Čemu služi osciloskop i kako mjeriti struju, napon, frekvenciju i fazni pomak

Osciloskop je uređaj koji pokazuje jačinu struje, napon, frekvenciju i fazni pomak električnog kruga. Uređaj prikazuje omjer vremena i intenziteta električnog signala. Sve vrijednosti su prikazane pomoću jednostavnog dvodimenzionalnog grafikona.

Čemu služi osciloskop?

Elektronika i radioamateri koriste osciloskop za mjerenje:

• amplituda električnog signala - omjer napona i vremena;
• analizirati fazni pomak;
• vidjeti izobličenje električnog signala;
• na temelju rezultata izračunati frekvenciju struje.

Unatoč činjenici da osciloskop pokazuje karakteristike analiziranog signala, češće se koristi za identifikaciju procesa koji se događaju u električnom krugu.Zahvaljujući oscilogramu, stručnjaci dobivaju sljedeće informacije:

• oblik periodičnog signala;
• vrijednost pozitivnog i negativnog polariteta;
• raspon promjene signala u vremenu;
• trajanje pozitivnog i negativnog poluciklusa.

Većina ovih informacija može se dobiti voltmetrom. Međutim, tada ćete morati izvršiti mjerenja s frekvencijom od nekoliko sekundi. Pritom je postotak računskih pogrešaka velik. Rad s osciloskopom štedi puno vremena u dobivanju potrebnih podataka.

Princip rada osciloskopa

Osciloskop vrši mjerenja pomoću katodne cijevi. Ovo je svjetiljka koja fokusira analiziranu struju u snop. Udara se u zaslon uređaja, odstupajući u dva okomita smjera:

• okomito - prikazuje napon koji se proučava;
• horizontalno - prikazuje proteklo vrijeme.

Dva para ploča katodne cijevi odgovorna su za skretanje snopa. Oni koji se nalaze okomito uvijek su pod naponom. To pomaže u raspodjeli vrijednosti polariteta. Pozitivna privlačnost odstupa udesno, negativna ulijevo. Tako se linija na zaslonu instrumenta pomiče s lijeva na desno konstantnom brzinom.

Na vodoravne ploče također djeluje električna struja koja odbija indikator napona snopa. Pozitivni naboj je gore, negativan je dolje. Tako se na zaslonu uređaja pojavljuje linearni dvodimenzionalni graf, koji se naziva oscilogram.

Udaljenost koju snop prijeđe od lijevog do desnog ruba zaslona naziva se sweep. Za vrijeme mjerenja odgovorna je vodoravna linija.Uz standardni 2D linijski grafikon, postoje i kružni i spiralni potezi. Međutim, njihova uporaba nije tako zgodna kao klasični oscilogrami.

Klasifikacija i vrste

Postoje dvije glavne vrste osciloskopa:

• analogni - uređaji za mjerenje prosječnih signala;
• digitalni - uređaji pretvaraju primljenu mjernu vrijednost u "digitalni" format za daljnji prijenos informacija.

Prema principu djelovanja, postoji sljedeća klasifikacija:

1. Univerzalni modeli.
2. Posebna oprema.

Najpopularniji su univerzalni uređaji. Ovi osciloskopi se koriste za analizu različitih vrsta signala:

• harmonik;
• pojedinačni impulsi;
• impulsni paketi.

Univerzalni uređaji dizajnirani su za razne električne uređaje. Omogućuju vam mjerenje signala u rasponu od nekoliko nanosekundi. Pogreška mjerenja je 6-8%.

Univerzalni osciloskopi podijeljeni su u dvije glavne vrste:

• monoblok - imaju zajedničku specijalizaciju mjerenja;
• s izmjenjivim blokovima - prilagođavaju se specifičnoj situaciji i vrsti uređaja.

Za određenu vrstu električne opreme razvijeni su posebni uređaji. Tako postoje osciloskopi za radio signal, televizijsko emitiranje ili digitalnu tehnologiju.

Univerzalni i specijalni uređaji dijele se na:

• velike brzine - koriste se u uređajima velike brzine;
• memorija - uređaji koji pohranjuju i reproduciraju prethodno izrađene indikatore.

Prilikom odabira uređaja, trebali biste pažljivo proučiti klasifikacije i vrste kako biste kupili uređaj za određenu situaciju.

Uređaj i glavni tehnički parametri

Svaki uređaj ima niz sljedećih tehničkih karakteristika:

1. Koeficijent moguće pogreške pri mjerenju napona (za većinu uređaja ova vrijednost ne prelazi 3%).
2. Vrijednost bazne linije uređaja - što je ova karakteristika veća, to je duže vremensko razdoblje promatranja.
3. Karakteristika sinkronizacije koja sadrži: frekvencijski raspon, maksimalne razine i nestabilnost sustava.
4. Parametri vertikalnog odstupanja signala s ulaznim kapacitetom opreme.
5. Vrijednosti odziva koraka koje pokazuju vrijeme porasta i prekoračenje.

Osim gore navedenih osnovnih vrijednosti, osciloskopi imaju dodatne parametre, u obliku amplitudno-frekventne karakteristike, koja pokazuje ovisnost amplitude o frekvenciji signala.

Digitalni osciloskopi također imaju puno interne memorije. Ovaj parametar je odgovoran za količinu informacija koju uređaj može snimiti.

Kako se mjere mjere

Zaslon osciloskopa podijeljen je u male ćelije koje se nazivaju podjele. Ovisno o uređaju, svaki kvadrat će biti jednak određenoj vrijednosti. Najpopularnija oznaka: jedna podjela - 5 jedinica. Također, na nekim uređajima postoji i gumb za kontrolu skale grafikona, kako bi korisnicima bilo praktičnije i preciznije vršiti mjerenja.

Prije početka bilo kakvog mjerenja, morate spojiti osciloskop na električni krug. Sonda je spojena na bilo koji od slobodnih kanala (ako uređaj ima više od 1 kanala) ili na generator impulsa, ako je dostupan u uređaju. Nakon povezivanja, različite signalne slike će se pojaviti na zaslonu jedinice.

Ako je signal koji uređaj prima isprekidan, problem leži u povezivanju sonde. Neki od njih opremljeni su minijaturnim vijcima koje je potrebno zategnuti. Također u digitalnim osciloskopima fikcija automatskog pozicioniranja rješava problem isprekidanog signala.

Mjerenje struje

Kada mjerite struju digitalnim osciloskopom, trebali biste saznati koji vrsta struje treba promatrati. Osciloskopi imaju dva načina rada:

• Istosmjerna struja ("DC") za istosmjernu struju;
• Izmjenična struja ("AC") za promjenjivu.

Istosmjerna struja se mjeri s uključenim načinom rada "Direct Current". Sonde uređaja trebaju biti spojene na napajanje izravno u skladu s polovima. Crni krokodil se pridružuje minusu, crveni krokodil plusu.

Na zaslonu uređaja pojavit će se ravna linija. Vrijednost okomite osi odgovarat će parametru konstantnog napona. Jačina struje može se izračunati prema Ohmovom zakonu (napon podijeljen s otporom).

Izmjenična struja je sinusoida, zbog činjenice da je napon također promjenjiv. Stoga se njegova vrijednost može mjeriti samo u određenom vremenskom razdoblju. Parametar se također izračunava pomoću Ohmovog zakona.

Mjerenje napona

Za mjerenje napona signala potrebna vam je okomita koordinatna os linearnog dvodimenzionalnog grafa. Zbog toga će se sva pozornost posvetiti visini valnog oblika. Stoga, prije početka promatranja, trebali biste podesiti zaslon prikladnije za mjerenje.

Zatim uređaj prenosimo u DC način rada. Pričvršćujemo sonde u krug i promatramo rezultat. Na zaslonu uređaja pojavit će se ravna crta čija će vrijednost odgovarati naponu električnog signala.

Mjerenje frekvencije

Prije nego što shvatite kako mjeriti frekvenciju električnog signala, trebali biste znati što je period, budući da su ova dva koncepta međusobno povezana. Jedno razdoblje je najmanji vremenski period nakon kojeg se amplituda počinje ponavljati.

Lakše je vidjeti period na osciloskopu pomoću horizontalne vremenske osi. Potrebno je samo primijetiti nakon kojeg vremenskog razdoblja linijski grafikon počinje ponavljati svoj uzorak. Bolje je uzeti u obzir početak razdoblja kao dodirne točke s horizontalnom osi, a kraj ponavljanja iste koordinate.

Za jednostavnije mjerenje razdoblja signala, brzina pomeranja se smanjuje. U ovom slučaju pogreška mjerenja nije tako velika.

Učestalost je vrijednost obrnuto proporcionalna analiziranom razdoblju. To jest, da biste izmjerili vrijednost, trebate podijeliti jednu sekundu vremena s brojem razdoblja koja se javljaju tijekom tog razdoblja. Rezultirajuća frekvencija se mjeri u hercima, standard za Rusiju je 50 Hz.

Mjerenje faznog pomaka

Razmatra se fazni pomak - relativni položaj dvaju oscilatornih procesa u vremenu. Parametar se mjeri u dijelovima razdoblja signala, tako da, bez obzira na prirodu perioda i frekvencije, isti fazni pomaci imaju zajedničku vrijednost.

Prvo što treba učiniti prije mjerenja je otkriti koji od signala zaostaje za drugim, a zatim odrediti vrijednost predznaka parametra. Ako je struja vodeća, tada je parametar kutnog pomaka negativan. U slučaju kada je napon ispred, predznak vrijednosti je pozitivan.

Da biste izračunali stupanj faznog pomaka, trebali biste:

1. Pomnožite 360 ​​stupnjeva s brojem ćelija mreže između početka razdoblja.
2. Podijelite rezultat s brojem podjela koje zauzima jedno razdoblje signala.
3. Odaberite negativan ili pozitivan znak.

Nezgodno je mjeriti fazni pomak u analognom osciloskopu, jer grafovi prikazani na ekranima imaju istu boju i ljestvicu. Za promatranja ove vrste koriste se ili digitalni uređaji ili dvokanalni uređaji za postavljanje različitih amplituda na zasebni kanal.

Slični članci: