Pomiary oscyloskopowe 1, Pomiary oscyloskopowe i mikroskopowe


0. Wstęp.

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było zapoznanie się z :

- budową,

- zasadą działania,

- zastosowaniami pomiarowymi oscyloskopu elektronicznego.

1. Opis zjawiska fizycznego.

W ćwiczeniu wykorzystaliśmy oscyloskop elektroniczny, który jest uniwersalnym przyrządem laboratoryjnym. Służy do obserwacki, rejestracji i pomiarów napięć elektrycznych zmieniających się w czasie. 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 (Rys.1).

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
WY

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Y Z ~220V

0x08 graphic
0x08 graphic
S

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
WX O

O - lampa oscyloskopowa

Y - wzmacniacz odchylenia pionowego

X - wzmacniacz odchylenia poziomego

WX ,WY - gniazdka wejściowe wzmacniaczy

G - generator podstawy czasu

Z - zasilacz (przewody zasilania oznaczono

linią przerywaną)

S - obwód synchronizacji

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
X G

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

Wzmaciacze 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 wzamcniaczy, 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).

2. Przyrządy.

- oscyloskop dwukanałowy OS 9020G;

- generator funkcyjny G 432;

- przesuwnik fazowy RPF 02;

- prostownik jedno- i dwupołówkowy;

- układ różniczkujący;

- układ całkujący.

3. Przebieg ćwiczenia.

OBSERWACJA I POMIAR NAPIĘCIA PRZEMIENNEGO.

W tym celu dołączyliśmy generator funkcyjny, który wytwarza odpowiednio napięcia sinusoidalne, prostokątne i piłokształtne ( trójkątne ).

Przebieg :

- sinusoidalny (zał.1 wykres 1.1)

wartość amplitudy :

A = 1dz = 1 cm

częstotliwość przebiegu :

T = 1.6 cm * 2 ms/cm ( 1.6 cm - odczyt długości okresu z wykresu )

( 2 ms/cm - zakres generatora podstawy czasu )

T = 3.2 ms

- piłokształtnego (zał.1 wykres 1.2)

wartość amplitudy :

A = 0.2 cm

częstotliwość przebiegu :

T = 1.2 cm * 2 ms/cm = 2.4 ms

f = 416.7 Hz

- prostokątnego (zał.1 wykres 1.3)

wartość amplitudy :

A = 1 cm

częstotliwość przebiegu :

T = 3.2 ms

f = 312.5 Hz

OBSERWACJA I POMIAR NAPIĘCIA PRZEMIENNEGO NA WYJŚCIU UKŁADU RÓŻNICZKUJĄCEGO.

Podstawą działania wielu układów elektronicznych są procesy ładowania i rozładowania kondensatora przez rezystancję. Obserwację takich procesów na ekranie oscyloskopu można przeprowadzić korzystając z układu jak na poniższym rysunku . Schemat układu różniczkującego, złożony z kondensatora C i rezystora R :

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
A I A'

0x08 graphic
C

U R U1

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
B B'

Do zacisków AA' doprowadz iliśmy impulsy sinusoidalne o amplitudzie U0 , a zaciski BB' łączy się z wejściem wzmacniacza Y. Otrzymaliśmy impulsy zdeformowane, w których część narastająca odpowiada procesowi ładowania, a część opadająca - procesowi rozładowania kondensatora C przez rezystor R. Szybkść narastania lub opadania napięcia na kondensatorzezależy od wartości iloczynu RC. Iloczyn ten nazywa się stałą czasową obwodu i oznacza symbolem τ. Dla dostatecznie małych wartości R i C napięcie wyjściowe U1(t) jest proporcjonalne do pochodnej dU/dt napięcia wejściowego. Mamy :

gdzie Q - ładunek zgromadzony na kondensatorze C,

Uc - napięcie między okładkami kondensatora.

Dla małych wartości R i C, U1<< U, Uc ≅ U otrzymujemy :

Podaliśmy na wejście układu kolejno napięcie sinusoidalne, prostokątne i piłokształtne z generatora funkcyjnego (zał.2).

OBSERWACJA I POMIAR NAPIĘCIA PRZEMIENNEGO NA WYJŚCIU UKŁADU PROSTOWANIA JEDNO- I DWUPOŁÓWKOWEGO.

Obserwowaliśmy napięcie przemienne na wyjściu układu. Schemat układu prostowniczego z filtrem RC wygładzającym tętnienia przedstawia poniższy rysunek :

0x08 graphic
D1

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
| | WY

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
~220 C1 C2 R1 R2

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
| |

0x08 graphic
0x08 graphic
D2

D1, D2 - diody krzemowe,

C1, C2 - kondensatory filtrujące,

R1, R2 - rezystory obciążenia

Badaliśmy wpływ elementów R i C na wartość napięcia tętnień. Odpowiednie wykresy są podane w załączniku 4.

POMIAR CZĘSTOTLIWOŚCI NAPIĘCIA PRZEMIENNEGO PRZY POMOCY FIGUR LISSAJOUS.

Zmieniając częstotliwość generatora funkcyjnego otrzymaliśmy ( w tym przypadku dwie ) nieruchome figury Lissajous. Sprawdziliśmy też słuszność wzoru fx = (m/n)*fv , gdzie

m - liczba styczności lub punktów przecięć z osiąY, a n - z osią X.

Odczyty z przyrządów pomiarowych :

fv = 100 Hz * 2.7 = 270 Hz - częstotliwość generatora funkcji G 432

fx = 0.9 * 100 Hz = 90 Hz - częstotliwość generatora podstawy czasu

Z wykresu (zał.4 wykres 4.1) :

m = 1; n = 3;

Dla drugiego wykresu (zał.4 wykres 4.2) :

fv = 200 Hz; m = 2; n = 4

Stąd fx = 100 Hz

POMIAR PRZESUNIĘCIA FAZOWEGO.

W tym celu odłączyliśmy generator podstawy czasu, a do wejścia wzmacniaczy X i Y doprowadziliśmy odpowiednio dwa przebiegi U(t) i V(t). Wykonaliśmy pomiary wartości przesunięcia fazowego dla różnych kombinacji nastawień przesuwnika fazowego. W wyniku złożenia przebiegów sinusoidalnych o jednakowej częstotliwości na ekranie pojawił się obraz :

- elipsy - przebiegi różniły się w fazie, którą obliczamy ze wzoru

sinϕ = a/b , gdzie ϕ - różnica faz

a - odległość punktów przecinających oś Y

b - odległość między min i max elipsy

Z wykresu (zał.5 wykres 5.2):

a = 1.6 * 2 = 3.2 cm

b = 2 * 2 = 4 cm

sinϕ = 0.8

- koła - przebiegi miały różnicę faz ϕ = π/2 (zał.5 wykres 5.1).

4. Wnioski.

Oscyloskop służy do obserwacji przebiegów napięć w zależności od czasu U(t). Nie należy go jednak stosować do dokładnego pomiaru napięć, a jedynie do orientacyjnego. Układy wejściowe, a zwłaszcza wzmacniacze X i Y oraz generator podstawy czasu są elementami odbiegającymi od idealnie liniowych, co wprowadza dość znaczne błędy pomiarowe.

Oscyloskop jest urządzeniem bardzo przydatnym w pracowni zajmującej się elektroniką analogową, ponieważ umożliwia obserwację okresowych sygnałów pojawiających się w obwodach analogowych. Przy pomiarze zwykłym oscyloskopem błąd przekracza kilka procent, nie ma sensu zaś rozpatrywanie wielkosci plamki.

1



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Pomiary oscyloskopowe, Pomiary oscyloskopowe i mikroskopowe
Pomiary oscyloskopowe 3, Pomiary oscyloskopowe i mikroskopowe
POMIARZ MIKROSKOPOWE 1, Pomiary oscyloskopowe i mikroskopowe
2012 cw10 pomiary na mikroskopach M
pomiar gwintu mikroskoop
instrukcja 2012 pomiary na mikroskopach M
06 pomiar mocy za pomoca oscylo Nieznany (2)
ZASTOSOWANIE OSCYLOSKOPU W TECHNICE POMIAROWEJ
Oscyloskop elektroniczny, generator, obserwacja i pomiar parametrów przebiegów okresowych (2)
Metrologia Pomiary oscyloskopowe i wobulator
Pomiar Pr c4 99dko c5 9bci D c5 bawi c4 99ku w Powietrzu Metod c4 85 Oscylograficzn c4 85 i Przesuni
1 Sprawozdanie$ 10 2014 Oscyloskopowe metody pomiaru częstotliwości i przesunięcia?zowego
OSCYLOSK, Studia, Pracownie, I pracownia, 51 Pomiary oscyloskopowe, Ludwikowski
Oscyloskop elektroniczny, generator, obserwacja i pomiar parametrów przebiegów okresowych (2)x
oscyloskopowe pomiary częstotliwości metodą?zpośrednią
Pomiary oscyloskopowe wobulatora, Data
Sprawozdania - Seria 1, Sprawozdanie 6,7 - Zapoznanie z budową i pomiary oscyloskopem, ZESPÓL SZKÓŁ
Metrologia-lab-Pomiary Oscyloskopowe, OSCYL P, POLITECHNIKA RADOMSKA

więcej podobnych podstron