ออสซิลโลสโคปเป็นอุปกรณ์ที่แสดงให้เห็นถึงความแรงของกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟ ความถี่และการเปลี่ยนเฟสของวงจรไฟฟ้า อุปกรณ์แสดงอัตราส่วนของเวลาและความเข้มของสัญญาณไฟฟ้า ค่าทั้งหมดจะแสดงโดยใช้กราฟสองมิติอย่างง่าย
เนื้อหา
ออสซิลโลสโคปมีไว้เพื่ออะไร?
ออสซิลโลสโคปถูกใช้โดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวิทยุสมัครเล่นเพื่อวัด:
- แอมพลิจูดของสัญญาณไฟฟ้า - อัตราส่วนของแรงดันและเวลา
- วิเคราะห์การเปลี่ยนเฟส
- ดูความเพี้ยนของสัญญาณไฟฟ้า
- ตามผลลัพธ์ คำนวณความถี่ของกระแส
แม้ว่าออสซิลโลสโคปจะแสดงลักษณะของสัญญาณที่วิเคราะห์แล้ว แต่ก็มักใช้เพื่อระบุกระบวนการที่เกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้าต้องขอบคุณออสซิลโลแกรม ผู้เชี่ยวชาญจึงได้รับข้อมูลต่อไปนี้:
- รูปร่างของสัญญาณเป็นระยะ
- ค่าของขั้วบวกและขั้วลบ
- ช่วงของการเปลี่ยนแปลงสัญญาณในเวลา
- ระยะเวลาของครึ่งวงจรบวกและลบ
ข้อมูลนี้ส่วนใหญ่สามารถรับได้ด้วยโวลต์มิเตอร์ อย่างไรก็ตาม คุณจะต้องทำการวัดด้วยความถี่หลายวินาที ในขณะเดียวกัน เปอร์เซ็นต์ของข้อผิดพลาดในการคำนวณก็มีมาก การทำงานกับออสซิลโลสโคปช่วยประหยัดเวลาได้มากในการรับข้อมูลที่จำเป็น
หลักการทำงานของออสซิลโลสโคป
ออสซิลโลสโคปทำการวัดโดยใช้หลอดรังสีแคโทด นี่คือหลอดไฟที่เน้นกระแสที่วิเคราะห์เป็นลำแสง มันกระทบหน้าจอของอุปกรณ์ โดยเบี่ยงเบนไปในสองทิศทางตั้งฉาก:
- แนวตั้ง - แสดงแรงดันไฟฟ้าภายใต้การศึกษา
- แนวนอน - แสดงเวลาที่ผ่านไป
แผ่นหลอดรังสีแคโทดสองคู่มีหน้าที่ในการเบี่ยงเบนลำแสง ผู้ที่อยู่ในแนวตั้งจะได้รับพลังเสมอ ซึ่งจะช่วยในการกระจายค่าขั้ว แรงดึงดูดเชิงบวกเบี่ยงเบนไปทางขวา แรงดึงดูดเชิงลบเบี่ยงเบนไปทางซ้าย ดังนั้น เส้นบนหน้าจอเครื่องมือจะเคลื่อนจากซ้ายไปขวาด้วยความเร็วคงที่
กระแสไฟฟ้ายังทำหน้าที่บนเพลตแนวนอน ซึ่งจะเบี่ยงเบนตัวบ่งชี้แรงดันไฟของลำแสง ประจุบวกเพิ่มขึ้น ประจุลบลดลง ดังนั้นบนจอแสดงผลของอุปกรณ์จึงปรากฏกราฟสองมิติเชิงเส้นซึ่งเรียกว่าออสซิลโลแกรม
ระยะทางที่ลำแสงเดินทางจากด้านซ้ายไปยังขอบด้านขวาของหน้าจอเรียกว่าการกวาด เส้นแนวนอนรับผิดชอบเวลาในการวัดนอกจากกราฟเส้น 2D มาตรฐานแล้ว ยังมีการกวาดแบบวงกลมและแบบเกลียวอีกด้วย อย่างไรก็ตาม การใช้พวกมันไม่สะดวกเท่าออสซิลโลแกรมแบบคลาสสิก
การจำแนกประเภทและประเภท
ออสซิลโลสโคปมีสองประเภทหลัก:
- แอนะล็อก - อุปกรณ์สำหรับวัดสัญญาณเฉลี่ย
- ดิจิตอล - อุปกรณ์แปลงค่าการวัดที่ได้รับให้อยู่ในรูปแบบ "ดิจิทัล" เพื่อส่งข้อมูลต่อไป
ตามหลักการของการกระทำมีการจำแนกประเภทต่อไปนี้:
- รุ่นสากล
- อุปกรณ์พิเศษ.
ที่นิยมมากที่สุด เป็นอุปกรณ์สากล. ออสซิลโลสโคปเหล่านี้ใช้ในการวิเคราะห์สัญญาณประเภทต่างๆ:
- ฮาร์มอนิก;
- แรงกระตุ้นเดี่ยว
- แพ็คแรงกระตุ้น
อุปกรณ์อเนกประสงค์ได้รับการออกแบบสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่หลากหลาย ช่วยให้คุณวัดสัญญาณในช่วงไม่กี่นาโนวินาที ข้อผิดพลาดในการวัดคือ 6-8%
ออสซิลโลสโคปสากลแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก:
- monoblock - มีความเชี่ยวชาญในการวัดทั่วไป
- พร้อมบล็อคที่เปลี่ยนได้ - ปรับให้เข้ากับสถานการณ์และประเภทของอุปกรณ์เฉพาะ
อุปกรณ์พิเศษได้รับการพัฒนาสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าบางประเภท จึงมีออสซิลโลสโคปสำหรับสัญญาณวิทยุ โทรทัศน์ หรือเทคโนโลยีดิจิทัล
ยูนิเวอร์แซลและอุปกรณ์พิเศษแบ่งออกเป็น:
- ความเร็วสูง - ใช้ในอุปกรณ์ความเร็วสูง
- หน่วยความจำ - อุปกรณ์ที่จัดเก็บและทำซ้ำตัวบ่งชี้ที่ทำไว้ก่อนหน้านี้
เมื่อเลือกอุปกรณ์ คุณควรศึกษาการจัดประเภทและประเภทอย่างละเอียดเพื่อซื้ออุปกรณ์สำหรับสถานการณ์เฉพาะ
อุปกรณ์และพารามิเตอร์ทางเทคนิคหลัก
อุปกรณ์แต่ละเครื่องมีคุณสมบัติทางเทคนิคหลายประการดังต่อไปนี้:
- ค่าสัมประสิทธิ์ข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นในการวัดแรงดันไฟ (สำหรับอุปกรณ์ส่วนใหญ่ ค่านี้ไม่เกิน 3%)
- ค่าพื้นฐานของอุปกรณ์ - ยิ่งคุณลักษณะนี้ยิ่งใหญ่เท่าใด ระยะเวลาในการสังเกตก็จะนานขึ้นเท่านั้น
- ลักษณะการซิงโครไนซ์ ประกอบด้วย: ช่วงความถี่ ระดับสูงสุด และความไม่เสถียรของระบบ
- พารามิเตอร์ของการเบี่ยงเบนแนวตั้งของสัญญาณที่มีความจุอินพุตของอุปกรณ์
- ค่าการตอบสนองขั้นตอนแสดงเวลาเพิ่มขึ้นและเกิน
นอกเหนือจากค่าพื้นฐานที่ระบุไว้ข้างต้นแล้ว ออสซิลโลสโคปยังมีพารามิเตอร์เพิ่มเติมในรูปแบบของแอมพลิจูด - ความถี่ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการพึ่งพาแอมพลิจูดของความถี่สัญญาณ
ออสซิลโลสโคปแบบดิจิตอลยังมีหน่วยความจำภายในจำนวนมาก พารามิเตอร์นี้รับผิดชอบจำนวนข้อมูลที่อุปกรณ์สามารถบันทึกได้
วิธีวัดผล
หน้าจอออสซิลโลสโคปแบ่งออกเป็นเซลล์ขนาดเล็กที่เรียกว่าดิวิชั่น แต่ละช่องจะเท่ากับค่าหนึ่ง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ การกำหนดที่นิยมมากที่สุด: หนึ่งส่วน - 5 หน่วย นอกจากนี้ ในบางอุปกรณ์ยังมีปุ่มสำหรับควบคุมมาตราส่วนของกราฟ เพื่อให้ผู้ใช้ทำการวัดได้สะดวกและแม่นยำยิ่งขึ้น
ก่อนที่คุณจะเริ่มการวัดใดๆ คุณต้องเชื่อมต่อออสซิลโลสโคปกับวงจรไฟฟ้า โพรบเชื่อมต่อกับช่องสัญญาณฟรี (ถ้าเครื่องมีมากกว่า 1 ช่อง) หรือเครื่องกำเนิดสัญญาณพัลส์ หากมีอยู่ในเครื่อง หลังจากเชื่อมต่อแล้ว ภาพสัญญาณต่างๆ จะปรากฏขึ้นบนจอแสดงผลของเครื่อง
หากสัญญาณที่ได้รับจากอุปกรณ์ไม่สม่ำเสมอ แสดงว่าปัญหาอยู่ที่การเชื่อมต่อของโพรบ บางตัวมีสกรูขนาดเล็กที่ต้องขันให้แน่น นอกจากนี้ในออสซิลโลสโคปแบบดิจิตอล นิยายระบุตำแหน่งอัตโนมัติยังช่วยแก้ปัญหาสัญญาณขาดช่วง
การวัดกระแส
เมื่อวัดกระแสด้วยออสซิลโลสโคปแบบดิจิตอลคุณควรหาว่า ประเภทของกระแส จะต้องสังเกต ออสซิลโลสโคปมีสองโหมดการทำงาน:
- กระแสตรง ("DC") สำหรับกระแสตรง
- กระแสสลับ ("AC") สำหรับตัวแปร
กระแสตรงถูกวัดโดยเปิดใช้งานโหมด "กระแสตรง" ควรต่อโพรบของอุปกรณ์กับแหล่งจ่ายไฟตามเสาโดยตรง จระเข้ดำรวมลบ จระเข้แดงรวมบวก
เส้นตรงจะปรากฏบนหน้าจอของอุปกรณ์ ค่าของแกนตั้งจะสอดคล้องกับพารามิเตอร์แรงดันคงที่ ความแรงของกระแสสามารถคำนวณได้ตามกฎของโอห์ม (แรงดันหารด้วยความต้านทาน)
กระแสสลับเป็นไซนัสเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเป็นตัวแปรเช่นกัน ดังนั้นจึงสามารถวัดค่าได้ในช่วงเวลาหนึ่งเท่านั้น พารามิเตอร์ยังคำนวณโดยใช้กฎของโอห์ม
การวัดแรงดัน
ในการวัดแรงดันไฟของสัญญาณ คุณต้องมีแกนพิกัดแนวตั้งของกราฟเชิงเส้นสองมิติ ด้วยเหตุนี้ ความใส่ใจทั้งหมดจะมุ่งไปที่ความสูงของรูปคลื่น ดังนั้นก่อนเริ่มการสังเกต คุณควรปรับหน้าจอให้สะดวกสำหรับการวัดค่า
จากนั้นเราถ่ายโอนอุปกรณ์ไปยังโหมด DC เราแนบโพรบเข้ากับวงจรและสังเกตผลลัพธ์ เส้นตรงจะปรากฏขึ้นบนจอแสดงผลของอุปกรณ์ ค่าที่จะสอดคล้องกับแรงดันไฟของสัญญาณไฟฟ้า
การวัดความถี่
ก่อนที่คุณจะเข้าใจวิธีการวัดความถี่ของสัญญาณไฟฟ้า คุณควรรู้ว่าระยะเวลาคืออะไร เนื่องจากแนวคิดทั้งสองนี้มีความสัมพันธ์กัน ช่วงหนึ่งคือช่วงเวลาที่เล็กที่สุดหลังจากที่แอมพลิจูดเริ่มทำซ้ำ
ง่ายต่อการดูคาบบนออสซิลโลสโคปโดยใช้แกนเวลาแนวนอน จำเป็นต้องสังเกตหลังจากช่วงเวลาที่แผนภูมิเส้นเริ่มทำซ้ำรูปแบบเท่านั้น ควรพิจารณาจุดเริ่มต้นของช่วงเวลาเป็นจุดติดต่อกับแกนนอนและจุดสิ้นสุดของการทำซ้ำของพิกัดเดียวกัน
เพื่อสะดวกยิ่งขึ้นในการวัดระยะเวลาของสัญญาณ ความเร็วในการกวาดจะลดลง ในกรณีนี้ ข้อผิดพลาดในการวัดไม่สูงนัก
ความถี่เป็นค่าที่แปรผกผันกับช่วงเวลาที่วิเคราะห์ นั่นคือ ในการวัดค่า คุณต้องหารเวลาหนึ่งวินาทีด้วยจำนวนงวดที่เกิดขึ้นในช่วงเวลานี้ ความถี่ที่ได้จะวัดเป็นเฮิรตซ์ มาตรฐานสำหรับรัสเซียคือ 50 Hz
การวัดการเปลี่ยนเฟส
การพิจารณาการเปลี่ยนเฟส - ตำแหน่งสัมพัทธ์ของสองกระบวนการแกว่งในเวลา พารามิเตอร์วัดเป็นเศษส่วนของคาบสัญญาณ ดังนั้น การเปลี่ยนเฟสเดียวกันจะมีค่าร่วมกันโดยไม่คำนึงถึงลักษณะของคาบและความถี่
สิ่งแรกที่ต้องทำก่อนการวัดคือการค้นหาว่าสัญญาณใดล่าช้ากว่าอีกสัญญาณหนึ่ง จากนั้นจึงกำหนดค่าเครื่องหมายของพารามิเตอร์ หากกระแสนำ พารามิเตอร์การเลื่อนมุมจะเป็นลบ ในกรณีที่แรงดันอยู่ข้างหน้า เครื่องหมายของค่าจะเป็นบวก
ในการคำนวณระดับของการเปลี่ยนเฟส คุณควร:
- คูณ 360 องศาด้วยจำนวนเซลล์กริดระหว่างจุดเริ่มต้นของช่วงเวลา
- หารผลลัพธ์ด้วยจำนวนดิวิชั่นที่ครอบครองโดยช่วงสัญญาณหนึ่งช่วง
- เลือกเครื่องหมายลบหรือบวก
ไม่สะดวกที่จะวัดการเปลี่ยนเฟสในออสซิลโลสโคปแบบอะนาล็อก เนื่องจากกราฟที่แสดงบนหน้าจอมีสีและมาตราส่วนเหมือนกัน สำหรับการสังเกตการณ์ประเภทนี้ อุปกรณ์ดิจิทัลหรืออุปกรณ์สองช่องสัญญาณจะใช้เพื่อกำหนดแอมพลิจูดที่แตกต่างกันในช่องสัญญาณที่แยกจากกัน
บทความที่คล้ายกัน:
