اسیلوسکوپ و طریقه استفاده از آن

درباره اسیلوسکوپ و طریقه استفاده از آن بیشتر بدانید ...

اسیلوسکوپ و طریقه استفاده از آن

Oscilloscope and method use it

آشنايي با اسيلوسکوپ

اسيلوسکوپ يک دستگاه اندازه گيري است که مي توان از ان براي مشاهده و اندازه گيري ولتاژً,فرکانس , زمان تناوب , اختلاف فاز و همچنين مشخصه هاي ولت وآمپر عناصر نيمه هادي ( مانند ديودها ,ترانزيستورها ,و…) استفاده کرد.

صفحه نمايشگر: هر اسيلوسکوپ داراي يک صفحه نمايشگر است که دو قسمت اصلي تشکيل شده است:

الف) محور زمان , ب ) محور ولتاژ

در اسيلوسکوپ درجه بندي بر حسب سانتيمترو ميليمتر مي باشد (خانه هاي بزگ ۱ سانتي متري وخانه هاي کوچک ۲ميليمتري ميباشد.)

کانال : ورود هر اسيلوسکوپ کانال ناميده مي شود که هر اسيلوسکوپ بر اساس تعداد کاتالهايي که مي توان به ان اعمال کرد تقسيم بندي مي شود : يک کاناله , دو کاناله , سه کاناله و چهار کاناله که اسيلوسکوپهاي ۳و۴ کاناله ديجيتال مي باشند.

کليدهاي روي اسيلوسکوپ در سه دسته تقسيم بندي مي شود.

اگرچه کليدهاي کنترلي اسکوپ هاي مختلف کمي با هم فرق مي کنه ولي در مجموع در اسکوپ هاي آنالوگ يک سري کليد هاي اساسي وجود داره که اگرچه در ظاهر تفاوت هايي وجود داره ولي در نهايت وظيفه ي آنها در مدل هاي مختلف يکي مي باشد و در شکل زير يکي از ساده ترين مدل ها رو مي بينيد

۱-   قسمت vertical :

: CH1 1-1ورودي شماره يک اسيلوسکوپ

: CH2 1-2ورودي شماره دو اسيلوسکوپ

۱-۳ کليد (AC-GND-DC )

۱-۳-۱مد AC : اگر کليد روي اين قسمت قرار گيرد فقط سيگنال جريان متناوب وارد اسيلوسکوپ مي شود واز نمايش ولتا ژ DC جلوگيري مي شود.

۱-۳-۲مد DC : اگر کليد روي اين حالت تنظيم شود سيگنال ورودي هر چه باشد ( اعم از DC يا AC يا ترکيبي از هر دو)روي صفحه نمايش داده مي شود .

۱-۳-۳مد GND : اگر اين حالت انتخاب شود , ورودي اسيلوسکوپ به زمين وصل مي شود و ارتباط الکتريکي بين پروپ و اسيلوسکوپ قطع مي شود. اين حالت براي تنظيم صفر اسيلوسکوپ کاربرد دارد.

۱-۴ ولوم VARIABLE : که بر روي سلکتور VOLT/DIV قرار دارد و براي کاليبره کردن دستگاه بکار مي رود که بايد هميشه در منتها عليه سمت راست قرار گيرد(جهت عقربه هاي ساعت بچرخونيم) تا ضريب ۱ داشته باشد.(براي صفر کردن خطاي ولتاژ)

۱- ۵ولوم POSITION : بااين ولوم مي توان شکل موج روي صفحه نمايش را عمودي حرکت داد. ۱-۶ ) کليد mode : اين کليد چهار وضعيت دارد:     الف)CH1   ب)CH2   ج) DUAL د ADD

بسته به اين که بخواهيم از کدوم يک از ورودي هاي اسکوپ استفاده کنيم مي تونيم کليد MODE رو تنظيم کنيم که به ترتيب از بالا به پايين اسکوپ، روي صفحه نمايش، کانال يک، کانال دو، دو موج راهمزمان و در وضعيت ADD، جمع رياضي دو موج را نشان خواهد داد

۱-۷ ولوم VOLT/DIV : با تغيير اين پتانسيومتر دامنه ي موجي که در صفحه نمايش ظاهر مي شود , تغيير ميکند

نکته: با تغيير مقياس(مقدار VOLT/DIV ) ميتوان هر شکل موجي رابر روي صفحه نمايش نشان داد .اسيلوسکوپ هيچ نوع دخل وتصرفي در(مقدار دامنه يا پريود) موج نمي کند وتنها مقياس را تغيير مي دهد.(صحيح ترين انتخاب مقياس براي نشان دادن موج اين است که شکل موج در ماکزيمم دامنه قابل ديد(بزرگترين حالت پيک تو پيک)وداشتن ۱يا۲ پريود ميباشد.(

۱-۸ دکمه فشاري ALT :با فشار دادن اين دکمه هر دو کانال با هم موج به اسيلوسکوپ داده وموج هر دو کانال با هم رسم مي شود ولي شکل موج هاي ان در تمام لحظات با هم در صفحه اسيلوسکوپ ديده نمي شود . بلکه يک در ميان روي صفحه حساس ظاحر مي شوند.

۱-۹ دکمه فشاري CHOP :با فشار دادن اين دکمه کنال ۱و۲ هر دو روشن شده وموان دو موج جداگانه را توسط ورودي هاي اين دو کانال به طور مجزا در صفحه سيلوسکوپ مشاهده نمود.

۲- قسمت TRIGER :

SOURSE 2-1: براي نمايش يک شکل موج پايدار در صفحه اسيلوسکوپ لازم است شکل موج جاروب کننده (SWEEPR)با شکل موج ورودي سنکرون(همزماني) داسته باشد لذا براي سنکرون کردن لازم است يک شکل موج به ان اعمال شود که نوع اين سيکنال سنکرون کننده در محل SOURSE بصورت زير تعيين مي شود.

CH1 2-1-1وCH2 : اگر در يکي از اين دو وضعيت باشد , بايد براي پايدار بودن موج هر کانال در قسمت vertical در وضعيت مشابه sourse باشد يعني اگر CH1 بود,SOURSE هم CH1 و اگر CH2 بود, SOURSE هم بايد CH2باشد (در اين صورت اگر موج ثابت نشد از کليد LEVEL براي نگه داشتن موج استفاده مي کنيم(

EXT 2-1-2 : اگر در اين وضعيت قرار گيرد مي توان سيگنال جاروب کنده را از خارج توسط ترمينال (EXT-TRIG)راه انداز خارجي موج با فرکانس لازم را به صفحات افقي داد.

۲-۱-۳ اگر فرکانس سيگنال همان فرکانس برق شهر باشد از دکمه ي INE براي تامين سيگنال جاروب کننده استفاده مي کنيم.

HEVEL 2-2 : براي نگه داشتن موج به کار مي رود .

SLOP 2-3 : نمودار را نسبت به محور V قرينه مي کند.

TRIC 2-4: تحريک کننده مدار مي باشد.

۳- قسمت HORIZONTAL :

۳-۱ولوم POSITION : با اين ولوم مي توان شکل موج روي صفحه نمايش گر را در جهت افقي حرکت داد.

۳-۲سلکتور TIME/DIV : با تغيير اين کليد پريود موج تغيير ميکند . در نتيجه واحد زمان بر روي محور Tها عوض مي شود .براي خواندن مقدار پريودواقعي يک موج تعداد واحدهاي ديده شده را در عدد TIM/DIV مي کنيم. ذ۰۶۳۳در روي اين سلکتور سه دسته تنظيمات بر حسب ثانيه (S) ميلي ثانيه(MS) و ميکرو ثانيه (us) وجود دارد که در موقع تبديل بايد به اين واحدها توجه نمود

۳-۳ولوم SWP VAR : با اين ولوم مي توان تعداد بيشتري شکل موج را روي صفحه منعکس کرد.(براي صفرکردن خطاي فرکانس)

۳-۴کليد فشاريMAG10: با فشار دادن اين کليد موج ۱۰ برابر مي شود.

پروب(PROBE) : براي مشاهده ي شکل موج اعمال به اسيلوسکوپ در ابتدا با پروب سيگنال الکتيريکي را به ورودي اسيلوسکوپ وصل ميکنيم.

سيم رابط اسيلوسکوپ از سه قسمت تشکيل شده است ۱)مغزي فلزي که به کانال اسيلوسکوپ وصل مي شود وB.N.C ناميده مي شود ۲)پروب که به مدار متصل مي شود ۳) وسيم shild که پروب را به b.n.c متصل کرده است.

در روي پروب کليد (۱*) و(۱۰*) وجود دارد .چنانچه دامنه سيگنال ورودي کم باشد از حالت ۱* وچنانچه دامنه سيگنال ورودي بزرگ باشد از حالت ۱۰* استفاده مي شود .(در حالت ورودي ۱۰* سيگنال ورودي ۱۰ برابر تضعيف مي شود).

مدار داخلي پروب

نحوه ي اندازه گيري با اسيلوسکوپ:

قبل از شروع کار با اسيلوسکوپ بايد دو کار انجام دهيم:

الف)تنظيمات اوليه: کليد هاي Gain Variable Control رو که به صورت کليدي کوچکتر بر روي کليدهايVolt/DiV و Time/Div(طوسي رنگ) وجود داره تا انتها در جهت عقربه هاي ساعت بچرخونيد.

در اسيلوسکوپهاي انالوگ کليدهاي کشويي رو به بالا وکليدهاي فشاري همه بيرون بايد باشد.

ب) کليد سه حالته ي AC GND DC رو براي هر دو کانال در حالت GND قراربديد و با دستگيره ي Position محور عمودي رو روي صفر قرار بديد. بوسيله ي کليدهاي Intensity و Focus به ترتيب شدت نور و نازکي موج رو تنظيم کنيد و بعد از تنظيم زمين کليدها رو در وضعيت DC قرار بديد.

۱- انداره گيري ولتاژ(دامنه):

تعداد خونه هاي عمودي محصور شده رو از قله تا پايين ترين نقطه ي موج بشماريد و در Volt/Div اون کانال ضرب کنيد. عدد به دست اومده اندازه ي دامنه ي P-P موج خواهد بود. به عنوان مثال اگر در حالتي که VOLT/DIV روي عدد ۲ وتعداد خانه هاي محصور شده توسط موج در راستاي عمودي برابر ۳٫۴ باشد انگاه براي بدست اوردن مقدار ولتاژاز ضرب اين دو عدد

داريم: دامنه(ولتاژ) = عدد volt/div × تعداد خانه هاي عمودي

۳٫۴ × ۲ = ۶٫۸ V

۱- اندازه گيري پريود يا فرکانس:

الف )تعداد خانه هاي افقي رو که در امتداد يک دوره ي تناوب قرار گرفته اند در واحد Time/Div ضرب کنيد و عدد به دست اومده رو معکوس کنيد تا فرکانس موج بدست بياد.مثلا عدد time/div روي ms50 وتعداد خانه هاي افقي در يک دوره برابر ۵٫۲

پريود) T = عدد time/div × تعداد خونه هاي افقي)

۵٫۲ × ۵۰ms =260ms

F=1/T=1/260ms=3.8hz <=فرکانس

ب)روش تطبيق:

در اين روش تطبيق موجي را که فرکانسش را مي خواهيم بدست اوريم را با موجي که مي توانيم فرکانسش را اندازه بگيريم مقايسه مي کنيم , فرکانس معلوم را انقدر تغيير مي دهيم تا با فرکانس مجهول برابر شود به اين ترتيب مي توانيم مقدار فرکانس مجهول را بخوانيم .

۳- اندازه گيري جريان:

همانطور که مي دانيم از اسيلوسکوپ فقط براي اندازه گيري ولتاژ مي توان استفاده کرد و نمي توانيم جريان را با ان اندازه بگيريم , براي اين کار يک مقامت ۱ اهمي در مدار سري مي کنيم وطبق قانون اهم در اين حالت داريم V=RI و R=1? پس داريم V=1×I (يعني V با I برابر خواهد بود ) وبا اندازهگيري ولتاژ در واقع جريان را هم اندازه گرفته ايم.

۴- اندازه گيري اختلاف پتانسيل:

کليد INV :اين کليد سيگنال را معکوس مي کند وبراي محاسبه اختلاف پتانسيل استفاده مي شود.به اين صورت که اگر V1 ورودي CH1 وV2 ورودي CH2 باشد براي اختلاف پتانسيل V2-V1 به صورت زير عمل مي کنيم:

CH1 را با معکوس CH2 جمع مي کنيم(يعني روي مد ADD قرار ميدهيم وبراي کانال دو دکمه INV زده مي شود).

CH1 [ADD] ([INV] CH2) =CH2-CH1=V2-V1

۵- اندازه گيري اختلاف فاز:

الف) روش حوزه ي زماني : در اين روش اسيلوسکوپ را در مد DUAL قرار داده وسيگنال هاي کانال ۱و۲ رابا هم نمايش ميدهيم سپس از روي نمودار و با توجه به مقادير T و T0 و از روابط زير اختلاف فاز را محاسبه مي کنيم.

ب) روش ليساژور : در روش ليساژور براي محاسبه اختلاف فاز , اسيلوسکوپ را در مد X-Y قرار مي دهيم و بعد از ظاهر شدن شکل موج ليساجوس پايدار با توجه به شکل ظاهر شده و رابطه زير اختلاف فاز را محاسبه مي کنيم .بعد از وصل دو سيگنال به کانال ها ابتدا هر دو کانال را روي مد GND قرار مي دهيم تا نقطه نوراني ايجاد شده را در وسط محور مختصات تنظيم کنيم.وسپس روي مد DC قرار دادده تا اختلاف فاز را به دست آوريم.