Un oscil·loscopi és un dispositiu que demostra la intensitat del corrent, la tensió, la freqüència i el canvi de fase d'un circuit elèctric. El dispositiu mostra la relació de temps i intensitat del senyal elèctric. Tots els valors es mostren mitjançant un gràfic bidimensional senzill.
Contingut
Per a què serveix un oscil·loscopi?
Els aparells electrònics i radioaficionats utilitzen un oscil·loscopi per mesurar:
- l'amplitud del senyal elèctric - la relació de voltatge i temps;
- analitzar el canvi de fase;
- veure la distorsió del senyal elèctric;
- a partir dels resultats, calculeu la freqüència del corrent.
Malgrat que l'oscil·loscopi demostra les característiques del senyal analitzat, s'utilitza més sovint per identificar processos que es produeixen en un circuit elèctric.Gràcies a l'oscil·lograma, els especialistes reben la següent informació:
- forma d'un senyal periòdic;
- valor de la polaritat positiva i negativa;
- rang de canvi de senyal en el temps;
- la durada del semicicle positiu i negatiu.
La major part d'aquesta informació es pot obtenir amb un voltímetre. Tanmateix, llavors haureu de fer mesures amb una freqüència de diversos segons. Al mateix temps, el percentatge d'errors de càlcul és gran. Treballar amb un oscil·loscopi estalvia molt de temps en l'obtenció de les dades necessàries.
Principi de funcionament de l'oscil·loscopi
Un oscil·loscopi pren mesures mitjançant un tub de raigs catòdics. Es tracta d'una làmpada que enfoca el corrent analitzat en un feix. Arriba a la pantalla del dispositiu, desviant-se en dues direccions perpendiculars:
- vertical - mostra la tensió en estudi;
- horitzontal: mostra el temps transcorregut.
Dos parells de plaques de tub de raigs catòdics són els responsables de desviar el feix. Els que estan situats verticalment sempre estan energitzats. Això ajuda a distribuir els valors de polaritat. L'atracció positiva es desvia cap a la dreta, l'atracció negativa es desvia cap a l'esquerra. Així, la línia de la pantalla de l'instrument es mou d'esquerra a dreta a una velocitat constant.
Un corrent elèctric també actua sobre les plaques horitzontals, que desvia l'indicador de tensió del feix. La càrrega positiva puja, la càrrega negativa baixa. Així, a la pantalla del dispositiu apareix un gràfic lineal bidimensional, que s'anomena oscil·lograma.
La distància que recorre el feix des de l'esquerra fins a la dreta de la pantalla s'anomena escombrada. La línia horitzontal és responsable del temps de mesura.A més del gràfic de línies 2D estàndard, també hi ha escombrats circulars i en espiral. Tanmateix, utilitzar-los no és tan convenient com els oscil·logrames clàssics.
Classificació i tipus
Hi ha dos tipus principals d'oscil·loscopis:
- analògic - dispositius per mesurar senyals mitjans;
- digital: els dispositius converteixen el valor de mesura rebut en un format "digital" per a una posterior transmissió d'informació.
Segons el principi d'actuació, hi ha la següent classificació:
- Models universals.
- Equipament especial.
el més popular són dispositius universals. Aquests oscil·loscopis s'utilitzen per analitzar diversos tipus de senyals:
- harmònic;
- impulsos individuals;
- paquets d'impuls.
Els dispositius universals estan dissenyats per a una varietat de dispositius elèctrics. Permeten mesurar senyals en el rang d'uns pocs nanosegons. L'error de mesura és del 6-8%.
Els oscil·loscopis universals es divideixen en dos tipus principals:
- monobloc: tenen una especialització comuna de mesura;
- amb blocs intercanviables: adaptar-se a una situació i tipus de dispositiu específics.
Es desenvolupen dispositius especials per a un determinat tipus d'equip elèctric. Així doncs, hi ha oscil·loscopis per a senyal de ràdio, televisió o tecnologia digital.
Els dispositius universals i especials es divideixen en:
- alta velocitat: s'utilitza en dispositius d'alta velocitat;
- memòria: dispositius que emmagatzemen i reprodueixen indicadors fets anteriorment.
Quan escolliu un dispositiu, hauríeu d'estudiar acuradament les classificacions i els tipus per comprar un dispositiu per a una situació específica.
Dispositiu i paràmetres tècnics principals
Cada dispositiu té una sèrie de les següents característiques tècniques:
- El coeficient d'error possible en mesurar la tensió (per a la majoria de dispositius, aquest valor no supera el 3%).
- El valor de la línia de base del dispositiu: com més gran sigui aquesta característica, més llarg serà el període d'observació.
- Característica de sincronització, que conté: rang de freqüències, nivells màxims i inestabilitat del sistema.
- Paràmetres de la desviació vertical del senyal amb la capacitat d'entrada de l'equip.
- Valors de resposta de pas que mostren el temps de pujada i el sobrepassament.
A més dels valors bàsics enumerats anteriorment, els oscil·loscopis tenen paràmetres addicionals, en forma d'una característica d'amplitud-freqüència, que demostra la dependència de l'amplitud de la freqüència del senyal.
Els oscil·loscopis digitals també tenen molta memòria interna. Aquest paràmetre és responsable de la quantitat d'informació que el dispositiu pot gravar.
Com es prenen les mesures
La pantalla de l'oscil·loscopi es divideix en petites cèl·lules anomenades divisions. Depenent del dispositiu, cada quadrat serà igual a un valor determinat. La designació més popular: una divisió - 5 unitats. A més, en alguns dispositius hi ha un botó per controlar l'escala del gràfic, de manera que sigui més còmode i més precís per als usuaris fer mesures.
Abans de començar qualsevol tipus de mesura, heu de connectar l'oscil·loscopi al circuit elèctric. La sonda està connectada a qualsevol dels canals lliures (si el dispositiu té més d'1 canal) o al generador de polsos, si està disponible al dispositiu. Després de la connexió, apareixeran diverses imatges de senyal a la pantalla de la unitat.
Si el senyal rebut pel dispositiu és intermitent, el problema rau en la connexió de la sonda. Alguns d'ells estan equipats amb cargols en miniatura que cal estrènyer. També en oscil·loscopis digitals, la ficció de posicionament automàtic resol el problema d'un senyal intermitent.
Mesura de corrent
Quan mesureu el corrent amb un oscil·loscopi digital, hauríeu d'esbrinar quin tipus de corrent cal observar. Els oscil·loscopis tenen dos modes de funcionament:
- Corrent continu ("DC") per a corrent continu;
- Corrent altern ("AC") per a variable.
El corrent continu es mesura amb el mode "Corrent continu" activat. Les sondes del dispositiu s'han de connectar a la font d'alimentació directament d'acord amb els pols. El cocodril negre s'uneix al menys, el cocodril vermell s'uneix al més.
Apareixerà una línia recta a la pantalla del dispositiu. El valor de l'eix vertical correspondrà al paràmetre de tensió constant. La intensitat del corrent es pot calcular segons la llei d'Ohm (tensió dividida per la resistència).
El corrent altern és una sinusoide, a causa del fet que la tensió també és variable. Per tant, el seu valor només es pot mesurar en un període de temps determinat. El paràmetre també es calcula mitjançant la llei d'Ohm.
Mesura de tensió
Per mesurar la tensió d'un senyal, necessiteu l'eix de coordenades verticals d'un gràfic lineal bidimensional. Per això, es prestarà tota l'atenció a l'alçada de la forma d'ona. Per tant, abans de començar l'observació, hauríeu d'ajustar la pantalla de manera més còmoda per a la mesura.
A continuació, transferim el dispositiu al mode DC. Connectem les sondes al circuit i observem el resultat. A la pantalla del dispositiu apareixerà una línia recta, el valor de la qual correspondrà a la tensió del senyal elèctric.
Mesura de freqüència
Abans d'entendre com mesurar la freqüència d'un senyal elèctric, hauríeu de saber què és un període, ja que aquests dos conceptes estan interrelacionats. Un període és el període de temps més petit després del qual l'amplitud comença a repetir-se.
És més fàcil veure el període a l'oscil·loscopi utilitzant l'eix del temps horitzontal. Només cal observar després de quin període de temps el gràfic de línies comença a repetir el seu patró. És millor considerar l'inici del període com els punts de contacte amb l'eix horitzontal i el final de la repetició de la mateixa coordenada.
Per mesurar més còmodament el període del senyal, es redueix la velocitat d'escombrat. En aquest cas, l'error de mesura no és tan elevat.
La freqüència és un valor inversament proporcional al període analitzat. És a dir, per mesurar el valor, cal dividir un segon de temps pel nombre de períodes que es produeixen durant aquest període. La freqüència resultant es mesura en Hertz, l'estàndard per a Rússia és de 50 Hz.
Mesurament del canvi de fase
Es considera el canvi de fase: la posició relativa de dos processos oscil·latoris en el temps. El paràmetre es mesura en fraccions del període del senyal, de manera que, independentment de la naturalesa del període i la freqüència, els mateixos canvis de fase tenen un valor comú.
El primer que cal fer abans de la mesura és esbrinar quin dels senyals queda endarrerit de l'altre i després determinar el valor del signe del paràmetre. Si el corrent avança, el paràmetre de desplaçament d'angle és negatiu. En el cas que la tensió està per davant, el signe del valor és positiu.
Per calcular el grau de canvi de fase, hauríeu de:
- Multipliqueu 360 graus pel nombre de cel·les de quadrícula entre l'inici dels períodes.
- Dividiu el resultat pel nombre de divisions ocupades per un període de senyal.
- Trieu un signe negatiu o positiu.
És inconvenient mesurar el canvi de fase en un oscil·loscopi analògic, perquè els gràfics que es mostren a les pantalles tenen el mateix color i escala. Per a observacions d'aquest tipus, s'utilitzen un dispositiu digital o dispositius de dos canals per col·locar diferents amplituds en un canal separat.
Articles semblants:
