Cel Ćwiczenia

Zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz niektórymi zastosowaniami oscyloskopu katodowego.

Część teoretyczna

Lampa oscyloskopowa wyposażona jest w urządzenia pomocnicze, takie jak:

• Zasilacz

• Generator podstawy czasu

• Wzmacniacz

Jest oscyloskopem katodowym (Rys.1).

Zasada działania oparta jest na tym, że zasilacz dostarcza elektrodom lamp odpowiednich napięć. Wzmacniacze X i Y wzmacniają przebiegi o małych amplitudach pozwalając na obserwację interesujących szczegółowych obrazów. Generator podstawy czasu jest źródłem napięcia o kształcie piłozębnym (Rys.2). Napięcie to, doprowadzone do płytek odchylenia poziomego, umożliwia obserwację wielkości zmiennych w czasie i spełnia rolę osi czasowej. Napięcie generatora podstawy czasu powinno narastać liniowo w funkcji czasu, a następnie możliwie szybko opadać. Warunek ten łatwiej jest spełnić dla małych napięć, dlatego płytki odchylania poziomego są najczęściej zasilane poprzez wzmacniacz.

Jedną z najważniejszych części składowych oscyloskopu jest lampa oscyloskopowa. Zasada jej działania opiera się na następujących procesach fizycznych:

• Wytwarzanie elektronów w procesie emisji termicznej

• Przyspieszanie elektronów za pomocą pola elektrycznego

• Wytworzenie zogniskowanej wiązki elektronów

• Odchylanie wiązki elektronów w polu elektrycznym lub magnetycznym

• Uwidocznieniu śladu wiązki na ekranie fluoryzującym

Część praktyczna i aspekt techniczny

1. Obserwacja napięcia sieci

Układ pomiarowy składał się z Autotransfomatora (Rys 3).

Na wejście [Y] oscyloskopu przykładane było napięcie 3 [V] napięcie zmienne, badanie polegało na zarejestrowaniu przebiegu z ekranu oscyloskopu. Wynik jest przedstawiony na Wyk. 1

2. Obserwacja przebiegu napięcia prostowanego prostownikiem jednopołówkowym.

Ten punkt ćwiczenia składał się z dwóch części:

a) Obserwacja przebiegu bez zastosowania filtru RC.

W skład układu pomiarowego wchodził transformator, dający napięcie zasilające 3 [V] oraz dioda prostownicza. (Rys. 4).

Wynik obserwacji jest zawarty na Wyk. 2

b) Obserwacja przebiegu z zastosowaniem filtru RC.

W porównaniu z punktem „a” w skład układu wszedł filtr złożony z rezystora i kondensatora. Schemat ideowy jest pokazany na (Rys.5) a wyniki obserwacji są zawarte na Wyk. 3

Wnioski

Oscyloskop jest urządzeniem mającym zastosowanie przy obserwacji przebiegów prądu. Posiadany zestaw opcji regulacyjnych umożliwia dostosowanie obserwowanego przebiegu dla potrzeb wizualnych. Można w uproszczeniu powiedzieć, że wykresy otrzymywane na oscyloskopie są funkcją chwilowych wartości natężenia prądu na wejściu, do czasu.

Na łączonym Wyk.1 jest przedstawiony przebieg prądu zmiennego, jego wykres jest sinusoidą. Część ujemna wykresu jest fizycznym faktem zmiany zwrotu napięcia, na przeciwny. Na Wyk.2 jest przedstawiony podobny przebieg prądu, ale po przejściu przez układ prostowniczy. Zastosowano tutaj diodę, która to z racji swoich władności przewodzi tylko w jednym kierunku. Powyższa konstatacja jest widoczna na wykresie w postaci obciętej części dodatniej wykresu. Gdyby za równolegle do diody dołączyć kondensator, to przebieg staje się bardziej łagodny Wyk.3. Takie złagodnienie wykresu jest związane z faktem rozładowywania się kondensatora. W przypadku zastosowania kondensatora o nieskończenie wielkiej pojemności to, uzyskamy idealny przebieg prądu stałego. Ciekawą rzeczą jest to, że na Wyk.2 i Wyk.3 połówki są ujemne, a powinny być dodatnie. Może to być związane z odwrotnym podłączeniem diody na płytce układu prostowniczego, czyli odwrotnie z tym co jest na schemacie ideowym. Wszystkie powyższe stwierdzenia można uznać jako przykłady zastosowania oscyloskopu.

Przy pomocy oscyloskopu możemy nie tylko obserwować przebiegi, ale

także dokonywać pomiarów, które odczytuje się bezpośrednio z ekranu. Po odpowiednim przeliczeniu można otrzymać wyniki. Jedynym błędem pomiarowym, jaki może powstać jest precyzja odczytu z ekranu oscyloskopu.

Obecnie obok oscyloskopów opartych lampach katodowych, są także w użyciu oscyloskopy cyfrowe, które pozwalają na dokładniejszą obserwacje badanych przebiegów.

Rys.2

Rys.1

Rys.4

Rys.5

Rys.3

---