آموزش کار با اسیلوسکوپ

آیا تا حالا برایتان پیش آمده است که با یک مدار مشکلی پیدا کنید و مولتی متر هم برای پیدا کردن و رفع آن مشکل کافی نباشد ؟ اگر شما  به اطلاعاتی مثل فرکانس، نویز، دامنه یا هر مشخصه ای که با زمان تغییر میکند نیاز داشته باشید، در اینجا به دستگاه اسیلوسکوپ نیاز پیدا خواهید کرد.

اسکوپ ها یکی از مهمترین دستگاه هایی هستند که در آزمایشگاه های مهندسان الکترونیک وجود دارند. قابلیت اصلی اسیلوسکوپ این است که به شما این امکان را میدهند که سیگنال هایی که در طول زمان تغییر میکنند را مشاهده کنید. اسیلوسکوپ می تواند در تشخیص اینکه چرا مدار تایمر 555 به درستی چشمک نمی زند، و یا چرا تولید کننده نویز شما به سطح نویز مناسبی  نمیرسد، بسیار اساسی باشد.

آموزش کار با اسیلوسکوپ

مطالب ارائه شده در این آموزش

هدف از این آموزش معرفی مفاهیم، ​​اصطلاحات و سیستم های کنترل اسیلوسکوپ ها است.این آموزش به بخش های زیر تقسیم می شود:

  • مبانی اسیلوسکوپ ها- مقدمه ای بر اینکه ، اسیلوسکوپ دقیقا چیست، چه چیزی را اندازه گیری می کند و چرا از آن استفاده می کنیم؟
  • واژه نامه اسیلوسکوپ – یک واژه نامه که برخی از ویژگی های رایج اسیلوسکوپ را پوشش می دهد.
  • ساختار یک اسیلوسکوپ- مرور کلی از مهم ترین سیستم ها در اسیلوسکوپ – صفحه نمایش، کنترل های افقی و عمودی، تریگرها و پروب ها.
  • استفاده از یک اسیلوسکوپ – نکات و ترفندهایی برای کسانی که برای اولین بار از اسیلوسکوپ استفاده می کنند.

ما از اسیلوسکوپ مدل Gratten GA1102CAL- یک اسیلوسکوپ دیجیتال دستی سطح متوسط –  به عنوان پایه ای برای بحث اسکوپ ما ، استفاده خواهیم کرد . سایر اسیلوسکوپ ها ممکن است متفاوت به نظر برسند ، اما همه آنها باید یک مجموعه کنترل ها و مکانیسم های ارتباطی مشابهی داشته باشند.

پیشنهاد برای مطالعه

قبل از ادامه این آموزش، باید با مفاهیم زیر آشنا باشید. برای اطلاعات بیشتر، هر کدام از آموزش ها را بررسی کنید

مفاهیم پایه در اسیلوسکوپ

هدف اصلی اسیلوسکوپ این است که یک نمودار از یک سیگنال الکتریکی و تغییراتش  در طول یک مدت زمان به شما نشان دهد. صفحه اکثر اسیلوسکوپ ها دو بعدی است که طبیعتا یک محور (محور X ها) مربوط به زمان و محور دیگر (محور لا ها) هم مربوط به ولتاژ است.

صفحه نمایش اسیلوسکوپ

یک نمونه از صفحه نمایش اسیلوسکوپ. سیگنالی (موج سینوسی زرد در این مورد) بر روی محور افقی( زمان)  و یک محور عمودی ( ولتاژ) نشان داده شده است.

دکمه های کنترلی که بر روی اسیلوسکوپ وجود دارند ، به شما کمک میکنند تا مقیاس های واحدهای عمودی و افقی اسیلوسکوپ را تنظیم کنید. همچنین میتوانید با این دکمه ها روی نمودار zoom in (بزرگنمایی) یا  zoom out ( کوچک نمایی) انجام دهید. با استفاده از Trigger هم میتوانید نمودار روی صفحه اسکوپ را ثابت نگه دارید.

اسيلوسكوپ چه چیزهایی را  میتواند اندازه گیری کند؟

علاوه بر این ویژگی های اساسی، اسیلوسکوپ ها یک سری ابزار اندازه گیری هم دارند که به شما کمک میکنند تا پارامترهایی مثل فرکانس ، دامنه و سایر مشخصات یک موج رو بتوانید اندازه گیری کنید. به طور کلی اسیلوسکوپ ها میتوانند در دو ناحیه زمان و دیگر ولتاژ پارامترهایی را اندازه گیری کنند.

مشخصات زمانی:

  • فرکانس و دوره تناوب: فرکانس  به صورت تعداد دفعات تکرار یک موج ظرف مدت یک ثانیه تعریف میشود. دوره تناوب هم معکوس فرکانس است. (ثانیه هایی که هر شکل موج تکراری طول میکشد) . ماکزیمم فرکانسی که یک اسیلوسکوپ دیجیتال میتواند اندازه گیری کند متفاوت است ولی معمولا در رنج 100 مگاهرتز هستند.
  • Cycle Duty : درصد دوره ای که یک موج مثبت یا منفی باشد (Cycle Duty مثبت و منفی وجود دارد). Cycle Duty یک نسبت است که به شما می گوید که چه مدت یک سیگنال “روشن” است در مقابل چه مدت در هر دوره “خاموش” است.
  • time Rise و time Fall : سیگنال نمیتواند یک دفعه از یک ولتاژ پایین به یک ولتاژ بالا برسد. این کار به آرامی انجام میشود، مدت زمانی که طول میکشد تا سیگنال از یک سطح پایین ولتاژ به یک سطح بالای ولتاژ برسد time Rise گفته میشود ، همچنین مدت زمانی که یک سیگنال از یک سطح بالای ولتاژ به سطح پایین ولتاژ میرسد time Fall گفته میشود. این مشخصات وقتی مهم میشوند که سرعت پاسخگویی یک مدار به یک سیگنال را در نظر بگیریم

مشخصات ولتاژی

  • دامنه (amplitude ): دامنه اندازه مقدار سیگنال است. اندازه گیری های مختلفی برای دامنه وجود دارد از جمله دامنه پیک تو پیک (amplitude peak to peak )که قدرمطلق اختلاف سطح بالای ولتاژ و سطح پایین ولتاژ یک سیگنال را اندازه گیری می کند. از سوی دیگر، دامنه پیک تنها اینکه چقدر سیگنال از صفر ولت بالاتر رفته یا پایین تر رفته است را اندازه گیری می کند.
  • ماکزیمم و مینیمم ولتاژ: اسیلوسکوپ خیلی دقیق به شما میگوید که بیشترین و کمترین مقدار سیگنال چقدر است .
  • میانگین ولتاژ: اسیلوسکوپ می تواند میانگین ولتاژ سیگنال شما را محاسبه کرده و همچنین میانگین حداکثر و حداقل ولتاژ سیگنال شما را نشان دهد.

چه زمان هایی از اسیلوسکوپ استفاده کنیم؟

اسیلوسکوپ در موارد مختلف از جمله عیب یابی و کارهای تحقیقاتی میتواند مفید باشد، مثل:

  • تعیین فرکانس و دامنه یک سیگنال که میتواند برای رفع اشکال در ورودی یا خروجی و مدارات  داخلی مدار ها مهم باشد، اگر بخشی از مدار دچار مشکل شده باشد میتوانید به کمک اسیلوسکوپ به آن پی ببرید.
  • تشخیص این که چقدر نویز بر روی مدار شما تاثیر گذاشته است.
  • شناسایی شکل یک سیگنال. مثلا آیا سیگنال مربعی است یا سینوسی یا مثلثی  یا ..
  • اندازه گیری اختلاف فاز بین دو سیگنال متفاوت

معرفی اصطلاحات رایج در اسیلوسکوپ‌ها

یادگیری نحوه استفاده از اسیلوسکوپ بدین معنی است که با یک لغت نامه کامل از اصطلاحات آشنا شوید. در این صفحه برخی از اصطلاحات رایج  اوسکوپ را که باید قبل از روشن کردن آن بدانید، معرفی میکنیم.

مشخصات کلیدی یک اسیلوسکوپ

بعضی از اسیلوسکوپ ها از بقیه بهتر هستند. مشخصاتی که در زیر آورده شده است به شما کمک میکند تا اسیلوسکوپ خوب را از بد تشخیص بدهید :

  • پهنای باند(Bandwidth) : اسیلوسکوپ اغلب برای اندازه گیری شکل موج که دارای یک فرکانس تعریف شده است، استفاده میشود. هرچند که هیچ اسکوپی کامل نیست، اما همه آنها محدودیت دارند، از لحاظ اینکه چقدر سریع میتوانند تغییرات سیگنال را ببینند. پهنای باند اسیلوسکوپ، رنج فرکانسی که به صورت کامل میتواند اندازه گیری کند را مشخص میکند.
  • آنالوگ و دیجیتال : مانند سایز ابزارهای الکترونیکی، اسیلوسکوپ ها هم در دو نوع دیجیتال و آنالوگ موجود هستند. اسیلوسکوپ های آنالوگ با استفاده از یک پرتوی الکترونی ولتاژ ورودی را بر روی صفحه نمایش نشان میدهند.درحالی که در اسیلوسکوپ های دیجیتال از میکروکنترلر استفاده میشود و با استفاده از واحد ADC(مبدل آنالوگ به دیجیتال) میکروکنترلر مقدار ولتاژ نمونه برداری و بر روی صفحه نمایش نشان داده میشود. به طور کلی اسکوپ های آنالوگ قدیمی تر هستند و پهنای باند و مشخصات کمتری دارند. اما زمان پاسخگوییشان سریعتر است.
  • تعداد کانال ها: تعداد زیادی از اسکوپ ها در یک لحظه میتوانند بیشتر از یک سیگنال را بخوانند و آن ها را همزمان روی اسیلوسکوپ نمایش بدهند. هر سیگنال در اسکوپ باید حتما از یک کانال استفاده کند. معمولا اسیلوسکوپ ها يا 2 کاناله یا 4 کاناله هستند.
  • نرخ نمونه برداری: نرخ نمونه برداری فقط مخصوص اسیلوسکوپ های دیجیتال است و یعنی این که “اسيلوسكوپ در هر ثانیه چند بار یک سیگنال را میخواند؟” برای اسیلوسکوپ هایی که بیشتر از یک کانال دارند، ( وقتی همزمان از چند کانال استفاده میشود)  این مقدارممکن است کاهش پیدا کند.
  • time Rise: مشخصه time Rise در یک اسیلوسکوپ یعنی این که سریعترین مدت زمان بالا رفت یک سیگنال که اسکوپ میتواند اندازه گیری کند ، چقدر است؟ دریک اسیلوسکوپ time Rise رابطه ی نزدیکی با پهنای باند دارد.
  • ماکزیمم ولتاژ ورودی: هر قطعه الکترونیکی محدودیت هایی در ولتاژ بالا دارد. همه اسکوپ ها باید با یک حداکثر ولتاژ ورودی ارزیابی شوند. اگر ولتاژ ورودی سیگنال شما بیشتر از این ولتاژ شود، احتمال دارد اسیلوسکوپ آسيب ببيند.
  • رزولوشن: رزولوشن یک اسیلوسکوپ نشان می دهد که اسکوپ با چه دقتی می تواند ولتاژ ورودی را اندازه گیری کند. این مقدار وقتیکه واحد عمودی تنظیم شده باشد می تواند تغییر کند.
  • حساسيت مقیاس عمودی (Vertical Sensitivty): این عدد نشان میدهد که ماکزیمم و مینیمم مقدار هر واحد عمودی چند ولت است. حساسیت مقیاس عمودی معمولا با واحد volt/div  نشان داده میشود.
  • Time Base( زمان پایه): زمان پایه حساسیت محور افقی ( محور زمان) را نشان میدهد. این مقدار با واحد ثانیه در هر div آورده میشود.
  • امپدانس ورودی: وقتی فرکانس یک سیگنال بالا رود حتی یک امپدانس کوچک ( مقاومتی یا خازنی یا سلفی) هم میتواند بر روی سیگنال تاثیر بگذارد. هر اسیلوسکوپ یک امپدانس خاصی را به مداری که قصد دیدن مشخصات آن را دارد ، اضافه میکند که امپدانس ورودی نامیده میشود. این امپدانس معمولا خودش را به صورت یک مقاومت بزرگ (در حدود 1 مگااهم ) موازی با یک خازن کوچک ( در حد پیکوفاراد) نشان میدهد. تاثیر امپدانس ورودی بیشتر در هنگام اندازه گیری سیگنال های فرکانس بالا مشهود است و پروبی که شما استفاده میکنید ممکن است برای جبران آن به شما کمک کند.
مطلب پیشنهادی:  چند مورد از مفاهیم پرکاربرد در الکترونیک(قطعه،مدار،المان‌های فعال و غیر فعال)

به عنوان مثال، با استفاده از GA1102CAL، مشخصاتی که ممکن است از یک اسیلوسکوپ سطح متوسط انتظار داشته باشید آورده شده است:

 

 

 

مشخصات کلیدی یک اسیلوسکوپ

با یادگیری این مشخصات، شما میتوانید یک اسیلوسکوپ که به بهترین وجه نیاز شما را برآورده می کند، انتخاب کنید. اما هنوز هم باید بدانید که چگونه از آن استفاده کنید … که در بخش بعدی به آن پرداخته شده است!

تشریح کامل اسیلوسکوپ

اگر چه همه اسیلوسکوپ ها دقیقا شبیه به هم نیستند ولی همه آنها یک ویژگی های مشترکی دارند که باعث میشود تقریبا مثل هم عمل کنند. در این بخش قصد داریم در مورد برخی ویژگی های رایجی که بین همه اسیلوسکوپ ها مشترک هستند، صحبت کنیم. این مشخصات شامل: صفحه نمایشگر، تنظیمات محورهای عمودی و افقی ،trigger و ورودی های اسکوپ می شود.

تشریح کامل اسیلوسکوپ

صفحه نمایش اسیلوسکوپ

یک اسیلوسکوپ باید بتواند اطلاعاتی را که میخواهید تست کنید نمایش دهد، و این باعث می شود که صفحه نمایش یکی از بخشهای مهم در اسیلوسکوپ باشد.

صفحه نمایش اسیلوسکوپ

صفحه نمایش اسیلوسکوپ باید با خطوط افقی و عمودی به نام  division(مربع های کوچک) تقسیم بندی شود. مقیاس این بخش ها با دکمه های مربوط به محور های افقی و عمودی قابل تنظیم است. واحد هر ضلع این مربع(division) در محور عمودی /divVolt  بوده  و در محور افقی second/div است.. به طور کلی تعداد این مربع ها در محور افقی 10 تا 14  و در محور عمودی 8 تا 10 است.

اگر چه در اسکوپ های قدیمی ( به خصوص نوع آنالوگ ) امکان تغییر شدت موج وجود داشت اما از صفحه نمایش های ساده و تک رنگ استفاده میشد . در اسیلوسکوپ های جدید از صفحه نمایش های چند رنگ استفاده میشود که باعث میشود بتوانیم چند شکل موج را همزمان و به خوبی بر روی اسکوپ ببینیم.

در کنار صفحه نمایش ها معمولا حدود 5  دکمه هم قرار میگیرد – یا در کنار صفحه نمایش یا در زیرآن- که کاربرد این دکمه ها برای حرکت بین منوها و یک سری تنظیمات کنترلی است.

معرفی دکمه های تنظیمات بخش عمودی اسیلوسکوپ:

این دکمه ها، تنظیمات مربوط به محور عمودی اسکوپ ( محور ولتاژ ) را انجام میدهند. در این قسمت معمولا دو دکمه چرخشی وجود دارد که یکی از این دکمه ها برای تنظیم موقعیت عمودی موج بوده و دیگری مقدار /div Volt  را تنظیم میکند.

بخش عمودی اسیلوسکوپ

دکمه چرخشی div/ Volt به شما کمک میکند تا مقیاس محور عمودی را تنظیم کنید . چرخش دکمه در جهت عقربه های ساعت مقیاس را کاهش می دهد، و چرخش در جهت عقربه های ساعت باعث افزایش آن خواهد شد. مقیاس کوچکتر – ولتاژ کمتر در هر بخش بر روی صفحه نمایش – بدین معناست که شما شکل موج را بیشتر زوم  کرده اید.

به عنوان مثال صفحه نمایشگر اسکوپ 1102GA در بخش عمودی دارای 8 قسمت است و مقدار /divVolt هر بخش میتواند از 2mv تا  5v باشد. اگر ما این مقیاس را روی 2 میلی ولت تنظیم کنیم محور عمودی از بالا تا پایین میتواند 16 میلی ولت را به ما نشان دهد. اگر این مقیاس را روی 5 ولت تنظیم کنیم محور عمودی از بالا تا پایین میتواند تا 40 ولت را به ما نشان دهد. البته پراب که در ادامه در موردآن صحبت خواهیم کرد میتواند  این رنج را افزایش دهد.

دکمه تنطیم موقعیت عمودی، آفست شکل موج را بر روی صفحه نمایش کنترل می کند. اگر این دکمه را در جهت ساعتگرد بچرخانید ،شکل موج پایین آورده میشود و چرخش در خلاف جهت عقربه های ساعت ، شکل موج را بالا میبرد. با دکمه چرخشی مربوط به تنظیم موقعیت عمودی ، میتوانید بخشی از خطای شکل موج را روی صفحه نمایش جبران کنید.

بخش عمودی اسیلوسکوپ

با استفاده از ترکیب دو دکمه چرخشی و دکمه volt/div میتوانید روی بخش دلخواهی از نمودار که برایتان مهم است بزرگنمایی کنید. مثلا اگر یک موج مربعی با دامنه 5 ولت دارید که لبه بالارونده این موج برای شما مهم است ، میتوانید با استفاده همزمان از این دو دکمه روی بخش دلخواهتان زوم کنید .

معرفی دکمه های تنظیمات بخش افقی اسیلوسکوپ:

دکمه های این بخش تنظیمات مربوط به محور افقی اسیلوسکوپ ( یعنی محور زمان) را انجام میدهند. مشابه بخش عمودی ، بخش افقی هم دو دکمه چرخشی دارد. یکی برای تنظیم موقعیت موج و دیگری برای تنظیم مقیاس واحد زمان ( یعنی این که هر ضلع مربع در واحد افقی چند ثانیه است).

با استفاده از دکمه تنظیم مقیاس واحد افقی (division per second ) میشود تعیین کرد که هر بخش از ضلع مربع ها در محور افقی نشان دهنده چند ثانیه هستند. اگر این دکمه را در جهت عقربه های ساعت بچرخانید ، هر واحد افقی نشان دهنده تعداد ثانیه های کمتری خواهد بود که این به معنای  zoom in (بزرگنمایی) روی محور افقی نمودار است و اگر این دکمه در خلاف جهت عقربه های ساعت چرخانده شود ، هر واحد افقی ثانیه های بیشتری را نشان خواهد داد.

برای مثال دوباره از همان اسیلوسکوپ 1102 GA استفاده میکنیم. در این اسیلوسکوپ محور افقی به 14 بخش تقسیم شده است که هر کدام از این بخش ها میتواند نشان دهنده حداقل ns 2 و حداکتر s 50 باشد. اگر هر مقیاس واحد افقی را روی ns 2 تنظیم کنید آنگاه كل محور افقی ns 28 از نمودار را به شما نشان خواهد داد و اگر هر مقیاس واحد افقی را روی s 50 تنظیم کنید ، آنگاه كل محور افقی نشان دهنده 700 ثانیه از نمودار خواهد بود.

دکمه تنظیم موقعیت میتواند شکل موج شما را به چپ و یا راست منتقل کند و با استفاده از آن میتوانید آفست محور افقی را جبران کنید.

بخش افقی اسیلوسکوپ

با استقاده از دکمه های مربوط به تنظیمات افقی  ميتوانيد تعیین کنید که چند دوره تناوب از نمودار را روی صفحه نمایشگر ببینيد. همچنین میتوانید با zoom out (کوچک نمایی) پیک های سیگنال خود را ببینید.

مطلب پیشنهادی:  ساخت هویه به روشی متفاوت تر برای کارهای عمده

ویا اینکه شما می توانید زوم کرده و با استفاده از دکمه موقعیت بخش کوچکی از یک شکل موج را نشان دهید:

شکل موج

 معرفی سیستم تریگر یک اسیلوسکوپ

بخش تریگر اسکوپ برای ثابت کردن و بهتر نشان دادن یک شکل موج به کار میرود. تریگر برای اسکوپ مشخص میکند که چه بخش هایی از سیگنال به “تریگر” وارد شده  است و شروع به اندازه گیری میکند. اگر شکل موج شما بصورت متناوب باشد، با استفاده از تریگر میتوانید سیگنال مورد نظرتان را بر روی صفحه نمایش ثابت نگه دارید. اگر تریگر اسکوپ شما ضعیف باشد شکل موج شما مانند شکل زیر در حال حرکت خواهد بود:

 معرفی سیستم تریگر یک اسیلوسکوپ

بخش مربوط به تریگر در اسکوپ از یک دکمه چرخشی برای تنظیم سطح و یک سری کلیدهای دیگر برای تعیین نوع و منبع تریگر تشکیل شده است. با استفاده از دکمه چرخشی تنظیم سطح ، تریگر در یک ولتاژ مشخصی تنظیم می شود.

 معرفی سیستم تریگر یک اسیلوسکوپ

مجموعه ای از دکمه ها و منوهای صفحه نمایش، بقیه سیستم تریگر را تشکیل می دهند. هدف اصلی آنها انتخاب منبع و مد تریگر است. انواع مختلفی از تریگر وجود دارد که براساس نحوه فعال شدن آن دسته بندی شده اند:

  • تریگر لبه متداول ترین نوع تریگر است. این نوع تریگر هنگامی که ولتاژ سیگنال به یک سطح معینی برسد اسیلوسکوپ را برای شروع اندازه گیری فعال میکند. تریگر نوع لبه را می توان در لبه پایین رونده یا بالارونده فعال کرد (یا هر دو).
  • تریگر  پالس به اسکوپ می گوید که در “پالس” مشخصی از ولتاژ فعال شود. شما می توانید مدت زمان و جهت پالس را مشخص کنید. به عنوان مثال، می تواند یک تلنگر کوچک از 0V <- 5V <- 0V ، و یا می تواند یک شیب طولانی مدت باشداز 5V به 0V، و سپس بازگشت به 5 V.
  • تریگر شیب را می توان برای فعال کردن تریگر ، در شیب مثبت یا منفی در مدت زمان مشخصی استفاده کرد.

تریگر های پیچیده تری برای ثابت نگه داشتن شکل موج وجود دارند که داده های ویدئویی مانند NTSC یا PAL را منتقل میکنند. این شکل موج ها از یک الگوی همگام سازی منحصر به فرد در ابتدای هر ساختار استفاده می کنند.

شما می توانید مد تریگر کردن را انتخاب کنید که در اثر آن به اسیلوسکوپ گفته میشود که چه تصمیمی در برابر تریگر بگیرد. در مد اتوماتیک، حتی اگر تریگر غیر فعال باشد هم اسیلوسکوپ می تواند شکل موج را رسم کند. در مد نرمال تنها در صورتی که تریگر مشخص شده ای را ببیند شکل موج را رسم میکند. ودر مد single منتظر تریگر مشخص شده میماند و زمانی که آن را ببیند شکل موج خود را رسم کرده و سپس متوقف می شود.

 پراب اسیلوسکوپ

اسیلوسکوپ وقتی برای شما کاربرد دارد که بتوانید آن را به یک سیگنال وصل کنید. در اینجاست که به پراب نیاز دارید. پراب ها وسیله های تک ورودی ای هستند که سیگنال را از مدار شما به اسکوپ انتقال میدهند. پروب ها اکثرا دارای یک نوک تیز هستند که به نقطه ای از مدار شما وصل میشود. البته گاهی اوقات نوک پراب به قلاب مجهز میشود که باعث میشود پراب راحتتر به مدار شما وصل شود. همچنین هر پروب دارای یک قلاب دیگر به عنوان زمین است که باید برای ایمنی به یک نقطه زمین در مدار تحت آزمایش وصل شود.

 پراب اسیلوسکوپ

شاید در ظاهر پراب یک وسیله ساده به نظر برسد که به مدار شما وصل میشود و سیگنال را از مدار شما به اسکوپ انتقال میدهد اما در طراحی و انتخاب، پراب ها پیچیدگی هایی دارند .

یک پراب مطلوب پرابی است که در واقع نامریی باشد. یعنی تاثیری روی سگینال شما نداشته باشد. اما متاسفانه اگر طول سیم پراب بلند باشد این سیم خاصیت سلفی و مقاومتی و خازنی خواهد داشت و تاثیراتی را بر روی سیگنال میگذارد ( به خصوص در فرکانس های بالا)

پراب های مختلفی در بازار وجود دارد. یکی از متداول ترین آنها ، پراب های passive هستند که خیلی از اسکوپ ها هم از این پراب استفاده میکنند. بسیاری از پراب های passive که وجود دارند این تاثیرات را تا حد خوبی از بین میبرند. در اکثر این پراب ها یک مقاومت خیلی بزرگ با یک خازن کوچک موازی شده است که باعث میشود تاثیر طول کابل بر روی سیگنال به حداقل مقدار ممکن خودش برسد. این امپدانس وقتی با امپدانس  ورودی اسکوپ سری میشود، باعث ایجاد یک تقسیم ولتاژ بین سیگنال شما و ورودی اسکوپ میشوند.

 پراب اسیلوسکوپ

اکثر پراب ها از یک مقاومت 9 مگا اهم برای تضعیف تاثیر طول کابل پراب استفاده میکنند که این مقاومت وقتی با مقاومت 1 مگا اهم که در ورودی اسکوپ وجود دارد، ترکیب میشود باعث تقسیم ولتاژ 1/10  میشود.(یعنی  1/10  ولتاژ ورودی پراب به اسکوپ میرسد). به این پراب ها معمولا “پراب های X 10 تضعیف شده” هم گفته میشود. اکثر پراب ها یک کلیدی دارند که به کمک آن میتوان مد X 10 یا  X 1 ( بدون تضعيف) را تعیین کرد.

 پراب اسیلوسکوپ اسکوپ

پراب های تضعیف شده گزینه ای مناسب برای افزایش دقت در فرکانس های بالاست. اما در عوض دامنه سیگنال شما را کاهش میدهند. اگر شما نیاز داشته باشید که یک ولتاژ پایین را اندازه گیری کنید آنگاه شاید مجبور باشید از مد X 1 استفاده کنید. گاهی اوقات هم ممکن است لازم باشد تا تنظیماتی را دراسکوپ انتخاب کنید که نشان دهد از یک پراب تضعیف شده استفاده میکنید.اگر چه بسیاری از اسیلوسکوپ ها به صورت اتوماتیک این موضوع را تشخیص میدهند.

در مقابل پراب های passive یک سری پراب های دیگر در بازار وجود دارند که به آنها پراب های tiveac گفته میشود ، این پراب ها، پراب های خودکاری هستند ( البته به یک منبع تغذیه جداگانه هم نیاز دارند.) که میتوانند سیگنال شما را قبل از این که به اسکوپ برسد تقویت کرده و یا حتی پردازش کنند. اگر چه همه پراب ها برای اندازه گیری ولتاژ ساخته شده اند، اما این پراب ها برای اینکه جریان های AC و DC را اندازه گیری کنند، طراحی شده اند. پروب های جریانی منحصر به فرد هستند زیرا اغلب در اطرافشان یک سیم پیچیده میشود و در واقع هرگز با مدار اتصال ندارند .

نحوه استفاده از اسیلوسکوپ

تنوع نامحدود سیگنالهای موجود باعث میشود که شما هرگز یک اسیلوسکوپ را دو بار در همان حالت اجرا نکنید. اما بعضی از مراحل هستند که شما می توانید هر موقعی که یک مدار را آزمایش می کنید، انجام دهید. در این صفحه یک سیگنال نمونه و مراحل لازم برای اندازه گیری آن نشان داده می شود.

انتخاب و راه اندازی پروب

ابتدا باید یک پروب را انتخاب کنید. در اکثر سیگنالها، پروب passive ساده که در اسکوپ شما قرار دارد، به خوبی کار میکند.

سپس، قبل از وصل کردن آن به اسیلوسکوپ خود، تضعیف روی پروب خود را تنظیم کنید. X 10 – متداول  ترین ضریب تضعیف – معمولا بهترین انتخاب است. اگر شما میخواهید  یک سیگنال با ولتاژ کم را اندازه گیری کنید، ممکن است لازم باشد که از X 1 استفاده کنید.

پروب را وصل کرده و اسیلوسکوپ را روشن کنید

پروب خود را به اولین کانال اسکوپ وصل کرده و آن را روشن کنید. اکنون کمی صبر کنید، بعضی اسکوپ ها مثل یک کامپیوتر قدیمی زمان زیادی طول میکشد که روشن شوند.

هنگامی که اسکوپ شما بالا آمد، باید تقسیم بندی ها ، مقیاس ها و خط صاف پر نویزی از شکل موج را ببینید.

نحوه استفاده از اسیلوسکوپ

همچنین صفحه نمایشگر باید مقادیرتنظیم شده قبلی را برای زمان و ولتاژ در div نشان دهد. در حال حاضر این مقیاسها را نادیده گرفته وتنظیمات زیر را انجام دهید تا تنظیمات اسکوپ خود را به تنظیمات استاندارد بازگردانید.

  1. کانال 1 را روشن کرده و کانال 2 را خاموش کنید.
  2. کانال 1 را روی اتصال DC تنظیم کنید.
  3. منبع تریگر را برای کانال 1 تنظیم کنید – بدون هیچ گونه منبع خارجی یا تریگرکانال متناوبی.
  4. نوع تریگر را روی لبه بالا رونده و حالت آن را روی مد خودکار (برخلاف مد single) تنظیم کنید.
  5. اطمینان حاصل کنید که تضعیف پروب اسکوپ شما منطبق با تنظیم پروبتان است (به عنوان مثال X 1، 10X).
مطلب پیشنهادی:  خازن‌ها - خازن چیست؟

برای انجام این تنظیمات، به راهنمای کاربر اسکوپ خود مراجعه کنید (به عنوان مثال، در اینجا راهنمای GA1102CALقرار داده شده است).

امتحان کردن پروب اسکوپ

اجازه دهید این کانال را به یک سیگنال معنی دار وصل کنیم. اکثر اسیلوسکوپ ها یک ژنراتور فرکانس دارند که موجی با فرکانس معین و قابل اطمینان را منتشر می کند. در GA1102CAL موج مربعی kHz 1 در سمت راست و پایین پنل جلویی وجود دارد. خروجی ژنراتور فرکانس دارای دو فلز جداگانه است – یکی برای سیگنال و دیگری برای زمین. قلاب زمین پروب خود را به زمین وصل کرده و نوک پروب را به خروجی سیگنال وصل کنید.

امتحان کردن پروب اسکوپ

به محض اینکه هر دو قسمت پروب را متصل میکنید، باید بر روی صفحه نمایش خود یک سیگنال در حال نوسان ببینید. با استفاده از دکمه های افقی و عمودی می توانید شکل موج اطراف صفحه نمایش را کنترل کنید. شکل موج شما با چرخاندن دکمه مقیاس در جهت عقربه های ساعت، زوم می شود و درخلاف جهت عقربه های ساعت  zoom out(کوچک نمایی) میشود. همچنین می توانید با استفاده از دکمه موقعیت، مکان شکل موج خود را تنظیم کنید.

اگر موج شما هنوز هم حرکت میکند، دکمه موقعیت تریگر را بچرخانید. اطمینان حاصل کنید که تریگر بالاتر از قله شکل موج شما نیست. به طور پیش فرض، تریگر باید روی نوع لبه تنظیم باشد، که معمولا انتخاب خوبی برای امواج مربعی است.

این دکمه ها را تا جایی حرکت دهید که یک دوره تناوب از شکل موجتان را روی صفحه نمایش مشاهده کنید.

امتحان کردن پروب اسکوپ

یا آنقدر روی محور زمان کوچک نمایی کنید که ده ها مربع را نشان دهد.

جبران کردن و پروب تضعیف شده

اگر پروب شما روی X 10 تنظیم شده باشد و شکل موج کاملا مربعی مشاهده نکردید ، باید پروب خود را جبران کنید. اکثر پروب ها یک سر پیچ محکم دارند که می توانید آن را چرخانده تا خازن شانت پروب را تنظیم کنید.

جبران کردن و پروب تضعیف شده

با استفاده از یک پیچ گوشتی کوچک ، پیچ را چرخانده و به تغییراتی که در شکل موج رخ میدهد نگاه کنید.

 

وقتی که یک موج مربعی با گوشه صاف به وجود آمد، سرپوش را روی دسته پروب قرار دهید. تنها در صورتی جبران سازی ضروری است که پروب شما تضعیف شده باشد (به عنوان مثال X10)، در این صورت مهم است. (به ویژه اگرنمی دانید که قبلا چه کسی از اسکوپ شما استفاده کرده است).

جبران کردن و پروب تضعیف شده

نکات پروب زدن، تریگرکردن، و مقیاس گذاری

حالا که پروب خود را جبران کردید، وقت آن است که یک سیگنال واقعی را اندازه گیری کنید! یک منبع سیگنال پیدا کرده (ژنراتور فرکانس ؟، Terror-Min؟) و برگردید.

اولین نکته در  امتحان کردن یک سیگنال پیدا کردن یک نقطه مطمئن به عنوان زمین است. کلیه زمین ها را به یک زمین شناخته شده متصل کنید، گاهی ممکن است مجبور شوید از یک سیم کوچک استفاده کنید تا در بین قلاب زمین و زمین مدار خودتان استفاده شود. سپس نوک پروب خود را به سیگنال تحت آزمایش متصل کنید. نوک پروب در انواع شکل ها وجود دارد loaded – spring، point fine، hooks و غیره – سعی کنید پروبی را انتخاب کنید که لازم نباشد همیشه آن را نگه دارید.

آموزش کار با اسیلوسکوپ

وقتی که سیگنال شما روی صفحه نمایش قرار دارد، ممکن است در ابتدا بخواهید که از تنظیم مقیاس افقی و عمودی سیگنال خود، شروع کنید. اگر شما یک سیگنال مربعی 5 ولت و 1 کیلوهرتز را امتحان می کنید،  باید Volt/div در حدود 0.5تا 1 ولت باشد و S/divرا  حدودا روی μs 100تنظیم کنید (14 بخش تقریبا یک و نیم دوره را نشان می دهد).

اگر بخشی از موج شما از صفحه بالاتر یا پایین تر برود ، می توانید با تنظیم دکمه موقعیت عمودی شکل موج را به سمت بالا یا پایین جابجا کنید. اگر سیگنال شما کاملا DC باشد، ممکن است بخواهید در نزدیکی صفحه نمایش خود سطح 0 ولت را تنظیم کنید.

اگرشما مقیاس ها را تقریب زده باشید، احتمالا شکل موج شما به راه اندازی نیاز دارد . راه اندازی لبه -زمانی که ولتاژ از یک مقدار تعیین شده بالا رود (یا پایین رود) ، اسکوپ اسکن خود را آغاز میکند. ساده ترین نوع راه اندازی است. هنگام استفاده از تریگر لبه، سعی کنید سطح تریگر را روی نقطه ای از شکل موج خود تنظیم کنید که تنها یک لبه بالارونده در هر دوره تناوب ببیند.

اکنون فقط مقیاس، موقعیت و تریگر را تکرار کنید تا جایی که به چیزی که دقیقا میخواستید برسید .

دو بار اندازه گیری ، یک بار برش

بعد از پراب زدن، راه اندازی و مقیاس بندی کردن سیگنال، اکنون میتوانید تغییرات لحظه ای ، دوره تناوب و دیگر ویژگی های شکل موج  را اندازه گیری کنید . بعضی از اسیلوسکوپ ها نسبت به بقیه ابزار اندازه گیری بیشتری را دارند، اما همه آنها حداقل تقسیماتی دارند،که شما میتوانید به کمک آنها دامنه و فرکانس را تخمین بزنید.

بسیاری از اسیلوسکوپ ها از انواع ابزارهای اندازه گیری اتوماتیک پشتیبانی می کنند، و یا همواره ، اطلاعات مرتبط ، مانند فرکانس، را نمایش میدهند. برای اینکه بیشتر از امکانات اسکوپ استفاده کنید باید تمام پارامترهای اندازه گیریی که اسکوپتان پشتیبانی می کند، را بررسی کنید. اکثر اسیلوسکوپ ها، فرکانس، دامنه،  DutyCycle، ولتاژ متوسط ​​و انواع دیگر ویژگی های موج را برای شما به صورت خودکار محاسبه میکنند.

اندازه گیری اسکوپ برای پیدا کردن VPP، Vmax، فرکانس، دوره تناوب و  DutyCycle.

 استفاده از ابزار های اندازه گیری اسکوپ برای پیدا کردن VPP، Vmax، فرکانس، دوره تناوب و  DutyCycle.

سومین ابزار اندازه گیریی که بسیاری از اسکوپ ها دارند، نشانگر است. نشانگرها میتوانند روی صفحه نمایش جابجا شوند و در هر دو محور زمان یا ولتاژ قرار میگیرند. مکان نماها معمولا جفت هستند، بنابراین شما میتوانید اختلاف بین دو مکان نما را اندازه گیری کنید.

اندازه گیری میزان نوسان موج مربعی به وسیله مکان نما.

اندازه گیری میزان نوسان موج مربعی به وسیله مکان نما.

بعد از اینکه کمیت مورد نظر خود را اندازه گیری کردید، می توانید اصلاح  مدار خود را شروع کرده و کمیت های دیگری را اندازه بگیرید! بعضی از اسیلوسکوپ ها امکاناتی مثل ذخیره سازی، چاپ و یا ذخیره کردن شکل موج هم دارند، بنابراین می توانید شکل موج را ذخیره کرده و زمانیکه همان سیگنال را اندازه گیری میکنید، از شکل موج های ذخیره شده استفاده کنید.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد عملکرد اسیلوسکوپ به راهنمای کاربر آن مراجعه کنید!

خرید یک اسیلوسکوپ

حالا که شما  ویژگی ها و مزایای این ابزار مفید را یادگرفته اید، وقت آن است که اسیلوسکوپ را روی میز کار خود قرار دهید.

منابع و مطالعه بیشتر

با ابزارهای گفته شده در این آموزش، شما باید بتوانید سیگنالها را خودتان اندازه بگیرید. اگر هنوز هم نسبت به عملکرد بخش های خاصی از اسیلوسکوپ آمادگی ندارید ، اول از همه به راهنمای کاربر مراجعه کنید. همچنین مقاله آموزش کار با مولتی‌ متر – اندازه‌گیری مقاومت،ولتاژ،جریان و برسی اتصال کوتاه مدار را هم حتما بخوانید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *