Andrzej Karaś		dr Piotr Sitarek	Ćwiczenie nr: 50
rok: I	semestr: letni	Lampa oscyloskopowa.
Wydział Elektroniki i Telekomunikacji Politechniki Wrocławskiej					Ocena:
26.04.2000 r.

1. Wstęp teoretyczny.

Budowa i zasada działania lampy oscyloskopowej:

SCHEMAT LAMPY OSCYLOSKOPOWEJ

K - katoda;

S - cylinder Wehnelta;

A₁,A₂ - anody;

E - ekran;

Y - płytki odchylania pionowego;

X - płytki odchylania poziomego;

P₁ - regulacja jasności plamki;

P₂ - regulacja ostrości plamki.

W zamkniętej i opróżnionej z powietrza rurze szklanej jest umieszczony, wzdłuż osi symetrii, system elektrod. Na dnie stożkowo poszerzonej części rury znajduje się ekran fluoryzujący E, który w postaci półprzezroczystej warstwy pokrywa wewnętrzną powierzchnię dna. Katoda K, pośrednio żarzona, jest umieszczona wewnątrz osłony metalowej, zwanej cylindrem Wehnelta W. Naprzeciw otworu w cylindrze na płaskim dnie katody znajduje się warstwa tlenków emitująca elektrony. Cylinder Wehnelta ma potencjał ujemny względem katody. Przy zmianie wartości tego potencjału - potencjometrem P₁, zmienia się natężenie wiązki elektronów przechodzących przez otwór w cylindrze, co powoduje zmianę jasności plamki świetlnej na ekranie. Do przyspieszania elektronów i ogniskowania wiązki służą umieszczone współosiowo dwie anody A₁ i A₂. W wyniku zmiany potencjału pierwszej anody A₁ za pomocą potencjometru P₂ zmienia się stopień zogniskowania (ostrość) plamki świetlnej. System elektrod złożony z katody, cylindra Wehnelta i obu anod nazywa się wyrzutnią elektronową. Różnica potencjałów między drugą anodą a katodą jest napięciem przyspieszającym elektrony i decyduje o ich prędkości końcowej.

Do odchylania wiązki elektronów od kierunku osiowego służą dwie pary płytek odchylających: Y - umieszczone poziomo i służą do odchylania pionowego oraz X - umieszczone pionowo i powodują odchylanie poziome wiązki elektronów.

2. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie czułości odchylania X i Y lampy oscyloskopowej

3. Urządzenia użyte w ćwiczeniu:

• Lampa oscyloskopowa;

• Zasilacz lampy (wykorzystano zasilacz anodowy typ Z);

• Dzielnik napięcia typ DN 101;

• Multimetr G-1007.500

4. Układ pomiarowy.

1 - pokrętło jasności;

2 - pokrętło ostrości;

3 - regulacja napięcia na płytkach pionowych;

4 - regulacja napięcia na płytkach poziomych;

5 - przełącznik napięcia przyśpieszającego;

6 - wyjście na płytki poziome;

7 - wyjście na płytki pionowe.

5. Tabele pomiarowe.

1. Wychylenie poziome X:

Napięcie przyspieszające U₁ Napięcie przyspieszające U₂

	X [ mm ]	UX [ V ]		X [ mm ]	UX [ V ]
	50	39,8		50	57,2
	40	26,9		40	40,8
	30	14,0		30	22,7
	20	2,4		20	7,2
	10	-9,5		10	-9,9
	0	-21,0		0	-24,5
	-10	-33,5		-10	-41,2
	-20	-44,8		-20	-58,1
	-30	-57,5		-30	-75,3
	-40	-69,8		-40	-91,7
	-50	-81,7		-50	-107,2

2. Wychylenie pionowe Y:

Napięcie przyspieszające U₁ Napięcie przyspieszające U₂

	Y [ mm ]	UX [ V ]		Y [ mm ]	UX [ V ]
	50	45,8		50	62,3
	40	35,6		40	47,9
	30	23,4		30	33,0
	20	12,8		20	17,2
	10	2,7		10	3,6
	0	-8,1		0	-10,3
	-10	-19,4		-10	-25,4
	-20	-29,5		-20	-38,6
	-30	-40,1		-30	-53,3
	-40	-49,9		-40	-67,6
	-50	-61,5		-50	-82,2

5.2.1. Pomiary za pomocą lampy oscyloskopowej napięcia zmiennego pomiędzy poszczególnymi zaciskami dzielnika napięcia.

a) Poziome:

	X dla U1 [ mm ]	X dla U2 [ mm ]
0,001	45	30
0,01	70	50
0,1	90	70

b) Pionowe:

	Y dla U1 [ mm ]	Y dla U2 [ mm ]
0,001	50	40
0,01	85	60
0,1	110	80

1. Wyznaczanie stale C_X i C_Y dla poszczególnych warunków:

nap.przysp.	CX [ ]	Δ CX [ ]	δ CX [ % ]	CY [ ]	Δ CY [ ]	δ CY [ % ]
U1	0,8287	0,00325	0,39	0,9354	0,00472	0,50
U2	0,6083	0,00258	0,42	0,6943	0,00289	0,42

5.4. Wyznaczanie wartości napięć zmiennych:

UZ razy	UZ dla U1 [ V ]	Δ UZ [ V ]	δ UZ [ % ]	UZ dla U2 [ V ]	Δ UZ [ V ]	δ UZ [ % ]
dla X
0,001	27,15	0,41	1,5	24,66	0,52	2,1
0,01	42,23	0,47	1,11	41,09	0,59	1,42
0,1	54,30	0,51	0,95	57,53	0,65	1,14
dla Y
0,001	26,73	0,4	1,5	28,80	0,48	1,67
0,01	45,43	0,5	1,1	43,21	0,54	1,25
0,1	58,80	0,56	0,96	57,61	0,6	1,04

6. Wzory i przykładowe obliczenia:

6.1. Wyznaczając stałą C_X oraz C_Y (czułość płytek odchylających) korzystałem z odpowiednich wykresów x = f(U_X) , y = f(U_Y) .

;

• błąd ΔC wyznaczam ze pomocą regresji liniowej, natomiast błąd δC z zależności:

;

6.2. Wyznaczenie wartości napięć zmiennych.

;
;

• błąd ΔU wyznaczam ze pomocą różniczki logarytmicznej:

δU_Z=1,5%

7. Wnioski.

Lampa oscyloskopowa jest bardzo dobrym urządzeniem pozwalającym na wizualizacje procesów głownie elektrycznych. Jej dokładność pomiarowa jest mała, ze względu na zbyt duże rozmiary plamki świetlnej w stosunku do mierzonych wychyleń i nieostrość jej brzegów. Pomijając jednak ten problem, który został uwzględniony w opracowaniu wyników można zmierzyć za pomocą oscyloskopu napięcie zmienne pomiędzy poszczególnymi zaciskami dzielnika napięcia, a uzyskany wynik określić w miarę dokładnie. Dowodem tego może być porównanie wyników pomiaru napięcia UZ przy odpowiednim napięciu przyśpieszającym.

Poważna zaleta lampy oscyloskopowej jest jej liniowa zależność napięcia odchylającego od wychylenia plamki.

Obecnie różnego rodzaju oscyloskopy zbudowane właśnie w oparciu o lampę oscyloskopową są podstawowymi urządzeniami do obserwacji różnego rodzaju zjawisk i procesów elektrycznych.

Pewna odmianę lampy oscyloskopowej gdzie płytki odchylania zastąpiono cewkami magnetycznymi spotykamy w każdym domu. Jest to lampa kineskopowa wbudowana w każdy telewizor.

---