Por que preciso de um osciloscópio?

Mais cedo ou mais tarde, qualquer engenheiro eletrônico iniciante, se não desistir de seus experimentos, passará a circuitos nos quais você precisa monitorar não apenas correntes e tensões, mas também a operação do circuito em dinâmica. Isso é especialmente necessário em vários geradores e dispositivos de pulso. Não há nada a ver sem um osciloscópio!

Dispositivo assustador, hein? Um monte de canetas, alguns botões e até a tela e o nifiga não estão claros sobre o que está aqui e por quê. Nada, vamos consertar agora. Agora eu vou lhe dizer como usar o osciloscópio.

De fato, tudo é simples aqui - o osciloscópio, grosso modo, é apenas ... voltímetro! Apenas astuto, capaz de mostrar uma mudança na forma da tensão medida.

Como sempre, vou explicar com um exemplo abstrato

Imagine que você está em pé na frente de uma estrada de ferro e um trem sem fim, composto exatamente pelos mesmos carros, passa por você a uma velocidade frenética. Se você ficar de pé e olhar para eles, não verá nada além de lixo embaçado.

E agora colocamos na sua frente uma parede com uma janela. E começamos a abrir a janela somente quando o próximo carro estiver na mesma posição que o anterior. Como temos os mesmos vagões, é totalmente opcional que você veja o mesmo vagão. Como resultado, imagens de carros diferentes, mas idênticos, aparecerão na frente dos seus olhos na mesma posição, o que significa que a imagem será interrompida por assim dizer. O principal é sincronizar a abertura da janela com a velocidade do trem para que, ao abrir, a posição do carro não mude. Se a velocidade não coincidir, os carros se moverão para frente ou para trás com uma velocidade dependendo do grau de dessincronização.

Baseado no mesmo princípio luz estroboscópica - um dispositivo que permite examinar rábano em movimento rápido ou rotativo. Lá, também, a cortina abre e fecha rapidamente e rapidamente.

Portanto, o osciloscópio é o mesmo estroboscópio, apenas eletrônico. E ele não mostra carros, mas mudanças periódicas de tensão. Para o mesmo senoide, por exemplo, cada período subsequente é semelhante ao anterior, então por que não "pará-lo", mostrando um período de cada vez.

Design do osciloscópio

Isso é feito através tubo de raiosistema de desvio e gerador de varredura.

Em um tubo de feixe, um feixe de elétrons que cai na tela faz o fósforo brilhar, e as placas do sistema de deflexão permitem que esse feixe seja perseguido por toda a superfície da tela. Quanto mais forte a tensão aplicada aos eletrodos, mais o feixe se desvia. Alimentando uma placa X tensão dente de serra nós criar uma varredura. Ou seja, o feixe se move da esquerda para a direita e, de repente, retorna e continua novamente. E na placa Y aplicamos a tensão estudada.

O princípio de operação do osciloscópio

Então, tudo é simples, se o início da aparência do período da serra (o feixe estiver na posição extrema esquerda) e o início do período do sinal coincidirem, então, em um passo da varredura, um ou vários períodos do sinal medido são desenhados e a imagem parece parar. Ao alterar a velocidade de varredura, é possível conseguir que apenas um período permaneça na tela - ou seja, um período do sinal medido passará em um período de serra.

Sincronizar

Você pode sincronizar a serra com o sinal manualmente, ajustando o botão de velocidade para que a onda senoidal pare e possível por nível. Ou seja, indicamos em que nível de tensão na entrada você deseja executar o gerador de varredura. Assim que a tensão de entrada exceder o nível, o gerador de varredura será iniciado imediatamente e nos dará um impulso.

Como resultado, o gerador de varredura emite a serra somente quando necessário. Nesse caso, a sincronização é completamente automática. Ao escolher um nível, um fator como interferência deve ser considerado.Portanto, se você tomar um nível muito baixo, pequenas agulhas de interferência poderão iniciar o gerador quando você não precisar dele, e se você elevar um nível muito alto, o sinal poderá passar por baixo e nada acontecerá. Mas aqui é mais fácil girar o botão você mesmo e imediatamente tudo ficará claro.

Além disso, o sinal de sincronização pode ser fornecido a partir de uma fonte externa.

Para detalhes sobre como os osciloscópios são organizados e funcionam, veja aqui: Osciloscópio eletrônico

Então, na teoria do forno, passamos a praticar

Mostrarei pelo exemplo do meu osciloscópio, roubado uma vez na empresa de defesa do Rotor Design Bureau :). A oscilação usual, não muito sofisticada, mas confiável e simples como uma marreta.

Então:

Acho que o brilho, o foco e a iluminação da balança não precisam de explicação. Essas são as configurações da interface.

Amplificador U e setas para cima e para baixo. Este botão permite aumentar ou diminuir a imagem do sinal. Adicionando a ele um deslocamento extra. Porque Sim, às vezes não há tamanho de tela suficiente para acomodar todo o sinal. Temos que descer, pegando zero, não no meio, mas na borda inferior.

Abaixo está uma chave de alternância de entrada direta para capacitiva. Esta chave de alternância, de uma forma ou de outra, está ativada, sem exceção dos osciloscópios. O importante! Permite conectar o sinal ao amplificador diretamente ou através de um capacitor. Se conectado diretamente, o componente constante e a variável serão aprovados. E apenas a variável passa pelo Conder.

Por exemplo, precisamos observar o nível de ruído da fonte de alimentação do computador. A voltagem é de 12 volts e a quantidade de interferência não pode ser superior a 0,3 volts. No contexto de 12 volts, esses miseráveis ​​0,3 volts serão completamente invisíveis. Obviamente, você pode aumentar o ganho ao longo de Y, mas o gráfico sairá da tela e não haverá deslocamento suficiente ao longo de Y para ver o topo. Depois, precisamos apenas cortar o capacitor e, em seguida, esses 12 volts de corrente constante se depositarão nele, e apenas um sinal alternativo passará para o osciloscópio, os mesmos 0,3 volts de interferência. O que pode ser fortalecido e visto em pleno crescimento.

Em seguida, é o conector coaxial para conectar a sonda. Cada sonda contém um sinal e um terra. A terra geralmente é plantada no sinal de menos ou no fio comum do circuito, e o sinal é empurrado ao longo do circuito. O osciloscópio mostra a tensão na sonda em relação ao fio comum. Para entender onde o sinal e onde a Terra é suficiente para dar uma mão por sua vez. Se você pegar o general, a tela ainda será o pulso do cadáver. E se você captar o sinal, verá um monte de srach na tela - apontando para o seu corpo, que atualmente serve como antena. Em algumas sondas, especialmente nos osciloscópios modernos, um divisor de tensão de 1:10 ou 1: 100 é construído no interior, o que permite conectar o osciloscópio até em um soquete, sem risco de queimar. Ele liga e desliga com a chave seletora na sonda.

Quase todos os osciloscópios têm uma saída de calibração. No qual você sempre pode encontrar um sinal retangular com uma frequência de 1KHz e uma voltagem de cerca de meio volt. Dependendo do modelo da oscilação. É usado para verificar a operação do osciloscópio, bem, às vezes é útil para fins de teste :)

Ganho e duração de dois tornados robustos

O ganho é usado para escalar o sinal ao longo do eixo Y. Ele também mostra quantos volts por divisão serão exibidos.

Digamos, se você tem 2 volts por divisão e o sinal na tela atinge uma altura de duas células da grade dimensional, a amplitude do sinal é de 4 volts.

A duração determina a frequência de varredura. Quanto menor o intervalo, maior a frequência, mais sinal de alta frequência você pode ver. Aqui as células são graduadas em mili e microssegundos. Portanto, pela largura do sinal, você pode calcular quantas células são e, multiplicando-o pela escala ao longo do eixo X, obterá a duração do sinal em segundos. Você também pode calcular a duração de um período e, sabendo a duração, é fácil encontrar a frequência do sinal f = 1 / t

A pipeta superior nas torções permite alterar a escala sem problemas. Geralmente, estou no meu clique para sempre saber claramente qual é minha escala.

Também há uma entrada X na qual você pode aplicar seu sinal, em vez de uma serra de varredura. Assim, o osciloscópio pode servir como uma TV ou monitor, se você coletar um circuito que formará uma imagem. Um botão giratório com as palavras Varredura e setas esquerda e direita permite conduzir o gráfico na tela esquerda e direita. Às vezes, é conveniente ajustar a área desejada para a divisão da grade.

Bloco de sincronização

Botão de nível - define o nível a partir do qual o gerador de serra será iniciado.

A mudança de interno para externo permite aplicar pulsos de clock a uma entrada de uma fonte externa.

Um interruptor rotulado +/- alterna a polaridade do nível. Não disponível em todos os osciloscópios.

Lidar com estabilidade - permite que você tente escolher manualmente a velocidade da sincronização.

Início rápido

Então, você ativou a oscilação. A primeira coisa a fazer é fechar a sonda de sinal para o seu próprio crocodilo de terra. Nesse caso, “Pulso do cadáver” deve aparecer na tela. Se não aparecer, gire os botões de estabilização, as compensações e o nível - talvez ele tenha se escondido atrás da tela ou não tenha sido iniciado devido ao nível insuficiente.

Assim que a tira aparecer, defina a torção para mudar para zero. Se você osciloscópio analógico, especialmente se antigo, deixe aquecer. Depois de ligar, o meu flutua por mais quinze minutos.

Em seguida, defina o limite de medição de tensão. Tome com uma margem, se você reduzir alguma coisa. Agora, se você conectar o fio terra do osciloscópio ao menos a bateria e o sinal ao sinal de mais, verá como o gráfico salta em um volts e meio. A propósito, os osciloscópios antigos geralmente começam a vacilar, por isso é útil olhar para a fonte de tensão de referência para ver com que precisão ela exibe a tensão.

Seleção do osciloscópio

Se você acabou de começar, qualquer um fará. É altamente desejável se for de canal duplo. Ou seja, ele terá duas sondas e duas reviravoltas de ganho, para o primeiro e o segundo canal, o que permite obter simultaneamente dois gráficos.

O segundo critério mais importante do osciloscópio é a frequência. A frequência máxima do sinal que ele pode captar. Até agora, 1 MHz era suficiente para eu não balançar. Os osciloscópios vendidos nas lojas já têm uma frequência de 10 MHz ou superior. O osciloscópio mais barato que vi custou 5 mil rublos - OSU-10. O de dois canais já vale 10 mil, mas eu pretendia usar um RIGOL DS1042CD digital por kilobax. Pedidos diferentes - brinquedos diferentes. Mas, repito, 1 MHz é suficiente para começar e suficiente por um longo tempo. Portanto, encontre pelo menos algum tipo de osciloscópio. E aí você entenderá o que precisa.

Veja também sobre este tópico: Como usar o osciloscópio