- |
|||
- |
|||
Temat ćwiczenia:
Pomiary oscyloskopem
|
Nr w dzienniku:
29 |
Nr ćwiczenia:
11 |
Ocena: |
Data wykonania: 15.11.2011 r. |
|
|
|
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z oscyloskopem analogowym oraz z jego praktycznym zastosowaniem.
Wprowadzenie
Ćwiczenie to polegało na obserwacji przesunięcia fazowego oraz pomiarów częstotliwości za pomocą oscyloskopu i krzywych Lissajous.
Oscyloskop jest uniwersalnym przyrządem pomiarowym, stosowanym do obserwacji odkształconych przebiegów elektrycznych i pomiaru ich parametrów używanym w pracach badawczych, naprawach, strojeniu i kalibracji wszelkiego rodzaju urządzeń
elektronicznych. Oscyloskop jest przyrządem stosowanym najczęściej do obserwacji na ekranie przebiegu napięcia w funkcji czasu. Poza tym stosowany może być do pomiaru napięcia, prądu, czasu, częstotliwości, kąta przesunięcia fazowego, mocy, wyznaczania charakterystyk diod i tranzystorów i badania wielu innych elementów.
Podstawowe parametry oscyloskopu
- częstotliwość pracy
- czułość napięciowa [mV/dz]
- podstawa czasu [s/dz]
Budowa lampy oscyloskopowej
Budowa lampy oscyloskopowej: K - katoda, G - grzejnik katody, W - siatka,
- anody, X - płytki odchylania poziomego, Y - płytki odchylania pionowego
ekranująca, E- ekran, P - powłoka grafitowa, O - osłona szklana
Zestawienie użytych w ćwiczeniu przyrządów pomiarowych oraz zestawów ćwiczeniowych:
Oscyloskop Metrix OX 800
Generator funkcyjny NDN DF1642B
Przewód koncentryczny
Przewód koncentryczny
Przewód koncentryczny
Multimetr cyfrowy MY-68
Opis teoretyczny
Oscyloskop elektroniczny bardzo często wykorzystuje się do pomiarów częstotliwości. W celu bezpośredniego pomiaru częstotliwości, napięcie Ux o mierzonej częstotliwości fx doprowadza się do wejścia Y, a układ odchylenia poziomego X zasila się z zewnętrznego generatora podstawy czasu. Tak nastawia się częstotliwość generatora podstawy czasu oscyloskopu i pokrętła synchronizacji, aby na jego ekranie otrzymać pełny i nieruchomy obraz przebiegu. Częstotliwość fx przebiegu badanego jest odwrotnością okresu. Oscyloskop umożliwia również pomiar częstotliwości metodą porównawczą. W metodzie tej częstotliwość mierzona fx jest porównywana z częstotliwością wzorcową fw. Napięcie Ux o częstotliwości mierzonej fx doprowadza się do wejścia X oscyloskopu, a napięcia Uw o częstotliwości wzorcowej fw (otrzymane z generatora wzorcowego) doprowadza się do wejścia Y. Przy określonym stosunku częstotliwości fx i fw na ekranie obserwuje się stabilne figury, zwane figurami Lissajous.
Schemat ćwiczenia
Oscyloskop jednostrumieniowy
Oscyloskop dwustrumieniowy
układ do pomiaru parametrów przebiegu przy pomocy oscyloskopu
Pomiary i wyliczenia
Obliczanie napięcia międzyszczytowego
Wartość międzyszczytową napięcia pp U (pik - pik) przebiegu wyznaczyć można ze wzoru:
U pp = d *K
gdzie:
d - wysokość obrazu badanego napięcia w działkach lub w cm
K - aktualna wartość współczynnika odchylania pionowego (wzmocnienia w torze Y)
w V./cm lub V/dz.
Wartość skuteczną U napięcia wyznaczyć można ze wzoru:
Vpp=Uv*√2*2
Vpp=7,45V*√2*2=21,009V
Uv=Vpp/√2*2
Uv=21,009V/2,82=7,45V
Obliczanie częstotliwości
f=1/Tx
Tx=Lx/Vx
Lx - długość odcinak odpowiadającego jednemu okresowi przebiegu
Vx - prędkość plamki w linii poziom odczytana z położenia przełącznika podstawy czasu w mm/s.
Tx=2/10ms=0,2
f=1/0,2=5
Pomiary przesunięcia fazowego
Czułość pionowa:
= 1ns/cm
= 2V/cm
Wyliczenia:
ϕ = 1/k * 360°
ϕ = 1/6,8 * 360°
ϕ = 52,9°
U1 = U1 max sin ω t
U1 = 2V sin 1°
U1 = 2V * 0,841471
U1 = 1,682942V
U2 = U2 max sin (ω t + ϕ)
U2 = 2V sin 53,9°
U2 = 2V * -0,4732
U2 = -0,94641V
Wnioski i spostrzeżenia
Pomiar częstotliwości za pomocą oscyloskopu obarczony jest niewielkim błędem z powodu trudności związanych z ustawieniem odpowiedniej częstotliwości na obu generatorach. Pomiar przesunięcia fazowego za pomocą oscyloskopu jedno lub dwustrumieniowego jest raczej dokładnym pomiarem nie obarczonym dużym błędem.