WYDZIAA PPT D-1 LABORATORIUM Z ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI Ćwiczenie nr 2. Oscyloskop elektroniczny, generator, obserwacja i pomiar parametrów przebiegów okresowych. Cel ćwiczenia: 1. Celem ćwiczenia jest poznanie zasady dziaÅ‚ania analogowego oscyloskopu elektronicznego i jego schematu blokowego. 2. Poznanie głównych parametrów charakteryzujÄ…cych sygnaÅ‚ okresowy. 3. Wykorzystanie oscyloskopu do obserwacji i pomiarów podstawowych parametrów sygnaÅ‚u okresowego. Wprowadzenie I. Parametry sygnaÅ‚u okresowego. WartoÅ›ci sygnaÅ‚u okresowego powtarzajÄ… siÄ™ cyklicznie co odcinek czasu zwany okresem T sygnaÅ‚u. Opisuje to zależność: f (t) = f (t+T), gdzie f (t) funkcja okresowa T T T opisujÄ…ca ksztaÅ‚t sygnaÅ‚u. W sygnale wyróżnia siÄ™ dwie skÅ‚adowe: staÅ‚Ä… U i zmiennÄ… f (t): DC AC T T 1 1 U(t) = U + f (t), które speÅ‚niajÄ… równania: U = U śąt źą=U , U = f śąt źą=0. DC AC +" +" ÅšR DC ÅšR AC T T 0 0 Wartość Å›rednia za okres sygnaÅ‚u jest równa skÅ‚adowej staÅ‚ej, a wartość Å›rednia ze zmiennej jest zerowa. Wyróżnienie tych skÅ‚adowych jest istotne z uwagi na ich odmienne wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci. Zwykle opisujÄ…c sygnaÅ‚ okresowy pomija siÄ™ skÅ‚adowÄ… staÅ‚Ä…. Należy zwrócić uwagÄ™, że jej obecność w sygnale okresowym może radykalnie zmienić odpowiedz obiektu lub wskazania przyrzÄ…dów. Niektóre przyrzÄ…dy sÄ… dedykowane oddzielnie do każdej z nich, np. woltomierze, amperomierze do prÄ…dów staÅ‚ych i do zmiennych. W dziedzinie czasu sygnaÅ‚ okresowy opisuje siÄ™ niżej wymienionymi parametrami rys.1. 1. T okres lub czÄ™stotliwość f = 1/T. 2. U (t) funkcja opisujÄ…ca ksztaÅ‚t AC skÅ‚adowej zmiennej sygnaÅ‚u. 3. U , U wartoÅ›ci: minimalna MIN MAX i maksymalna napiÄ™cia. 4. U DC wartość skÅ‚adowej staÅ‚ej wokół tej wartoÅ›ci oscyluje napiÄ™cie w przedziale od U do U . MIN MAX 5. U PP wartość miÄ™dzyszczytowa, inaczej przedziaÅ‚ zmian skÅ‚adowej zmiennej: Rys. 1. Parametry opisujÄ…ce sygnaÅ‚ okresowy. U = U PP MAX - U . MIN 6. U AC wartość skuteczna skÅ‚adowej zmiennej inaczej wartość Å›redniokwadratowa (ang.RMS), jest to ważny parametr, mierzony zwykle woltomierzem napięć zmiennych. Jest proporcjonalna do wartoÅ›ci miÄ™dzyszczytowej U zależy od ksztaÅ‚tu sygnaÅ‚u. PP , Szczególnym przypadkiem sygnałów okresowych sÄ… sygnaÅ‚y symetryczne. MajÄ… tÄ™ szczególnÄ… wÅ‚aÅ›ciwość, że ksztaÅ‚t sygnaÅ‚u w jednej poÅ‚owie okresu różni siÄ™ od drugiej tylko znakiem polaryzacjÄ…. W tym przypadku wystarczy podać wartość amplitudy sygnaÅ‚u U , ponieważ U = ½U . CzÄ™sto spotykane M M PP ksztaÅ‚ty sygnałów to: sinusoidalny, trójkÄ…tny i prostokÄ…tny rys. 2. MogÄ… one wystÄ™pować razem ze skÅ‚adowÄ… staÅ‚Ä…, wtedy krzywa U(t) na wykresie ulegnie jedynie przesuniÄ™ciu (w górÄ™ lub w dół) zgodnie ze znakiem i wartoÅ›ciÄ… U . Wartość skuteczna sygnaÅ‚u DC Rys. 2. Okresowy sygnaÅ‚ symetryczny zależy od amplitudy i ksztaÅ‚tu; sinusoidalny: U = U /"2, AC M o ksztaÅ‚cie trójkÄ…tnym i prostokÄ…tnym. trójkÄ…tny: U = U /"3, prostokÄ…tny: U = U . AC M AC M II. Generatory sygnałów okresowych. Do wytwarzania napięć okresowo zmiennych stosowane sÄ… generatory. SÄ… różne typy generatorów w zależnoÅ›ci od przeznaczenia, zasady dziaÅ‚ania i żądanych parametrów. Niżej opisano w skrócie generator nazywany funkcyjnym. Generuje on przebiegi symetryczne o ksztaÅ‚cie opisanym sinusoidÄ…, trójkÄ…tem i prostokÄ…tem. Niektóre majÄ… dodatkowo możliwość generowania przebiegów niesymetrycznych. Zwykle użytkownik oprócz wyboru ksztaÅ‚tu generowanego sygnaÅ‚u ma możliwość nastawy w pewnym zakresie takich parametrów jak: Strona 1 z 6 WYDZIAA PPT D-1 LABORATORIUM Z ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI Ćwiczenie nr 2. Oscyloskop elektroniczny, generator, obserwacja i pomiar parametrów przebiegów okresowych. 1. amplituda skÅ‚adowej zmiennej U : zwykle {0 ÷ 10} V, M 2. skÅ‚adowa staÅ‚a U (offset): zwykle wystÄ™puje ograniczenie na DC sumÄ™ napięć np.: |U +U | d" 10 V. DC M 3. czÄ™stotliwość sygnaÅ‚u: od uÅ‚amków Hz do 1 MHz. 4. Zapis U(t) = U + U ·sin(2Ä„f·t) należy interpretować jako DC M sygnaÅ‚ sinusoidalny ze skÅ‚adowÄ… staÅ‚Ä… U , o amplitudzie U DC M i czÄ™stotliwoÅ›ci f. Obok, na rysunku, interpretacja graficzna. III. Oscyloskop elektroniczny zasada dziaÅ‚ania Analogowe oscyloskopy sÄ… przyrzÄ…dami szeroko stosowanymi zarówno w laboratoriach badawczych jak i serwisie. Oscyloskop jest przyrzÄ…dem elektronicznym przeznaczonym głównie do obserwacji i pomiarów przebiegów napięć cyklicznie zmiennych w czasie, tzn. okresowych, w zakresie do kilkuset MHz. Oscyloskop skÅ‚ada siÄ™ z lampy oscyloskopowej i ukÅ‚adów elektronicznych, które umożliwiajÄ… obrazowanie zmian napięć okresowo zmiennych na ekranie tej lampy w postaci wykresu X-T zmiana napiÄ™cia w funkcji czasu. Oscyloskop może również pracować w trybie X Y, tzn. obraz bÄ™dzie tworzony przez dwa zewnÄ™trzne sygnaÅ‚y: jeden doÅ‚Ä…czony do kanaÅ‚u 1 (X), a drugi do kanaÅ‚u 2 (Y). W ten sposób można na ekranie wykreÅ›lać charakterystyki obiektów, mierzyć przesuniÄ™cie fazowe metodÄ… elipsy i czÄ™stotliwość z wykorzystaniem figur Lissajous. Schemat blokowy oscyloskopu przedstawiono na rys.3. Wyróżnia siÄ™ trzy grupy ukÅ‚adów: blok obrazowania sygnaÅ‚u, tor Y do sterowania plamkÄ… Å›wietlnÄ… w kierunku pionowym proporcjonalnie do wartoÅ›ci napiÄ™cia badanego sygnaÅ‚u, tor X do przesuwania plamki w kierunku poziomym proporcjonalnie do czasu - oÅ› x. Niżej opisano wybrane ukÅ‚ady i ich podzespoÅ‚y. Rys. 3. Uproszczony schemat blokowy oscyloskopu analogowego. Zwykle spotykane opisy i skróty na pÅ‚ycie czoÅ‚owej oscyloskopu podano wytÅ‚uszczonym drukiem i dużymi literami. 1. Blok obrazowania sygnaÅ‚u. Zawiera on lampÄ™ oscyloskopowÄ… (szklana baÅ„ka w ksztaÅ‚cie zbliżonym do stożka, ekran stanowi podstawa pokryta od wewnÄ…trz luminoforem), ukÅ‚ady elektroniczne zapewniajÄ…ce jej poprawnÄ… pracÄ™, takie jak ukÅ‚ad sterowania strumieniem elektronów sÅ‚użący do nastawy ostroÅ›ci i jasnoÅ›ci plamki oraz zasilacz, który dostarcza niezbÄ™dnych napięć zasilajÄ…cych wszystkie ukÅ‚ady elektroniczne. Obraz na ekranie tworzy ruch Å›wiecÄ…cej plamki po ekranie. ÅšwiecÄ…ca plamka powstaje w wyniku zamiany na Å›wiatÅ‚o części energii kinetycznej wiÄ…zki elektronów uderzajÄ…cej w luminofor. 2. Tor Y. Zawiera dwa identyczne kanaÅ‚y pomiarowe: 1 i 2, przeÅ‚Ä…cznik wyboru kanaÅ‚u i wzmacniacz toru Y. Badane sygnaÅ‚y doÅ‚Ä…cza siÄ™ do oscyloskopu poprzez gniazda typu BNC: CH 1, CH 2. Możliwa Strona 2 z 6 WYDZIAA PPT D-1 LABORATORIUM Z ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI Ćwiczenie nr 2. Oscyloskop elektroniczny, generator, obserwacja i pomiar parametrów przebiegów okresowych. jest obserwacja i pomiar dwóch różnych sygnałów okresowych w nastÄ™pujÄ…cych kombinacjach: a) CH 1 tylko sygnaÅ‚ z kanaÅ‚u 1 b) CH 2 tylko sygnaÅ‚ z kanaÅ‚u 2 c) ADD suma lub różnica napięć z dwóch kanałów; różnicÄ™ uzyskuje siÄ™ przez zmianÄ™ polaryzacji w jednym z kanałów przeÅ‚Ä…cznik INVERSE. d) DUAL jednoczeÅ›nie sygnaÅ‚y z dwóch kanałów możliwe sÄ… dwa rodzaje pracy: =ð ALT alternatywna stosowana przy przebiegach szybkozmiennych: w czasie trwania jednego cyklu generatora podstawy czasu jest kreÅ›lony obraz z jednego kanaÅ‚u, a w czasie nastÄ™pnego cyklu obraz z drugiego kanaÅ‚u. Przy dÅ‚ugich czasach podstawy czasu jest widoczne migotanie obrazu. =ð CHOP chopperowana, inaczej siekana stosowana przy sygnaÅ‚ach wolnozmiennych: w czasie roboczym podstawy czasu na wzmacniacz Y jest podawany naprzemiennie sygnaÅ‚ z kanaÅ‚u 1 i 2. Przy dużej liczbie przeÅ‚Ä…czeÅ„ na ekranie sÄ… widoczne obydwa przebiegi. W niektórych oscyloskopach użytkownik nie ma możliwoÅ›ci wyboru pomiÄ™dzy pracÄ… ALT a CHOP, wtedy to przeÅ‚Ä…czanie jest realizowane automatycznie wraz ze zmianÄ… czasu roboczego podstawy czasu staÅ‚ej odchylania poziomego C . X 3. Tor X. Zawiera ukÅ‚ad wyzwalania i generator podstawy czasu GPCz. GPCz w odpowiedzi na impuls wyzwalajÄ…cy wytwarza napiÄ™cie liniowo narastajÄ…ce z uwagi na ksztaÅ‚t zwane też napiÄ™ciem piÅ‚ozÄ™bnym rys.4. NapiÄ™cie to podane na pÅ‚ytki odchylania poziomego X wymusza przesuwanie plamki po ekranie ze staÅ‚Ä… prÄ™dkoÅ›ciÄ…, z lewej krawÄ™dzi ekranu do prawej tworzy oÅ› czasu. Potem nastÄ™puje szybki powrót plamki do lewej krawÄ™dzi ekranu. Po powrocie plamki ukÅ‚ad musi wrócić do stanu gotowoÅ›ci, co wymaga pewnego czasu, zwanego martwym. Warunkiem niezbÄ™dnym do uzyskania na ekranie stabilnego obrazu badanego sygnaÅ‚u o okresie Tx jest zapewnienie, aby okres podstawy czasu Tp byÅ‚ caÅ‚kowitÄ… wielokrotnoÅ›ciÄ… okresu sygnaÅ‚u badanego Tx, Tp = n·Tx. Na okres Tp skÅ‚adajÄ… siÄ™ trzy odcinki czasu: czas roboczy, martwy i czas oczekiwania. Obraz na ekranie jest rysowany w czasie roboczym, poza nim jasność plamki jest zerowa. UkÅ‚ad wyzwalania generuje impulsy wyzwalajÄ…ce w chwili, gdy napiÄ™cie na jego wejÅ›ciu i na wybranym zboczu zrówna siÄ™ z zadanym napiÄ™ciem zwanym poziomem wyzwalania; tylko ten impuls, który przyjdzie w czasie oczekiwania wyzwoli GPCz. W ten sposób zapewnia siÄ™ stabilny obraz na ekranie. Rys. 4. DziaÅ‚anie ukÅ‚adu wyzwalania; a) przebiegi: Uy sygnaÅ‚ badany , Uw impulsy wyzwalajÄ…ce, Ux napiÄ™cie na wyjÅ›ciu generatora podstawy czasu, b) obraz sygnaÅ‚u na ekranie oscyloskopu. Aby uzyskać stabilny obraz należy dobrać: poziom wyzwalania (LEVEL), zbocze (SLOPE) oraz rodzaj pracy GPCz: automatyczny (AUTO) lub normalny (NORM). Tryb pracy AUTO zapewnia zawsze obraz na ekranie, lecz może on być niestabilny. Niestabilność wystÄ™puje wtedy, gdy nie ma impulsów wyzwalania np. zadano niewÅ‚aÅ›ciwy poziom wyzwalania, wybrano niewÅ‚aÅ›ciwe zródÅ‚o sygnaÅ‚u Strona 3 z 6 WYDZIAA PPT D-1 LABORATORIUM Z ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI Ćwiczenie nr 2. Oscyloskop elektroniczny, generator, obserwacja i pomiar parametrów przebiegów okresowych. wyzwalajÄ…cego lub impulsy wyzwalajÄ…ce pojawiajÄ… siÄ™ zbyt rzadko tzn. po upÅ‚ywie czasu oczekiwania. Wówczas ukÅ‚ad sam wygeneruje impuls wyzwalajÄ…cy. JeÅ›li impulsy pojawiajÄ… siÄ™ zbyt rzadko, stabilny obraz zapewni praca w trybie NORM. Do wyboru sÄ… nastÄ™pujÄ…ce zródÅ‚a sygnaÅ‚u wyzwalajÄ…cego: a) CH 1 z kanaÅ‚u 1, b) CH 1 z kanaÅ‚u 2, c) EXT z zewnÄ™trznego zródÅ‚a doÅ‚Ä…czonego do gniazda, zwykle opisanego External Trigger, d) LINE z sieci energetycznej zasilajÄ…cej oscyloskop tu 50 Hz. 4. KanaÅ‚y pomiarowe toru Y. Każdy z nich zawiera gniazdo typu BNC do doÅ‚Ä…czenia badanego sygnaÅ‚u, przeÅ‚Ä…cznik rodzaju sprzężenia, regulowany tÅ‚umik sygnaÅ‚u wejÅ›ciowego i wzmacniacz wejÅ›ciowy. We wzmacniaczu zawarty jest ukÅ‚ad do przesuwania obrazu w kierunku pionowym, umożliwiajÄ…cy wygodniejsze wykonanie pomiarów. Natomiast przeÅ‚Ä…cznik rodzaju sprzężenia jest przeznaczony do selekcji sygnaÅ‚u badanego standardowo sÄ… trzy pozycje: a) GND w tym poÅ‚ożeniu na wejÅ›cie podawane jest zerowe napiÄ™cie sÅ‚uży do ustalenia na ekranie poÅ‚ożenia plamki wskazujÄ…cego zerowÄ… wartość napiÄ™cia. a) DC obraz na ekranie jest utworzony z peÅ‚nego sygnaÅ‚u tzn. skÅ‚adowej staÅ‚ej + skÅ‚adowa zmienna. b) AC obraz utworzony jest tylko ze skÅ‚adowej zmiennej. To sprzężenie stosuje siÄ™ w przypadku, gdy skÅ‚adowa staÅ‚a może utrudniać obserwacjÄ™ skÅ‚adowej zmiennej. c) AC Ò! DC przeÅ‚Ä…czenie z jednej pozycji do drugiej pozwala wprost wyznaczyć wartość skÅ‚adowej staÅ‚ej. Zmiana poÅ‚ożenia obrazu w kierunku pionowym Å›wiadczy o wartoÅ›ci i znaku tej skÅ‚adowej. 5. Stabilizowanie obrazu sygnaÅ‚u. Podany niżej zbiór czynnoÅ›ci dotyczy sygnaÅ‚u z kanaÅ‚u 1: a) PrzeÅ‚Ä…cznik rodzaju sprzężenia w wybranym kanale ustawić w pozycji GND. DoÅ‚Ä…czyć badany sygnaÅ‚ do wejÅ›cia kanaÅ‚u, przeÅ‚Ä…cznikiem wyboru kanaÅ‚u wybrać kanaÅ‚ 1. b) PrzeÅ‚Ä…cznik wyboru zródÅ‚a sygnaÅ‚u wyzwalajÄ…cego (TRIGGER SOURCE) ustawić w pozycji CH 1. NastÄ™pnie przeÅ‚Ä…cznik rodzaju pracy GPCz ustawić w pozycji AUTO, na ekranie powinna być widoczna linia pozioma. c) Przy braku linii, użyć pokrÄ™teÅ‚ do przesuwania obrazu: w poziomie i w wybranym kanale w pionie w celu znalezienia linii, potem jÄ… ustawić poÅ›rodku ekranu tak, aby zajmowaÅ‚a caÅ‚Ä… jego dÅ‚ugość. d) PrzeÅ‚Ä…cznik rodzaju sprzężenia w wybranym kanale ustawić w pozycji DC lub AC, na ekranie powinien być widoczny obraz sygnaÅ‚u badanego. NastÄ™pnie należy tak dobrać staÅ‚Ä… odchylania pionowego, aby uzyskać maksymalnie duży rozmiar obrazu (lecz mieszczÄ…cy siÄ™ na ekranie). StaÅ‚a odchylania poziomego pozwala na uzyskanie na ekranie żądanej liczby okresów badanego sygnaÅ‚u najczęściej od jednego do kilku. JeÅ›li obraz na ekranie nie jest stabilny należy ustawić poziom wyzwalania (LEVEL) tak, aby znalazÅ‚ siÄ™ w przedziale zmian wartoÅ›ci sygnaÅ‚u wyzwalajÄ…cego. 6. Pomiary parametrów sygnaÅ‚u okresowego. Wprost z ekranu oscyloskopu można wyznaczyć czasy trwania wybranych fragmentów sygnaÅ‚u, w tym okres, jak i parametry amplitudowe: skÅ‚adowÄ… staÅ‚Ä…, maksymalnÄ…, minimalnÄ… i miÄ™dzyszczytowÄ…. Dla uÅ‚atwienia wykonywania pomiarów na ekran zostaÅ‚a naniesiona siatka, zwykle o rozmiarze 10 na 8 dziaÅ‚ek, 1 dz. to okoÅ‚o 1 cm. Na Å›rodkowych liniach siatki jest naniesiona dodatkowa podziaÅ‚ka zwykle co 0,2 dz. W celu zwiÄ™kszenia precyzji pomiaru zalecana jest zmiana poÅ‚ożenia obrazu odpowiednio do potrzeb pomiarowych. Niżej opisano zalecane czynnoÅ›ci przy pomiarze wartoÅ›ci: UMAX, UMIN, UPP i UDC. a) Ustawić staÅ‚e odchylania poziomego C i pionowego C w pozycji kalibrowanej CAL korzystajÄ…c X Y z odpowiednich przeÅ‚Ä…czników, zwykle mechanicznie zwiÄ…zanych z pokrÄ™tÅ‚ami pÅ‚ynnej regulacji wyżej wymienionych staÅ‚ych. b) PrzeÅ‚Ä…cznik sprzężenia sygnaÅ‚u ustawić w pozycji GND, potem przesunąć obraz linii na ekranie na wybranÄ… poziomÄ… liniÄ™ siatki uznanÄ… za wartość 0 V. NastÄ™pnie przeÅ‚Ä…cznik ustawić w pozycji DC i wyznaczyć w dziaÅ‚kach dÅ‚ugoÅ›ci odpowiednich odcinków i zanotować je Å‚Ä…cznie z aktualnÄ… staÅ‚Ä… C . W celu zwiÄ™kszenia Y precyzji pomiaru U i U zaleca siÄ™ przesunąć obraz w lewo MAX MIN (lub prawo) tak, aby odczyt żądanego odcinka wypadÅ‚ na Å›rodkowej linii pionowej zawierajÄ…cej dodatkowÄ… podziaÅ‚kÄ™ Rys. 5. Zalecane przesuniÄ™cie obrazu rys. 5. Podobnie postÄ…pić przy pomiarze U . Tutaj zaleca siÄ™ PP w celu pomiaru U i U . PP MAX Strona 4 z 6 WYDZIAA PPT D-1 LABORATORIUM Z ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI Ćwiczenie nr 2. Oscyloskop elektroniczny, generator, obserwacja i pomiar parametrów przebiegów okresowych. przesunąć obraz w pionie, tak aby fragment krzywej oznaczajÄ…cy minimum leżaÅ‚ na poziomej linii siatki, potem postÄ…pić jak wyżej. Natomiast pomiar skÅ‚adowej staÅ‚ej U wymaga przeÅ‚Ä…czenia ze DC sprzężenia AC na DC i odczytania zwiÄ…zanego z tym przeÅ‚Ä…czeniem przesuniÄ™cia obrazu w pionie. Analogicznie należy postÄ™pować przy pomiarze okresu. Tak dobrać staÅ‚Ä… odchylania poziomego C , X aby obraz zawieraÅ‚ jak najmniej okresów (nie mniej niż jeden). Potem przesunąć obraz tak, aby zbocze o najwiÄ™kszym nachyleniu wypadÅ‚o na skrzyżowaniu Å›rodkowej poziomej linii i jednej z pierwszych pionowych linii siatki. NastÄ™pnie odczytać w dziaÅ‚kach dÅ‚ugość odcinka odpowiadajÄ…cego okresowi. c) Obliczanie wartoÅ›ci parametrów. PrzykÅ‚ad: Na podstawie rys. 5 wyznaczyć miÄ™dzyszczytowÄ… wartość napiÄ™cia i jej niepewność. Odczytana dÅ‚ugość odcinka: Y = 5,7 dz., wartość staÅ‚ej C = 0,5 V/dz. PP Y =ð BÅ‚Ä…d nieliniowoÅ›ci torów odchylania poziomego i pionowego typowe wartoÅ›ci: ´C = ´C = 3%, X Y =ð NiedokÅ‚adność (starannego) odczytu dÅ‚ugoÅ›ci odcinka z oscyloskopu: "X = "Y = 0,1 dz. =ð Dane do obliczeÅ„: Y = (5,7 Ä… 0,1) dz, C = 0,5 V/dz Ä… 3%, (0,03); szukane: U , "U i ´U PP Y PP PP PP Ponieważ: U = Y ·C , stÄ…d niepewność wyznaczona metodÄ… różniczki zupeÅ‚nej: ´U = ´Y + ´C . PP PP Y PP PP Y U = Y ·C = 5,7 dz·0,2 V/dz = 2,85 V. PP PP Y Ä…Y 0,1dz PP ºÄ…U = ƒÄ…ºÄ…CY = ƒÄ… 0,03 = 0,0175ƒÄ…0,03 = 0,0475 ( 4,75 %), PP Y 5,7dz PP "U = ´U ·U = 0,0475 ·2,85 V = 0,1354 V PP PP PP Zapis wyniku pomiaru: U = 2,85 V Ä… 0,14 V, lub U = 2,85 V, Ä… 5 %. PP PP Zadania pomiarowe 1. Opanować obsÅ‚ugÄ™ toru wyzwalania oscyloskopu w takim stopniu, aby zawsze uzyskiwać nieruchomy obraz na ekranie oscyloskopu. 2. Zaobserwować zmiany poÅ‚ożenia obrazu w obu trybach pracy (AUTO, NORM) wywoÅ‚ane zmianÄ…: a) poziomu wyzwalania, b) zbocza wyzwalajÄ…cego, c) zródÅ‚a sygnaÅ‚u wyzwalajÄ…cego. 3. Zmierzyć parametry czasowe sygnaÅ‚u sinusoidalnie zmiennego z generatora funkcyjnego. Wyniki zapisać w tabeli 1. Wykonać pomiary tego samego sygnaÅ‚u dla trzech kolejnych różnych staÅ‚ych C , zaczynajÄ…c X od wartoÅ›ci C , która zapewni aby obraz zawieraÅ‚ jak najmniej okresów (nie mniej niż jeden). Zanotować X wskazania miernika czÄ™stotliwoÅ›ci (f ). Celem pomiarów jest porównanie uzyskanych wyników M i stwierdzenie ich zgodnoÅ›ci ze sobÄ… (lub braku zgodnoÅ›ci). 4. Zmierzyć parametry amplitudowe sygnaÅ‚u sinusoidalnie zmiennego. Wyniki zapisać w tabeli 2. Wykonać pomiary tego samego sygnaÅ‚u dla trzech kolejnych różnych staÅ‚ych C , zaczynajÄ…c od wartoÅ›ci C , która Y Y zapewni najwiÄ™kszy obraz (lecz mieszczÄ…cy siÄ™ na ekranie). Zanotować wskazania woltomierza napiÄ™cia zmiennego (U ). Porównać uzyskane wyniki ze sobÄ…. AC_V Uwaga. Pomiary wykonywać w przedziale czÄ™stotliwoÅ›ci 100 Hz ÷ 400 Hz z uwagi zakres pracy woltomierza napiÄ™cia zmiennego 5. Zmierzyć skÅ‚adowÄ… staÅ‚Ä… przebiegu okresowo zmiennego oscyloskopem i woltomierzem napiÄ™cia staÅ‚ego. Tabela 1: Pomiar okresu i wyznaczenie czÄ™stotliwoÅ›ci Pomiar okresu oscyloskopem f , obliczone z T Wynik X X Lp X C T ´T "T T Ä… "T f ´ f "f f Ä… "f T X X X X X X X X X X X dz ms/dz ms % ms ms Hz % Hz Hz 1 2 3 4 Pomiar czÄ™stotliwoÅ›ci miernikiem - f M Strona 5 z 6 WYDZIAA PPT D-1 LABORATORIUM Z ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI Ćwiczenie nr 2. Oscyloskop elektroniczny, generator, obserwacja i pomiar parametrów przebiegów okresowych. Tabela 2: Pomiar napiÄ™cia miÄ™dzyszczytowego i wyznaczenie wartoÅ›ci skutecznej Pomiar oscyloskopem U Obliczone z U Obliczone z U Wynik PP PP PP Lp. Y C U U U PP Y PP ´U "U MAX ´U "U AC ´U "U U Ä… "U PP PP MAX MAX AC AC AC AC dz V/dz V % V V % V V % V V 1 2 3 4 Pomiar napiÄ™cia woltomierzem AC - U AC_V 17 Tabela 3: Pomiar skÅ‚adowej staÅ‚ej przebiegu okresowo zmiennego Y C U DC Y DC ´U "U U Ä… "U DC DC DC DC PrzyrzÄ…d 16 pomiarowy dz V/dz V % V V Oscyloskop 15 Woltomierz DC 14 Zgodność wyników pomiarowych. Wyniki pomiarów sÄ… zgodne ze sobÄ… jeÅ›li majÄ… wspólny przedziaÅ‚ niepewnoÅ›ci. PrzykÅ‚ad: Oto wyniki pomiarów tej samej wielkoÅ›ci: W1 W1 = 15,2 Ä… 0,3; W2 = 14,5 Ä… 0,7; W3 = 14,1 Ä… 1,1; W4 = 16,1 Ä… 0,5; W2 13 Na rys.6 przedstawiono graficznÄ… ilustracjÄ™ wyników z przedziaÅ‚ami niepewnoÅ›ci. W3 Tylko wyniki W1, W2, W3 sÄ… zgodne ze sobÄ…. W4 12 PrzykÅ‚ady zadaÅ„ i pytania kontrolne Rys. 6. PrzedziaÅ‚y 1. WyjaÅ›nić dziaÅ‚anie wyzwalanej podstawy czasu w analogowym niepewnoÅ›ci oscyloskopie elektronicznym. 2. Narysować przebieg sygnaÅ‚u z generatora podstawy czasu w torze X oscyloskopu w funkcji czasu, zaznaczyć i objaÅ›nić jego charakterystyczne fragmenty i powiÄ…zać je z dziaÅ‚aniem toru odchylania. Czy sygnaÅ‚ odchylajÄ…cy dziaÅ‚a w każdym okresie sygnaÅ‚u mierzonego? 3. W pomiarze napiÄ™cia sinusoidalnego za pomocÄ… oscyloskopu odczytano jego wartość miÄ™dzyszczytowÄ… jako 6,8 dz. StaÅ‚a odchylania w torze Y wynosiÅ‚a C = 20 mV/dz. Obliczyć Y wartość skutecznÄ… mierzonego sygnaÅ‚u oraz niepewność jej wyznaczenia. 4. W pomiarze okresu sygnaÅ‚u sinusoidalnego za pomocÄ… oscyloskopu odczytano jego dÅ‚ugość jako 8,2 dz. StaÅ‚a odchylania w torze X byÅ‚a równa 50 źs/dz. OkreÅ›lić wartość okresu oraz wzglÄ™dnÄ… i bezwzglÄ™dnÄ… niepewność jego wyznaczenia. 5. W pomiarze czÄ™stotliwoÅ›ci sygnaÅ‚u prostokÄ…tnego za pomocÄ… oscyloskopu zmierzono jego okres. Odczyt wynosiÅ‚ 6,5 dz przy nastawie C = 1 źs/dz. OkreÅ›lić czÄ™stotliwość tego sygnaÅ‚u i niepewność X jej okreÅ›lenia (wzglÄ™dnÄ… i bezwzglÄ™dnÄ…). 6. WyjaÅ›nić sposób pomiaru napiÄ™cia staÅ‚ego za pomocÄ… oscyloskopu. Zestaw przyrzÄ…dów pomiarowych 1. Oscyloskop elektroniczny 1 szt. 2. Generator funkcyjny 1 szt. 3. Woltomierz cyfrowy napiÄ™cia staÅ‚ego i zmiennego (Multimetr) 1 szt. 4. Miernik czÄ™stotliwoÅ›ci (ewentualnie wykorzystać multimetr) 1 szt. WrocÅ‚aw, marzec 2008 Opracowanie: mgr inż. Beata Krzywaznia, dr inż. Adam Krzywaznia Instytut Inżynierii Biomedycznej i Pomiarowej WydziaÅ‚u PPT Politechniki WrocÅ‚awskiej Strona 6 z 6 W - wartość mierzona