indicatorul de tensiune al fasciculului demonstrativ. Sarcina pozitivă este în sus, iar cea negativă este în jos. Astfel, pe ecranul aparatului apare un grafic liniar bidimensional, numit oscilogramă.

Distanța pe care o parcurge fasciculul de la marginea stângă la cea dreaptă a ecranului se numește "baleiaj". Linia orizontală este responsabilă pentru timpul de măsurare. În plus față de graficul standard liniar bidimensional, există, de asemenea, baleieri circulare și spiralate. Cu toate acestea, ele nu sunt la fel de convenabile ca formele de undă clasice ale osciloscopului.

Clasificare și tipuri

Există două tipuri principale de osciloscoape:

• Analogic - aparat pentru măsurarea semnalelor medii;
• Digital - instrumentele convertesc valoarea de măsurare într-un format "digital" pentru transmiterea ulterioară a informațiilor.

Există următoarele clasificări în funcție de principiul de funcționare:

1. Modele universale.
2. Echipament special.

Cele mai populare sunt dispozitive universale. Aceste osciloscoape sunt utilizate pentru a analiza diferite tipuri de semnale:

• Armonic;
• Impulsuri unice;
• Pachete de impulsuri.

Osciloscoapele universale sunt concepute pentru o mare varietate de dispozitive electrice. Acestea pot măsura semnale care variază de la câteva nanosecunde. Eroarea de măsurare este de 6-8%.

Osciloscoapele universale sunt împărțite în două tipuri principale:

• Monobloc - au o specializare generală a măsurătorilor;
• cu unități interschimbabile - adaptate la situația specifică și la tipul de instrument.

Unitățile speciale sunt concepute pentru un anumit tip de echipament electric. Astfel, există osciloscoape pentru radio, pentru transmisiuni TV sau pentru tehnologia digitală.

Dispozitivele universale și speciale sunt împărțite în:

• De mare viteză - utilizat în instrumentele cu acțiune rapidă;
• Stocare - dispozitive care stochează și recuperează citirile efectuate anterior.

Atunci când se alege un instrument, trebuie să se facă un studiu atent al clasificărilor și al tipurilor, pentru a-l alege pe cel care se potrivește cel mai bine nevoilor dumneavoastră.

Proiectare și principalii parametri tehnici

Fiecare instrument are un număr de următoarele caracteristici tehnice:

1. Coeficientul de eroare posibilă la măsurarea tensiunii (majoritatea dispozitivelor au această valoare care nu depășește 3%).
2. Valoarea liniei de baleiaj a dispozitivului - cu cât această caracteristică este mai mare, cu atât este mai mare durata de timp de observare.
3. Caracteristica de sincronizare care conține: gama de frecvențe, nivelurile maxime și instabilitatea sistemului.
4. Parametrii de deviație verticală a semnalului cu capacitatea de intrare a echipamentului.
5. Valorile răspunsului tranzitoriu care arată timpul de creștere și depășirea.

În plus față de valorile de bază enumerate mai sus, osciloscoapele au parametri suplimentari sub forma unui răspuns amplitudine-frecvență care arată dependența amplitudinii de frecvența semnalului.

Osciloscoapele digitale au, de asemenea, o valoare de memorie internă. Acest parametru indică cantitatea de informații pe care o poate înregistra instrumentul.

Cum se fac măsurătorile

Ecranul unui osciloscop este împărțit în mici pătrate care se numesc diviziuni. În funcție de instrument, fiecare pătrat va fi egal cu o anumită valoare. Cea mai populară denumire este: o divizie este egală cu 5 unități. De asemenea, pe unele instrumente există un buton pentru a controla scara graficului, astfel încât utilizatorii să poată efectua măsurători mai confortabil și cu mai multă precizie.

Înainte de a începe orice fel de măsurare, osciloscopul trebuie conectat la un circuit electric. Sonda este conectată la oricare dintre canalele libere (în cazul în care există mai mult de 1 canal în dispozitiv) sau la generatorul de impulsuri, în cazul în care osciloscopul are unul. După conectare, pe ecranul dispozitivului vor apărea diverse imagini de semnal.

Dacă semnalul recepționat de dispozitiv este brusc, problema este la conectarea sondei. Unele sunt prevăzute cu șuruburi miniaturale care trebuie strânse. De asemenea, osciloscoapele digitale au o funcție de poziționare automată pentru a rezolva problema unui semnal rătăcit.

Măsurarea curentului

Atunci când măsurați curentul cu un osciloscop digital, trebuie să știți ce tipul de curent trebuie să fie respectate. Osciloscoapele au două moduri de funcționare:

• Direct Current ("DC") pentru curent continuu;
• Alternating Current ("AC") pentru curent alternativ.

Curentul continuu este măsurat atunci când este activat modul de curent continuu. Conectați sondele mașinii la sursa de alimentare în aliniere directă cu polii. Crocodilul negru este conectat la minus, iar cel roșu la plus.

Pe ecran va apărea o linie dreaptă. Valoarea axei verticale va corespunde parametrului de tensiune continuă. Curentul poate fi calculat în conformitate cu legea lui Ohm (tensiunea împărțită la rezistență).

Curentul alternativ este o undă sinusoidală, deoarece tensiunea este, de asemenea, variabilă. Prin urmare, valoarea sa poate fi măsurată doar într-o anumită perioadă de timp. Se calculează, de asemenea, folosind legea lui Ohm.

Măsurarea tensiunii

Pentru a măsura tensiunea semnalului veți avea nevoie de axa verticală a coordonatelor unui grafic liniar bidimensional. Din acest motiv, toată atenția va fi acordată înălțimii oscilogramei. Prin urmare, ar trebui să reglați ecranul mai convenabil pentru măsurare înainte de a începe să observați.

Apoi setați dispozitivul în modul DC. Conectați sondele la circuit și observați rezultatul. Pe afișajul aparatului va apărea o linie dreaptă, a cărei valoare corespunde tensiunii semnalului electric.

Măsurarea frecvenței

Înainte de a înțelege cum se măsoară frecvența unui semnal electric, trebuie să știți ce este o perioadă, deoarece cele două concepte sunt legate între ele. O perioadă este cel mai mic interval de timp după care amplitudinea începe să se repete.

Este mai ușor să vedeți perioada pe un osciloscop folosind axa orizontală a coordonatelor de timp. Trebuie doar să observați după ce interval de timp graficul liniar începe să își repete modelul. Este mai bine să considerăm începutul perioadei ca fiind punctul de contact cu axa orizontală, iar sfârșitul ca fiind repetarea aceleiași coordonate.

Viteza de baleiaj este redusă pentru a facilita măsurarea perioadei semnalului. În acest caz, eroarea de măsurare nu este la fel de mare.

Frecvența este o valoare invers proporțională cu perioada analizată. Altfel spus, pentru a măsura o valoare, trebuie să împărțiți o secundă de timp la numărul de perioade care au loc în acel interval. Frecvența rezultată se măsoară în Hertz, standardul pentru Rusia fiind de 50 Hz.

Măsurarea deplasării de fază

Deplasarea de fază este definită ca fiind poziția relativă în timp a două procese oscilante. Se măsoară în fracțiuni din perioada semnalului, astfel încât, indiferent de natura perioadei și a frecvenței, aceleași deplasări de fază au o valoare comună.

Primul lucru care trebuie făcut înainte de măsurare este să aflăm care semnal este în urma celuilalt și apoi să determinăm valoarea semnului parametrului. În cazul în care curentul este înainte, parametrul de deplasare a unghiului este negativ. În cazul în care tensiunea este în față, semnul valorii este pozitiv.

Pentru a calcula gradul de defazaj urmează:

1. Înmulțiți 360 de grade cu numărul de celule de grilă dintre începuturile perioadelor.
2. Se împarte rezultatul la numărul de diviziuni ocupate de o perioadă a semnalului.
3. Alegeți un semn negativ sau pozitiv.

Măsurarea defazajului într-un osciloscop analogic este incomodă, deoarece diagramele afișate pe ecrane au aceeași culoare și scară. Pentru acest tip de observație, se utilizează fie un dispozitiv digital, fie instrumente cu două canale pentru a plasa diferite amplitudini pe un canal separat.

Articole conexe: