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.

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

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.

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!

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.

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.

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.