USB-осциллографы
Осциллографы на базе ПК, или как их еще называют, USB-осциллографы, становятся все более популярными, поскольку они дешевле традиционных. Используя компьютер, они предлагают преимущества большого цветного дисплея, быстрого процессора, возможности сохранения данных на диск и работы на клавиатуре. Другим большим преимуществом является возможность быстрого экспорта данных в электронные таблицы.
Среди USB-приставок часто попадаются настоящие комбайны, совмещающие несколько устройств в одном корпусе: осциллограф, цифровой анализатор, генератор сигналов произвольной формы и генератор цифровых последовательносетй.
Ценой удобству и универсальности является худшие характеристики, нежели у их автономных собратьев.
Осциллограф-приставка
Скрипт CSS Андрея Шульгина
Вот мы и добрались до самой сути диагностики автомобильных двигателей. Для диагностов любой марки это самый информативный скрипт. Он показывает работу форсунок, искры и компрессии за одну проверку. Для проведения этого теста достаточно снять сигнал с датчика положения коленвала и синхронизацию с искры первого цилиндра. Сложность может заключаться в подключении к ДПКВ некоторых марок, но это сглаживается информацией, которую дает скрипт.
Порядок записи сигнала применительно к осциллографу USB Autoscope:
- Подключиться параллельно сигнальным щупом осциллографа к выходу ДПКВ
- Если установлена система зажигания DIS поставить щуп синхронизации на первый цилиндр, индивидуальная катушка — воспользоваться индуктивным датчиком.
- Запустить двигатель и дать работать на холостом ходу.
- Активировать скрипт CSS
- Через 5-10 секунд плавно поднять обороты до 3000 и опустить.
- Спустя 5-10 секунд резко поднять обороты и выключить искру оставив педаль газа полностью нажатой.
- Остановить скрипт.
Анализ теста Андрея Шульгина
- Нажать кнопку «Выполнить скрипт»
- Задать входную информацию для анализа: количество и порядок работы цилиндров, угол опережения зажигания с погрешностью ±10°.
- Анализируем полученную картинку.
График скрипта CSS
- Холостой ход — снижена эффективность 3 цилиндра.8.
- Низкая компрессия в 3 цилиндре.
Таким образом, за 5 минут можно найти причину «троящего» двигателя, не откручивая свечи и не замеряя компрессию.
Как подключить импортный осциллограф
Нужно внимательно ознакомиться с руководством пользователя, подготовить рабочее место для прибора, качественно его заземлить.
Важно! Заземление гарантирует, что при работе на корпусе не будет опасного статического заряда, коснувшись которого рукой можно получить удар. Далее нужно определить точки для снятия сигнала, нулевую магистраль, посредством щупа произвести их коммутацию с аттенюатором (при неизвестных уровнях сигнала выставить максимальную амплитуду). Включить прибор, дать ему прогреться, выставить необходимые режимы и произвести замеры
Снять показания, замеры повторить несколько раз
Включить прибор, дать ему прогреться, выставить необходимые режимы и произвести замеры. Снять показания, замеры повторить несколько раз
Далее нужно определить точки для снятия сигнала, нулевую магистраль, посредством щупа произвести их коммутацию с аттенюатором (при неизвестных уровнях сигнала выставить максимальную амплитуду). Включить прибор, дать ему прогреться, выставить необходимые режимы и произвести замеры. Снять показания, замеры повторить несколько раз.
Устройство и принцип действия прибора
Аналоговый состоит из:
- блока питания;
- канал вертикального / горизонтального отклонения;
- канал модуляции луча;
- электронно-лучевой трубки;
- устройства синхронизации и развертки.
Для управления сигналами есть регуляторы, с помощью которых можно было регулировать масштаб отображения выходного сигнала на электронно-лучевой трубке. На экране ЭЛТ наносится сетка разметки, с помощью которой, ориентируясь на выставленный масштаб, можно подсчитать амплитуду и длительность.
Подключая щуп в нужную точку цепи, мы подаем сигнал на вход канала вертикального отклонения. Канал имеет высокое входное сопротивления и не уменьшает его амплитуду. По горизонтали разворачивается в зависимости от частоты. Сигнал усиливается так, чтобы работала отклоняющая система ЭЛТ. В цифровых аппаратах сигнал из аналогового преобразуется в цифровой и выдается на экране встроенного ЖК-монитора или он имеет вид специальной платы, которая вставляется в гнездо на материнской плате компьютера или приставки, которая вставляется в разъем компьютера, и тогда сигнал, обработанный с помощью специальной программы выдает информацию на экране монитора.
Проверка осциллографа
В инструкции по эксплуатации обязательно описан процесс калибровки (проверки) устройства. Практически любой осциллограф имеет сзади или сбоку корпуса специальный выход генератора прямоугольных импульсов. Его используют для калибровки прибора. При подключении сигнального щупа к калибровочному выходу на экране должна появиться пилообразная линия. Поставив воспроизведение луча в режим «Авто», нужно проверить работу всех функций, покрутив ручки. Яркость должна регулироваться, фокусировка — фокусировать, луч должен двигаться вверх, вниз при масштабировании. При настройке синхронизации осциллограмма должна останавливаться.
Самый же простой способ убедиться в работоспособности прибора — это коснуться пальцами щупа. Луч должен реагировать на прикосновение.
Основные функции работы и возможности осциллографа, описанные выше? наверняка помогут начинающим. Многие вопросы, возникающие в процессе использования агрегата, можно понять лишь с опытом. Прибор достаточно сложен, но изучив его, легко решаются задачи диагностики и ремонта фактически любых электронных схем.
Сборка осциллографа из планшета
Смонтировать осциллограф из ноутбука или планшета возможно с помощью приставки Hantek-6022BE-2-20-USB-PC. Планшет используется как монитор. Управление измерениями командой – с экрана или «мышкой».
Приставка Hantek
Программное обеспечение для осциллографа на планшете и андроиде
Если usb осциллограф из звуковой карты изготовлен своими руками, скачивается ПО. Программу качают на «Плей Маркете» или других аналогичных сайтах для скачивания приложений. Подобные программы позволяют не только добиться точности измерений для планшета, но и выполнять нужную калибровку сигнала.
Широкодиапазонная частота с помощью отдельного гаджета
Расширить частотный диапазон позволит применение отдельного устройства. Оно включает в себя преобразователь аналога в цифру. Дальнейшая подача импульсов происходит в цифровом формате. Точность измерений повышается. Выпускается в виде портативного прибора с дисплеем.
Скрипт CSS Андрея Шульгина
Вот мы и добрались до самой сути диагностики автомобильных двигателей. Для диагностов любой марки это самый информативный скрипт. Он показывает работу форсунок, искры и компрессии за одну проверку. Для проведения этого теста достаточно снять сигнал с датчика положения коленвала и синхронизацию с искры первого цилиндра. Сложность может заключаться в подключении к ДПКВ некоторых марок, но это сглаживается информацией, которую дает скрипт.
Порядок записи сигнала применительно к осциллографу USB Autoscope:
- Подключиться параллельно сигнальным щупом осциллографа к выходу ДПКВ
- Если установлена система зажигания DIS поставить щуп синхронизации на первый цилиндр, индивидуальная катушка — воспользоваться индуктивным датчиком.
- Запустить двигатель и дать работать на холостом ходу.
- Активировать скрипт CSS
- Через 5-10 секунд плавно поднять обороты до 3000 и опустить.
- Спустя 5-10 секунд резко поднять обороты и выключить искру оставив педаль газа полностью нажатой.
- Остановить скрипт.
Анализ теста Андрея Шульгина
- Нажать кнопку «Выполнить скрипт»
- Задать входную информацию для анализа: количество и порядок работы цилиндров, угол опережения зажигания с погрешностью ±10°.
- Анализируем полученную картинку.
График скрипта CSS
- Холостой ход — снижена эффективность 3 цилиндра.8.
- Низкая компрессия в 3 цилиндре.
Таким образом, за 5 минут можно найти причину «троящего» двигателя, не откручивая свечи и не замеряя компрессию.
Измеряем сдвиг фаз
Иногда бывает, что фазы напряжения и тока расходятся (при проходе через конденсаторы, индуктивность). С двухканальным O-scope возможно посмотреть уровень различий.
Сдвиг фаз покажет два процесса в движении, их положение с колебаниями. Измеряют не в ед. времени (горизонталь), а в долях промежутка сигнала (ед. угла). Одинаковому взаимному размещению сигналов соответствует такой же сдвиг, и он не зависит от периода и частоты. Поэтому измерения достовернее при максимальном растяжении периодов на мониторе.
Порядок действий
Этапы (модель С1-83):
- Крутилками со стрелками 2 каналов (по вертикали) развертку ставят на центральную линию (сигнал на входе отсутствует).
- Усил. (вертикаль) на первом канале устанавливают (ступени и плавно) большую амплитуду, на втором — делают ее меньшей.
- Скор. разв. настраивают, чтобы на табло поместился 1 определенный промежуток.
- Уровнем синхронизации выставляют старт графика с временной линии (развертки, т. А), а селектором с горизонтальной чертой с двумя стрелками — чтобы с крайней левой грани экрана (т. А);
- Скор. разв. (ступени и плавно) добиваются финиша графика на крайней правой вертикальной грани.
- Повторяют описанное, растягивая диаграмму на весь монитор, стартовая и финишная точка должны совпадать с полосой развертки.
- Определяют опережение, угол сдвига (φ) зависит от этого. Ниже на первом рис., ток отстает его старт позже (т. А и Б). На соседнем рисунке (б) он первый, его старт не показывается, поэтому смотрят на финиш первого полупериода: первым к 0 придет диаграмма, начавшаяся раньше (отметка Г подходит быстрее В).
φ — модуль угла, промежуток между начальной и финишной точками периода. Далее, φ узнаем по правилу: 1 промежуток любого колебания = 360° (это стабильная пропорция).
Замеры возможны и по концам периодов (Д и Е), но в правом сегменте монитора линейность плохая, вероятность погрешностей увеличивается.
Пример исчисления с графической иллюстрацией:
Где применяют осциллографы?
Информация, которую даёт осциллограф:
- значения напряжения, временные параметры колебаний;
- сдвиг фаз, искажение импульса на разных участках цепи;
- частота (определяется путем фиксирования его временных характеристик);
- переменная и постоянная составляющие колебаний;
- процессы в цепи.
Осциллографы используют как в практических, так и в научно-исследовательских целях. Для простых измерений можно воспользоваться мультиметром, но в большинстве случаев осциллограф незаменим.
Приборы для измерения колебаний применяют при настройке электронного оборудования. К примеру, для регулировки телевизионного сигнала необходимо получить его осциллографическое изображение. Приборы также используются при ремонте блоков питания, диагностике печатных плат.
При ремонте автомобилей устройство поможет получить данные о положении коленчатого и распределительного валов, датчиков положения. Данные осциллограммы расскажут о наличии импульса на катушке, укажут на неисправность свечей и проводов, диодного моста генератора.
Медицинское оборудование (кардиографы, энцефалографы) тоже работает по принципу осциллографирования. Только электрические колебания, измеряемые ими, происходят в живых организмах.
Области применения
Осциллограф предназначен для изучения динамических процессов. Чтобы пользоваться прибором правильно, следует не превышать конструкционные возможности. Ниже представлены примеры решения практических задач.
Наблюдение фигур Лиссажу
При одновременной подаче на входы осциллографа сигналов с приблизительно равными частотами на экране будут видны характерные изображения. Этот метод используют для настройки генератора по эталонному образцу.
Фигура Лиссажу на ЭЛТ аналогового прибора
Курсорные измерения
Для повышения точности измерений на экран выводят вспомогательные координатные полосы (курсоры). При хорошей оснащенности осциллограф индицирует отдельные показатели в цифровом виде.
Математические функции
Некоторые модели современных осциллографов (блоки для подключения к компьютеру) способны обрабатывать сигналы по сложному алгоритму. Необходимый вариант описывают соответствующей математической функцией: сложение, вычитание или др.
Захват строки телевизионного сигнала
В соответствии с названием такой режим предназначен для изучения телевизионного сигнала. Главная особенность – специальная синхронизация, позволяющая выводить на экран необходимое количество строк.
Измеряем напряжение
Для уменьшения погрешности, так как наблюдение визуальное, рекомендовано, чтобы график занимал 80–90 % монитора. Когда делают замеры напряжения и по частоте (есть временный интервал), надо регуляторы усиления и скорости развертки разместить в крайние правые позиции.
Порядок действий
Напряжение измеряется масштабированием по вертикали. Алгоритм:
- Перед началом замыкают сигнал щупа на свой же земляной проводок (иглу на «крокодил») или выставляют тумблер режима входа в позицию «земля».
- Высветится «пульс трупа», если нет, то надо подвигать смещение, стабилизацию и уровень — возможно изображение спряталось, не запустилось.
- Регулируем селекторами смещение полосы на ноль и регулятором «вверх-вниз» выставляем развертку на горизонталь сетки, так можно будет корректно рассчитать высоту осциллограммы. Если осциллограф старый или аналоговый, то надо ему дать прогреться минут 5.
- Выставляем предел измерений по напряжению, рекомендовано брать с запасом, потом можно уменьшить.
- На вход дают сигнал (или его переключатель переводится в одно из рабочих позиций). На мониторе появится график.
- Проиллюстрируем процесс: батарейка имеет 1.5 V, если прикоснуться земляным отростком щупа к ее минусу, а сигнальным — к плюсу, то появится скачок графика на 1.5 Вольта.
Для нахождения высоты графика осциллограмму подвигают селектором, чтобы отметка, по которой исчисляется амплитуда, была на центральной вертикали с долями. Получим чувствительность отклонения — 1 в/дел, размер осциллогр. — 2.6 дел., а отсюда ампл. = 2.6 В.
Ниже иллюстрация на аналоговом аппарате: 3.4 дел. — макс. напряжения. На соседнем рисунке — масштабирование по вертикали. Регулятор «плавно» (часть с зеленой риской) – в правой предельной позиции, черточка тумблера чувствительности — 0.5 в/дел. Множитель по масшт. — ×10. Расчет напряжения:
Виды
У цифровых моделей есть функция записи и архивирования, что расширяет возможности. Для сопоставления результатов онлайн используют аппараты с несколькими каналами. Есть экземпляры, подключаемые к ПК и комбинации с другими измерительными девайсами.
Выбор аналоговых моделей (кроме простых и учебных) подразумевает наличие познаний во множестве настроек, регулировка усложненная. С другой стороны, такие приборы дают углубленную практику.
Цифровые модели — это рекомендованный выбор, на таком аппарате можно быстро освоить основы. Это вычислительные комплексы, с ними получение данных, интерпретация проще и намного быстрее. Есть также модели аналогово-цифровые.
Измерение сигнала
Порядок измерения параметров периодического сигнала следующий:
- Зажим «земля» фиксируется на общем проводе схемы, а сигнальный щуп присоединятся в контролируемое место схемы, где будут сниматься показания.
- С помощью регулятора устанавливаем масштаб по вертикали таким образом, чтобы полезная информация помещалась на экране целиком и занимала большую ее часть.
- Регулятором частоты добиваемся того, чтобы на экране помещалось несколько периодов сигнала.
- Точной подстройкой частоты добиваемся стабильного изображения, чтобы картинка не плыла.
- Теперь, когда на экране установлено стабильное изображение, можно определить по экранной шкале его форму, амплитуду и период.
- Для более точного измерения можно использовать ручки смещения по вертикали и по горизонтали, подводя интересующие элементы изображения под перекрестье линий сетки.
Для того чтобы быть уверенным в точности показаний, необходимо соблюдать несколько простых требований:
- после включения осциллографа на ЭЛТ необходимо дать ему прогреться в течение 10-15 минут;
- после каждого включения прибор необходимо откалибровать. Большинство моделей имеет встроенный калибровочный генератор, выдающий прямоугольный сигнал с фиксированной амплитудой и частотой;
- прибор должен быть заземлен;
- сигнал с очень низкой частотой (до 10 Гц) при подключении через емкостный вход сильно искажается. Работа в этом режиме не рекомендуется.
Лучший способ обучения — практическая работа. Получив первые навыки работы с простым аналоговым осциллографом, в дальнейшем можно будет приступать к более сложным устройствам. Которые будут иметь дополнительные функции и расширенные возможности. Главное — наличие желания и интереса к электронной технике.
На что обратить внимание в Oscilloscope, ориентиры для выбора
Рассмотрим основы характеристик O-Scope, которые послужат также ориентирами, как выбрать осциллограф, надежную его модель.
Способы, чтобы проверить осциллограф:
- встроенным генератором (Калибровка), все цифровые модели имеют его. Включают режим и смотрят, есть ли синусоида. Если магазин специализированный, там должен быть внешний генератор для проверки;
- старые осциллографы начинают подвирать со временем, как проверить их есть простой способ: взять эталонный источник, например, ту же батарейку 1.5 В;
- экран должен быть достаточной яркости, луч без артефактов;
- дотронуться до щупа: фаза покажет синусоиду (правда с большими помехами), земля — ровную линию;
- посредством ПК, специальным ПО.
Полоса пропускания
Это минимальная и максимальная частоты, амплитудность, то есть диапазон, который может измерить прибор. Достаточно учесть верхнюю черту; нижнюю рисуют все устройства.
Частота дискретизации (Sampling rate)
У цифровых моделей. Данный параметр связан с предыдущим. Чем выше, тем лучше (например, у Siglent SDS — 1×109). Это число считываний за единицу времени, определяет максимальные частоты без потерь на экране. У приборов с несколькими каналами может уменьшаться при задействовании их всех (при покупке надо учесть).
По теореме Котельникова част. дискр. должна превышать в 2 раза верхнюю рамку пропускания, но на практике потребуется превышение в 4–5 раза. На этом и основывается выбор
Пример для изделия с полосой до 200–800 МГц (важно учесть параметр при использовании 2 и больше каналов)
Число каналов
Многие модели способны обрабатывать больше сигналов вместе, одновременно раздельно показывая их на мониторе. Обычно от 2 до 4. Иногда включение других каналов сказывается на производительности. Выбор осциллографа рекомендовано делать среди изделий с двумя каналами, что позволит сравнивать исследуемые величины, исчислять фазные сдвиги. Три и больше входа, это хорошо, но для обычных задач иногда чрезмерно, цена прибора возрастет многократно.
Эквивалентная частота дискретизации
Когда недостаточно реальной част. дискр., итоговая картинка реконструируется по нескольким последовательным измерениям. Пример: анализируется сигнал 200 МГц на модели с част. дискр. 1 млрд. выборок/сек. (1 GSa/s) — получают всего 5 измерений. По теор. Котельникова этого хватает, но можно детализировать (алгоритмическим методом) и активировать опцию: будет не 1 GSa/s, а уже 2 GSa/s.
Глубина памяти
Всегда есть в цифровых моделях (DSO=Digital Storage Oscilloscope). Чем ниже скорость развертки, тем точнее показатели и тем больше значений приходится сохранять прибору в памяти. Чем глубже память — тем лучше. Но иногда наблюдается негативный момент: при медленных измерениях прибор подтормаживает, выбирая изделие, надо поинтересоваться этим нюансом.
Обновление экрана
Чем чаще обновляется монитор, тем короче «мертвое время», требуемое для обработки захватываемой информации, более оперативно происходит обновление осциллограмм. Больше шансов, что аппарат покажет малозаметный артефакт. Впрочем, это имеет значение только для фанатов-электронщиков.
Максимальное входное напряжение (питание)
Любой прибор имеет предел по мощности питания, при превышении которого без дополнительных мер он просто сгорит, выйдет из строя. Нужно учитывать параметры обслуживаемых цепей. Пример: макс. напр. в режиме щупа 1:1 — 40 В, в режиме 1:10 — 400 В, то есть лезть в цепь с 400 В и больше без предохранительных мер уже небезопасно.
Классификация
Так как осциллоскоп работает с входящими сигналами, то по виду обработки импульсов приборы делятся на:
- аналоговые;
- цифровые.
В аналоговых аппаратах применяются ЭЛТ с электростатическим смещением.
Цифровые аппараты оснащены жк-дисплеем. Они имеют память, позволяющую рассматривать уже зафиксированные сигналы, делать их скриншоты. ЖК-цветной монитор способствует улучшению восприятия картинки.
Следующее деление можно провести по числу лучей:
- однолучевые;
- двухлучевые;
- многолучевые.
Важно! N-лучевой прибор показывает сразу n-графиков на дисплее. У него n-входов. Но количество входов (каналов) не всегда равно количеству лучей
Так, двухканальный измеритель может отображать два сигнала одним лучом, но не одновременно
Но количество входов (каналов) не всегда равно количеству лучей. Так, двухканальный измеритель может отображать два сигнала одним лучом, но не одновременно.
Цифровые осциллографы можно разделить на модели:
- стробоскопические;
- запоминающие;
- люминофорные;
- виртуальные.
Стробоскопические осциллографы сжимают спектр исследуемого сигнала путём моментального стробирования в определённой точке. С каждым новым появлением сигнала точка смещается по кривой, пока не простробируется сигнал. На дисплей выдаётся преобразованная кривая, повторяющая форму основного сигнала, но состоящая из мгновенных значений.
В запоминающих моделях цифровой формат информации позволяет сохранять результаты измерений в памяти или выводить на печать. У большинства моделей в наличии накопитель, где можно хранить картинки в виде файлов.
Технология «цифрового люминофора» даёт возможность имитировать изменение интенсивности картинки, присущее аналоговым моделям, но уже в цифровом формате. Люминофорные осциллографы выдают на дисплей модулированные сигналы в мельчайших подробностях, как и аналоговые устройства. При этом они обеспечивают измерение, сравнение и хранение, как цифровые запоминающие модели.
Отдельный класс виртуальных осциллографов может быть внешним или внутренним дополнительным гаджетом на базе ISA или PCI карт. ПО любого виртуального осциллоскопа разрешает полностью управлять прибором и предоставляет линейку сервисных опций: цифровая фильтрация, экспорт и импорт данных и иные возможности.
Двухканальный прибор
Модели типа «два канала – один луч» имеют два канала вертикальной развёртки и однолучевую ЭЛТ. Конструктивно это переключаемые электронным переключателем входы Y1 и Y2. Переключатель поочерёдно соединяет выходные сигналы каналов с пластинами вертикального отклонения.
Устройство и принцип действия прибора
Объясним устройство аналогового осциллографа просто, «для чайников». Прибор состоит из следующих элементов:
- лучевая трубка;
- блок питания;
- канал вертикального / горизонтального отклонения;
- канал модуляции луча;
- устройство синхронизации и запуска развёртки.
Для управления параметрами сигнала и его отображения на экране есть регуляторы. У старых моделей экрана не было. Изображение фиксировалось на фотоленте.
Принцип работы
При запуске прибора сигнал подаётся на вход канала вертикального отклонения. Он имеет высокое входное сопротивление. По тому же принципу работает вольтметр, измеряющий напряжение. Однако вольтметр не показывает временного графика колебаний напряжения.
Сигнал усиливается до необходимого уровня после подачи на вход. Он отображается на экране по вертикальной оси. Усиление требуется для работы отклоняющей системы лучевой трубки или преобразователя сигнала из аналогового в цифровой. Оно позволяет менять масштаб отображения колебаний на экране от крупного до мелкого.
Устройство
Лучевая трубка чувствительна к электрическим импульсам. Чем ниже их частота, тем выше чувствительность. В нынешних трубках количество лучей может составлять от одного до 16. Их количеству соответствует число сигнальных входов и отображающихся одновременно графиков.
Особенность цифрового осциллографа в том, что он имеет экран и преобразователь аналогового сигнала. У него есть память для сохранения данных о полученном графике колебаний. Часть информации анализируется в автоматическом режиме и отображается в обработанном виде. Аналоговый осциллограф не запоминает данные, а только показывает их в реальном времени.
Разверткой называется траектория движения луча, который улавливает колебания и выводит изображение на экран. Она бывает разной формы — эллиптической, круговой. Значение развёртки регулируется в зависимости от исследуемого сигнала по горизонтальной оси (временнóй).
Блок питания подаёт напряжение от сети 220 В на электронные схемы. Есть и аккумуляторные модели, способные работать автономно.
Что такое осциллограф
Осциллограф (O-Scope, Oscilloscope) регистрирует изменения (амплитуды, колебания) напряжения сигналов электрических цепей с выходом в виде синусоид, пилообразных линий и других линий координатной сетки на мониторе. Устройство используется для изучения динамики системы в процессе ее работы. Типичный пример: импульсные тесты, генераторные устройства (блоки питания). Осциллограф покажет форму напряжения, электрические сигналы с течением времени, уровень колебаний, изменения при определенных условиях и факторах (неисправности, температура, магнитные поля, помехи, экранирование).
Деловое свидание, встреча
O-Scope измеряет эти количества и решает следующие задачи:
- контрольные измерения электрических цепей, узлов, производимых при их выпуске, ремонте, в научно-исследовательских институтах;
- всегда используется при проверке средств измерений;
- электроника, телевидение и радио: свойства сигналов, степень шума, искажения;
- для узкоспециализированного оборудования, для анализа СКУД, исполнительных устройств;
- измерения частот и амплитуд при отладке;
- визуальный контроль сигналов, фазовых сдвигов;
- анализ функционирования датчиков автомобиля.
Кратковременно отображая функции, устройство позволяет наблюдать изменения напряжения:
по времени: частота, интервалы, скважность, циклы, скачки, падения, всплески;
по физике: колебания, амплитуды, макс. / мин действующие значения.. Осциллограф – это «глаза», которые позволяют заглянуть внутрь цепи во время ее работы
Помимо простого измерения электрического сигнала, современные продукты могут выполнять математические преобразования в реальном времени (Фурье и т.д.)
Осциллограф – это «глаза», которые позволяют заглянуть внутрь цепи во время ее работы. Помимо простого измерения электрического сигнала, современные продукты могут выполнять математические преобразования в реальном времени (Фурье и т.д.).
Где это применяется
Приложения:
- всегда в научных, технических лабораториях, в исследовательских отделах заводов, производящих электроприборы, например, производитель должен знать, как его продукция реагирует на помехи;
- при углублении узлов, в регулировке, ремонте электрооборудования: от радио- и сотовой связи до моторных цепей машин. Для радиолюбителей прибор незаменим.
Устройство предоставляет наглядную информацию о характеристиках сложных сигналов, показывает данные о времени и амплитуде изменений, что важно для расчетов и для определения того, как рассматриваемый объект будет вести себя в течение периодов при определенных условиях
Что можно измерить с помощью осциллографа
Осциллограф может измерять:
- для сигналов покажет:
- форма;
- частота;
- период;
- ширина;
- угол сдвига фаз;
- сравнение сигналов;
- АЧХ (амплитудно-частотная х-ку);
- по закону Ома ток рассчитывается по показателям прибора (при этом он преобразуется в напряжение резисторами).
O-Scope на самом деле является вольтметром, но он отображает изменения напряжения в режиме онлайн; его можно использовать для обозначения формы тока путем последовательного подключения резистора к обслуживаемой сети (Rt, «t» – ток, также является шунтом). Его число в Омах выбрано намного меньшее, чем у схемы, чтобы не было влияния на схему. Далее рассчитывается по формуле и, зная значение Rt, можно найти ток.
Конструкция и принцип действия осциллографа
Но вне зависимости от модели и конструкции главной особенностью осциллографа, отличающей его от других измерительных приборов, является то, что он позволяет визуально наблюдать форму переменного электрического сигнала в динамике.
Классическая конструкция осциллографа представляет собой индикатор на электронно-лучевой трубке. На горизонтальную отклоняющую систему которой подается пилообразная развертка от встроенного генератора, а на вертикальную — изучаемый сигнал.
Если входной сигнал периодический, то можно подобрать такую частоту горизонтальной развертки, чтобы она была кратна частоте периодического сигнала. Тогда на экране можно будет наблюдать неподвижную картину, повторяющую форму входного напряжения. Эта операция называется синхронизацией, а максимальная частота, с которой может работать прибор, является одной из его основных характеристик.
Постоянное напряжение на индикаторе будет отображаться в виде линии на уровне, зависящим от амплитуды, и осциллограф в этом случае работает как вольтметр.
Для удобства измерения на стекло индикатора нанесена градуировочная сетка с единицей измерения по вертикали (Y) амплитуды в вольтах, а по горизонтали (X) длительности (периода) в мс/мкс как обратной величины частоты. Соотношение периода колебаний и их частоты описывается формулами f = 1/t и t=1/f, где f — частота, а t — длительность. Периоду 1 мс (ms) соответствует частота 1 кГц, а 1 мкс (µs) — 1 МГц.
Как работает осциллограф
Если вы посмотрите на быстро движущиеся объекты, вы увидите размытую линию. Но если вы периодически открываете «окно», статические кадры будут захвачены. Это принцип работы стробоскопа, тот же, но в электронном виде осциллограф работает.
Действие «окна» синхронизировано (основное условие) со скоростью объектов (сигнал), поэтому при открытии их положение стабильно. В противном случае произойдет десинхронизация.
Устройство отображает периодические изменения в реальном времени на доске синусоидой или линией другой формы (пила, меандр и т.д.). Каждый будущий сегмент похож на прошлый, он «останавливается» и отображается (1 момент – 1 период).
