Robert Łebkowski

Nr albumu 4741

ELEMENTY ELEKTRONICZNE – LABORATORIUM

Sprawozdanie

Temat: pomiary oscyloskopowe.

Cel ćwiczenia:

zapoznanie się z :

- budową,

- zasadą działania,

- zastosowaniami pomiarowymi oscyloskopu elektronicznego.

Wstęp teoretyczny:

W ćwiczeniu wykorzystaliśmy oscyloskop elektroniczny, który jest uniwersalnym przyrządem laboratoryjnym . Służy on do wizualizacji przebiegów zmiennych w czasie oraz do pomiarów amplitudy oraz okresu napięć (i innych wielkości zmienionych na napięcie) periodycznych. Podstawowym elementem oscyloskopu jest lampa oscyloskopowa. Ponadto w skład budowy oscyloskopu wchodzą : wzmacniacz odchylenia poziomego X i pionowego Y, generator podstawy czasu i urządzenie zasilające.

Wzmacniacze X oraz Y służą do wzmacniania amplitudy badanych sygnałów w celu umożliwienia obserwacji i pomiarów nawet bardzo słabych sygnałów. Napięcia wyjściowe są przyłożone do odpowiednich par płytek odchylających lampy oscyloskopowej.

Generator podstawy czasu G służy do wytwarzania napięcia okresowo zmiennego o przebiegu piłokształtnym. Napięcie to podczas jednego okresu wzrasta proporcjonalnie do czasu, a następnie możliwie szybko opada.

Urządzenia zasilające oscyloskopu przetwarzają napięcie sieci na napięcie stałe, potrzebne do zasilania wzmacniaczy, generatora podstawy czasu i lampy oscyloskopowej.

Podstawowe zastosowania pomiarowe oscyloskopu elektronowego :

- obserwacja przebiegów napięciowych o różnym kształcie i pomiar napięć;

- pomiar czasu i częstotliwości;

- pomiar różnicy faz dwu przebiegów;

- badanie układów przekształcających przebiegi ( np. układów różniczkujących i całkujących );

- badanie charakterystyk prądowo - napięciowych elementów elektronicznych ( diod,

tranzystorów).

Przyrządy wykorzystywane w ćwiczeniu:

- oscyloskop Rigol DS1052E

- podstawowy moduł edukacyjny KL-22001

- miernik cyfrowy

Przebieg ćwiczenia:

- Obserwacja i pomiar napięcia.

Do oscyloskopu podłączyliśmy generator sygnału, który wytwarzał napięcie prostokątne. Mierzone napięcie doprowadziliśmy do kanału CH1 oscyloskopu. Naszym zadaniem było ustawić napięcie 6 V i częstotliwość 200 Hz na generatorze posługując się obrazem sygnału widocznym na oscyloskopie. W tym celu najpierw regulowaliśmy poziom wyzwalania tak ,aby na ekranie uzyskać nieruchomy obraz. Następnie ustawiliśmy czułość odchylania na 1 V/działkę, wyregulowaliśmy współczynnik podstawy czasu. Następnie regulując pokrętłami na generatorze ustawiliśmy wartość napięcia 6 V i częstotliwość 200 Hz. Na zakończenie włączyliśmy funkcję pomiarów automatycznych parametrów przebiegu i porównaliśmy wartości wyświetlone z wartościami ustawionymi i policzonymi przez nas. Wyniki różniły się od siebie, a to dlatego, że nasze obliczenia i odczyty były mniej dokładne niż pomiar automatyczny.

- Obserwacja dwóch przebiegów na oscyloskopie.

Do jednego kanału oscyloskopu podłączyliśmy wyjście kompensatora sondy pomiarowej, które działa jak generator sygnału prostokątnego. Dla tego oscyloskopu sygnał ten ma parametry: napięcie około 3 V i częstotliwość 1 kHz. Do drugiego kanału oscyloskopu podłączyliśmy generator sygnału, który wytwarzał napięcie prostokątne. Naszym zadaniem było ustawić sygnał generowany z generatora zewnętrznego o podobnych parametrach do sygnału z generatora oscyloskopu. Ustawiliśmy czułość odchylania na 1 V/działkę, wyregulowaliśmy współczynnik podstawy czasu. Następnie regulując pokrętłami na generatorze ustawiliśmy wartość napięcia 3 V i częstotliwość 1 kHz. Potem włączyliśmy oba kanały oscyloskopu równocześnie i staraliśmy się ustawić przy pomocy pokrętła na generatorze zewnętrznym jak najdokładniejszą wartość częstotliwości 1 kHz aby widzieć oba przebiegi na ekranie nieruchome. Nie udało się nam to jednak, gdyż częstotliwości generowane z dwóch generatorów zawsze różnią się. W związku z tym na ekranie mogliśmy obserwować jeden przebieg nieruchomy a drugi poruszający się w przód bądź w tył.

- Odczyt parametrów granicznych generatora funkcyjnego z podstawowego modułu edukacyjnego KL-22001.

Podłączyliśmy generator funkcyjny z podstawowego modułu edukacyjnego KL-22001 do oscyloskopu. Włączyliśmy funkcję pomiarów automatycznych parametrów przebiegu w oscyloskopie. Za pomocą pokrętła regulacji częstotliwości w generatorze funkcyjnym ustawiliśmy najmniejszą częstotliwość generowaną przez ten generator. Na ekranie oscyloskopu odczytaliśmy jej wartość równą 6 Hz. Za pomocą pokrętła regulacji częstotliwości w generatorze funkcyjnym ustawiliśmy największą częstotliwość generowaną przez ten generator. Na ekranie oscyloskopu odczytaliśmy jej wartość równą 105 kHz. Następnie w taki sam sposób sprawdziliśmy napięcie minimalne i maksymalne jakie możemy uzyskać z generatora funkcyjnego. Napięcie minimalne wynosi – 9,2 V, a maksymalne 9,6 V.

- Pomiar napięcia i napięcia skutecznego.

Podłączyliśmy generator funkcyjny z podstawowego modułu edukacyjnego KL-22001 do oscyloskopu.

Włączyliśmy funkcję pomiarów automatycznych parametrów przebiegu w oscyloskopie. Ustawiliśmy przy pomocy regulacji amplitudy i częstotliwości na generatorze funkcyjnym wartość napięcia 7 V i częstotliwość 50 Hz. Podłączyliśmy miernik cyfrowy w celu pomiaru napięcia z generatora funkcyjnego. Wartość jaką wyświetlił miernik była bardzo różna od wartości wskazywanej przez oscyloskop. Miernik wskazywał 4,79 V podczas gdy na oscyloskopie wyświetlała się wartość 7 V. Dzieje się tak dlatego, że miernik cyfrowy pokazuje napięcie skuteczne (TRUE RMS).

Wartość skuteczna odnosi się do sygnałów zmiennych w czasie. Wartość skuteczna napięcia zmiennego (TRUE RMS) w czasie jest to takie zastępcze napięcie stałe, które w określonym przedziale czasu wywoła na przyłączonym oporniku taki sam przyrost energii (ciepła), co analizowane napięcie zmienne.

- Pomiar maksymalnego i minimalnego napięcia zasilacza napięcia przemiennego z podstawowego modułu edukacyjnego KL-22001.

Do zasilacza napięcia przemiennego z podstawowego modułu edukacyjnego KL-22001 podłączyliśmy oscyloskop i miernik cyfrowy. Włączyliśmy funkcję pomiarów automatycznych parametrów przebiegu w oscyloskopie. Odczytaliśmy z oscyloskopu wartość minimalną i maksymalną napięcia oraz częstotliwość sygnału oraz wartość skuteczną napięcia. Z miernika odczytaliśmy wartość skuteczną napięcia równą 9,72 V. Wartość skuteczna napięcia wskazywana przez oscyloskop była równa 9,62 V, częstotliwość 50 Hz, minimalna wartość napięcia -13,4 V, a maksymalna wartość napięcia 13,4 V. Oscyloskop pokazał nam częstotliwość napięcia z sieci energetycznej. Wartości skuteczne napięcia wskazywane przez miernik cyfrowy i oscyloskop były bardzo zbliżone.