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Come usare l'oscilloscopio
Nell'articolo "Oscilloscopio elettronico - dispositivo, principio di funzionamento" questo apparecchio universale è stato brevemente descritto. Le informazioni fornite sono sufficienti per rendere consapevole il processo di misurazione, ma nel caso di riparazione di un dispositivo così complesso, saranno necessarie conoscenze più approfondite, poiché i circuiti degli oscilloscopi elettronici sono molto diversi e piuttosto complicati.
Molto spesso, un radioamatore principiante ha a sua disposizione un oscilloscopio a raggio singolo, ma avendo imparato i metodi di utilizzo di tale strumento, non sarà difficile passare a un oscilloscopio a due raggi o digitale.
La Figura 1 mostra un oscilloscopio C1-101 abbastanza semplice e affidabile con un numero di impugnature così piccolo che è assolutamente impossibile confondersi con essi. Si prega di notare che questo non è un tipo di oscilloscopio per le lezioni di fisica della scuola, era solo quello che veniva usato nella produzione solo venti anni fa.
Potenza dell'oscilloscopio non solo 220V. Può essere alimentato da una fonte a 12 V CC, ad esempio una batteria per auto, che consente di utilizzare il dispositivo sul campo.
Figura 1. Oscilloscopio C1-101
Regolazioni ausiliarie
Sul pannello superiore dell'oscilloscopio sono presenti manopole per la regolazione della luminosità e della messa a fuoco del raggio. Il loro scopo è chiaro senza spiegazioni. Sul pannello frontale sono presenti tutti gli altri controlli.
Due manopole, indicate da frecce, consentono di regolare la posizione del raggio in verticale e in orizzontale. Ciò consente di combinare più accuratamente l'immagine del segnale sullo schermo con la griglia per migliorare la lettura delle divisioni.
Il livello di tensione zero si trova sulla linea centrale della scala verticale, che consente di osservare un segnale bipolare senza un componente costante.
Per studiare un segnale unipolare, ad esempio circuiti digitali, è meglio spostare il raggio sulla divisione inferiore della scala: otterrai una scala verticale di sei divisioni.
Sul pannello frontale sono presenti anche un interruttore di alimentazione e un indicatore di alimentazione.
Guadagno del segnale
L'interruttore “V / div” imposta la sensibilità del canale di deflessione verticale. Il guadagno del canale Y è calibrato, cambia con incrementi di 1, 2, 5, non esiste una regolazione regolare della sensibilità.
La rotazione di questo interruttore dovrebbe garantire che l'ampiezza dell'impulso in esame sia almeno 1 divisione della scala verticale. Solo così è possibile ottenere una sincronizzazione stabile del segnale. In generale, dovresti cercare di estendere il più possibile la portata del segnale, fino a quando non supera la griglia. In questo caso, l'accuratezza delle misurazioni aumenta.
In generale, la raccomandazione per la scelta del guadagno può essere questa: svitare l'interruttore in senso antiorario sulla posizione 5V / div, quindi ruotare la manopola in senso orario fino a quando l'ampiezza del segnale sullo schermo diventa come raccomandato nel paragrafo precedente. È come nel caso di un multimetro: se il valore della tensione misurata non è noto, avviare la misurazione dalla gamma di tensione più alta.
La più recente posizione in senso orario dell'interruttore di sensibilità in direzione verticale è indicata da un triangolo nero con la scritta "5DEL". In questa posizione, gli impulsi rettangolari con un arco di 5 divisioni appaiono sullo schermo, la frequenza degli impulsi è di 1 KHz. Lo scopo di questi impulsi è controllare e calibrare l'oscilloscopio. In relazione a questi impulsi, viene ricordato un caso alquanto comico, che può essere raccontato come uno scherzo.
Una volta, un compagno venne nel nostro laboratorio e chiese di usare un oscilloscopio per stabilire una sorta di struttura autoprodotta.Dopo diversi giorni di tormento creativo, sentiamo una tale esclamazione da parte sua: "Oh, hai spento il potere, ma quali impulsi sono così buoni!" Si è scoperto che, per ignoranza, ha semplicemente attivato gli impulsi di calibrazione, che non sono controllati da alcuna manopola sul pannello anteriore.
Ingresso aperto e chiuso
Direttamente sotto l'interruttore della sensibilità si trova un interruttore a tre posizioni delle modalità operative, che sono spesso chiamate "ingresso aperto" e "chiuso". Nella posizione estrema sinistra di questo interruttore, è possibile misurare tensioni dirette e alternate con un componente costante.
Nella posizione corretta, l'ingresso dell'amplificatore di deviazione verticale viene attivato attraverso il condensatore, che non passa il componente costante, ma è possibile vedere la variabile, anche se il componente costante è lontano da 0V.
Come esempio dell'uso di un ingresso chiuso, si può citare un problema pratico così diffuso come la misurazione dell'ondulazione di una fonte di alimentazione: la tensione di uscita della sorgente è di 24 V e l'ondulazione non deve superare 0,25 V.
Se assumiamo che la tensione sia di 24 V con una sensibilità del canale di deviazione verticale di 5 V / div. occupando quasi cinque divisioni della scala (lo zero dovrà essere impostato sulla linea più bassa della scala verticale), il raggio volerà fino alla cima e le pulsazioni in decimi di volt saranno quasi invisibili.
Per misurare accuratamente queste pulsazioni, è sufficiente mettere l'oscilloscopio in modalità input chiuso, posizionare il raggio al centro della scala verticale e selezionare una sensibilità di 0,05 o 0,1 V / div. In questa modalità, la misurazione dell'ondulazione sarà abbastanza accurata. Va notato che il componente costante può essere piuttosto grande: l'ingresso chiuso è progettato per funzionare con una tensione costante fino a 300 V.
Nella posizione centrale dell'interruttore, la sonda di misurazione è semplicemente DISCONNESSA dall'ingresso dell'amplificatore Y, il che rende possibile impostare la posizione del raggio senza scollegare la sonda dalla sorgente del segnale.
In alcune situazioni, questa proprietà è abbastanza utile. La cosa più interessante è che questa posizione è indicata sul pannello dell'oscilloscopio dall'icona di un filo comune, terra. Sembra che la sonda sia collegata a un filo comune. E poi cosa accadrà?
Su alcuni modelli di oscilloscopio, l'interruttore della modalità di ingresso non ha una terza posizione, è solo un pulsante o un interruttore a levetta che commuta tra le modalità di ingresso aperto / chiuso. È importante che in ogni caso ci sia un tale interruttore.
Per valutare preliminarmente le prestazioni dell'oscilloscopio, è sufficiente toccare con un dito l'estremità del segnale (a volte calda) della sonda: sullo schermo dovrebbe apparire una punta di rete a forma di raggio sfocato. Se la frequenza di scansione è vicina alla frequenza di rete, apparirà un'onda sinusoidale sfocata, strappata e irsuta. Quando un dito tocca l'estremità “terrosa” dei pickup sullo schermo, ovviamente, non ci sarà.
Qui puoi ricordare uno dei modi per controllare i condensatori per un'interruzione: se prendi un condensatore utile in mano e lo tocchi con l'estremità calda, sullo schermo appare la stessa sinusoide irsuta. Se il condensatore è aperto, sullo schermo non si verificheranno cambiamenti.
Gestione dello sweep
Cambia "Tempo / div." imposta la durata dello sweep. Quando si osserva un segnale periodico ruotando questo interruttore, assicurarsi che uno o due periodi di segnale siano visualizzati sullo schermo.
Figura 2
La manopola di sincronizzazione sweep C1-101 è indicata da una sola parola, "Level". Oltre a questa penna, l'oscilloscopio C1-73 ha una manopola di "stabilità" (alcune caratteristiche del circuito di scansione), per alcuni oscilloscopi questa penna è semplicemente chiamata "SYNCHR". L'uso di questa penna dovrebbe essere descritto in modo più dettagliato.
Come ottenere un'immagine del segnale stabile
Quando è collegato al circuito in esame, lo schermo molto spesso può visualizzare l'immagine mostrata in Figura 3.
Figura 3
Per ottenere un'immagine stabile, ruotare la manopola "Sync", che è etichettata "Level" sul pannello anteriore dell'oscilloscopio C1-101. Su vari oscilloscopi, per qualche motivo, si trovano diverse designazioni di elementi di controllo, ma in realtà è la stessa penna.
Figura 4. Sincronizzazione delle immagini
Per ottenere un segnale stabile dall'immagine sfocata mostrata nella Figura 19, basta ruotare la manopola "SYNCHR" o nel nostro caso "livello". Quando si ruota in senso antiorario verso il segno meno, sullo schermo apparirà un'immagine del segnale, in questo caso una sinusoide, mostrata nella Figura 20a. La sincronizzazione inizia sul fronte di discesa del segnale.
Quando si gira la stessa manopola sul segno più, la stessa onda sinusoidale apparirà come nella Figura 4b: la scansione inizia su un bordo ascendente. Il primo periodo di onda sinusoidale inizia appena sopra la linea dello zero, ciò influisce sull'ora di inizio della scansione.
Se l'oscilloscopio ha una linea di ritardo, non si verificherà tale perdita. Per una sinusoide, questo potrebbe non essere particolarmente evidente, ma quando si studia un impulso rettangolare, è possibile perdere l'intero fronte dell'impulso nell'immagine, che in alcuni casi è abbastanza importante. Soprattutto quando si lavora con la scansione esterna.
Lavorare con la scansione esterna
Accanto al controllo "LEVEL" è presente un interruttore a levetta, indicato come "EXT / IN". Nella posizione "VNUTR", la scansione inizia dal segnale in esame. È sufficiente applicare il segnale in prova per immettere Y e ruotare la manopola “LEVEL” fino a quando un'immagine stabile appare sullo schermo, come mostrato nella Figura 4.
Se il suddetto interruttore a levetta è impostato sulla posizione "OUT", non è possibile ottenere un'immagine stabile ruotando la manopola "LEVEL". Per fare ciò, è necessario inviare un segnale attraverso il quale l'immagine verrà sincronizzata all'ingresso di sincronizzazione esterno. Questo ingresso si trova su un pannello di plastica bianco situato a destra dell'ingresso Y.
Qui si trovano anche i jack di uscita della tensione di rampa (usati per controllare vari GKCh), l'uscita della tensione di calibrazione (che può essere usata come generatore di impulsi) e la presa del filo comune.
Ad esempio, dove può essere necessario lavorare con una scansione esterna, può servire il circuito di ritardo degli impulsi mostrato in Figura 5.
Figura 5. Circuito ritardo impulsi sul timer 555
Quando viene applicato un impulso positivo all'ingresso del dispositivo, l'impulso di uscita appare con un ritardo determinato dai parametri della catena RC, il tempo di ritardo è determinato dalla formula mostrata nella figura. Ma secondo la formula, il valore è determinato in modo molto approssimativo.
In presenza di un oscilloscopio a due raggi, è molto facile determinare il tempo: è sufficiente applicare entrambi i segnali a ingressi diversi e misurare il tempo di ritardo dell'impulso. E se non esiste un oscilloscopio a doppio raggio? Qui è dove la modalità di scansione esterna viene in soccorso.
La prima cosa da fare è applicare il segnale di ingresso del circuito (Fig. 5) all'ingresso di sincronizzazione esterno e collegare qui l'ingresso Y. Quindi, ruotare la manopola LEVEL per ottenere un'immagine stabile dell'impulso di ingresso, come mostrato nella Fig. 5b. In questo caso, devono essere soddisfatte due condizioni: l'interruttore a levetta VNESH / VNUTR è impostato sulla posizione VNESh e il segnale in esame deve essere in funzione. periodica e non singola, come mostrato in Fig.5.
Successivamente, è necessario ricordare la posizione sullo schermo del segnale di ingresso e applicare il segnale di uscita sull'ingresso Y. Resta solo da calcolare il ritardo richiesto sulle divisioni della scala. Naturalmente, questo non è l'unico circuito in cui potrebbe essere necessario determinare il tempo di ritardo tra due impulsi; ci sono molti di questi circuiti.
Nel prossimo articolo parleremo dei tipi di segnali studiati e dei loro parametri, nonché di come effettuare varie misurazioni usando un oscilloscopio.
Continuazione dell'articolo: Esecuzione di una misurazione dell'oscilloscopio
Boris Aladyshkin
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