Como usar o osciloscópio

No artigo “Osciloscópio eletrônico - dispositivo, princípio de operação” este aparelho universal foi descrito brevemente. As informações fornecidas são suficientes para tornar o processo de medição consciente, mas, no caso de reparo de um dispositivo tão complexo, será necessário um conhecimento mais profundo, porque o circuito dos osciloscópios eletrônicos é muito diversificado e bastante complicado.

Na maioria das vezes, um radioamador iniciante tem à sua disposição um osciloscópio de feixe único, mas, depois de dominar os métodos de uso de um instrumento desse tipo, não será difícil mudar para um osciloscópio de dois feixes ou digital.

A Figura 1 mostra um osciloscópio C1-101 bastante simples e confiável, com tão poucos cabos que é absolutamente impossível ficar confuso. Observe que este não é um tipo de osciloscópio para aulas de física nas escolas, mas apenas que foi usado na produção há apenas vinte anos.

Potência do osciloscópio não apenas 220V. Ele pode ser alimentado por uma fonte de 12V DC, como uma bateria de carro, que permite usar o dispositivo em campo.

Figura 1. Osciloscópio C1-101

Ajustes auxiliares

No painel superior do osciloscópio, existem botões para ajustar o brilho e o foco do feixe. Seu objetivo é claro sem explicação. No painel frontal estão todos os outros controles.

Dois botões giratórios, indicados por setas, permitem ajustar a posição do feixe vertical e horizontalmente. Isso permite que você combine com mais precisão a imagem do sinal na tela com a grade para melhorar a leitura das divisões.

O nível de tensão zero está localizado na linha central da escala vertical, o que permite observar um sinal bipolar sem um componente constante.

Para estudar um sinal unipolar, por exemplo, circuitos digitais, é melhor mover o feixe para a divisão inferior da escala: você obterá uma escala vertical de seis divisões.

No painel frontal, há também um interruptor e um indicador de energia.

Ganho de sinal

O interruptor "V / div" define a sensibilidade do canal de deflexão vertical. O ganho do canal Y é calibrado, muda em incrementos de 1, 2, 5, não há ajuste suave da sensibilidade.

A rotação dessa chave deve garantir que a amplitude do pulso em estudo seja pelo menos 1 divisão da escala vertical. Somente então a sincronização estável do sinal pode ser alcançada. Em geral, você deve tentar obter o maior alcance possível do sinal, até que ele ultrapasse a grade. Nesse caso, a precisão das medições aumenta.

Em geral, a recomendação para escolher o ganho pode ser a seguinte: desaparafuse o interruptor no sentido anti-horário até a posição 5V / div e gire o botão no sentido horário até que a amplitude do sinal na tela se torne conforme recomendado no parágrafo anterior. É como no caso de um multímetro: se a magnitude da tensão medida for desconhecida, inicie a medição na faixa de tensão mais alta.

A posição mais recente no sentido horário do interruptor de sensibilidade na direção vertical é indicada por um triângulo preto com a inscrição "5DEL". Nesta posição, pulsos retangulares com um intervalo de 5 divisões aparecem na tela, a frequência do pulso é de 1 KHz. O objetivo desses pulsos é verificar e calibrar o osciloscópio. Em conexão com esses impulsos, um caso um tanto cômico é lembrado, que pode ser contado como uma piada.

Uma vez, um camarada veio à nossa oficina e pediu para usar um osciloscópio para estabelecer algum tipo de estrutura feita por ele mesmo.Após vários dias de tormento criativo, ouvimos uma exclamação dele: “Ah, você desligou a energia, mas que impulsos são tão bons! Aconteceu que, por ignorância, ele simplesmente ligou os pulsos de calibração, que não são controlados por nenhum botão no painel frontal.

Entrada aberta e fechada

Diretamente abaixo do interruptor de sensibilidade há um interruptor de três posições dos modos de operação, que são freqüentemente chamados de "entrada aberta" e "fechada". Na posição extrema esquerda deste interruptor, é possível medir tensões diretas e alternadas com um componente constante.

Na posição correta, a entrada do amplificador de desvio vertical é ativada através do capacitor, que não passa pelo componente constante, mas você pode ver a variável, mesmo que o componente constante esteja longe de 0V.

Como exemplo de uso de uma entrada fechada, pode-se citar um problema prático tão amplo como medir a ondulação de uma fonte de energia: a tensão de saída da fonte é 24V e a ondulação não deve exceder 0,25V.

Se assumirmos que a tensão é 24V com uma sensibilidade do canal de desvio vertical de 5V / div. ocupando quase cinco divisões da escala (o zero terá que ser definido na linha mais baixa da escala vertical), o feixe voará até o topo e as pulsações em décimos de volt serão quase invisíveis.

Para medir com precisão essas pulsações, basta colocar o osciloscópio no modo de entrada fechado, colocar o feixe no centro da escala vertical e selecionar uma sensibilidade de 0,05 ou 0,1 V / div. Nesse modo, a medição de ondulação será bastante precisa. Note-se que o componente constante pode ser bastante grande: a entrada fechada foi projetada para operar com uma tensão constante de até 300V.

Na posição intermediária do comutador, a sonda de medição é simplesmente desconectada da entrada do amplificador Y, o que possibilita definir a posição do feixe sem desconectar a sonda da fonte de sinal.

Em algumas situações, essa propriedade é bastante útil. O mais interessante é que essa posição é indicada no painel do osciloscópio pelo ícone de um fio comum, terra. Parece que a sonda está conectada a um fio comum. E então o que vai acontecer?

Em alguns modelos de osciloscópio, a chave do modo de entrada não possui uma terceira posição, é apenas um botão ou chave seletora que alterna entre os modos de entrada aberto / fechado. É importante que, em qualquer caso, exista essa opção.

Para avaliar preliminarmente o desempenho do osciloscópio, basta tocar no final do sinal (às vezes quente) da sonda com o dedo: uma dica de rede na forma de um feixe embaçado deve aparecer na tela. Se a frequência de varredura estiver próxima da frequência da rede, uma onda senoidal embaçada, rasgada e desgrenhada aparecerá. Quando um dedo toca na extremidade "terra" dos captadores na tela, naturalmente, não haverá.

Aqui você pode se lembrar de uma das maneiras de verificar uma falha nos capacitores: se você pegar um capacitor que pode ser reparado na mão e tocá-lo com a ponta quente, o mesmo senoide desgrenhado aparece na tela. Se o capacitor estiver aberto, nenhuma alteração ocorrerá na tela.

Gerenciamento de varredura

Alterne "Hora / div." defina a duração da varredura. Ao observar um sinal periódico girando essa chave, verifique se um ou dois períodos de sinal são exibidos na tela.

Figura 2

O botão de sincronização da varredura C1-101 é indicado por apenas uma palavra, "Nível". Além dessa caneta, o osciloscópio C1-73 possui um botão de "estabilidade" (alguma característica do circuito de varredura); para alguns osciloscópios, a mesma caneta é simplesmente chamada de "SYNCHR". O uso desta caneta deve ser descrito em mais detalhes.

Como obter uma imagem de sinal estável

Quando conectada ao circuito sob investigação, a tela geralmente exibe a imagem mostrada na Figura 3.

Figura 3

Para obter uma imagem estável, gire o botão “Sync.”, Rotulado como “Level” no painel frontal do osciloscópio C1-101. Em vários osciloscópios, por algum motivo, diferentes designações de elementos de controle são encontradas, mas na verdade é a mesma caneta.

Figura 4. Sincronização de imagem

Para obter um sinal estável da imagem tremida mostrada na Figura 19, basta girar o botão “SYNCHR”. ou no nosso caso "nível". Ao girar no sentido anti-horário para o sinal de menos, uma imagem de sinal aparecerá na tela, neste caso, um sinusóide, mostrado na Figura 20a. A sincronização começa na extremidade descendente do sinal.

Quando você gira o mesmo botão para o sinal de mais, a mesma onda senoidal será semelhante na Figura 4b: a varredura começa em uma borda ascendente. O primeiro período de onda senoidal começa logo acima da linha zero, isso afeta o horário de início da varredura.

Se o osciloscópio tiver uma linha de atraso, não haverá essa perda. Para um sinusóide, isso pode não ser particularmente perceptível, mas ao estudar um pulso retangular, você pode perder toda a frente do pulso na imagem, o que, em alguns casos, é bastante importante. Especialmente quando se trabalha com digitalização externa.

Trabalhando com verificação externa

Ao lado do controle "LEVEL" está uma chave seletora, designada como "EXT / IN". Na posição "VNUTR", a varredura começa a partir do sinal sob investigação. É suficiente aplicar o sinal em teste na entrada Y e girar o botão “LEVEL” até que uma imagem estável apareça na tela, como mostra a Figura 4.

Se o referido interruptor de alavanca estiver na posição “OUT”, não será possível obter uma imagem estável com a rotação do botão “LEVEL”. Para fazer isso, você precisa enviar um sinal através do qual a imagem será sincronizada com a entrada de sincronização externa. Esta entrada está localizada em um painel de plástico branco localizado à direita da entrada Y.

As tomadas de saída de tensão da rampa (usadas para controlar vários GKCh), a saída de tensão de calibração (pode ser usada como um gerador de pulso) e a tomada de fio comum também estão localizadas lá.

Como exemplo, onde pode ser necessário trabalhar com uma varredura externa, podemos usar o circuito de atraso de pulso mostrado na Figura 5.

Figura 5. Circuito de atraso de pulso no timer 555

Quando um pulso positivo é aplicado à entrada do dispositivo, o pulso de saída aparece com um atraso determinado pelos parâmetros da cadeia RC, o tempo de atraso é determinado pela fórmula mostrada na figura. Mas de acordo com a fórmula, o valor é determinado muito aproximadamente.

Na presença de um osciloscópio de dois feixes, é muito fácil determinar o tempo: basta aplicar os dois sinais a entradas diferentes e medir o tempo de atraso do pulso. E se não houver osciloscópio de feixe duplo? É aqui que o modo de verificação externa vem em socorro.

A primeira coisa a fazer é aplicar o sinal de entrada do circuito (Fig. 5) à entrada de sincronização externa e conectar a entrada Y aqui. Em seguida, girando o botão LEVEL, obtenha uma imagem estável do pulso de entrada, como mostra a Figura 5b. Nesse caso, duas condições devem ser atendidas: a chave seletora VNESH / VNUTR está na posição VNESh e o sinal sob investigação deve estar em operação. periódica e não única, como mostra a Fig. 5.

Depois disso, é necessário lembrar a posição na tela do sinal de entrada e aplicar o sinal de saída na entrada Y. Resta apenas calcular o atraso necessário nas divisões da escala. Naturalmente, este não é o único circuito em que pode ser necessário determinar o tempo de atraso entre dois pulsos; existem muitos desses circuitos.

O próximo artigo abordará os tipos de sinais em estudo e seus parâmetros, além de como fazer várias medições usando um osciloscópio.

Continuação do artigo: Como fazer uma medição do osciloscópio

Boris Aladyshkin