Katedra Metrologii Elektronicznej i Fotonicznej LABORATORIUM MIERNICTWA ELEKTRONICZNEGO
Temat ćwiczenia: OSCYLOSKOP – obserwacja przebiegów zmiennych w czasie i wyznaczanie ich parametrów
Pomiary wykonali:
Prowadzący: Dr inż. Zbigniew Świerczyński

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z obsługą oscyloskopu cyfrowego, rozkładem regulatorów, przełączników i gniazd na jego płycie czołowej a następnie praktyczne zastosowanie do obserwacji, rejestracji oraz pomiaru parametrów złożonych sygnałów elektrycznych.

Spis przyrządów:
- oscyloskop analogowy dwukanałowy LG 0S-5020
- generatory funkcyjne

Użyte wzory i oznaczenia:

Upp= I_y*k_y - wartość międzyszczytowa napięcia
Um – amplituda powyższego przebiegu jest równa połowie napięcie międzyszczytowego Upp
I_y – ilość działek
k_y – czułość oscyloskopu na osi Y
T_x=k_x*I_x – okres
I_x – ilość działek
k_x – czułość oscyloskopu na osi X
f= 1/T – częstotliwość

1. Przebieg ćwiczenia:

   1. Po uruchomieniu oscyloskopu i podłączeniu do niego wejścia CH1 sygnału sinusoidalnego z generatora o częstotliwości ok. 1kHz o amplitudzie ok. 2V z niewielką dodatnią składową stałą. Za pomocą odpowiednich regulatorów uzyskaliśmy stabilny obraz dwóch okresów.

Wykaz ustawienia przełączników i regulatorów:

MODE : CH1 (‘’Wybrany kanał sygnału elektrycznego”)
VOLTS/DIV : 2V/DIV (‘’Ustawienie wybranego napięcia”)

Tryb pracy : AUTO

TRIGGER SOURCE : CH1

TRIGGER LEVEL: optymalnie

TRIGGER SLOPE: zbocze narastające

Wyłączone regulacje płynne
Poziom wyzwalacza : Trigger Level

Uzyskaniu obrazu odbyło się przy pomocy regulatorów INTEN, FOCUS przy ustawieniach optymalnych uzyskaliśmy widoczny i wyraźny obrazu.

Bloki odchylenia pionowego(VERTICAL) oraz blok odchylenia poziomego (HORIZONTAL) umożliwiły swobodne przesunięcie obrazu, który umieściliśmy w środku układu współrzędnych.

1. Schemat pomiarowy

1. Uzyskany obraz przebiegu sinusoidalnego na oscyloskopie

	kx	Ix	ky	Iy	Upp	Um	Uśr	T	f
L.p.	[ms]	[div]	[V/div]	[div]	[V]	[V]	[V]	[ms/div]	[kHz]
1.	0.2	5	2	2	4	2	2	1	1

2.2 Niepewności pomiarowe:

Błąd względny:

∆Upp/Upp=|∆ly/ly|+∆ky/ky

gdzie ∆ly=(1[mm]/2[mm])=1.5[mm] a ∆ky/ky przyjmuję, że jest równe 3%

czyli
∆Upp/Upp=|1.5/20|+3%=7.5%+3%=9.5%

Niepewności pomiarowe okresu i częstotliwości:

∆T/T=|∆lx/lx|+∆kx/kx

gdzie ∆lx=(1[ms]/2[ms])=1.5[ms] a ∆kx/kx przyjmuję, że jest równe 3%

czyli
∆T/T=|1.5/5|+3%=3%+3%=6%

2.3
2.3.1 Podczas sprawdzenia czułości regulacji skokowej obraz sinusoidalny uzyskany na oscyloskopie zmienia się w pionie w pewnych granicach zależnych od podziałki. Umiejscowienie oraz wygląd obrazu możemy dokładnie sprecyzować (ustawiając pogrubienie albo ustawienie w pionie względem układu osi współrzędnych).

2.3.2 Za pomocą ustawień mnożników jest możliwa obserwacja wydłużania się obrazu pionowo w zależności od wartości mnożnika.

2.3.3 Zmiana sprzężenia na AC wyświetla nam obraz sygnału bez składowej stałej (sam sygnał sinusoidalny), a zmieniając na DC sygnał na ekranie wyświetlany jest wraz ze składową stałą.

2.4 Ustawienie częstotliwości sygnału badanego (ok. 1 kHz), trybie pracy odchylenia pionowego – CH1, sprzężeniu – AC, trybie wyzwalania – AUTO i źródle wyzwalania – CH1 i dokonanie obserwacji

2.4.1 Regulując pokrętło wyzwalania poziomu można przesunąć obraz sygnału (zmieniać początek obrazu).

2.4.2 Po zmianie zbocza wyzwalającego, początek obrazu także się zmienia.

3. Podłączenie dwóch różnych sygnałów do wejść CH1 i CH2 oscyloskopu.

1. Schemat pomiarowy

3.1 Podczas zmiany trybu pracy odchylenia możemy obserwować raz sygnał z pierwszego, raz z drugiego generatora. Możliwe jest także uzyskanie obrazów dwóch sygnałów jednocześnie.

3.2 Podczas zmiany źródła wyzwalania można zauważyć, że obrazy sygnałów przesuwają się o pół okresu. Rodzaj sprzężenia ma wpływ na regulację poziomu wyzwalania, gdyż oba sygnały mają różne częstotliwości, co wpływa na stabilność obrazu otrzymywanego na ekranie oscyloskopu.

3.3 Tryb X-Y umożliwia sterowanie obrazem w pionie lub poziomie.

4. Podsumowanie
Regulatory, przełączniki i gniazda oscyloskopu umieszczone są na jego płycie czołowej. Podzielone są na specjalne bloki, odpowiadające kanałom podłączonych generatorów. Rozmieszczenie wszystkich kontrolek ułatwia pracę z urządzeniem po przez intuicyjny i prosty sposób.

• Regulatory INTEN (odpowiedzialny za jaskrawość obrazu)

FOCUS (odpowiedzialny za ostrość obrazu)

• Blok odpowiadający za odchylanie pionowe - Vertical:

• Doprowadzenia sygnału odbywa się po przez gniazda połączone z źródłem sygnału - Input - CH1, a także CH2.

• Przełącznik odpowiedzialny za wybór sprzężenia sygnału wejściowego i wzmacniacza odchylania pionowego

Coupling:

• AC (obraz nie zawiera składowej stałej),

• GND (umożliwia wyświetlenie poziomu zerowego)

• DC (sygnał zawiera składową stałą i wszystkie inne sygnały)

• Regulator zmieniający czułość wzmacniacza pionowego odchylania - Volts / Div: płynny - Variable oraz skokowy. (Służą do otrzymania odpowiedniego obrazu w pionie)

• Przełącznik wybierający tryb pracy pionowego odchylania

Vertical Mode:

• CH1, CH2 (obserwacja obrazu z jednego wybranego kanału)

• DUAL (obserwacja obrazów z obu kanałów - jednocześnie)

• Blok odpowiadający za odchylanie poziome - Horizontal:

  • Regulator służący do wyboru skalowania podstawy czasu oraz trybu XY - Time / Div.

  • Regulator wykorzystywany do ciągłych zmian podstawy czasu - Variable.

  • Regulator służący do zmiany położenia przebiegu w poziomym kierunku - Horizontal Position.

• Blok odpowiadający za wyzwalanie - Trigger

• Przełącznik odpowiedzialny za wybór trybu wyzwalania

Trigger Mode:

• AUTO (wyzwalanie automatyczne zalecany do prostych pomiarów albo ustawienie wstępne przy bardziej skomplikowanych pomiarach)

• NORM (jest przydatny do obserwacji skomplikowanych przebiegów)

• DUAL (umożliwia obserwacje dwóch przebiegów jednocześnie)

5. Wnioski

• Oscyloskop jest uniwersalnym przyrządem pomiarowym, stosowanym do obserwacji

odkształconych przebiegów elektrycznych i pomiaru ich parametrów.

• Odpowiednio dobrany układ pracy oscyloskopu pozwala mierzyć parametry przebiegu

odkształconego, zdejmować charakterystyki statyczne i dynamiczne przyrządów

elektronicznych, mierzyć przesunięcie fazowe, rezystancję dynamiczną i inne.
• Sposobem na odczytywania wartości sygnału na oscyloskopie jest ustawienie sygnału w odpowiednim miejscu na osi pionowej i poziomej i odczytanie danych wartości na wyświetlaczu.