Een oscilloscoop is een apparaat dat de stroomsterkte, spanning, frequentie en faseverschuiving van een elektrisch circuit laat zien. Het apparaat geeft de verhouding van tijd en intensiteit van het elektrische signaal weer. Alle waarden worden weergegeven met behulp van een eenvoudige tweedimensionale grafiek.
Inhoud
Waar is een oscilloscoop voor?
Een oscilloscoop wordt door elektronica en radioamateurs gebruikt om te meten:
- de amplitude van het elektrische signaal - de verhouding tussen spanning en tijd;
- analyseer de faseverschuiving;
- zie de vervorming van het elektrische signaal;
- bereken op basis van de resultaten de frequentie van de stroom.
Ondanks dat de oscilloscoop de karakteristieken van het geanalyseerde signaal laat zien, wordt hij vaker gebruikt om processen in een elektrisch circuit te identificeren.Dankzij het oscillogram krijgen specialisten de volgende informatie:
- vorm van een periodiek signaal;
- waarde van positieve en negatieve polariteit;
- bereik van signaalverandering in de tijd;
- de duur van de positieve en negatieve halve cyclus.
De meeste van deze informatie kan worden verkregen met een voltmeter. U zult dan echter metingen moeten doen met een frequentie van enkele seconden. Tegelijkertijd is het percentage rekenfouten groot. Werken met een oscilloscoop bespaart veel tijd bij het verkrijgen van de benodigde gegevens.
Het werkingsprincipe van de oscilloscoop
Een oscilloscoop meet met behulp van een kathodestraalbuis. Dit is een lamp die de geanalyseerde stroom in een bundel bundelt. Het raakt het scherm van het apparaat, afwijkend in twee loodrechte richtingen:
- verticaal - toont de spanning die wordt bestudeerd;
- horizontaal - toont de verstreken tijd.
Twee paar kathodestraalbuisplaten zijn verantwoordelijk voor het afbuigen van de bundel. Degenen die zich verticaal bevinden, zijn altijd bekrachtigd. Dit helpt om de polariteitswaarden te verdelen. Positieve aantrekkingskracht wijkt af naar rechts, negatieve aantrekkingskracht wijkt af naar links. Zo beweegt de lijn op het instrumentenscherm met een constante snelheid van links naar rechts.
Er werkt ook een elektrische stroom op de horizontale platen, die de straalspanningsindicator afbuigt. Positieve lading is omhoog, negatieve lading is omlaag. Dus op het display van het apparaat verschijnt een lineaire tweedimensionale grafiek, die een oscillogram wordt genoemd.
De afstand die de straal van de linker- naar de rechterrand van het scherm aflegt, wordt de sweep genoemd. De horizontale lijn is verantwoordelijk voor de meettijd.Naast de standaard 2D-lijngrafiek zijn er ook cirkelvormige en spiraalvormige bewegingen. Het gebruik ervan is echter niet zo handig als klassieke oscillogrammen.
Classificatie en typen
Er zijn twee hoofdtypen oscilloscopen:
- analoog - apparaten voor het meten van gemiddelde signalen;
- digitaal - apparaten zetten de ontvangen meetwaarde om in een "digitaal" formaat voor verdere overdracht van informatie.
Volgens het werkingsprincipe is er de volgende classificatie:
- Universele modellen.
- Speciale benodigheden.
meest populair zijn universele apparaten. Deze oscilloscopen worden gebruikt om verschillende soorten signalen te analyseren:
- harmonisch;
- enkele impulsen;
- impuls pakken.
Universele apparaten zijn ontworpen voor een verscheidenheid aan elektrische apparaten. Hiermee kunt u signalen meten in het bereik van enkele nanoseconden. De meetfout is 6-8%.
Universele oscilloscopen zijn onderverdeeld in twee hoofdtypen:
- monoblock - een gemeenschappelijke meetspecialisatie hebben;
- met verwisselbare blokken - aanpassen aan een specifieke situatie en type apparaat.
Voor een bepaald type elektrische apparatuur worden speciale apparaten ontwikkeld. Zo zijn er oscilloscopen voor radiosignalen, televisie-uitzendingen of digitale techniek.
Universele en speciale apparaten zijn onderverdeeld in:
- hoge snelheid - gebruikt in snelle apparaten;
- geheugen - apparaten die eerder gemaakte indicatoren opslaan en reproduceren.
Bij het kiezen van een apparaat moet u de classificaties en typen zorgvuldig bestuderen om een apparaat voor een specifieke situatie aan te schaffen.
Apparaat en belangrijkste technische parameters:
Elk apparaat heeft een aantal van de volgende technische kenmerken:
- De mogelijke foutcoëfficiënt bij het meten van spanning (voor de meeste apparaten is deze waarde niet hoger dan 3%).
- De waarde van de basislijn van het apparaat - hoe groter dit kenmerk, hoe langer de observatieperiode.
- Synchronisatiekarakteristiek, bevattende: frequentiebereik, maximale niveaus en systeeminstabiliteit.
- Parameters van de verticale afwijking van het signaal met de ingangscapaciteit van de apparatuur.
- Stapresponswaarden die de stijgtijd en overshoot tonen.
Naast de hierboven genoemde basiswaarden, hebben oscilloscopen aanvullende parameters, in de vorm van een amplitude-frequentiekarakteristiek, die de afhankelijkheid van de amplitude van de signaalfrequentie aantoont.
Digitale oscilloscopen hebben ook veel intern geheugen. Deze parameter is verantwoordelijk voor de hoeveelheid informatie die het apparaat kan opnemen.
Hoe worden metingen uitgevoerd
Het scherm van de oscilloscoop is verdeeld in kleine cellen die divisies worden genoemd. Afhankelijk van het apparaat zal elk vierkant gelijk zijn aan een bepaalde waarde. De meest populaire aanduiding: één divisie - 5 eenheden. Op sommige apparaten is er ook een knop om de schaal van de grafiek te regelen, zodat het voor gebruikers handiger en nauwkeuriger is om metingen uit te voeren.
Voordat u met een meting begint, moet u de oscilloscoop op het elektrische circuit aansluiten. De sonde is aangesloten op een van de vrije kanalen (als het apparaat meer dan 1 kanaal heeft) of naar de pulsgenerator, indien beschikbaar in het apparaat. Na het aansluiten verschijnen er verschillende signaalbeelden op het display van het toestel.
Als het signaal dat door het apparaat wordt ontvangen met tussenpozen wordt ontvangen, ligt het probleem in de aansluiting van de sonde. Sommigen van hen zijn uitgerust met miniatuurschroeven die moeten worden vastgedraaid. Ook in digitale oscilloscopen lost de automatische positioneringsfictie het probleem van een intermitterend signaal op.
Stroommeting
Bij het meten van stroom met een digitale oscilloscoop, moet u weten welke: type stroom moet worden waargenomen. Oscilloscopen hebben twee werkingsmodi:
- Gelijkstroom ("DC") voor gelijkstroom;
- Wisselstroom ("AC") voor variabel.
Gelijkstroom wordt gemeten met de modus "gelijkstroom" ingeschakeld. De sondes van het apparaat moeten rechtstreeks met de polen op de voeding worden aangesloten. De zwarte krokodil voegt zich bij de min, de rode krokodil voegt zich bij de plus.
Er verschijnt een rechte lijn op het scherm van het apparaat. De waarde van de verticale as komt overeen met de parameter constante spanning. De stroomsterkte kan worden berekend volgens de wet van Ohm (spanning gedeeld door weerstand).
Wisselstroom is een sinusoïde, omdat de spanning ook variabel is. Daarom kan de waarde ervan alleen in een bepaalde periode worden gemeten. De parameter wordt ook berekend met behulp van de wet van Ohm.
Spanningsmeting
Om de spanning van een signaal te meten, heb je de verticale coördinatenas van een lineaire tweedimensionale grafiek nodig. Hierdoor wordt alle aandacht besteed aan de hoogte van de golfvorm. Daarom moet u, voordat u met de waarneming begint, het scherm gemakkelijker aanpassen voor meting.
Vervolgens zetten we het apparaat over naar de DC-modus. We bevestigen de sondes aan het circuit en observeren het resultaat. Er verschijnt een rechte lijn op het display van het apparaat, waarvan de waarde overeenkomt met de spanning van het elektrische signaal.
Frequentiemeting
Voordat u begrijpt hoe u de frequentie van een elektrisch signaal moet meten, moet u weten wat een periode is, aangezien deze twee concepten met elkaar verband houden. Eén periode is de kleinste tijdsperiode waarna de amplitude zich begint te herhalen.
Het is gemakkelijker om de periode op de oscilloscoop te zien met behulp van de horizontale tijdas. Het is alleen nodig om op te merken na welke periode het lijndiagram zijn patroon begint te herhalen. Het is beter om het begin van de periode te beschouwen als de contactpunten met de horizontale as en het einde van de herhaling van dezelfde coördinaat.
Om de periode van het signaal gemakkelijker te kunnen meten, wordt de zwaaisnelheid verlaagd. In dit geval is de meetfout niet zo hoog.
Frequentie is een waarde die omgekeerd evenredig is met de geanalyseerde periode. Dat wil zeggen, om de waarde te meten, moet u een seconde tijd delen door het aantal perioden dat tijdens deze periode optreedt. De resulterende frequentie wordt gemeten in Hertz, de standaard voor Rusland is 50 Hz.
Faseverschuivingsmeting
Faseverschuiving wordt beschouwd - de relatieve positie van twee oscillerende processen in de tijd. De parameter wordt gemeten in fracties van de signaalperiode, zodat, ongeacht de aard van de periode en frequentie, dezelfde faseverschuivingen een gemeenschappelijke waarde hebben.
Het eerste dat u vóór de meting moet doen, is uitzoeken welke van de signalen achterblijft bij de andere en vervolgens de tekenwaarde van de parameter bepalen. Als de stroom leidend is, is de hoekverschuivingsparameter negatief. In het geval dat de spanning vooruit is, is het teken van de waarde positief.
Om de mate van faseverschuiving te berekenen, moet u:
- Vermenigvuldig 360 graden met het aantal rastercellen tussen het begin van de perioden.
- Deel het resultaat door het aantal divisies bezet door één signaalperiode.
- Kies een negatief of positief teken.
Het is onhandig om de faseverschuiving in een analoge oscilloscoop te meten, omdat de grafieken die op de schermen worden weergegeven dezelfde kleur en schaal hebben. Voor dit soort waarnemingen worden ofwel een digitaal toestel ofwel tweekanaalstoestellen gebruikt om verschillende amplitudes op een apart kanaal te plaatsen.
Vergelijkbare artikelen:
