TEMAT : Pomiary oscyloskopem

CEL ĆWICZENIA: Poznanie podstaw obsługi i podstawowych pomiarów wykonywanych przy pomocy oscyloskopu.

    Oscyloskop elektroniczny jest przyrządem pomiarowym przeznaczonym do obserwacji i pomiarów przebiegów napięciowych zmiennych w czasie. Podstawowymi blokami funkcjonalnymi oscyloskopu są: lampa oscyloskopowa, tor Y ze wzmacniaczem, tor X ze wzmacniaczem, generator podstawy czasu, blok synchronizacji.

    Przy pomocy oscyloskopu można zmierzyć bardzo dużo różnych wielkości elektrycznych i nieelektrycznych. Do podstawowych należą: napięcie, prąd, czas (okres i inne parametry czasowe przebiegu), kąt fazowy, częstotliwość.

Poniższe opisy odnoszą się do oscyloskopu HC 3502C (w dalszej części znajduje się widok płyty czołowej tego oscyloskopu wraz z opisem).

Opis podstaw budowy, działania i obsługi oscyloskopu zawarty jest w dziale OSCYLOSKOP serwisu edukacyjnego OPOREK a także w podręcznikach: Pracownia elektryczna - Marek Pilawski, Pracownia elektroniczna – Leszek Grabowski, Miernictwo elektryczne i elektroniczne - Józef Parchański.

Współczynnik odchylania wyrażony jest w V/dz (w terminologii angielskiej działkę oznacza się div od ang. division) i określa czułość oscyloskopu, mówi o wyskalowaniu osi pionowej.

Współczynnik podstawy czasu wyrażany jest w ms/dz (ang. ms/div) i określa wyskalowanie w czasie osi poziomej.

Przed przystąpieniem do wykonywania pomiarów należy bezwzględnie zapoznać się z instrukcją obsługi oscyloskopu. Warto też dokonać następujących nastaw wstępnych:

Następnie należy doprowadzić, przy pomocy sondy pomiarowej, sygnał z wyjścia generatora przebiegu sinusoidalnego do wejścia INPUT A oscyloskopu. Włączyć oscyloskop (przełącznik POWER w pozycji ON)

W razie potrzeby użyć pokrętła poziomu wyzwalania (13) w celu uzyskania nieruchomego obrazu na ekranie oraz pokręteł przesuwu obrazu w pionie i poziomie.

Przy pomocy pokręteł wzmocnienia 4,5 oraz podstawy czasu 9,10 dobrać wielkość obserwowanego przebiegu tak aby zajmował optymalnie szerokość i wysokość ekranu.

Dokonać pomiaru wybranych parametrów przebiegu.

W dziale OSCYLOSKOP można znaleźć opisy oscyloskopowych metod pomiaru takich wielkości jak:

Pomiar parametrów przebiegu impulsowego

Pomiar przesunięcia fazowego za pomocą oscyloskopu dwukanałowego

Pomiar częstotliwości przez pomiar okresu

Pomiar przesunięcia fazowego metodą Lissajous

Pomiar częstotliwości metodą Lissajous

UWAGI O POMIARACH OSCYLOSKOPEM

    Większość pomiarów oscyloskopem powinna być przeprowadzona za pomocą sondy napięciowej. Często stosuje się sondę RC o tłumieniu 10 i rezystancji wejściowej 10MΩ. Przy wyborze sondy należy uwzględnić, aby:

- sonda była dopasowana do rezystancji i pojemności wejściowej oscyloskopu,

- pasmo przenoszenia i czas narastania sondy były odpowiednie do posiadanego oscyloskopu,

- dla małych napięć wybrać sondę czynną (o tłumieniu ok. 1 i małej pojemności wejściowej),

- dla dużych napięć wybrać sondę bierną o odpowiednim tłumieniu i maksymalnym napięciu wejściowym.

    Przewód masy sondy powinien być tym krótszy, im krótszy jest czas narastania sygnału mierzonego. Na przykład przy pomiarach przebiegów nanosekundowych - sonda powinna mieć końcówkę masy tuż przy czubku sondy, a przewody łączące nie dłuższe niż 2 cm.

    W technice oscyloskopowej stosuje się kable o impedancji falowej: 50Ω (najczęściej), 75Ω i 125Ω. Prawidłowe (tj. bez odbić fali) przesyłanie sygnałów kablem współosiowym zachodzi wtedy, kiedy jest on zamknięty na końcu i na początku impedancją falową.

Połączenia kablami współosiowymi stosuje się wówczas, gdy:

- rezystancja wyjściowa źródła sygnału badanego jest równa rezystancji falowej (charakterystycznej) kabla współosiowego;

- sygnały mierzonego są tak szybko zmienne, że ich przesyłanie bez zniekształcenia może być dokonane tylko za pomocą kabli współosiowych;

- odległość między źródłem badanego sygnału a oscyloskopem jest duża (np. kilka metrów)

    Ze względu na BHP oscyloskop powinien być zasilany z sieci 230V, 50Hz, w której jako ochrona przed porażeniem jest stosowane uziemianie lub zerowanie. Jest on urządzeniem elektrycznym o ochronności 1 klasy. Oscyloskop powinien mieć przewód sieciowy trójżyłowy, zakończony wtyczką dwubiegunową ze stykiem ochronnym. Styk ochronny musi być połączony z masą oscyloskopu. Gdy przewód sieciowy jest włączony do gniazda sieciowego, oscyloskop powinien być obudowany.

 

 


PŁYTA CZOŁOWA OSCYLOSKOPU  HC 3502C I JEJ OPIS

 

19 - Przełącznik zasilania:

        ON włączony,

        OFF - wyłączony

MODUŁ OBRAZU

12 - Wyjście (końcówka) sygnału kalibratora. Przebieg prostokątny Up – p =0,5V    f= 1kHz

20 - Potencjometr regulacji ostrości obrazu

21 - Potencjometr regulacji jaskrawości obrazu

22 - Regulator równoległości linii  podstawy czasu

MODUŁ WYZWALANIA (TRIGGER)

7 - Pokrętło regulacji położenia przebiegów w poziomie

8 - Przycisk rozciągu podstawy czasu (5razy)

9 - Przełącznik skokowej regulacji okresu podstawy czasu. Obrót przełącznika w prawe skrajne położenie włącza tryb odchylania X-Y. Warunkiem uzyskania kalibrowanej wartości podstawy czasu jest ustawienie potencjometru 10 w prawym skrajnym położeniu.

10 - Potencjometr płynnej regulacji okresu podstawy czasu

11 - Wejście (BNC) zewnętrznego sygnału wyzwalającego

13 - Potencjometr regulacji poziomu wyzwalania

14 - Przyciski trybu wyzwalania

       AUTO - podstawa czasu działa nawet przy braku sygnału na wejściu oscyloskopu

15 - przycisk wyboru zbocza wyzwalającego

16 - przełącznik rodzaju sprzężenia sygnałów wyzwalających

AC - wszystkie składowe sygnału są przenoszone do obwodów generatora impulsów wyzwalających - praca normalna

HR REJ - sprzężenie poprzez filtr dolnoprzepustowy

TV - do generatora impulsów wyzwalających doprowadzany jest kompletny sygnał TV

17 - Przycisk uziemiający

18 - Przełącznik źródła sygnału wyzwalającego:

INT - sygnałem wyzwalającym jest suma przebiegów wejściowych obu kanałów

CH-A - sygnałem wyzwalającym jest przebieg z kanału A, z tym że przy pracy jednokanałowej z aktualnego kanału

CH-B - sygnałem wyzwalającym jest przebieg kanału B z uwagą jak wyżej

EXT - impulsy wyzwalające są wytwarzane z przebiegu zewnętrznego doprowadzonego do gniazda 11

MODUŁ ODCHYLANIA PIONOWEGO (VERTICAL)

1 - Gniazdo wejściowe (BNC) sygnału kanału A (CH-A)

2 - Przełącznik rodzaju sprzężenia kanału A

AC: sprzężenie pojemnościowe sygnału wejściowego; składowe stałe sygnału są blokowane

GND: wejście wzmacniacza odchylania pionowego na potencjale zerowym

DC: wszystkie składowe sygnału wejściowego są przenoszone na obwody wejściowe i wyświetlane na ekranie

3 - Przyciski trybu odchylania pionowego:

A - wciśnięcie  uruchamia odchylanie sygnału kanału

B - wciśnięcie  uruchamia odchylanie sygnału kanału

ADD - wciśnięcie uruchamia odchylanie sumą sygnałów A i B

DUAL - wciśnięcie przycisków A i B uruchamia tryb dwukanałowy

W zakresie 0.5ms/dz do 0,2µ/dz przebiegi są siekane (CHOPPING) z częstotliwością ok. 200kHz.

W zakresie 0.5 ms/dz do 0.2 s/dz kanały są przełączane przemiennie (ALT)

24 (INVERT) - odwrócenie polaryzacji kanału, wciśnięcie tego przycisku przy równoczesnym wciśnięciu ADD powoduje wyświetlenie na ekranie różnicy przebiegów A i B

4 - Potencjometr płynnej regulacji czułości (rozciąganie przebiegu w pionie) kanału A

5 - Przełącznik zakresów czułości wejściowej (VOLTS/DIV) kanału A. Warunkiem uzyskania     kalibrowanej wartości tłumienia jest ustawienie potencjometru 4 w prawym skrajnym położeniu

6 - Pokrętło regulacji położenia w pionie przebiegu kanału A

23 - Pokrętło regulacji i położenia w pionie przebiegu kanału B (CH-B)

24 - Przycisk odwracania polaryzacji kanału B (wciśnięcie odwraca fazę)

25 - Przełącznik czułości wejściowej (VOLTS/DIV) kanału B. Parametry jak dla kanału A (5)

26 - Potencjometr płynnej regulacji czułości (rozciąganie przebiegu w pionie) kanału B

27 - Gniazdo wejściowe (BNC) sygnału kanału B (CH-B)

28 - Przełącznik rodzaju sprzężenia kanału B. Parametry jak dla kanału A (2)

29 - Włącznik funkcji testowania biernych podzespołów elektronicznych (COMP.TEST)

 

LITERATURA
  1. Grabowski L. Pracownia elektroniczna - układy elektroniczne, WSiP

  2. Pilawski M. Pracownia elektryczna, WSiP

  3. Parchański J. Miernictwo elektryczne i elektroniczne, WSiP

  4. Rydzewski J. Pomiary oscyloskopowe, WNT

  5. Chwaleba A., Moeschke B., Płoszajski G. Elektronika, WSiP

  6. Instrukcja obsługi oscyloskopu HC 3502C

POWRÓT DO SPISU TREŚCI