Меню

Измерение формы тока осциллографом

Осциллограф — что это такое, принцип работы, как использовать

oscillograph

Электрические измерения

Все об осцилографах

Осциллограф является важным инструментом в любом рабочем месте электротехники. Неважно, новичок вы или профессиональный инженер, вам понадобится этот инструмент.

Если вы ищете более продвинутое приспособление, которое может предоставить вам больше информации, чем ваш мультиметр, для устранения неполадок в вашей цепи, осциллограф является обязательным!

Осциллограф что это такое?

Осциллограф – это тип электронного контрольно- измерительного прибора , который может графически отображать изменения напряжения сигнала. Другие сигналы (такие как звук или вибрация) могут быть преобразованы в напряжения и отображены на экране осциллографа.

Инженеры используют осциллографы для изучения процесса изменения различных электрических явлений в лабораторных условиях. Он может использоваться для захвата, обработки, отображения и анализа формы сигнала и ширины полосы электронных сигналов.

Они отображают электрический сигнал, поскольку он изменяется во времени, и создают двухмерный график с осью X, являющейся временем, и осью Y, являющейся напряжением.

осциллограф

Основные функции осциллографа

Принцип работы осциллографа:

  • Отображает и рассчитывает частоту и амплитуду колебательного сигнала на графике.
  • Отображает напряжение и время определенного сигнала.
  • Устраните возможные неисправные компоненты вашего проекта, посмотрев на ожидаемую производительность конкретного компонента. (показывает, искажает ли неисправный компонент сигнал)
  • Показывает, какая часть сигнала является постоянным током (DC) или переменным током (AC).

Если вы посмотрите на осциллограф, вокруг экрана будут элементы управления. Их можно использовать для настройки масштаба графика (по вертикали и по горизонтали), который позволяет увеличивать и уменьшать сигнал. Есть также триггеры для стабилизации и отображения повторяющихся сигналов.

Что может измерять осцилограф

Осциллограф, в основном используемый для измерения напряжения, может измерять множество других сигналов от:

  • Постоянный ток
    • Чтобы измерить ток, вы можете измерить падение напряжения на шунтирующем резисторе или использовать датчик тока.
  • Звук
    • Для измерения звука используйте преобразователь, который преобразует аудиосигнал в напряжение.
  • Частота и период
    • Частота = количество раз в секунду повторение сигнала
    • Period = количество секунд, которое занимает каждый повторяющийся сигнал.
  • Рабочий цикл
    • Соотношение продолжительности положительного сигнала и отрицательного в каждом периоде.
  • Время подъема и падения
    • Измерьте продолжительность, когда сигналы поднимаются до высокой точки, и продолжительность, когда сигналы падают до нижней точки.
    • Полезно, если вы хотите узнать, как быстро цепь может реагировать на сигналы
  • Характеристики напряжения
    • Измерьте величину (амплитуду) сигнала (амплитуду от пика до пика)
    • Максимальное и минимальное напряжение (рассчитайте максимальное и минимальное напряжение вашего сигнала)
    • Среднее и среднее напряжение
  • Сопротивление
  • Напряжение постоянного тока / напряжение переменного тока

oscilloscope

Когда следует использовать осциллограф?

Вот несколько сценариев, в которых осциллограф будет полезен при поиске неисправностей и в исследовательских ситуациях:

  • Попытка найти ЧАСТОТУ и УСТОЙЧИВОСТЬ сигнала. (Важно, если вы пытаетесь отладить схему.) Используя O-scope, вы можете определить, не работает ли определенный компонент в вашей схеме.
  • Попытка найти, сколько шума в вашей цепи.
  • Определение формы волны . (квадрат, пилообразная, шаг, импульс, синус)
  • Количественная оценка разности фаз между двумя разными сигналами.

Типы осциллографов

Есть в основном 2 типа осцилографов, которые являются аналоговыми или цифровыми типами. Разница заключается в том, что аналоговые оптические приборы используют непрерывные переменные напряжения и используют электронный луч, чтобы напрямую отображать входное напряжение на дисплей, в то время как цифровые оптические приборы измеряют входной сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя и отображают это показание на дисплее. ,

Аналоговые области часто старше, имеют меньшую пропускную способность и меньше функций, поэтому мы не будем много говорить о них.

Цифровые варианты

Под категорией цифровых областей они далее разделены на больше категорий:

  • Цифровой запоминающий осциллограф (DSO) : имеет память для хранения сигналов и их отображения в течение определенного периода времени.
  • Цифровые люминофорные осциллографы (DPO) : использует архитектуру параллельной обработки, позволяющую захватывать и отображать сигналы.
  • Осциллографы с цифровой выборкой : Используются для анализа высокочастотных сигналов, например, до 50 ГГц.

oscilloscope-1

Какой осциллограф выбрать

Существуют различные типы осциллографов, а именно цифровые и аналоговые осциллографы, и их разновидности, такие как:

  • Аналоговые пробоотборные осциллографы
  • Ручные осциллографы
  • Компьютерные осциллографы
  • Осциллографы со смешанным сигналом

Разница в таких параметрах, как частота дискретизации, глубина памяти, количество каналов, требования к зонду, ширина полосы и возможности анализа, определяет, какой осциллограф лучше всего подходит для данной среды. Осциллографы имеют три основных компонента: электронную пушку, горизонтальные и вертикальные отклоняющие пластины и люминофорный экран. Электронная пушка обеспечивает постоянный поток электронов, который движется в постоянном направлении. Электроны проходят через горизонтальные и вертикальные отклоняющие пластины, и результирующее электрическое поле отклоняет электроны, чтобы двигаться вертикально или горизонтально. Полученный таким образом электронный луч попадает на люминофорный экран и производит отображение на мониторе осциллографа.

Осциллографы могут измерять частоту и амплитуду сигнала, а также отображать форму сформированного сигнала. Он также предоставляет всю качественную и количественную информацию о временном интервале, времени нарастания и искажении сформированного сигнала. Анализ в реальном времени, который может быть предоставлен, в основном полезен для диагностики. Электрические сигналы, такие как аудио, можно преобразовать в напряжения и наблюдать на осциллографе. Регулировка возможна с помощью ручек и органов управления, расположенных на передней панели.

Однако, поскольку они предназначены главным образом для наблюдения за осциллограммой, осциллографы менее точны, чем другие испытательные устройства, для измерения напряжения постоянного тока. По сравнению с другими электронными и электрическими измерительными приборами осциллографы являются дорогостоящими и сложными. Потребность в техническом обслуживании и ремонте может быть выше для осциллографов, и обучение их эксплуатации может быть более сложным, чем для другого аналогичного оборудования.

С таким количеством типов осциллографов с различными функциями и характеристиками, может быть трудно выбрать один для себя.

Ответ прост, выберите тот, который больше всего подходит для вашего проекта! Например, небольшие легкие портативные цифровые осциллографы идеально подходят для вас, если вы хотите что-то портативное и простое в транспортировке.

Лично я предпочитаю DSO, как показано выше, поскольку они предоставляют хранилище, где вы можете хранить, захватывать, отображать и распечатывать сигналы в любое время. Не говоря уже о том, что DSO, показанный выше, имеет размер всего 99,5 мм x 58,5 мм, что делает его очень портативным и может поместиться даже в вашем кармане!

осциллограф-1

Например:

Осциллограф DSCope U3P100 – это ультрапортативный двухканальный цифровой осциллограф на базе USB, обладающий высокой производительностью (полоса пропускания 100 МГц, частота дискретизации 1 ГГц / с, 2 М в режиме реального времени и длина одиночной записи 256 М). С помощью простого в использовании кроссплатформенного программного обеспечения DSView ваши схемы могут быть отлажены и проанализированы с использованием желаемой операционной системы.

Кроме того, благодаря компактным размерам вы можете удобно наблюдать за аналоговой волной и ее частотным спектром в любом месте в любое время. Это ультрапортативный осциллограф, который можно легко положить в карман и носить с собой. Кроме того, его внешний корпус изготовлен из алюминия с ЧПУ для защиты и безвентиляторный дизайн без шума.

Как пользоваться осциллографом

Наконец, после изучения функций, измерений и типов осциллографа, как на самом деле работает осциллограф?

Шаг 1: Включите осциллограф

  • Во-первых, вам, конечно, придется включить осциллограф, прежде чем что-либо еще. Для этого просто нажмите переключатель, который часто обозначается как «Питание» или «Линия».
  • Если к осциллографу ничего не подключено, на дисплее должна появиться плоская линия. (это означает, что напряжение на входе не меняется со временем »
  • На этом этапе не забудьте также подключить ваши датчики к устройству.

Шаг 2. Подключение к колеблющемуся сигналу

  • Для этого шага вам понадобится постоянный сигнал постоянной частоты.
    • Большинство областей уже будут иметь встроенный генератор частоты, чтобы излучать надежную волну заданной частоты. (Установите его на импульсную или прямоугольную волну с амплитудой 2,5 В при 500 Гц)
    • Если у вас нет генератора сигналов, вы можете загрузить код в Arduino для генерации сигнала.
Читайте также:  Простреливает как током в шее

Шаг 3: Триггер

  • Как только вы подключитесь к сигналу через ваши пробники, вы должны начать видеть, как сигнал начинает танцевать на вашем экране.
  • Перемещая горизонтальные и вертикальные системные ручки, вы можете перемещать осциллограмму вокруг экрана. (Если вы поверните регуляторы масштаба по часовой стрелке, он увеличит масштаб вашего сигнала, а если вы повернете его против часовой стрелки, он уменьшит масштаб.)
  • Теперь, если ваша волна на дисплее нестабильна, поверните регулятор уровня триггера. При этом вы увидите, как индикатор уровня триггера перемещается вверх и вниз по дисплею.
  • Обратите внимание, что если триггер выше самого высокого пика вашего сигнала, сигнал станет нестабильным.

Шаг 4: Начните измерения!

  • Теперь вы готовы начать измерения с помощью своего оптического прицела! Для начала я с вами, ребята, расскажу, как измерить амплитуду.
  • Прежде чем мы начнем, что такое амплитуда? Амплитуда волны – это разница между высотой пиков волны и ее равновесием.
  • Например, для измерения амплитуды расстояние между линией равновесия и пиком волны составляет 3,5 вертикальных деления сетки, с вольт / делением при 1 В, 3,5 вертикальных деления сетки = амплитуда волны составляет 3,5 В.

oscillograf

Заключение

Подводим итоги: прибор нужен для более точных и актуальных измерений, для определения показателей электронных цепей, звуковых волн, электромагнитных устройств. Выбор конкретной модели будет зависеть только от цели и назначения, а не от цены или производителя. Универсально решения нет, что бы там не говорил производитель, все нужно подгонять под измеряемую аппаратуру.

Источник

Практическая работа. Измерение электрических величин с помощью электронно-лучевого осциллографа

Практические работы Электротехника Практические работы Измерительная техника

Практическая работа. Измерение электрических величин с помощью электронно-лучевого осциллографа

Цель работы. Ознакомление с устройством и работой электронного осциллографа, измерение с помощью осциллографа электрических величин.

Краткие теоретические сведения.

Осциллограф – прибор, показывающий форму напряжения во времени. Также он позволяет измерять ряд параметров сигнала, такие как напряжение, ток, частота, угол сдвига фаз. Но главная польза от осциллографа – возможность наблюдения формы сигнала. Во многих случаях именно форма сигнала позволяет определить, что именно происходит в цепи рис.1.

рис1

Принцип действия осциллографа.

«Сердцем» прибора является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). ЭЛТ является электронной лампой, и, как и все лампы, она «заполнена» вакуумом. Катод излучает электроны, а система фокусировки формирует из них тонкий луч. Этот электронный луч попадает на экран, покрытый люминофором, который под воздействием электронной бомбардировки светится, и в центре экрана возникает светящаяся точка.

Две пары пластин ЭЛТ отклоняют электронный луч в двух взаимно перпендикулярных направлениях, которые можно рассматривать как координатные оси. Поэтому для наблюдения на экране ЭЛТ исследуемого напряжения необходимо, чтобы луч отклонялся по горизонтальной оси пропорционально времени, а по вертикальной оси – пропорцио-нально исследуемому напряжению.

На пластины горизонтального отклонения луча (расположенные вертикально) подается напряжение развертки. Оно имеет пилообразную форму: постепенно линейно нарастает и быстро спадает (рис. 3). Отрицательное напряжение отклоняет луч влево, а положитель-ное – вправо (если смотреть со стороны экрана). В результате луч движется по экрану слева направо с определенной постоянной скоростью, после чего очень быстро возвращается к левой границе экрана и повторяет свое движение. Расстояние, которое проходит луч вдоль горизонтальной оси, пропорционально времени. Этот процесс называется разверткой, а горизонтальная линия, которую луч прочерчивает по экрану, называется линией развертки (иногда при измерениях ее называют нулевой линией). Она играет роль оси времени t графика. Частота повторения пилообразных импульсов называется частотой развертки, но она для измерений не используется.

рис2-Устройство электронно-лучевой трубки с электростатическим управлением.

Рис. 3. Форма напряжения развертки

Если при этом на пластины вертикального отклонения (расположенные горизонтально) подать исследуемое напряжение, то луч начнет отклоняться и по вертикали: при положительном напряжении вверх, а при отрицательном – вниз. Движения по вертикали и по горизонтали происходят одновременно и в результате исследуемый сигнал «разворачивается» во времени. Получившееся изображение называется осциллограммой.

Кроме линейной существует еще круговая и спиральная развертки, а также фигуры Лиссажу, когда один из сигналов является разверткой для второго.

Важным моментом является соотношение частот развертки и сигнала. Если эти частоты в точности равны, то на экране отображается ровно один период исследуемого сигнала. Если частота сигнала вдвое больше частоты развертки, то мы увидим два периода, если втрое – то три. Если частота сигнала вдвое меньше частоты развертки, то мы увидим только половину периода сигнала. Частоту (скорость) развертки можно регулировать в широких пределах. Но изображение будет стабильным только в том случае, если частоты развертки и сигнала точь-в-точь совпадают. При малейшем несовпадении частот, каждое начало движения луча по экрану будет соответствовать новой точке функции входного сигнала, и ее график каждый раз будет рисоваться в новом положении. При небольшом несовпадении частот (доли герца) это будет выглядеть как график, «плывущий» влево или вправо. При несовпадении частот в несколько герц и более, осциллограмма становится нечитаемой (рис. 4).

Рис. 4. Осциллограмма при отсутствии синхронизации.

Добиться абсолютно точного совпадения частот (особенно в десятки-сотни килогерц) практически невозможно. Поэтому разверткой в осциллографе управляет специальная схема синхронизации. Она задерживает начало движения луча по экрану так, чтобы луч начинал двигаться в тот момент, когда входное напряжение достигло определенного значения. В этом случае луч начинает движение (и рисование осциллограммы) каждый раз с одной и той же точки графика входного сигнала. В результате каждое следующее движение луча рисует картинку в одном и том же положении, даже если частоты сигнала и развертки заметно не совпадают. Изображение получается стабильным и устойчивым. Напряжение сигнала, при котором происходит синхронизация (уровень синхронизации), задается органами управления осциллографа. Визуально изменение этого напряжения вызывает смещение начала изображаемого графика относительно начала периода сигнала, рис. 5.

Рис. 5. Осциллограммы при разных уровнях синхронизации.

Для того чтобы можно было наблюдать несколько сигналов одновременно, выпускают многолучевые и многоканальные осциллографы. ЭЛТ двухлучевых осциллографов работает одновременно с двумя лучами на общем экране, которые позволяют наблюдать два сигнала абсолютно независимо. Поэтому больше распространены двухканальные осциллографы. Их ЭЛТ самая обычная, но они имеют два отдельных входа и два независимых усилителя вертикального отклонения, которые обслуживают входные сигналы. Кроме того, они имеют встроенный высокоскоростной коммутатор, очень быстро переключающий ЭЛТ (пластины вертикального отклонения) от одного канала к другому. Изображения сигналов при этом не являются непрерывными линиями, а состоят из множества штрихов. Но на экране штрихи сливаются, и в результате получается два графика входных сигналов. Лишь при наблюдении высокочастотных сигналов и неудачной частоте развертки изображение может стать пунктирным.

Получить полный текст Подготовиться к ЕГЭ Найти работу Пройти курс Упражнения и тренировки для детей

Подключение осциллографа.

Поскольку напряжение измеряется между двумя точками, то вход осциллографа имеет две клеммы. Причем они не равнозначны. Одна клемма, называемая «фаза», подключена ко входу усилителя вертикального отклонения луча. Вторая клемма – «земля» или «корпус». Она называется так потому, что электрически соединена с корпусом прибора (это общая точка всех его электронных схем). Осциллограф показывает напряжение фазы по отношению к земле.

Очень важно знать, какой из входных проводников является фазой

Определив фазу и корпус входного кабеля, можно подключать осциллограф к исследуемой цепи. Если в ней нет четко выраженного общего провода, то корпус подключается к любой из точек, напряжение между которыми требуется исследовать. Если в цепи присутствует общий провод – точка, условно принимаемая за нулевой потенциал, соединенная с корпусом устройства или реально заземленная, то корпус осциллографа лучше подключать к этой точке. Невыполнение этого правила может привести к значительным погрешностям измерений.

Читайте также:  Ток фазы шагового двигателя

По своей сути осциллограф является вольтметром, показывающим график напряжения. Однако с его помощью можно наблюдать и форму тока. Для этого последовательно с исследуемой цепью включают резистор Rт (здесь индекс «т» означает токовый), рис. 6. Сопротивление резистора Rт выбирают намного меньшим, чем сопротивление цепи, тогда резистор не влияет на ее работу и его включение не приводит к изменениям режима работы цепи. На резисторе по закону Ома возникает напряжение:

Это напряжение и измеряется осциллографом. А зная величину Rт можно перевести напряжение, показываемое осциллографом в ток.

Двухканальный (и двухлучевой) осциллограф может показывать осциллограммы двух сигналов одновременно. Для этого у него имеется два входа (канала), обычно обозначаемых I и II. Следует помнить, что одна из входных клемм каждого канала соединена с корпусом осциллографа, следовательно, клеммы «корпус» обоих каналов соединены между собой. Поэтому эти клеммы должны подключаться к одной и той же точке цепи, иначе в цепи произойдет замыкание (рис. 7).

На рис. 7а точки цепи В и D оказались замкнутыми между собой через корпус осциллографа (замыкающий проводник показан пунктиром). В результате конфигурация цепи изменилась.

Возможность наблюдать не любые два напряжения, а только имеющие общую точку, является недостатком, но небольшим – в электронике один из полюсов источника питания всегда является общим проводом, и все напряжения измеряются относительно него.

Используя двухканальный осциллограф можно одновременно наблюдать и напряжение, и ток в цепи.

Рис. 6. Измерение тока осциллографом

Рис. 7. Подключение двухканального осциллографа.

Порядок работы:

1. Зарисовать схему измерение тока осциллографом.

2. Зарисовать схему подключение двухканального осциллографа.

Контрольные вопросы.

1. Каково назначение осциллографа?

2. Опишите принцип действия электронно-лучевой трубки.

3. Какое изображение называется осциллограммой?

4. Условие когда осциллограмма становится нечитаемой?

5. Какая схема управляет разверткой в осциллографе?

6. Сколько клемм на входе одноканального осциллографа и как они называются?

7. Как определяют ток по измеренному напряжению?

8..Преимущество двухканального осциллографа.

Источник

Как следует пользоваться осциллографом

Как следует пользоваться осциллографом

Человек, знающий как пользоваться осциллографом, получает прекрасный инструмент. С помощь него можно искать неисправности в различных электронных устройствах, настраивать и отлаживать электрические схемы с переменными сигналами сложной формы.

А также контролировать их форму, временные и фазовые соотношения. Профессиональному разработчику и регулировщику без него не обойтись, но и на бытовом уровне этот прибор может быть очень полезен.

Конструкция и принцип действия осциллографа

Конструкция и принцип действия осциллографа

Но вне зависимости от модели и конструкции главной особенностью осциллографа, отличающей его от других измерительных приборов, является то, что он позволяет визуально наблюдать форму переменного электрического сигнала в динамике.

Классическая конструкция осциллографа представляет собой индикатор на электронно-лучевой трубке. На горизонтальную отклоняющую систему которой подается пилообразная развертка от встроенного генератора, а на вертикальную — изучаемый сигнал.

Если входной сигнал периодический, то можно подобрать такую частоту горизонтальной развертки, чтобы она была кратна частоте периодического сигнала. Тогда на экране можно будет наблюдать неподвижную картину, повторяющую форму входного напряжения. Эта операция называется синхронизацией, а максимальная частота, с которой может работать прибор, является одной из его основных характеристик.

Постоянное напряжение на индикаторе будет отображаться в виде линии на уровне, зависящим от амплитуды, и осциллограф в этом случае работает как вольтметр.

Для удобства измерения на стекло индикатора нанесена градуировочная сетка с единицей измерения по вертикали (Y) амплитуды в вольтах, а по горизонтали (X) длительности (периода) в мс/мкс как обратной величины частоты. Соотношение периода колебаний и их частоты описывается формулами f = 1/t и t=1/f, где f — частота, а t — длительность. Периоду 1 мс (ms) соответствует частота 1 кГц, а 1 мкс (µs) — 1 МГц.

Подключение прибора

Для подключения осциллографа к исследуемой электрической цепи прибор комплектуется коаксиальным кабелем со щупом, содержащим «земляной» вывод. Оснащенный, как правило, зажимом типа «крокодил». А также сигнальный провод («фаза»), обычно с игольчатым контактом, позволяющим воткнуться в контактную площадку маленького размера.

Щупы могут быть сменными. Помимо стандартных, популярны аттенюаторные щупы, содержащие дополнительный резистор большого сопротивления. Он нужен для ослабления входного сигнала и расширения возможностей по измерению высоких напряжений без риска сжечь входной усилитель.

Управление и настройка осциллографа

Управление и настройка осциллографа

У подавляющего большинства моделей настройка организована таким образом, что одна группа устанавливает амплитудные режимы, а вторая управляет разверткой.

Самым крупным и заметным органом амплитудной настройки является регулятор масштаба сигнала по оси Y, маркируемый «V/дел». Его функция — установить масштаб таким образом, чтобы изображение соответствовало размеру экрана.

Например, для измерения сигналов амплитудой 30V необходимо установить масштаб 10V на деление, тогда сигнал на экране будет достигать 3 делений. Конструктивно регулировка выполнена в виде вращающейся рукоятки со ступенчатым переключением. Имеется риска, указывающая на значение, выбранное из тех, которые расположены вокруг рукоятки.

Обычно присутствует еще дополнительная рукоятка плавной подстройки, скомпонованная с основной. Второй по важности орган управления — регулятор вертикального сдвига, перемещающий изображение сигнала вверх-вниз по вертикали. Это нужно как для калибровки прибора, так и для более точного измерения амплитуды. Смещение позволяет использовать для измерения весь экран и совмещать сигнал с линиями сетки.

На любом осциллографе также имеется тумблер переключения с прямого входа на емкостной (через конденсатор). Использование последнего позволяет отсечь постоянную составляющую и работать только с переменной составляющей сигнала. Что очень полезно, например, при оценке уровня шумов блока питания.

Настройка осциллографа, как пользоваться

В группе управления разверткой центральным элементом является переключатель скорости развертки, маркируемый «Время/дел». Конструктивно он аналогичен переключателю масштаба сигнала, с ручками ступенчатого переключения и плавной подстройки. Этим переключателем выставляется значение в ms или µs на деление в соответствии с частотой исследуемого сигнала таким образом, чтобы на экране помещался один или несколько периодов.

Всегда имеется рукоятка горизонтального сдвига луча, маркируемая обычно стрелками вправо-влево. Используя эту рукоятку, можно подвести исследуемый участок под линии сетки для более точного измерения.

Все модели осциллографов имеют возможность вместо внутреннего генератора использовать внешний источник развертки. Именно с его помощью на экране получаются фигуры Лиссажу, по которым можно видеть соотношение частот и фаз двух сисусоид. Вход для внешней развертки маркируется «Вход Х» и располагается в группе управления разверткой.

Отдельную группу составляют настройки синхронизации. В нее входят переключатель «внутренняя-внешняя синхронизация», вход для внешней синхронизации и ручка точной подстройки.

Помимо этого, присутствуют технические органы управления:

  • кнопка включения/выключения прибора;
  • регулировка яркости и фокусировки луча электронно-лучевой трубки;
  • включение подсветки шкалы экрана.

Измерение сигнала

Измерение сигнала осциллографа

Порядок измерения параметров периодического сигнала следующий:

  • Зажим «земля» фиксируется на общем проводе схемы, а сигнальный щуп присоединятся в контролируемое место схемы, где будут сниматься показания.
  • С помощью регулятора устанавливаем масштаб по вертикали таким образом, чтобы полезная информация помещалась на экране целиком и занимала большую ее часть.
  • Регулятором частоты добиваемся того, чтобы на экране помещалось несколько периодов сигнала.
  • Точной подстройкой частоты добиваемся стабильного изображения, чтобы картинка не плыла.
  • Теперь, когда на экране установлено стабильное изображение, можно определить по экранной шкале его форму, амплитуду и период.
  • Для более точного измерения можно использовать ручки смещения по вертикали и по горизонтали, подводя интересующие элементы изображения под перекрестье линий сетки.

Для того чтобы быть уверенным в точности показаний, необходимо соблюдать несколько простых требований:

  • после включения осциллографа на ЭЛТ необходимо дать ему прогреться в течение 10-15 минут;
  • после каждого включения прибор необходимо откалибровать. Большинство моделей имеет встроенный калибровочный генератор, выдающий прямоугольный сигнал с фиксированной амплитудой и частотой;
  • прибор должен быть заземлен;
  • сигнал с очень низкой частотой (до 10 Гц) при подключении через емкостный вход сильно искажается. Работа в этом режиме не рекомендуется.
Читайте также:  Чему равна сила тока в катушке индуктивностью 0 3 гн если ток создает в ней

Лучший способ обучения — практическая работа. Получив первые навыки работы с простым аналоговым осциллографом, в дальнейшем можно будет приступать к более сложным устройствам. Которые будут иметь дополнительные функции и расширенные возможности. Главное — наличие желания и интереса к электронной технике.

Как пользоваться осциллографом — видео

Уникальная статья на нашем сайте — electricity220.ru.

Источник



Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

  • Вычислительная техника
    • Микроконтроллеры микропроцессоры
    • ПЛИС
    • Мини-ПК
  • Силовая электроника
  • Датчики
  • Интерфейсы
  • Теория
    • Программирование
    • ТАУ и ЦОС
  • Перспективные технологии
    • 3D печать
    • Робототехника
    • Искусственный интеллект
    • Криптовалюты

Чтение RSS

Как измерить ток с помощью осциллографа

Измерение тока является простой задачей – все, что вам нужно сделать, это подключить мультиметр к цепи, которую вы хотите измерить, и счетчик даст вам чистое значение тока для использования в дальнейшем. Но иногда нет возможности разорвать цепь, чтобы соединить мультиметр с тем, что вы хотите измерить. Это также решается довольно просто – вам просто нужно измерить напряжение на известном сопротивлении в цепи, тогда ток – это просто напряжение, деленное на сопротивление (из закона Ома).

Как измерить ток с помощью осциллографа

Все становится немного сложнее, когда вы хотите измерить изменяющиеся сигналы. Это зависит от частоты обновления (количества выборок в секунду) мультиметра, и обычный человек может воспринимать только небольшое изменений в отображении в секунду. Измерение переменного тока становится немного проще, если ваш мультиметр измеряет среднеквадратичное напряжение (среднеквадратичное напряжение – это напряжение сигнала переменного тока, который будет передавать то же количество энергии, что и источник постоянного тока этого напряжения). Это измерение строго ограничено периодическими сигналами (прямоугольные волны и тому подобное строго исключены, если только среднеквадратическое значение не является «истинным», даже в этом случае нет никаких гарантий точности измерения). Большинство мультиметров также имеют низкочастотную фильтрацию, что предотвращает измерение переменного тока выше нескольких сотен герц.

Осциллограф заполняет промежуток между человеческим восприятием и устойчивыми значениями мультиметра – он отображает своего рода график напряжения-времени сигнала, который позволяет лучше визуализировать изменяющиеся сигналы по сравнению с набором меняющихся чисел на мультиметре.

Измерение сигналов с частотой до нескольких гигагерц также возможно при наличии правильного оборудования. Однако осциллограф является прибором для измерения напряжения с высоким импедансом – он не может измерять токи как таковые. Использование осциллографа для измерения токов требует преобразования тока в напряжение, и это можно сделать несколькими способами.

Во-первых, это использование шунтового резистора. Это, пожалуй, самый простой способ измерения тока. Преобразователь тока в напряжение здесь представляет собой простой резистор. Базовые знания электротехники говорят нам, что напряжение на резисторе пропорционально току, протекающему через него. Это можно выразить по закону Ома: U = IR. Где U – напряжение на резисторе, I – ток через резистор, а R – сопротивление резистора, все в соответствующих единицах.

Хитрость заключается в том, чтобы использовать значение резистора, которое не влияет на общую измеряемую цепь, поскольку падение напряжения на шунтирующем резисторе приводит к уменьшению напряжения на цепи, в которой он находится. Общее практическое правило заключается в использовании резистора, который намного меньше, чем сопротивление или импеданс измеряемой цепи (в десять раз меньше в хорошей начальной точке), чтобы предотвратить влияние шунта на измеряемый ток в цепи.

Например, трансформатор и полевой МОП-транзистор в преобразователе постоянного тока могут иметь полное (постоянное) сопротивление в несколько десятков миллиом, а установка большого (скажем) резистора 1 Ом приведет к падению большей части напряжения на шунте (помните, что для для последовательных резисторов отношение падения напряжения на резисторах является отношением их сопротивлений) и, следовательно, к большей потере мощности. Резистор просто преобразует ток в напряжение для измерения. В то же время маленький резистор (1 мОм) будет пропускать через себя только небольшое (но измеримое) напряжение, оставляя остальное напряжение для выполнения полезной работы.

Как измерить ток с помощью осциллографа

Как измерить ток с помощью осциллографа

Здесь вы можете использовать несколько изящных приемов. Предположим, что ваш шунт имеет сопротивление 100 мОм, тогда ток 1 А приведет к падению напряжения на 100 мВ, что даст нам «чувствительность» 100 мВ на усилитель. Это не должно вызывать проблем, если вы будете осторожны, но часто 100 мВ воспринимается буквально – другими словами, путается с 100 мА.

Эту проблему можно решить, установив настройку входа на 100X – датчик уже ослабляет в 10 раз, поэтому добавление еще 10X к сигналу возвращает его обратно к 1 В на усилитель, т.е. вход «умножается» на 10. Большинство осциллографов поставляются с этой возможностю выбора входной аттенюации. Однако существуют осциллографы, которые поддерживают только 1X и 10X. Еще одна полезная небольшая особенность – возможность установки вертикальных единиц, отображаемых на экране – U можно изменить на A, W и т.п.

Все усложняется, когда вы не можете разместить шунт на нижней стороне. Заземление осциллографа напрямую связано с заземлением, поэтому при условии, что ваш источник питания также заземлен, подключение зажима заземления датчика к любой случайной точке в цепи закорачивает эту точку на землю. Этого можно избежать, выполнив то, что называется дифференциальным измерением. Большинство осциллографов имеют математическую функцию, которую можно использовать для выполнения математических операций с отображаемым сигналом (формами). Обратите внимание, что это никак не меняет фактический сигнал!

Здесь мы будем использовать функцию вычитания, которая отображает разницу двух выбранных сигналов. Поскольку напряжение – это просто разность потенциалов в двух точках, мы можем подключить один датчик к каждой точке и подключить зажимы заземления к заземлению цепи, как показано на рисунке.

Как измерить ток с помощью осциллографа

Получив разницу между двумя сигналами, мы можем определить ток. Та же самая уловка с аттенюацией, использованная выше, применима и здесь, просто не забудьте изменить оба канала.

Есть несколько недостатков в использовании шунтирующего резистора. Во-первых, это допуск, который может составлять 5%. Второе – это температурный коэффициент. Сопротивление резисторов увеличивается с ростом температуры, что приводит к большему падению напряжения для данного тока. Это особенно плохо с сильноточными шунтирующими резисторами.

Впрочем, вместо шунтов можно использовать специальные токоизмерительные щупы. Готовые токовые пробники (называемые также «токовые клещи»; они зажимаются на проводах без прерывания цепей) доступны на рынке, но вы не увидите, чтобы многие любители использовали их из-за их непомерной стоимости. Эти щупы используют один из двух методов.

Как измерить ток с помощью осциллографа

Первый метод – использование катушки, намотанной на полукруглый ферритовый сердечник. Ток в проводе, вокруг которого зажат щуп, генерирует магнитное поле в феррите. Это в свою очередь вызывает напряжение в катушке. Напряжение пропорционально скорости изменения тока. Интегратор «интегрирует» форму сигнала и выдает выходной сигнал, пропорциональный току. Выходная шкала обычно составляет от 1 мВ до 1 В на усилитель.

Второй метод использует датчик Холла, зажатый между двумя ферритовыми полукругами. Датчик Холла выдает напряжение, пропорциональное току.

Впрочем, есть еще один быстрый и «грязный» метод. Этот метод не требует никаких дополнительных компонентов, кроме осциллографа и щупа.

Как измерить ток с помощью осциллографа

Этот метод очень похож на использование токового датчика. Обмотайте провод заземления датчика вокруг провода, несущего измеряемый ток, а затем подключите зажим заземления к наконечнику датчика. Произведенное напряжение также будет пропорционально скорости изменения тока, и вам необходимо выполнить некоторую математическую функцию для формы сигнала (а именно, интеграцию; большинство осциллографов имеют эту функцию в меню «математика»), чтобы интерпретировать сигнал как ток.

Говоря языком электриков, закороченный щуп образует проволочную петлю, которая действует как трансформатор тока, как показано на рисунке.

Как измерить ток с помощью осциллографа

Вот такие несколько методов измерения изменения формы тока с помощью осциллографа. Самый простой из них – использование токового шунта и измерение напряжения на нем.

Источник