ZSE w Rzeszowie |
Pracownia elektryczna |
1999/2000 |
|
Sprawozdanie z ćw. nr 13 |
Obsługa oscyloskopu.
|
II e |
|
09.02.2000r. |
Piotr Madej |
|
|
I. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest poznanie budowy i zasady działania oscyloskopu elektronicznego oraz pomiar przesunięcia fazowego oscyloskopem jedno strumieniowym i dwustrumieniowym.
II. Wskazówki BHP:
Podczas wykonywania ćwiczenia należy zachować wszelkie środki ostrożności zabezpieczające przed wypadkiem. Moment nieuwagi może spowodować trwałe kalectwo, a nawet śmierć.
Przed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia należy sprawdzić czy znajdujące się na stanowisku pracy przyrządu i urządzenia nie posiadają widocznych uszkodzeń.
Wszelkie nieprawidłowości i wątpliwości należy jak najszybciej zgłaszać profesorowi.
Po zezwoleniu profesora można przystąpić do pracy.
Podczas wykonywania ćwiczenia starać się nie dopuszczać do przeciążeń jakichkolwiek przyrządów.
Jeden z uczniów stanowiących grupę powinien zajmować miejsce w pobliżu wyłącznika zasilania.
Przed dołączeniem do sieci całego obwodu należy sprawdzić jego poprawność.
Spis przyrządów:
Generator 289/E
Generator 289/E
Oscyloskop DT 5200 298/E
Elektroniczny przesuwnik fazowy
Przebieg ćwiczenia:
Pomiar częstotliwości metodą porównawczą.
Metoda ta polega na porównaniu częstotliwości mierzonej fX z częstotliwością wzorcową fW. Napięcie uX o częstotliwości mierzonej fX doprowadza się do wejścia X, a napięcie uW o częstotliwości wzorcowej fW doprowadza się do wejścia Y.
Przy określonym stosunku częstotliwości fX i fW na ekranie obserwuje się stabilne figury, zwane figurami Lissajous.
Pomiar polega na takim dostrojeniu generatora, aby obserwowane figury były nieruchome i mało skomplikowane.
pX/qW = fX/fW
fX = pX/qW ⋅ fW
pX |
qX |
fW |
fX |
figura |
- |
- |
Hz |
Hz |
- |
2
|
2 |
740 |
740 |
|
1
|
2 |
1450 |
725 |
|
1
|
3 |
2250 |
750 |
|
2
|
3 |
2250 |
1500 |
|
1
|
1 |
205 |
205 |
|
2
|
4 |
405 |
202 |
|
2
|
6 |
620 |
206 |
|
Przykładowe obliczenia:
fX = 2/2 ⋅ 740 = 740
fX = 2/3 ⋅ 2250 = 1500
Pomiar przesunięcia fazowego oscyloskopem jednostrumieniowym.
Dwa napięcia u1 i u2 przesunięte w fazie względem siebie o kąt ϕ są przyłożone do wejścia X i wejścia Y oscyloskopu. Na ekranie obserwuje się elipsę o kształcie zależnym od wartości napięć i ich przesunięcia fazowego.
Napięcia u1 i u2 uzyskane są w układzie elektronicznego przesuwnika fazowego. Pomiar przesunięcia fazowego polega na pomiarze odpowiednich odcinków wyznaczonych przez elipsę na podziałce ekranu oscyloskopu.
sin ϕ = OL/OK
f |
OL |
OK |
sin ϕ |
ϕ |
Hz |
mm |
mm |
- |
|
200 |
17 |
20 |
0,85 |
0,014 |
200 |
20 |
20 |
1,00 |
0,017 |
200 |
19 |
20 |
0,95 |
0,016 |
500 |
9 |
20 |
0,45 |
0,007 |
500 |
14 |
20 |
0,70 |
0,012 |
500 |
18 |
20 |
0,90 |
0,015 |
Przykładowe obliczenia:
sin ϕ = 17/20 = 0,85
sin ϕ = 9/20 = 0,45
Pomiar przesunięcia fazowego oscyloskopem dwustrumieniowym.
Przy pomiarach przesunięcia fazowego oscyloskopem dwukanałowym wejście X zasila się z generatora podstawy czasu oscyloskopu. Do wejść Y1 i Y2 doprowadza się napięcia u1 i u2 przesunięte względem siebie o kąt ϕ.
Pomiar polega na zmierzeniu odcinka k odpowiadającego okresowi jednego z przyłożonych napięć i odcinka l odpowiadającego kątowi przesunięcia fazowego.
ϕ = l/k ⋅ 360
f |
k |
l |
ϕ |
Hz |
mm |
mm |
|
200 |
52 |
15 |
103,8 |
200 |
50 |
25 |
180,0 |
200 |
58 |
19 |
117,9 |
500 |
12 |
5 |
149,9 |
500 |
19 |
8 |
151,5 |
500 |
24 |
3 |
45,00 |
Przykładowe obliczenia:
ϕ = 51/52 = 103,8
ϕ = 19/58 = 117,9
Wnioski:
1. Oscyloskop jest to czuły pomiarowy przyrząd elektroniczny stosowany do badania i obserwowania zależności funkcyjnych między dwoma zmiennymi wielkościami elektrycznymi lub innymi wielkościami fizycznymi, przetworzonymi na wielkości elektryczne. Rozróżniamy 3 podstawowe grupy:
- z ciągłym odchylaniem (okresowym)
- uniwersalne (z odchylanie ciągłym i wyzwalanym)
- szybko działające (bardzo wielkiej częstotliwości)
Oscyloskopy są stosowane jako wskaźniki przy różnych pomiarach przez porównanie wartości wielkości mierzonej z wartością wzorcową jednostki miary, jak również do pomiarów napięć, prądów, częstotliwości, przesunięcia fazowego itp. Oscyloskop umożliwia badanie wielkości zmiennych w zakresie częstotliwości od 0 do kilku GHz.
2. Podstawowym członem oscyloskopu jest lampa oscyloskopowa , zwykle o elektr. odchylaniu wiązki elektronowej. Dwie pary elektrod odchylają wiązkę elektronową w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach, które można rozpatrywać jako osie współrzędnych. W kierunku poziomym wiązka jest odchylana proporcjonalnie do czasu, a w kierunku pionowym proporcjonalnie do wartości chwilowej badanego napięcia.
Lampa oscyloskopowa jest to lampa elektronopromieniowa przeznaczona do wytwarzania obrazu opt. będącego graficznym odwzorowaniem zależności miedzy dwoma wielkościami fizycznymi zmiennymi w czasie, ma postać próżnioszczelnej bańki szklanej w kształcie wydłużonego stożka.
3. W pierwszym punkcie mierzyliśmy częstotliwość metodą porównawczą. Pomiar polega na tym, aby określić stosunek częstotliwości fX i fW. W tym celu należy przez figurę przeprowadzić dwie proste prostopadłe: pionową i poziomą nie przechodzące przez węzły figury. Pomocne w tym celu mogą się okazać linie podziałki ekranu oscyloskopu i pokrętło przesuwające obraz w górę i w dół. Przy realizacji ćwiczenia wykorzystaliśmy dwa generatory, z których jeden był źródłem napięcia mierzonego uX o częstotliwości fX, a drugi źródłem napięcia wzorcowego uW o częstotliwości fW.
4. Do pomiaru przesunięcia fazowego można stosować oscyloskop jednostrumieniowy i dwustrumieniowy. W czasie pomiaru oscyloskopem jenostrumieniowym wykorzystaliśmy dwa napięcia, które są przyłożone do wejścia X i wejścia Y oscyloskopu. Na ekranie mogliśmy zaobserwować elipsę. Kształt tej elipsy był zależny od wartości tych napięć i ich przesunięcia fazowego. W czasie pomiaru oscyloskopem dwustrumieniowym wejście X zasilaliśmy z generatora podstawy czasu oscyloskopu. Do wejść Y1 i Y2 doprowadzamy napięcia u1 i u2 , które są przesunięte względem siebie o kąt ϕ.