اصولا کلمهی اسیلوسکوپ به معنی نوسان نما یا نوسان سنج است و این وسیله برای نمایش دوبعدی سیگنالهای متغیر با زمان است؛ که محور افقی نمایش زمان و محور عمودی محور اختلاف ولتاژ بین دو نقطه از مدار است. پس اسیلوسکوپ فقط توانایی نمایش ولتاژ رو دارد و وسیلهای صرفا برای اندازه گیری است
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز:
اصولا کلمهی oscilloscope به معنی نوسان نما یا نوسان سنج است و این وسیله برای نمایش دوبعدی سیگنالهای متغیر با زمان است؛ که محور افقی نمایش زمان و محور عمودی محور اختلاف ولتاژ بین دو نقطه از مدار است. پس اسیلوسکوپ فقط توانایی نمایش ولتاژ رو داره و وسیلهای صرفا برای اندازه گیری است و یک اسکوپ ایده آل نباید هیچ تاثیری بر روی سیگنال ورودی داشته باشه و فقط اون رو نمایش بده.
۲- تنظیمات پایه
اگرچه کلیدهای کنترلی اسکوپهای مختلف کمی با هم فرق میکنه، ولی در مجموع در اسکوپهای آنالوگ یک سری کلیدهای اساسی وجود داره که اگرچه در ظاهر تفاوتهایی وجود داره، ولی در نهایت وظیفهی اونا در مدلهای مختلف یکیه و در شکل زیر یکی از سادهترین مدلها رو میبینید. این شکل به چهار قسمت مختلف تقسیم شده که سه قسمت مهم اون نامگذاری شده که در زیر توضیح اونها رو میبینید
۲- تنظیمات پایه
اگرچه کلیدهای کنترلی اسکوپهای مختلف کمی با هم فرق میکنه، ولی در مجموع در اسکوپهای آنالوگ یک سری کلیدهای اساسی وجود داره که اگرچه در ظاهر تفاوتهایی وجود داره، ولی در نهایت وظیفهی اونا در مدلهای مختلف یکیه و در شکل زیر یکی از سادهترین مدلها رو میبینید. این شکل به چهار قسمت مختلف تقسیم شده که سه قسمت مهم اون نامگذاری شده که در زیر توضیح اونها رو میبینید
a. انتخاب و ضعیت عمودی (کلید Vertical MODE در مرز مشترک قسمت ۲ و ۳)
بسته به این که بخواهیم از کدوم یک از ورودیهای اسکوپ استفاده کنیم میتونیم کلید MODE رو تنظیم کنیم که به ترتیب از بالا به پایین اسکوپ، روی صفحه نمایش، کانال یک، کانال دو، دو موج را همزمان و در وضعیت ADD، جمع ریاضی دو موج را نشان خواهد داد.
توجه۱: بعضی از اسکوپها بجای کلید DUAL دو کلید دیگر به نامهای ALT و CHOP دارند که هر دوی اونها هم دو موج رو همزمان نمایش میدن، اما تفاوت ALT و CHOP در اینه که ALT یک دوره تناوب از یک موج رو به طور کامل و بسیار سریع نمایش میده و بعد موج کانال دیگه رو. اما این تغییر انقدر سریع انجام میشه که ما اون رو حس نمیکنیم. اما وضعیت CHOP به صورت انتخابی بریدههایی از یک موج و بریدههایی ازیک موج دیگه رو هم زمان نشون میده که ممکنه شکل موج در فرکانسهای پایین با نقطههایی خالی نشون داده بشه.
توجه۲: (MODE X-Y) در بعضی از اسکوپها دکمهی تغییر وضعیت به X-Y در کنار همین دکمههای Vertical mode قرار داره و در بعضی در قسمت تریگر و برخی در قسمتهای دیگه مثلا کلید MODE (نه Vertical MODE مثل چیزی که در بالا توضیح داده شد). اما چیزی که مهمه اینه که این وضعیت برای حذف بین دو کانال استفاده میشه و درواقع اونچه بر روی اسکوپ نشون داده میشه، مشخصهی انتقالی بین دو نقطه است که محور عمودی معرف تغییرات کانال A. و محور افقی نمایش تغییرات کانال B. است.
b.کنترل زمان
همون طور که در شکل قسمت ۱ میبینید صفحه نمایش (CRT) اسکوپ با واحدهایی مدرج شده که در مورد زمان برای پیدا کردن فرکانس موج استفاده میشه به این شکل که فرض کنیم یک موج به ورودی اسکوپ وارد شده (منبع اش میتونه مثلا یک سیگنال ژنراتور یا یک ترانس باشه که توضیح داده خواهد شد) و ما میخواهیم فرکانس اش رو پیدا کنیم. اول باید سوییچ Sweep time/Div رو به صورتی تنظیم کنیم که یک موج ثابت با حداقل یک دورهی تناوب بر روی صفحه مشخص بشه، بعد از اون عددی رو که سوییچ روی اونه در واحد اون قسمت ضرب کنیم و به این ترتیب دورهی تناوب یا پریود موج به دست مییاد که با معکوس کردن اون میتونیم فرکانس اش رو به دست بیاریم. مثلا فرض کنیم در مورد موج بالا اگه سوییچ time/div (بخونید تایم دیویژن) روی عدد ۵ در قسمت ms باشه، نشون میده که هر واحد افقی ما ۵ میلی ثانیه رو نشون میده و از اون جایی که موج ما در یک دورهی تناوب در امتداد ۴ خونه قرار گرفته، پس ۴ تا ۵ میلی ثانیه که ۲۰ میلی ثانیه (یا ۰٫۰۲ ثانیه) است دورهی تناوب این موجه و در نتیجه فرکانس اون ۰٫۰۲/۱ یا پنجاه هرتزه که مثلا میتونه خروجی یه ترانس از برق شهری باشه.
c.کنترل ولتاژ یا دامنه
کنترل دامنه یا روش خوندن دامنهی موج دقیقا مثل روش خوندن زمانه با این تفاوت که باید واحدهای عمودی در Volt/Div (بخونید ولت دیویژن) ضرب بشه. مثلا در مورد موج بالا اگه بخواهیم ولتاژ P-P (پیک تو پیک یا از قله تا قله) رو اندازه بگیریم. با فرض اینکه Volt/Div بر روی عدد ۱ باشه از قله تا قلهی موج ما ۴ خونه رو اشغال کرده که ضربدر عدد یک، ۴ ولت رو نشون میده؛ و این تنظیمات برای هر کانال ورودی باید به طور جداگانه انجام بشه و موج هر کانال باید بر اساس مقیاس خودش خونده بشه.
نکتهی مهم: در اکثر اسکوپها روی دستگیرههای Time/Div و Volt/Div یه دستگیرهی کوچکتر وجود داره که برای کالیبره کردن اسکوپ استفاده میشه و ما همیشه باید قبل از تنظیم این سوییچها این دستگیرهی کوچکتر رو تا انتها در جهت عقربههای ساعت بچرخونیم در غیر اینصورت اندازه گیریهای ما صحیح نخواهد بود.
d. انتخاب وضعیتهای AC , GND , DC
این کلید سه حالته که معمولا زیر Volt/Div قرار داره به ما امکان میده که نوع خروجی مون رو انتخاب کنیم به این صورا که اگر کلید در وضعیت AC قرار داشته باشه تنها مولفهی AC سیگنال نمایش داده خواهد شد و مقدار DC یا آفست موج ما حذف خواهد شد. وضعیت GND ورودی ما را به زمین اتصال کوتاه میکند و امکان تنظیم عمودی سطح صفر رو به ما میده؛ و وضعیت DC موج رو دست نخورده و بدون تغییر به ما نشون میده که این موج مقدار شامل DC و AC خواهد بود.
توجه: همیشه در ابتدای کار باید از تنظیم بودن وضعیت صفر اسکوپ مطمئن بشیم به این ترتیب که کلید رو در حالت GND قرار داده و با دستگیرههای Position خط افقی را بر روی صفر قرار دهیم. اینکار را باید برای هر کانال به طور جداگانه باید انجام دهیم و برای تغیر وضعیت از یک کانال به کانال دیگه میتونیم از کلید MODE (که توضیح داده شد) استفاده کنیم.
نکته۱: استفاده از وضعیت AC اگرچه میتونه باعث مسدود کردن مقدار DC موج بشه، اما در فرکانسهای پایین میتونه باعث اعوجاج و به هم ریختگی شکل موج بشه و دلیل این مسئله استفاده از خازنهای ظرفیت بالایی است که برای حذف مقدار DC موج درون اسکوپ وجود داره.
نکته۲: اگرچه استفاده از وضعیت AC، ممکنه مشکل مطرح شده در قسمت الف. رو بوجود بیاره، اما استفادهی مفید اون میتونه برای اندازه گیری ریپلهای بسیار کوچک موجود بر روی ولتاژهای به ظاهر DC باشه. (چطوری؟)
نکته۳: تنها مشکل وضعیت DC اینه که ممکنه مقدار DC موج، مزاحم اندازه گیری دقیق مقدار AC بشه.
اساسیترین مسائل مربوط به اسکوپ رو بررسی کردیم، ولی مطالب دیگهای هم وجود داره که معمولا در استفادههای مقدماتی کمتر از اونا استفاده میشه مثل تریگر کردن اسکوپ با یک منبع خارجی (و کلا بخش Triggering) یا کالیبره کردن اسکوپ بوسیلهی سیگنال مربعی یی که اسکوپ در اختیارمون قرار میده و یا مسایل نسبتا گسترده در رابطه با پروبها جهت اندازه گیریهای بسیار دقیق و … که در یک پست دیگه بعد از معرفی مولتی متر دیجیتال و سیگنال ژنراتور، اونا رو خواهم نوشت، ولی تنظیم برخی از کلیدهای بخش Triggering رو (بدون دلیل) جهت اندازه گیری صحیح در قسمت راهنمای قدم به قدم نوشته ام.
راهنمای قدم به قدم استفاده از اسکوپ
قدم اول: روشن کردن اسکوپ!
قدم دوم: اطمینان از کالیبره بودن اسکوپ
کلیدهای Gain Variable Control رو که به صورت کلیدی کوچکتر بر روی کلیدهای Volt/Div و Time/Div وجود داره تا انتها در جهت عقربههای ساعت بچرخونید.
قدم سوم: تنظیم زمین اسکوپ
کلید سه حالتهی AC GND DC رو برای هر دو کانال در حالت GND قرار بدید و با دستگیرهی Position محور عمودی رو روی صفر قرار بدید. بوسیلهی کلیدهای Intensity و Focus به ترتیب شدت نور و نازکی موج رو تنظیم کنید و بعد از تنظیم زمین کلیدها رو در وضعیت DC قرار بدید.
قدم چهارم: وصل مدار به اسکوپ
اگر از یک کانال میخواهید استفاده کنید با یک پروب و اگه از دو کانال با دو پروب باید مدار رو به اسکوپ وصل کنید. به این صورت که سوکت پروب رو به ورودی کانال مورد نظر وصل کنید و سر دیگهی اون رو به دو سر المان یا قسمتی از مدار که میخواهید تغییرات ولتاژ اون رو بررسی کنید، وصل کنید
قدم پنجم: پایداری موج
اگه موجی که روی صفحه نشون داده میشه یا سریع حرکت میکنه، دستگیرهی Trigger Level رو در حالت وسط قرار بدید و یه کم Time/Div رو هم تغییر بدید تا شکل موج واضحتر بشه و اگه موجتون ثابت بود به قدم بعد برید.
قدم ششم: انتخاب منبع
کانال مورد نظرتون رو برای نمایش روی صفحه بوسیلهی کلید چند حالتهی Vertical Mode انتخاب کنید. اگه هر دو کانال رو هم زمان میخواهید ببینید یکی از حالتهای ALT یا CHOP رو انتخاب کنید و اگه مجموع دو موج مورد نظرتونه وضعیت ADD رو انتخاب کنید.
قدم هفتم: اندازه گیری مشخصات موج
تعداد خونههای افقی رو که در امتداد یک دورهی تناوب قرار گرفته اند در واحد Time/Div ضرب کنید و عدد به دست اومده رو معکوس کنید تا فرکانس موج بدست بیاد. برای بدست اوردن دامنهی سیگنال، تعداد خونههای افقی رو از قله تا پایینترین نقطهی موج بشمارید و در Volt/Div اون کانال ضرب کنید. عدد به دست اومده اندازهی دامنهی P-P موج خواهد بود.
اگه مدارتون رو درست بسته باشید و اسکوپ تون هم سالم باشه باید بعد از این مراحل یک شکل موج ثابت رو بر روی اسکوپ ایجاد کرده باشید و مشخصات اون رو هم اندازه گیری کرده باشید. در غیر اینصورت باید دنبال پیدا کردن اشکال مدارتون یا اطمینان از سالم بودن اسکوپ باشید.
بسته به این که بخواهیم از کدوم یک از ورودیهای اسکوپ استفاده کنیم میتونیم کلید MODE رو تنظیم کنیم که به ترتیب از بالا به پایین اسکوپ، روی صفحه نمایش، کانال یک، کانال دو، دو موج را همزمان و در وضعیت ADD، جمع ریاضی دو موج را نشان خواهد داد.
توجه۱: بعضی از اسکوپها بجای کلید DUAL دو کلید دیگر به نامهای ALT و CHOP دارند که هر دوی اونها هم دو موج رو همزمان نمایش میدن، اما تفاوت ALT و CHOP در اینه که ALT یک دوره تناوب از یک موج رو به طور کامل و بسیار سریع نمایش میده و بعد موج کانال دیگه رو. اما این تغییر انقدر سریع انجام میشه که ما اون رو حس نمیکنیم. اما وضعیت CHOP به صورت انتخابی بریدههایی از یک موج و بریدههایی ازیک موج دیگه رو هم زمان نشون میده که ممکنه شکل موج در فرکانسهای پایین با نقطههایی خالی نشون داده بشه.
توجه۲: (MODE X-Y) در بعضی از اسکوپها دکمهی تغییر وضعیت به X-Y در کنار همین دکمههای Vertical mode قرار داره و در بعضی در قسمت تریگر و برخی در قسمتهای دیگه مثلا کلید MODE (نه Vertical MODE مثل چیزی که در بالا توضیح داده شد). اما چیزی که مهمه اینه که این وضعیت برای حذف بین دو کانال استفاده میشه و درواقع اونچه بر روی اسکوپ نشون داده میشه، مشخصهی انتقالی بین دو نقطه است که محور عمودی معرف تغییرات کانال A. و محور افقی نمایش تغییرات کانال B. است.
b.کنترل زمان
همون طور که در شکل قسمت ۱ میبینید صفحه نمایش (CRT) اسکوپ با واحدهایی مدرج شده که در مورد زمان برای پیدا کردن فرکانس موج استفاده میشه به این شکل که فرض کنیم یک موج به ورودی اسکوپ وارد شده (منبع اش میتونه مثلا یک سیگنال ژنراتور یا یک ترانس باشه که توضیح داده خواهد شد) و ما میخواهیم فرکانس اش رو پیدا کنیم. اول باید سوییچ Sweep time/Div رو به صورتی تنظیم کنیم که یک موج ثابت با حداقل یک دورهی تناوب بر روی صفحه مشخص بشه، بعد از اون عددی رو که سوییچ روی اونه در واحد اون قسمت ضرب کنیم و به این ترتیب دورهی تناوب یا پریود موج به دست مییاد که با معکوس کردن اون میتونیم فرکانس اش رو به دست بیاریم. مثلا فرض کنیم در مورد موج بالا اگه سوییچ time/div (بخونید تایم دیویژن) روی عدد ۵ در قسمت ms باشه، نشون میده که هر واحد افقی ما ۵ میلی ثانیه رو نشون میده و از اون جایی که موج ما در یک دورهی تناوب در امتداد ۴ خونه قرار گرفته، پس ۴ تا ۵ میلی ثانیه که ۲۰ میلی ثانیه (یا ۰٫۰۲ ثانیه) است دورهی تناوب این موجه و در نتیجه فرکانس اون ۰٫۰۲/۱ یا پنجاه هرتزه که مثلا میتونه خروجی یه ترانس از برق شهری باشه.
c.کنترل ولتاژ یا دامنه
کنترل دامنه یا روش خوندن دامنهی موج دقیقا مثل روش خوندن زمانه با این تفاوت که باید واحدهای عمودی در Volt/Div (بخونید ولت دیویژن) ضرب بشه. مثلا در مورد موج بالا اگه بخواهیم ولتاژ P-P (پیک تو پیک یا از قله تا قله) رو اندازه بگیریم. با فرض اینکه Volt/Div بر روی عدد ۱ باشه از قله تا قلهی موج ما ۴ خونه رو اشغال کرده که ضربدر عدد یک، ۴ ولت رو نشون میده؛ و این تنظیمات برای هر کانال ورودی باید به طور جداگانه انجام بشه و موج هر کانال باید بر اساس مقیاس خودش خونده بشه.
نکتهی مهم: در اکثر اسکوپها روی دستگیرههای Time/Div و Volt/Div یه دستگیرهی کوچکتر وجود داره که برای کالیبره کردن اسکوپ استفاده میشه و ما همیشه باید قبل از تنظیم این سوییچها این دستگیرهی کوچکتر رو تا انتها در جهت عقربههای ساعت بچرخونیم در غیر اینصورت اندازه گیریهای ما صحیح نخواهد بود.
d. انتخاب وضعیتهای AC , GND , DC
این کلید سه حالته که معمولا زیر Volt/Div قرار داره به ما امکان میده که نوع خروجی مون رو انتخاب کنیم به این صورا که اگر کلید در وضعیت AC قرار داشته باشه تنها مولفهی AC سیگنال نمایش داده خواهد شد و مقدار DC یا آفست موج ما حذف خواهد شد. وضعیت GND ورودی ما را به زمین اتصال کوتاه میکند و امکان تنظیم عمودی سطح صفر رو به ما میده؛ و وضعیت DC موج رو دست نخورده و بدون تغییر به ما نشون میده که این موج مقدار شامل DC و AC خواهد بود.
توجه: همیشه در ابتدای کار باید از تنظیم بودن وضعیت صفر اسکوپ مطمئن بشیم به این ترتیب که کلید رو در حالت GND قرار داده و با دستگیرههای Position خط افقی را بر روی صفر قرار دهیم. اینکار را باید برای هر کانال به طور جداگانه باید انجام دهیم و برای تغیر وضعیت از یک کانال به کانال دیگه میتونیم از کلید MODE (که توضیح داده شد) استفاده کنیم.
نکته۱: استفاده از وضعیت AC اگرچه میتونه باعث مسدود کردن مقدار DC موج بشه، اما در فرکانسهای پایین میتونه باعث اعوجاج و به هم ریختگی شکل موج بشه و دلیل این مسئله استفاده از خازنهای ظرفیت بالایی است که برای حذف مقدار DC موج درون اسکوپ وجود داره.
نکته۲: اگرچه استفاده از وضعیت AC، ممکنه مشکل مطرح شده در قسمت الف. رو بوجود بیاره، اما استفادهی مفید اون میتونه برای اندازه گیری ریپلهای بسیار کوچک موجود بر روی ولتاژهای به ظاهر DC باشه. (چطوری؟)
نکته۳: تنها مشکل وضعیت DC اینه که ممکنه مقدار DC موج، مزاحم اندازه گیری دقیق مقدار AC بشه.
اساسیترین مسائل مربوط به اسکوپ رو بررسی کردیم، ولی مطالب دیگهای هم وجود داره که معمولا در استفادههای مقدماتی کمتر از اونا استفاده میشه مثل تریگر کردن اسکوپ با یک منبع خارجی (و کلا بخش Triggering) یا کالیبره کردن اسکوپ بوسیلهی سیگنال مربعی یی که اسکوپ در اختیارمون قرار میده و یا مسایل نسبتا گسترده در رابطه با پروبها جهت اندازه گیریهای بسیار دقیق و … که در یک پست دیگه بعد از معرفی مولتی متر دیجیتال و سیگنال ژنراتور، اونا رو خواهم نوشت، ولی تنظیم برخی از کلیدهای بخش Triggering رو (بدون دلیل) جهت اندازه گیری صحیح در قسمت راهنمای قدم به قدم نوشته ام.
راهنمای قدم به قدم استفاده از اسکوپ
قدم اول: روشن کردن اسکوپ!
قدم دوم: اطمینان از کالیبره بودن اسکوپ
کلیدهای Gain Variable Control رو که به صورت کلیدی کوچکتر بر روی کلیدهای Volt/Div و Time/Div وجود داره تا انتها در جهت عقربههای ساعت بچرخونید.
قدم سوم: تنظیم زمین اسکوپ
کلید سه حالتهی AC GND DC رو برای هر دو کانال در حالت GND قرار بدید و با دستگیرهی Position محور عمودی رو روی صفر قرار بدید. بوسیلهی کلیدهای Intensity و Focus به ترتیب شدت نور و نازکی موج رو تنظیم کنید و بعد از تنظیم زمین کلیدها رو در وضعیت DC قرار بدید.
قدم چهارم: وصل مدار به اسکوپ
اگر از یک کانال میخواهید استفاده کنید با یک پروب و اگه از دو کانال با دو پروب باید مدار رو به اسکوپ وصل کنید. به این صورت که سوکت پروب رو به ورودی کانال مورد نظر وصل کنید و سر دیگهی اون رو به دو سر المان یا قسمتی از مدار که میخواهید تغییرات ولتاژ اون رو بررسی کنید، وصل کنید
قدم پنجم: پایداری موج
اگه موجی که روی صفحه نشون داده میشه یا سریع حرکت میکنه، دستگیرهی Trigger Level رو در حالت وسط قرار بدید و یه کم Time/Div رو هم تغییر بدید تا شکل موج واضحتر بشه و اگه موجتون ثابت بود به قدم بعد برید.
قدم ششم: انتخاب منبع
کانال مورد نظرتون رو برای نمایش روی صفحه بوسیلهی کلید چند حالتهی Vertical Mode انتخاب کنید. اگه هر دو کانال رو هم زمان میخواهید ببینید یکی از حالتهای ALT یا CHOP رو انتخاب کنید و اگه مجموع دو موج مورد نظرتونه وضعیت ADD رو انتخاب کنید.
قدم هفتم: اندازه گیری مشخصات موج
تعداد خونههای افقی رو که در امتداد یک دورهی تناوب قرار گرفته اند در واحد Time/Div ضرب کنید و عدد به دست اومده رو معکوس کنید تا فرکانس موج بدست بیاد. برای بدست اوردن دامنهی سیگنال، تعداد خونههای افقی رو از قله تا پایینترین نقطهی موج بشمارید و در Volt/Div اون کانال ضرب کنید. عدد به دست اومده اندازهی دامنهی P-P موج خواهد بود.
اگه مدارتون رو درست بسته باشید و اسکوپ تون هم سالم باشه باید بعد از این مراحل یک شکل موج ثابت رو بر روی اسکوپ ایجاد کرده باشید و مشخصات اون رو هم اندازه گیری کرده باشید. در غیر اینصورت باید دنبال پیدا کردن اشکال مدارتون یا اطمینان از سالم بودن اسکوپ باشید.
منبع: بانک مقالات مهندسی برق
لینک کوتاه
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.