Sprawozdanie

z

Pracowni

Elektrycznej

nr 12.

Zespół Szkół Elektronicznych

Rzeszów

ZSE w Rzeszowie	Pracownia elektryczna	1996/97
Sprawozdanie z ćwiczenia nr 13.		kl. II a	GD/II/2
Data wykonania ćwiczenia 18.01.1997 r.	Obsługa oscyloskopu.	Data wykonania sprawozdania 21.01.1997 r.	Ocena

I. Przepisy BHP.

1.Wykonując ćwiczenia należy zachować jak najdalej idące środki ostrożności zabezpieczające

przed porażeniem lub innym wypadkiem..

2. W szczególności nie należy:

- dotykać przewodów przyrządów a zwłaszcza nieizolowanych ich części po włączeniu pod

napięcie,

- dotykać bez istotnej potrzeby części uziemiającej urządzeń wodociągowych, urządzeń CO,

oraz opierać się o nie w czasie wykonywania ćwiczenia.

3. Obwód pomiarowy należy budować w ten sposób aby między zestawem przyrządów a

źródłem prądu zawsze znajdował się wyłącznik umożliwiający szybkie wyłączenie obwodu.

W czasie ćwiczenia jeden z ćwiczących uczniów powinien zajmować miejsce w pobliżu

wyłącznika wyłączającego cały układ.

4. Nie wykonywać żadnych manipulacji bez dokładnego rozeznania układu elektrycznego i

zgody nauczyciela. Zwiększyć ostrożność w dni deszczowe i dżdżyste.

II. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie budowy i zasady działania oscyloskopu elektronicznego oraz jego zastosowanie.

III. Przebieg ćwiczenia.

Oscyloskop jest przyrządem przeznaczonym do obserwacji na ekranie lampy oscyloskopowej przebiegów napięć zmiennych oraz obserwacji i pomiarów wartości prądów i napięć, częstotliwości, kąta fazowego i innych wielkości elektrycznych i nieelektrycznych, które można przetworzyć na napięcie. Oscyloskop wykorzystuje się również do obserwacji charakterystyk prądowo napięciowych elementów liniowych i nieliniowych. W celu obserwacji przebiegu do płytek odchylania poziomego X należy przyłożyć napięcie o kształcie jak na rysunku.

U

t

Napięcie takie jest generowane przez generator podstawy czasu. Natomiast do płytek odchylania pionowego Y należy doprowadzić napięcie o nieznanym przebiegu.

Schemat blokowy oscyloskopu.

Wzmacniacz

toru Y

1

Wzmacniacz P1 We X

toru X 2

1

2 Blok Generator

P2 Synchroni- podstawy

-zacji czasu

Oprócz bloku wzmacniaczy i generatora podstawy czasu oscyloskop zawiera także blok synchronizacji, którego zadaniem jest dostrojenie częstotliwości napięcia podstawy czasu tak aby była ona równa całkowitej wielokrotności przebiegu badanego. W przypadku synchronizacji obraz na ekranie oscyloskopowej jest nieruchomy. Generator podstawy czasu może być wyzwalany przebiegiem badanym (synchronizacja wewnętrzna, pozycja 1 przełącznika P2) lub innym napięciem okresowym doprowadzonym z zewnątrz (synchronizacja zewnętrzna pozycja 2 przełącznika P2).

1. Pomiar napięcia oscyloskopem.

Schemat do pomiarów napięcia stałego oscyloskopem.

W

Y

R_P V U X X

Y

LY	KY	U		LY	KY	U
cm	V/cm	V		cm	V/cm	V
2	1	2		4	1	1,4
1,5	2	3		4	2	2,8
2,25	2	5		3,5	5	6,1
2	5	10		4	5	7
3	5	15		2,5	5	4,4
2	10	20		2	5	3,5
2,5	10	25		3	5	5,3

Przy pomiarze napięcia stałego: Przy pomiarze napięcia zmiennego:

L_Y - wysokość obrazu, L_Y - dwukrotna wartość amplitudy

K_Y - wsp. odchylenia toru Y. napięcia,

K_Y - wsp. odchylania toru Y.

2. Pomiar częstotliwości.

Są dwa podstawowe sposoby pomiaru częstotliwości:

- bezpośredni

- porównawczy.

Do bezpośredniego pomiaru częstotliwości napięcie U_X o częstotliwości f_X doprowadza się do wejścia Y, a układ odchylania poziomego zasila się z generatora podstawy czasu. Tak nastawia się częstotliwość generatora podstawy czasu i pokrętła synchronizacji aby na ekranie otrzymać pełny i nieruchomy obraz przebiegu. Mierząc odcinek L_X obliczamy okres T_X.

L_X

LX	KX	TX	fX
cm	ms/cm	ms	Hz
5	10	50	20
5,5	2	11	91
2	2	4	250
4,5	1	4,5	222
3	2	6	166
4	1	4	250

W metodzie porównawczej częstotliwość mierzoną f_X porównuje się z częstotliwością wzorcową f_W. Napięcie U_X o częstotliwości f_X doprowadza się do wejścia X, a napięcie U_W o częstotliwości f_W doprowadza się do wejścia Y. Przy określonym stosunku częstotliwości f_X i f_W na ekranie obserwuje się figury zwane Lissajous. Stosunek
wyznacza się za pomocą p_X i q_W gdzie:

p_X - liczba przecięć prostej pionowej z figurą

q_W - liczba przecięć prostej poziomej z figurą

(proste te nie mogą przechodzić przez węzły figury).

pX	qW	fW	fX
----	----	Hz	Hz
2	2	20	20
4	2	40	80
2	4	120	60
5	4	200	250
2	2	600	600
4	6	80	53

3. Pomiar przesunięcia fazowego oscyloskopem jednostrumieniowym.

Dwa napięcia o tej samej częstotliwości u₁ i u₂ przesunięte w fazie względem siebie o pewny kąt przykłada się do wejścia X i Y oscyloskopu.

Schemat układu.

Y

Generator R

akustyczny C X X

Y

Na ekranie oscyloskopu obserwuje się elipsę o kształcie zależnym od wartości napięć i przesunięcia fazowego.

Przy symetrycznym ustawieniu elipsy względem środkowej poziomej i pionowej osi podziałki wartość
.

4. Pomiary przesunięcia fazowego oscyloskopem dwustrumieniowym.

Wejście X zasila się z generatora podstawy czasu a do wejścia Y₁ i Y₂ doprowadza się dwa napięcia
i
.

Y₁ Y₂

K

Y₁ Y₂

Pomiary polegają na zmierzeniu odcinka K odpowiadającego okresowi jednego z przyłożonych napięć i odcinka L odpowiadającego kątowi przesunięcia fazowego. Wartość kąta
wyznacza się z zależności:
.

IV. Wnioski.

1. Przy pomiarach napięć, napięcie wyznaczone przez oscyloskop było takie samo jak napięcie

otrzymane na woltomierzu.

2. W celu bezpośredniego pomiaru częstotliwości napięcia U_X o częstotliwości f_X

doprowadza się je do wejścia Y a układ odchylania poziomego zasila się z wewnętrznego

generatora podstawy czasu.

3. Do pomiaru częstotliwości można też zastosować metodę porównawczą (figury Lissajous).

Polega ona na tym, że częstotliwość wyznaczamy za pomocą prostych równoległych

i prostopadłych, które są przeprowadzone przez figurę (przecinają ją). Proste te nie mogą

przecinać jej w węzłach.

4. Do pomiaru przesunięcia fazowego można stosować oscyloskop jednostrumieniowy

i dwustrumieniowy.

Do wykonania sprawozdania użyto programów:

- MS WORD 6.0 dla WINDOWS 95,

- MS EXCEL 7.0 dla WINDOWS 95 ,

- MS Edytor równań 2.0 dla WINDOWS 95.

f_W U_W

U_X

f_X

X X

u₂

L

u₁

---