Podstawowa obsługa oscyloskopu

Jak używać oscyloskopu? | #91 [Podstawy] (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Podstawowa obsługa oscyloskopu

Obwody elektryczne prądu zmiennego


Pytanie 1

Oscyloskop jest bardzo przydatnym elementem elektronicznego sprzętu badawczego. Większość osób używa oscyloskopu w postaci monitora tętna (elektrokardiogramu lub EKG), takiego jak w gabinetach lekarskich i szpitalach.

Podczas monitorowania bicia serca, jakie dwie osie (poziome i pionowe) ekranu oscyloskopu reprezentują "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00530x01.png">

W ogólnym zastosowaniu elektroniki, podczas pomiaru sygnałów napięcia przemiennego, jakie są dwie osie (poziome i pionowe) ekranu oscyloskopu?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

EKG vertical = skurcz mięśnia sercowego ; EKG poziomy = czas

Pion pionowy ogólnego przeznaczenia = napięcie ; Ogólny cel poziomy = czas

Uwagi:

Funkcja oscyloskopu jest często najlepiej poznana podczas interakcji. Upewnij się, że co najmniej jeden oscyloskop działa w klasie podczas interakcji z uczniem podczas dyskusji.

pytanie 2

Rdzeń oscyloskopu analogowego jest specjalnym rodzajem lampy próżniowej znanej jako Cathode Ray Tube, czyli CRT . Podobny w działaniu do CRT stosowanego w telewizorach, lampy wyświetlające oscyloskop są specjalnie zbudowane w celu obsługi przyrządu pomiarowego.

Wyjaśnij, jak funkcjonuje CRT. Co dzieje się wewnątrz tuby, aby wyświetlać przebiegi na ekranie "# 2"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Istnieje wiele tutoriali i doskonałych podręczników na temat funkcji CRT - przeczytaj kilka z nich!

Uwagi:

Niektórzy z twoich uczniów mogą napotkać zdjęcia i ilustracje CRT do wykorzystania w ich prezentacji. Jeśli to możliwe, zapewnij uczniom możliwość podzielenia się swoimi spostrzeżeniami ze swoimi kolegami z klasy, za pomocą rzutnika, monitora komputerowego lub projektora komputerowego. Omów szczegółowo działanie CRT ze swoimi uczniami, szczególnie zwracając uwagę na elektrostatyczną metodę odchylania wiązki elektronów, która służy do "kierowania" wiązki do określonych obszarów na ekranie.

pytanie 3

Gdy zwarta jest oś pionowa ("Y") oscyloskopu, wynik powinien stanowić linię pośrodku ekranu:

Określ polaryzację źródła napięcia na podstawie tej ilustracji:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Uwagi:

To pytanie rzuca wyzwanie studentom, aby dowiedzieć się zarówno polaryzacji sondy (i klipu ziemi), jak również orientacji osi Y. Bardzo ważne jest oczywiście ustawienie kontroli sprzężenia na "DC" w celu pomyślnego pomiaru sygnału DC.

Pytanie 4

Oscyloskop jest podłączony do akumulatora o nieznanym napięciu. Rezultatem jest linia prosta na wyświetlaczu:

Zakładając, że wyświetlacz oscyloskopu został prawidłowo "wyzerowany", a czułość pionowa jest ustawiona na 5 woltów na podział, określ napięcie akumulatora.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Napięcie akumulatora jest nieco większe niż 6, 5 wolta.

Uwagi:

Pomiar napięcia na wyświetlaczu oscyloskopowym jest bardzo podobny do pomiaru napięcia na analogowym woltomierzu. Matematyczna zależność pomiędzy podziałami skali i zakresem jest w dużym stopniu taka sama. To jest jeden z powodów, dla których zachęcam studentów do używania analogowych multimetrów od czasu do czasu w ich pracowni, jeśli nie z innego powodu, niż do podglądu zasad interpretacji skali oscyloskopu.

Pytanie 5

Technik przygotowuje się do użycia oscyloskopu do wyświetlania sygnału napięcia przemiennego. Po włączeniu oscyloskopu i podłączeniu sondy wejściowej Y do punktów testowych źródła sygnału, pojawia się następujący ekran:

Jakie elementy sterowania wyświetlaczem muszą zostać dostosowane na oscyloskopie, aby pokazać mniej cykli tego sygnału na ekranie, z większą wysokością (amplitudą) "# 5"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Regulację "podstawy czasowej" należy regulować na mniejszą liczbę sekund na podział, podczas gdy regulacja "pionowa" musi być regulowana dla mniejszej liczby woltów na podział.

Uwagi:

Omów funkcję obu tych kontroli ze swoimi uczniami. Jeśli to możliwe, zademonstruj ten scenariusz, używając prawdziwego oscyloskopu i generatora funkcji, i poproś uczniów, aby dostosowali sterowanie, aby uzyskać optymalne wyświetlanie przebiegu. Rzuć wyzwanie swoim uczniom, aby zastanowili się, w jaki sposób źródło sygnału (generator funkcyjny) może być dostosowany do wyświetlania obrazu, a następnie wymyśl, w jaki sposób można dostosować ustawienia oscyloskopu.

Pytanie 6

Technik przygotowuje się do użycia oscyloskopu do wyświetlania sygnału napięcia przemiennego. Po włączeniu oscyloskopu i podłączeniu sondy wejściowej Y do punktów testowych źródła sygnału, pojawia się następujący ekran:

Jakie elementy sterujące wyświetlacza muszą zostać dostosowane na oscyloskopie, aby pokazać normalnie wyglądającą falę na ekranie "# 6"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Kontrola "pionowa" musi być dostosowana do większej liczby woltów na podział.

Uwagi:

Omów funkcję obu tych kontroli ze swoimi uczniami. Jeśli to możliwe, zademonstruj ten scenariusz, używając prawdziwego oscyloskopu i generatora funkcji, i poproś uczniów, aby dostosowali sterowanie, aby uzyskać optymalne wyświetlanie przebiegu. Rzuć wyzwanie swoim uczniom, aby zastanowili się, w jaki sposób źródło sygnału (generator funkcyjny) może być dostosowany do wyświetlania obrazu, a następnie wymyśl, w jaki sposób można dostosować ustawienia oscyloskopu.

Pytanie 7

Technik przygotowuje się do użycia oscyloskopu do wyświetlania sygnału napięcia przemiennego. Po włączeniu oscyloskopu i podłączeniu sondy wejściowej Y do punktów testowych źródła sygnału, pojawia się następujący ekran:

To, co pojawia się na ekranie oscyloskopu, to pionowa linia, która porusza się powoli od lewej do prawej. Jakie elementy sterujące wyświetlacza muszą zostać dostosowane na oscyloskopie, aby pokazać normalnie wyglądającą falę na ekranie "# 7"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Kontrola "podstawy czasowej" musi być dostosowana do mniejszej liczby sekund na podział.

Uwagi:

Omów funkcję obu tych kontroli ze swoimi uczniami. Jeśli to możliwe, zademonstruj ten scenariusz, używając prawdziwego oscyloskopu i generatora funkcji, i poproś uczniów, aby dostosowali sterowanie, aby uzyskać optymalne wyświetlanie przebiegu.

Pytanie 8

Technik przygotowuje się do użycia oscyloskopu do wyświetlania sygnału napięcia przemiennego. Po włączeniu oscyloskopu i podłączeniu sondy wejściowej Y do punktów testowych źródła sygnału, pojawia się następujący ekran:

Jakie elementy sterujące wyświetlacza muszą zostać dostosowane na oscyloskopie, aby pokazać normalnie wyglądającą falę na ekranie "# 8"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Kontrola "podstawy czasowej" musi być dostosowana do większej liczby sekund na podział.

Uwagi:

Omów funkcję obu tych kontroli ze swoimi uczniami. Jeśli to możliwe, zademonstruj ten scenariusz, używając prawdziwego oscyloskopu i generatora funkcji, i poproś uczniów, aby dostosowali sterowanie, aby uzyskać optymalne wyświetlanie przebiegu. Rzuć wyzwanie swoim uczniom, aby zastanowili się, w jaki sposób źródło sygnału (generator funkcyjny) może być dostosowany do wyświetlania obrazu, a następnie wymyśl, w jaki sposób można dostosować ustawienia oscyloskopu.

Pytanie 9

Określ częstotliwość tego kształtu fali, wyświetlaną przez oscyloskop o czułości pionowej 2 woltów na podział i podstawie czasowej 0, 5 milisekundy na podział:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

400 Hz

Uwagi:

Jest to prosta czynność w wyznaczaniu okresu i przekładanie tej wartości na częstotliwość.

Pytanie 10

Zakładając, że regulacja czułości pionowej jest ustawiona na 2 V na podział, a kontrola podstawy czasu jest ustawiona na 10 μs na podział, oblicz amplitudę fali "piłokształtnej" (w woltach i woltach oraz szczytach od wartości szczytowej), jak również jej częstotliwość.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Szczyt E = 8 V
E peak-to-peak = 16 V
f = 6, 67 kHz

Uwagi:

To pytanie jest nie tylko dobre dla wprowadzenia podstawowych zasad oscyloskopu, ale jest również doskonałe do przeglądania pomiarów przebiegu prądu przemiennego.

Pytanie 11

Większość oscyloskopów może bezpośrednio mierzyć napięcie, a nie prąd. Jednym ze sposobów pomiaru prądu AC za pomocą oscyloskopu jest pomiar napięcia spadłego na rezystorze bocznikowym . Ponieważ napięcie opadające na rezystor jest proporcjonalne do prądu płynącego przez ten rezystor, niezależnie od kształtu fali prąd będzie przekładał się na spadek napięcia o dokładnie tym samym kształcie fali.

Należy jednak być bardzo ostrożnym przy podłączaniu oscyloskopu do jakiejkolwiek części uziemionego systemu, jak wiele systemów elektroenergetycznych. Zauważ, co dzieje się tutaj, gdy technik próbuje podłączyć oscyloskop przez rezystor bocznikowy umieszczony po "gorącej" stronie uziemionego obwodu silnika 120 VAC:

Tutaj przewód odniesienia oscyloskopu (mały zacisk krokodylkowy, a nie ostro zakończona sonda) powoduje zwarcie w układzie zasilania. Wyjaśnij, dlaczego tak się dzieje.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Zacisk "uziemienia" na sondzie oscyloskopowej jest elektrycznie wspólny z metalową obudową oscyloskopu, która z kolei jest połączona z ziemią za pomocą trójzębowej (uziemionej) wtyczki zasilającej.

Uwagi:

Jest to bardzo ważna lekcja dla uczniów, aby dowiedzieć się o oscyloskopach liniowych. W razie potrzeby omówić okablowanie systemu elektroenergetycznego, rysując schemat przedstawiający pełną ścieżkę prądu zwarciowego zwarcia, od źródła napięcia zmiennego do "gorącego" przewodu do zacisku uziemienia, od bolca do ziemi do bolca uziemiającego do przewodu zerowego do napięcia przemiennego źródło.

Pytanie 12

Większość oscyloskopów ma co najmniej dwa wejścia pionowe, używane do wyświetlania więcej niż jednego przebiegu jednocześnie:

Chociaż ta funkcja jest niezwykle przydatna, należy zachować ostrożność przy podłączaniu dwóch źródeł napięcia przemiennego do oscyloskopu. Ponieważ klipy "referencyjne" lub "naziemne" każdej sondy są elektrycznie wspólne z metalową obudową oscyloskopu, są one również elektrycznie wspólne ze sobą.

Wyjaśnij, jaki rodzaj problemu może być spowodowany podłączeniem oscyloskopu o podwójnym śledzeniu do obwodu w następujący sposób:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Oscyloskop spowoduje zwarcie doziemne w obwodzie rezystora serii:

Jeśli generator sygnału jest uziemiony za pomocą kabla zasilającego, problem może być jeszcze gorszy:

Pytanie uzupełniające: wyjaśnij, dlaczego drugi scenariusz jest potencjalnie bardziej niebezpieczny niż pierwszy.

Uwagi:

Nieuwzględnienie faktu, że "ziemia" prowadzi na wszystkich sondach są wspólne dla siebie nawzajem (jak również wspólne dla przewodu uziemienia bezpieczeństwa systemu zasilania linii) jest bardzo częstym błędem wśród studentów, którzy po raz pierwszy uczą się korzystać z oscyloskopów. Mamy nadzieję, że omówienie takich scenariuszy pomoże uczniom uniknąć tego problemu w ich pracowni.

Uwaga dla programistów Sokratesa elektroniki: oscyloskop przedstawiony na rysunku 01821x01.eps składa się z pojedynczych linii, okręgów, elementów tekstowych itp., A nie z pojedynczego obiektu, jak jest zawarty w pliku biblioteki Xcircuit (scope.lps). Jeśli chcesz edytować funkcje tego zakresu, zacznij od pliku obrazu 01821x01.eps, a nie do obiektu biblioteki! Następnie możesz zapisać zmodyfikowany oscyloskop jako kompletny obiekt w swojej bibliotece obrazów do wykorzystania w przyszłości.

Pytanie 13

Zakładając, że pionowa regulacja czułości jest ustawiona na 0, 5 wolta na podział, a kontrola podstawy czasu jest ustawiona na 2, 5 ms na podział, oblicz amplitudę tej fali sinusoidalnej (w woltach szczytowych, w woltach międzyszczytowych i woltach RMS), a także jako jego częstotliwość.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

E szczyt = 2, 25 V
E peak-to-peak = 4, 50 V
E RMS = 1, 59 V
f = 40 Hz

Uwagi:

To pytanie jest nie tylko dobre dla wprowadzenia podstawowych zasad oscyloskopu, ale jest również doskonałe do przeglądania pomiarów przebiegu prądu przemiennego.

Pytanie 14

Coś jest nie tak z tym obwodem. Opierając się na wyświetlaczu oscyloskopu, sprawdź, czy akumulator lub generator funkcji jest uszkodzony:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Akumulator jest uszkodzony.

Pytanie uzupełniające: omówienie, w jaki sposób przypadkowe ustawienie sterowania sprzężeniem oscyloskopu na ĘC "zamiast" DC "spowoduje również wyświetlenie tego przebiegu na ekranie (nawet przy dobrej baterii).

Uwagi:

To pytanie stawia uczniom potrzebę zastosowania wiedzy o mieszanych sygnałach AC + DC do wzorów wyświetlania oscyloskopu, aby określić, czy to bateria, czy też generator funkcji, który się nie powiódł.

Pytanie 15

Coś jest nie tak z tym obwodem. Opierając się na wyświetlaczu oscyloskopu, sprawdź, czy akumulator lub generator funkcji jest uszkodzony:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Generator funkcji jest uszkodzony.

Pytanie uzupełniające: wyjaśnij, jak można utworzyć ten problem, po prostu podłączając generator funkcji do obwodu z podłożem na klipsie po lewej stronie, a nie z klipsem po prawej stronie, gdzie powinien być.

Uwagi:

To pytanie stawia uczniom potrzebę zastosowania wiedzy o mieszanych sygnałach AC + DC do wzorów wyświetlania oscyloskopu, aby określić, czy to bateria, czy też generator funkcji, który się nie powiódł.

Pytanie 16

Rezystory bocznikowe są rezystorami precyzyjnymi o niskiej wartości, stosowanymi jako elementy pomiarowe prądu w obwodach wysokoprądowych. Chodzi o pomiar napięcia spadł na tej precyzji oporu i użyć prawa Ohma (I = V / R ) do określenia ilości prądu w obwodzie:

Ponieważ na schemacie pokazano rezystor bocznikowy używany do pomiaru prądu w obwodzie prądu przemiennego, równie właściwe byłoby użycie oscyloskopu zamiast woltomierza do pomiaru spadku napięcia wytwarzanego przez bocznik. Musimy jednak zachować ostrożność przy podłączaniu oscyloskopu do bocznika, ze względu na nieodłączne odniesienie do masy metalowej obudowy oscyloskopu i sondy.

Wyjaśnij, dlaczego podłączenie oscyloskopu do bocznika, jak pokazano na tym drugim schemacie, byłoby złym pomysłem:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Byłby to zły pomysł, ponieważ zacisk naziemny oscyloskopu próbowałby ominąć prąd wokół rezystora bocznikowego, poprzez przewód uziemiający oscyloskopu, a następnie z powrotem do uziemionego zacisku źródła prądu przemiennego. Powoduje to nie tylko błędy pomiarowe, ale może także uszkodzić oscyloskop.

Pytanie uzupełniające: wybierz lepszy sposób połączenia tego oscyloskopu z rezystorem bocznikowym.

Uwagi:

Zacisk odniesiony do ziemi na sondzie oscyloskopu jest stałym źródłem potencjalnych problemów dla tych, którzy go nie rozumieją! Nawet w scenariuszach, w których istnieje niewielki lub żaden potencjał uszkodzenia sprzętu, umieszczenie odniesienia do uziemienia na obwodzie za pomocą zacisku sondy może spowodować bardzo dziwne zachowanie obwodu i błędne pomiary. Takie problemy często pojawiają się, gdy nowi uczniowie próbują podłączyć swoje oscyloskopy do obwodów zasilanych przez generatory sygnałów, których wyjścia są również powiązane z ziemią i ziemią.

W odpowiedzi na kolejne pytanie najbardziej oczywistą odpowiedzią jest odwrócenie połączeń sondy: zacisk uziemiający na zacisku po lewej stronie i końcówka sondy na zacisku po prawej stronie. Jednak nawet to może nie być najlepszy pomysł, ponieważ tworzy "pętlę masy" między oscyloskopem a połączeniem do ziemi przy źródle prądu przemiennego:

W obwodach pomiarowych należy unikać pętli uziemienia, ponieważ mogą one być źródłem bardzo dziwnych efektów, w tym sprzężenia napięcia szumu z całkowicie niepowiązanych obwodów z mierzonym. Aby uniknąć tego problemu, najlepszym rozwiązaniem do mierzenia spadku napięcia na rezystorze bocznikowym jest użycie dwóch sond pomiarowych i ustawienie zakresu dla pomiaru napięcia różnicowego :

Pytanie 17

Oscyloskop jest podłączony do akumulatora o nieznanym napięciu. Rezultatem jest linia prosta na wyświetlaczu:

Zakładając, że wyświetlacz oscyloskopu został prawidłowo "wyzerowany", a czułość pionowa jest ustawiona na 2 V na podział, określ napięcie akumulatora.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Napięcie akumulatora wynosi około 5, 4 V, podłączenie do tyłu (przewód uziemiający dodatni do masy, przewód ujemny do sondy).

Uwagi:

Pomiar napięcia na wyświetlaczu oscyloskopowym jest bardzo podobny do pomiaru napięcia na analogowym woltomierzu. Matematyczna zależność pomiędzy podziałami skali i zakresem jest w dużym stopniu taka sama. To jest jeden z powodów, dla których zachęcam studentów do używania analogowych multimetrów od czasu do czasu w ich pracowni, jeśli nie z innego powodu, niż do podglądu zasad interpretacji skali oscyloskopu.

Pytanie 18

Jedną z bardziej skomplikowanych kontroli do opanowania na oscyloskopie, ale także jedną z najbardziej użytecznych, jest kontrola wyzwalania . Bez prawidłowego "wyzwalania" przebieg będzie przewijał się poziomo po ekranie zamiast pozostawać "zablokowany" w miejscu.

Opisz, w jaki sposób sterowanie wyzwalaniem jest w stanie "zablokować" przebieg prądu przemiennego na ekranie, tak aby wydawał się on stabilny dla ludzkiego oka. Czym dokładnie jest funkcja wyzwalania, która sprawia, że ​​kształt fali AC wydaje się stać w miejscu "# 18"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Obwód wyzwalający wewnątrz oscyloskopu opóźnia rozpoczęcie "przeciągnięcia" wiązki po ekranie, aż chwilowa wartość napięcia przebiegu osiągnie ten sam punkt, za każdym razem, w kształcie fali.

Uwagi:

W przypadku uczniów, którzy używają lampy "stroboskopowej" lub "timingowej" do spowodowania, że ​​obracający się obiekt wydaje się "zamarzać" w miejscu, koncepcja wyzwalania oscyloskopu ma doskonały sens. W rzeczywistości, światło stroboskopowe i obracający się obiekt, taki jak wentylator, działa bardzo dobrze, aby zilustrować koncepcję "flashowania" w odpowiednich momentach, aby sprawić wrażenie, że coś się porusza.

Ciekawym porównaniem jest ustawienie pomiędzy światłem stroboskopowym (zamrożenie ruchu wentylatora) ustawionym na częstotliwość, która jest nieco "wyłączona", co powoduje, że obracający się przedmiot wydaje się poruszać bardzo wolno - i oscyloskop z wyłączonym wyzwalaniem oraz poziomą prędkość przesuwu ustawioną w ten sam sposób, dostosowaną tak, aby kształt fali AC przesuwał się poziomo po ekranie.

Gdy uczniowie zobaczą to porównanie, poproś ich, aby opisali, co jest konieczne, aby "wywołać" światło stroboskopowe, tak aby poruszający się obiekt zawsze wydawał się stać nieruchomo i nie może "przewijać" z powodu niedopasowania częstotliwości.

Pytanie 19

Jeśli oscyloskop jest podłączony do szeregowej kombinacji źródeł napięcia prądu przemiennego i stałego, to, co jest wyświetlane na ekranie oscyloskopu, zależy od tego, gdzie jest ustawione sterowanie "sprzężenie".

Przy ustawieniu sterowania sprzężenia na "DC", wyświetlany przebieg zostanie podniesiony powyżej (lub wciśnięty poniżej) linii "zero":

Ustawienie kontroli sprzężenia na ĘC "powoduje jednak automatyczne wyśrodkowanie kształtu fali na ekranie, wokół linii zerowej.

Na podstawie tych obserwacji wyjaśnij, co właściwie oznaczają ustawienia "DC" i "C" w sterowaniu sprzężeniem.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Ustawienie "DC" pozwala oscyloskopowi wyświetlać wszystkie elementy napięcia sygnału, zarówno AC jak i DC, natomiast ustawienie ĘC "blokuje wszystkie DC w sygnale, wyświetlając tylko zmienną (AC) część sygnału na ekranie.

Uwagi:

Częstą nieporozumieniem wśród studentów jest to, że ustawienie "DC" służy tylko do pomiaru sygnałów DC, a ustawienie ĘC "jest używane tylko do pomiaru sygnałów AC. Często odwołuję się do ustawienia "DC" jako bezpośredniego sprzężenia, aby uniknąć konotacji "prądu stałego", próbując wzmocnić ideę, że przy sprzężeniu "DC" wszystko, co widzisz, naprawdę istnieje. Przy sprzężeniu ĘC "tylko część sygnału jest sprzężona z obwodem wzmacniacza wejściowego.

Pytanie 20

Wyjaśnij, co dzieje się wewnątrz oscyloskopu, gdy przełącznik "sprzęgający" zostanie przesunięty z położenia "DC" do położenia "C".

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Uwagi:

Aby uczniowie odpowiedzieli na to pytanie, muszą przejrzeć wewnętrzne działanie oscyloskopu. To nie musi być rygorystyczne - zrozumienie schematu blokowego jest wystarczająco dobre. Ważne jest to, że rozumieją, co robi kondensator dla wejścia oscyloskopu. Gdy to zrozumiesz, uczniowie będą mieli znacznie lepsze zrozumienie, dlaczego i gdzie używana jest kontrola sprzężenia.

Pytanie 21

Załóżmy, że technik mierzy napięcie wyjściowe przez obwód zasilania prądem przemiennym:

Kształt fali pokazany przez oscyloskop jest w większości DC, z niewielkim napięciem przemiennym AC występującym jako wzór falowy na czymś, co w przeciwnym razie byłoby prostą, poziomą linią. Jest to normalne zjawisko dla wyjścia zasilania AC-DC.

Załóżmy, że chcemy bliżej przyjrzeć się temu "marszczyć" napięcia. Chcemy, aby fale były wyraźniejsze na ekranie, abyśmy mogli lepiej rozróżnić ich kształt. Niestety, kiedy zmniejszamy liczbę woltów na podział na "pionowym" pokrętle, aby powiększyć pionowe wzmocnienie oscyloskopu, wzór całkowicie znika z ekranu!

Wyjaśnij, na czym polega problem i jak możemy go poprawić, aby móc powiększyć przebieg fali napięcia bez znikania z ekranu oscyloskopu.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Problem polega na tym, że wejście osi pionowej jest sprzężone prądem stałym.

Pytanie uzupełniające: przewidzieć częstotliwość tętnienia napięcia w obwodzie zasilania.

Uwagi:

Jak zwykle, to, czego szukam w odpowiedzi tutaj, jest wyjaśnieniem tego, co się dzieje. Jeśli uczeń po prostu ci powie: "wejście pionowe jest sprzężone prądem stałym", naciśnij je, aby uzyskać więcej szczegółów. Co to znaczy, że dane wejściowe mają być "sprzężone z prądem stałym" i dlaczego powoduje to zniknięcie linii z ekranu po zwiększeniu czułości pionowej "itemscordpanel panel-default" itemscope>

Pytanie 22

Uczeń, który dopiero uczy się korzystać z oscyloskopów, łączy go bezpośrednio z wyjściem generatora sygnału, uzyskując następujące wyniki:

Jak widać, generator funkcyjny jest skonfigurowany do wyprowadzania fali prostokątnej, ale oscyloskop nie rejestruje fali prostokątnej. Zakłopotany uczeń przejmuje generator funkcji do innego oscyloskopu. Na drugim oscyloskopie uczeń widzi prawidłową prostokątną falę na ekranie:

Wówczas student zdaje sobie sprawę, że pierwszy oscyloskop ma swój zestaw "sprzężenia" ustawiony na prąd zmienny, podczas gdy drugi oscyloskop został ustawiony na DC. Teraz uczeń jest naprawdę zdezorientowany! Sygnał jest oczywiście prądem przemiennym, ponieważ oscyluje on powyżej i poniżej linii środkowej ekranu, ale ustawienie "DC" wydaje się dawać najdokładniejsze wyniki: prawdziwą falę prostokątną.

Jak wyjaśnić, co dzieje się z tym uczniem, a także opisać odpowiednie zastosowania ustawień sprzężenia "Ą i" DC ", aby lepiej wiedział, jak z niego korzystać w przyszłości" # 22 "> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

"DC" nie oznacza, że ​​oscyloskop może pokazywać tylko sygnały DC, a nie sygnały AC, jak wielu początkujących studentów myśli. Zamiast tego, ustawienie "DC" powinno być najpierw używane do mierzenia wszystkich sygnałów, przy czym ustawienie ĘC "jest włączane tylko w razie potrzeby.

Uwagi:

Odpowiedź, którą tu podaję, jest poprawna, ale nie wyjaśnia, dlaczego sterowanie sprzęże- niem robi to, co robi, ani nie opisuje, dlaczego sygnał fali prostokątnej wydaje się być zniekształcony na pierwszym ekranie oscyloskopu. Zostawiam to uczniom, aby przeprowadzali badania, a ty i twoi uczniowie razem dyskutowaliście na zajęciach.

Pytanie 23

Są chwile, kiedy trzeba użyć oscyloskopu do pomiaru napięcia różnicowego, które również ma znaczące napięcie w trybie wspólnym: aplikacja, w której nie można podłączyć uziemienia oscyloskopu do żadnego z punktów styczności. Jedną z aplikacji jest mierzenie impulsów napięciowych w cyfrowej sieci komunikacyjnej RS-485, w której żaden przewód w kablu dwuprzewodowym nie ma potencjału ziemi, a podłączenie przewodu do ziemi (za pomocą zacisku uziemionego oscyloskopu) może powodować problemy:

Jednym z rozwiązań tego problemu jest użycie obu sond oscyloskopu o podwójnym śledzeniu i ustawienie go do pomiaru różnicowego . W tym trybie na ekranie wyświetlana jest tylko jedna fala, mimo że używane są dwie sondy. Zacisk uziemiający nie musi być podłączony do testowanego obwodu, a pokazany przebieg będzie wskazywał napięcie między dwoma końcówkami sondy .

Opisz, w jaki sposób można ustawić typowy oscyloskop, aby dokonać pomiaru napięcia różnicowego. Pamiętaj, aby dołączyć opisy wszystkich ustawień pokrętła i przycisków (w odniesieniu do oscyloskopu pokazanego w tym pytaniu):

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Oba kanały muszą być ustawione na tę samą czułość pionową (wolt / podział)
Oba kanały powinny być ustawione na takie samo sprzężenie pionowe (zarówno DC, jak i AC)
Wybór kanału musi być ustawiony na "Dodaj"
Jeden kanał musi być odwrócony (to zmienia "dodawanie" w "odejmowanie")

Uwagi:

Po tym pytaniu najlepiej wykonać demonstrację lub ćwiczenia laboratoryjne, w trakcie których uczniowie mogą zobaczyć, jak to działa.

Pytanie 24

Bardzo popularnym dodatkiem oscyloskopów jest sonda x10, która skutecznie działa jako dzielnik napięcia 10: 1 dla dowolnych mierzonych sygnałów. W związku z tym oscyloskop pokazujący kształt fali o amplitudzie od piku do 4 działek, przy pionowym ustawieniu czułości 1 woltów na podział, przy użyciu sondy x 10, faktycznie mierzyłby sygnał o szczytowej wartości szczytowej 40 woltów :

Oczywiście, jednym zastosowaniem dla sondy × 10 jest pomiar napięć wykraczających poza normalny zakres oscyloskopu. Istnieje jednak inna aplikacja, która jest mniej oczywista i dotyczy impedancji wejściowej oscyloskopu. Sonda × 10 daje oscyloskopowi 10 razy więcej impedancji wejściowej (patrząc od końcówki sondy do ziemi). Zazwyczaj oznacza to impedancję wejściową 10 MΩ (z sondą x 10) zamiast 1 MΩ (z normalną sondą 1: 1). Zidentyfikuj aplikację, w której ta funkcja może być przydatna.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Nie podam tutaj odpowiedzi, ale przedstawię wskazówkę w postaci innego pytania: dlaczego generalnie woltomierze mają wysoką impedancję wejściową "uwagi ukryte"> Uwagi:

Zwiększona impedancja wejściowa jest często częstszym powodem wyboru × 10 sond, w przeciwieństwie do zwiększonego zakresu pomiaru napięcia. Odpowiedź na to pytanie jest łatwiejsza do zrozumienia dla studentów po tym, jak pracowali z układami elektronicznymi wrażliwymi na ładowanie.

Pytanie 25

Wyjaśnij, jaka jest aktywna sonda dla oscyloskopu i dlaczego są przydatne w niektórych zastosowaniach pomiarowych.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Aktywne sondy oscyloskopowe zawierają w sobie elektroniczne wzmacniacze, których cel zostawiam do zbadania!

Pytanie uzupełniające: czy są jakieś wady aktywnych sond? Innymi słowy, powody, dla których staromodna bierna sonda byłaby lepszym wyborem niż aktywna sonda do pomiaru sygnału?

Uwagi:

Jednym z miejsc, w którym Twoi uczniowie mogą chcieć znaleźć odpowiedzi na to pytanie, jest strona specyfikacji technicznych dla różnych sond oscyloskopowych. Porównując specyfikacje aktywnych i pasywnych sond, zalety (i wady) powinny stać się oczywiste.

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →