اسیلوسکوپ چیست؟
اسیلوسکوپ
اسیلوسکوپ یک تجهیز آزمایشگاهی است که برای مشاهده ی تغییرات سریع ولتاژ و جریان زمانی که نمی توانیم این تغییرات رابا مولتی متر مشاهد کنیم استفاده می شود.برای آن که این مقاله شما را راهنمایی کند که چگونه از اسیلوسکوپ استفاده کنید، لازم است مطالعه اجمالی در مورد امواج و اصطلاحات مرتبط داشته باشیم.طبیعت نیروهای نامرئی دارد و سنسورها می تواند این نیروها را به سیگنال های الکتریکی که برای شما قابل مشاهده است تبدیل کند تا به وسیله تجهیزاتی مانند اسیلوسکوپ قابل بررسی باشند.اسیلوسکوپ ها برای مهندسین، متخصصان، دانشمندان و افرادی که مشتاق هستند رویداد ها را حول محور زمان مشاهد کنند مناسب است.
اسیلوسکوپ ابزاری است که سیگنال های الکتریکی را به صورت گرافیکی نمایش می دهد و نشان می دهد که چگونه این سیگنال ها در طول زمان تغییر می کنند. مهندسان از اسیلوسکوپ برای اندازه گیری پدیده های الکتریکی استفاده می کنند و به سرعت طرح های مدار خود را آزمایش، تأیید و اشکال زدایی می کنند. وظیفه اصلی یک اسیلوسکوپ اندازه گیری ولتاژ است.
برای خرید اسیلوسکوپ میتوانید از طریق سایت اقدام نمایید و یا با ما تماس بگیرید.
تاریخچه مختصری از اسیلوسکوپ
اسیلوسکوپ توسط فیزیکدان فرانسوی آندره بلوندل در سال 1893 اختراع شد. دستگاه او قادر به ثبت مقادیر کمیت های الکتریکی مانند شدت جریان جایگزین بود. آونگ جوهر متصل به یک سیم پیچ اطلاعات را روی یک نوار کاغذی متحرک ثبت کرد. اولین اسیلوسکوپ ها پهنای باند بسیار کمی داشتند، بین 10 تا 19 کیلوهرتز. ما بعداً در مورد پهنای باند بیشتر صحبت خواهیم کرد، اما بیایید ابتدا درس تاریخ خود را به پایان برسانیم. تحولات بزرگ در سال 1897 هنگامی که یک فیزیکدان آلمانی کارل فردیناند براون یک لوله پرتو کاتدی (CRT) اختراع کرد، رخ داد. توسعه اسیلوسکوپ پس از جنگ جهانی دوم شروع به افزایش کرد. در سال 1946، دو مرد به نامهای هاوارد وولوم و ملوین جک مورداک تکترونیکس را تأسیس کردند که امروزه یکی از پیشروان جهان در تولید اسیلوسکوپ است. در همان سال، آنها اولین اسیلوسکوپ خود، مدل 511، را با جاروب و پهنای باند 10 مگاهرتز اختراع کردند. جاروی فعال اجازه نمایش ثابت یک شکل موج تکراری را می داد.
کاربردهای اسیلوسکوپ
مهندسی: مهندسی طراحی الکترونیک، صدا و کامپیوتر به شدت به اسیلوسکوپ ها متکی هستند، چه اندازه گیری های پیچیده را انجام دهند یا صدا و ارتعاشات موتور را ردیابی کنند.
الکترونیک: تکنسین های الکترونیک، از جمله کسانی که خدمات الکترونیکی خانگی و تجاری مانند تلویزیون، کامپیوتر و سیستم های صوتی تصویری را سرویس و تعمیر می کنند، از اسیلوسکوپ ها برای تست تجهیزات، قطعات و مجموعه های این دستگاه ها استفاده می کنند.
مراقبت های بهداشتی: اسیلوسکوپ ها به عنوان ابزار اندازه گیری پزشکی استفاده می شوند. به خصوص برای بررسی بی نظمی های قلبی.
علوم (فیزیک): اسیلوسکوپ ها به طور گسترده برای تشخیص در جامعه علمی مورد استفاده قرار می گیرند و از تقاضای بیشتری از سوی فیزیکدانانی که تمایل دارند به طور منظم از آنها برای چندین کاربرد استفاده کنند، برخوردار هستند. تعمیر خودرو: مکانیک ها از اسیلوسکوپ برای آزمایش انژکتورهای سوخت یا بررسی و تعمیر خودرو در حالت بدون استارت استفاده می کنند.
چرا اسیلوسکوپ مهم است؟
وسایل الکترونیکی مانند چراغ ها، تلویزیون ها، تهویه مطبوع نیاز به انرژی الکتریکی دارند که توسط مدارها ارائه می شود. مدار مسیری بین دو یا چند نقطه است که جریان از آن عبور می کند. ولتاژ نیروی الکتریکی است که جریانی را بین دو نقطه به حرکت در می آورد.گاهی اوقات ولتاژ به درستی عمل نمی کند و برای اصلاح آن باید مکان را پیدا کنید. تلاش برای یافتن این مشکل بدون اسیلوسکوپ مانند رانندگی با یک ماشین با چشم بند است.
انواع شکل موج
- شکل موج سینوسی
- شکل موج مربعی
- شکل موج مثلثی
- شکل موج پله ای
- شکل موج های مختلط و...
برای اندازه گیری شکل موج ها اصطلاحات زیر نیاز به توصیف دارند و برای اندازه گیری هایی که با اسکوپ انجام می دهیم ضروری هستند.
- فرکانس : تعداد دفعاتی که یک رویداد در واحد زمان تکرار می شود را فرکانس می گویند.
- ولتاژ : اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه را ولتاژ می نامند.
- دامنه : در یک محیط خاص بیشترین جابه جایی که ذره از نقطه ای که حول آن ارتعاش می کندرا دامنه می کنند.
- فاز : کسری از چرخه ی موج است که نسبت به مبداء سپری شده است.
انواع اسیلوسکوپ
اسیلوسکوپ اشعه کاتدی (CRO)
این اولین و ساده ترین نوع اسیلوسکوپ است که از یک لوله اشعه کاتدی، یک تقویت کننده عمودی، یک پایگاه زمانی، یک تقویت کننده افقی و یک منبع تغذیه ساخته شده است. اکنون به عنوان اسیلوسکوپهای آنالوگ برای متمایز کردن آنها از اسیلوسکوپهای دیجیتالی که در دهه 1990 به محبوبیت رسیدهاند، گفته میشود، این CROها همیشه دارای یک شبکه مرجع کالیبرهشده برای اندازهگیری اندازه امواج نیستند و ممکن است امواج را به معنای مرسوم یک خط نشان ندهند. بخش در حال جارو کردن از چپ به راست. اما آنها می توانند برای تجزیه و تحلیل سیگنال با قرار دادن یک سیگنال مرجع در یک محور و سیگنال برای اندازه گیری در محور دیگر استفاده شوند. اسیلوسکوپهای امروزی عملکرد بیشتری نسبت به این CROها دارند.
اسیلوسکوپ دو پرتو
اسیلوسکوپ آنالوگ دو پرتو می تواند دو سیگنال را همزمان ارسال کند. یک CRT دو پرتوی ویژه دو پرتوهای مختلف را تولید و منحرف می کند. یک اسیلوسکوپ آنالوگ با ردیابی دوگانه میتواند نمایشگر دو پرتوی را با حرکتهای برش و متناوب شبیهسازی کند، اما نمایشگرهای همزمان هنوز در اینجا وجود ندارند. اینجاست که یک اسیلوسکوپ دو پرتو بهتر عمل می کند: برخلاف اسیلوسکوپ ردیابی دوگانه، می تواند به سرعت بین ردیابی ها جابجا شود و دو رویداد گذرا سریع را ثبت کند. اسیلوسکوپ ذخیره سازی آنالوگ ذخیره سازی ردیابی ویژگی اضافی در این اسیلوسکوپ ها است که بر استفاده از CRT های ذخیره سازی با دید مستقیم تمرکز دارد. ذخیرهسازی به الگوی ردیابی اجازه میدهد تا چند دقیقه بر خلاف کسری از ثانیه روی صفحه بماند. اسیلوسکوپ های دیجیتال در اینجا مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) ولتاژها را اندازه گیری کرده و به اطلاعات دیجیتال تبدیل می کند.
اسیلوسکوپ ذخیره سازی دیجیتال یا به اختصار DSO
مدل اسیلوسکوپ استانداردی است که امروزه در چندین کاربرد صنعتی و حتی توسط علاقه مندان به دلیل هزینه های پایین اسیلوسکوپ های سطح پایه استفاده می شود. حافظه دیجیتال در اینجا وارد عمل میشود و دادههای نمونه تا زمانی که لازم است بدون نگرانی در مورد کاهش و یا مشکل روشنایی CRTهای نوع ذخیرهسازی ذخیره میشوند. یک DSO همچنین پردازش پیچیده سیگنال را توسط مدارهای پردازش سیگنال دیجیتال پرسرعت ممکن می سازد. دو ویژگی کلیدی یک دامنه دیجیتال، پهنای باند آنالوگ و نرخ نمونه برداری (یا نرخ نمونه) آن است. در حالی که پهنای باند آنالوگ به تعیین اینکه آیا میتوانیم سیگنالی را با فرکانس مشخص اندازهگیری کنیم یا خیر، کمک میکند، نرخ نمونه تعداد نمونههایی است که یک اسیلوسکوپ میتواند در هر ثانیه به دست آورد. اگر نرخ نمونه به اندازه کافی سریع نباشد، شخص نمی تواند سیگنال را به طور دقیق روی صفحه اسیلوسکوپ ببیند. بنابراین وضوح شکل موج به نرخ نمونه بستگی دارد.
اسیلوسکوپ های سیگنال مختلط
یک اسیلوسکوپ سیگنال مختلط (MSO) دارای دو نوع ورودی است، تعداد کمی کانال آنالوگ (2-4) و تعداد بیشتری کانال دیجیتال (معمولاً 16). این می تواند به طور دقیق کانال های آنالوگ و دیجیتال را به هم مرتبط کند. کانالهای دیجیتال را میتوان گروهبندی کرد و بهعنوان یک اتوبوس نشان داد که هر گذرگاه در پایین صفحه نمایش داده میشود. تریگرها را می توان در کانال های آنالوگ و دیجیتال در بسیاری از MSO ها تنظیم کرد.
اسیلوسکوپ های مبتنی بر کامپیوتر
همانطور که از نام آن پیداست، اینها اسیلوسکوپ های دیجیتالی هستند که برای نمایش و کنترل نیاز به یک پلتفرم رایانه شخصی دارند. اینها می توانند یک اسیلوسکوپ مستقل با یک پلتفرم رایانه شخصی داخلی یا یک اسیلوسکوپ باشد که از طریق USB یا LAN به رایانه یا لپ تاپ خارجی متصل می شود.
اسیلوسکوپ های دستی
اسیلوسکوپ های دستی که عمدتاً برای کاربردهای آزمایشی و خدمات میدانی استفاده می شوند، امروزه معمولاً اسیلوسکوپ های نمونه دیجیتال هستند. ولتاژ مرجع زمین برای بسیاری از این اسیلوسکوپ های دستی در همه کانال های ورودی مشترک است. بنابراین وقتی از دو یا چند کانال اندازه گیری به طور همزمان استفاده می شود، همه سیگنال های ورودی دارای مرجع ولتاژ یکسانی هستند، یعنی زمین. اسیلوسکوپ های دامنه مختلط یک اسیلوسکوپ دامنه مختلط (MDO) یک اسیلوسکوپ است که با ورودی RF اضافی ارائه می شود که فقط برای تجزیه و تحلیل طیف مبتنی بر FFT استفاده می شود. اغلب، این ورودی RF پهنای باند بالاتری نسبت به کانال های ورودی آنالوگ معمولی ارائه می دهد.
مزایای اسیلوسکوپ دیجیتال نسبت به آنالوگ
- حجم کمتر،سبک تر،دقت بالاتر
- صفحه نمایش رنگی و بزرگ
- سرعت نمونه برداری بالا
قسمت های تشکیل دهنده ی اسیلوسکوپ
- Display: سرتاسر نمایشگر اسیلوسکوپ یک صفحه مشبک دیده میشود. این شبکه برای زمانی که بخواهید با اسیلوسکوپ اندازهگیری انجام دهید، کاربرد زیادی دارد.اسیلوسکوپ ها دارای یک صفحه نمایش هستند که این صفحه نمایش در راستای افقی به 10 قسمت و در راستای عمودی به 8 قسمت تقسیم می شود که برای دقت بیشتر در اندازه گیری ، در راستاهای افقی و عمودی ، خطوط وسط دارای تقسیمات ریزتری نیز می باشند.
- Connectors: هر اسیلوسکوپ حداقل یک ورودی دارد. پراب (Probe) اسیلوسکوپ ( یا کابل کواکسیال) به سیگنال ورودی متصل میشود. در تصویر زیر ورودی کانال اول با شماره 8 و ورودی کانال دوم با شماره ۹ مشخص شده است. شکل زیر ابزارهای مختلف روی اسیلوسکوپ را نشان میدهد.
- Controls: تمام اسیلوسکوپها دارای تعدادی دکمه و دستگیره کنترل اصلی به صورت مشترک هستند که روی اسیلوسکوپ قرار دارند. این ابزارها به صورت زیر هستند:
vertical position/offset توسط این ابزار میتوان شکل موج را به سمت بالا و پایین در راستای محور y جابهجا کرد. در تصویر، عدد ۱ دستگیره تنظیم موقعیت عمودی برای کانال اول و عدد ۲ دستگیره تنظیم موقعیت عمودی برای ورودی کانال دوم را نشان میدهند.
volts/div این پیچ تنظیم به ما اجازه میدهد که مقیاس ولتاز را روی نمایشگر را تغییر دهیم. در تصویر، شمارههای ۳ و ۴ به ترتیب متعلق به تنظیم volts/div کانال اول و دوم هستند.
horizontal position/offset توسط این ابزار میتوان شکل موج را به سمت راست و چپ حرکت داد. عدد ۵ در تصویر نشاندهنده موقعیت این پیچ تنظیم در اسیلوسکوپ است.
trigger level این ابزار که در تصویر با عدد ۶ مشخص شده است، به ما اجازه میدهد که شکل موج را روی صفحه نمایشگر ثابت و پایدار کنیم.
time/div: این پیچ تنظیم به ما اجازه میدهد که مقیاس زمان نشان داده شده روی نمایشگر را تغییر دهیم. در شکل زیر این دستگیره با شماره ۷ مشخص شده است.
مهمترین مشخصات اسیلوسکوپ ها
- نرخ نمونه برداری : تعداد نمونه گیری از سیگنال ورودی در هر ثانیه می باشد که هرچه بیشتر باشد، جزییات بیشتری از شکل موج قابل نمایش خواهد بود.
- پهنای باند : حداکثر فرکانس یک موج سینوسی است که می توان آن را به اسیلوسکوپ اعمال نمود و با دقت اندازه گیری نمود.
- تعداد کانال : تعداد کانال هایی است که می توان به صورت همزمان به آن سیگنال اعمال نمود و آن ها را مشاهده کرد.
- حافظه : مقدار حافظه ای است که برای نمونه برداری و نمایش شکل موج استفاده می شود.
از مهم ترین مشخصات اسیلوسکوپ ها می توان به نرخ نمونه برداری،حافظه،پهنای باند و تعداد کانال اشاره کرد.
اسیلوسکوپ با ذخیره دیجیتال
نتایجی که در این نوع اسیلوسکپ مشاهده میشود تقریبا با نوع آنالوگ یکسان است، اما سیگنالی که بر روی صفحه نمایش دیجیتال DSO نشان داده میشود میتواند بر روی صفحه نمایش فریز شود، بر روی هارد کامپیوتر ذخیره گردد و بعدا از آن استفاده گردد یا پرینت شود. به عالوه، تنها تصویر جاری که بر روی مانیتور نمایش داده میشود قابل ذخیره کردن است، و تعدادی از تصاویر پشت سر هم میتواند بعدا باز گردد و در گذر زمان به صورت انیمیشن مشاهده شود. هر تصویری که از صفحه نمایش تهیه و در فایل درحال کار ذخیره گردد میتواند پرینت شود.
دو نوع اسیلوسکپ دیجیتال وجود دارد: مستقل، که یک دستگاه خارجی هستند، و اسیلوسکپهای وابسته به کامپیوتر .
اسیلوسکپهای کامپیوتری
نوع جدیدی از اسیلوسکپ هستند که بورد فراگیری سیگنال به خصوصی را دارا میباشند، که میتواند یک یو اس بی خارجی یا دستگاهی با درگاه موازی، یا یک کارت داخلی اضافه شده PCI یا ISA باشد.
اسیلوسکپهایی با یک، دو یا چند ورودی سیگنال
بسته به تعداد ورودیها، اسیلوسکپهای دیجیتال و آنالوگ میتوانند به سه نوع با یک ورودی، با دو ورودی و با سه ورودی تبدیل شوند. اسیلوسکپهای مخصوص و اسیلوسکوپهای عمومی چند منظوره: بسته به اهداف مورد نیاز، اسیلوسکپها به دو دسته تقسیم میشوند-مخصوص و عمومی. در تعمیرات خودرو، از یک تحلیلگر جرقه برای نمایش شکل موج جرقه برای هر سیلندر استفاده میشود. در این زمینه، همچنین از اسیلوسکپهای مخصوص خودرو برای آزمایش انژکتور، ABS ،سنسور اکسیژن، آزمایشهای تحت فشار قراردادن سریع، پمپ بنزین، کن باس و غیره استفاده میشود.
چگونه از اسیلوسکپ استفاده میکنند؟
کلیه اسیلوسکوپ ها دارای صفحه نمایشی هستند که شکل موج بر روی آنها نمایش داده میشود. این صفحه نمایش میتواند از نوع تیوب پرتو کاتدی CRT ،صفحه نمایش LCD ،مانیتور کامپیوتر باشد. در اینجا صفحه نمایش اسیلوسکپهای رایج نشان داده شده است. روی صفحه، تقسیم بندیهایی وجود دارد که اجازه میدهد پارامترهای سیگنال به صورت دیداری سنجیده شوند. از طریق تقسیم بندیهای محور افقی یعنی زمان، پارامترهای سیگنال اندازهگیری میشود. تقسیمبندیهای محور قائم نیز برای اندازهگیری ولتاژ استفاده میشوند. مقیاس محور زمان میتواند از جزئی از ثانیه تا چند ثانیه تغییر کند. مقیاس ولتاژ میتواند از چند میلی ولت تا چند کیلوولت متغیر باشد. تصویری که بر روی صفحه نمایش شکل میگیرد شکل موج نامیده میشود. اسیلوسکوپ تنها میتواند شکل موجهایی را نشان دهد که توسط ولتاژ الکتریکی تولید شوند. صفحه نمایش دستگاه کشیدگی نوسانات الکتریکی در راستای محور افقی زمان را نشان میدهد که ما را قادر میسازد تا شکل و دامنه ولتاژ را به گونه دیگری مشاهده کنیم، همچنین قابلیت محاسبات فاز و فرکانس نیز خواهد داشت. برای اکثر اندازه گیریها به دو پروب نیاز است همانند مولتیمتر. کابل زمین باید به سر منفی باتری ماشین یا شاسی متصل شود، و کابل دیگر به محلی که به دنبال سیگنال آن هستیم متصل میشود.
اصطالحات پایه ای اسیلوسکوپ
- خط صفر
اگر هیچ منبع جریان الکتریکی به دستگاه وصل نشود، شکل موج به صورت خط مستقیم است. این خط، خط صفر نامیده میشود زیرا نشاندهنده ولتاژ صفر در ورودی اسیلوسکوپ است. موقعیت عمودی خط صفر میتواند مطابق با مرکز صفحه نمایش، نشان داده شود. جابجایی قائم خط صفر بستگی به شکل سیگنال دارد، مانند اسیلوسکوپهای چند کاناله برای نمایش چند سیگنال از چند کانال مختلف. هنگام اتصال جریان برق مستقیم DC به اسیلوسکوپ، شکل موج مشاهده شده به صورت خط مستقیم خواهد بود. این خط در موقعیت قائمی متفاوت از خط صفر قرار خواهد گرفت. اختالف بین شکل موج مشاهده شده و خط صفر متناسب با مقدار جریان الکتریکی است. کثر شکل موجها، دارای شکلی متفاوت از خط مستقیم هستند. حساسیت محور قائم منحنی واقع بر صفحه نمایش، بیانگر ارتباط مقادیر ولتاژ و زمان است. اگر دامنه ولتاژ ورودی بیشتر باشد، الزم است محدوده بزرگتری برای محور قائم تنظیم شود. برای تصویر بهتر، بسته به دامنه سیگنال، از یک تقویتکننده مناسب استفاده میشود. قابلیت دستگاه در تنظیم میزان تقویت، دستگاه را قادر میسازد تا سیگنالهایی با دامنه کوچک را همانند سیگنالهایی با دامنه بزرگ نمایش دهد. مقدار مناسب تقویت وابسته به مقادیر دامنه سیگنال است. یک سیگنال میتواند بسته به مقدار تقویت، به شکلهای مختلفی دیده شود. هنگامی که نیاز است دامنه کل سیگنال نشان داده شود، محدوده بزرگی مورد استفاده قرار میگیرد. هنگامی که نیاز است تا شکل موج و مقادیر دامنه در قسمتهای مختلف سیگنال، با جزییات بیشتری دیده شوند از محدودههای کوچکتری استفاده میشود. در این موارد، هنگامی که سیگنال ولتاژهای بزرگی داشته باشد، تنها قسمتی از سیگنال بر روی صفحه نمایش، دیده میشود.
- کنترلهای بر مبنای زمان
اسیلوسکوپ نمودار ولتاژ را از چپ به راست نمایش میدهد. نمودار از سمت چپ صفحه آغاز میشود. این کنترلها سرعت محور افقی را تعیین میکنند. این فرآیند با نام پاکسازی کردن رایج شده است. در کلیه اسیلوسکوپها، سرعت پاکسازی برحسب زمان به ازای هر قسمت، قابل کالیبره کردن است. محدوده وسیعی از سرعتهای پاکسازی، از چند ثانیه تا چند پیکوثانیه )در سریعترین اسکوپهای موجود( به ازای هر قسمت وجود دارد. همانگونه که در باال اشاره شد، سرعت پاکسازی برحسب ثانیه است. در خودرو، واحد میلی ثانیه بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد . مقدار سرعت پاکسازی با تغییر زمان میتواند عوض شود. یک سیگنال بسته به سرعت پاکسازی میتواند به صورتهای مختلف نمایش داده شود. در مواقعی که نیاز به مشاهده دقیق و جزئی مقادیر زمان و شکل موج در مقاطع زمانی مجزا وجود دارد، پریودهای زمانی کوچک انتخاب میشود. در این مواقع، قسمتی از سیگنال که مربوط به بازه کوچک زمانی است، نشان داده میشود. در مواقعی که نیاز به بازههای زمانی بزرگتری باشد )مثال هنگام نمایش پالسهای منفرد با اشکال نامنظم از یک سیگنال یا پالسهای جهشی، از سرعتهای پاکسازی بزرگتری استفاده میشود.
- انواع مقدماتی پاکسازی
کنترلهای تحریک پاکسازی-هم زمان ساختن برای پایداری تصویر سیگنال بر روی صفحه نمایش، نیاز به هم زمان ساختن است. با هم زمان سازی، نمودارهای چند سیگنال مختلف از یک نقطه بر روی صفحه نمایش آغاز خواهند شد. لحظهای که ترسیم نمودار جدید آغاز میشود، لحظه تحریک نامیده میشود. به همین علت، تصویری که بر روی صفحه نمایش داده میشود حرکتی ندارد و نسبتا ثابت است. در مواقعی که هم زمان سازی فعال نشده باشد که این خود میتواند به علت تنظیمات نادرست باشد، سیگنال درهم و برهم دیده میشود. موارد زیر برای یک همزمان سازی صحیح الزم است تنظیم شود: کنترل سطح تراز تنظیم کننده آستانه ولتاژ است. ولتاژ آستانه مقدار ولتاژی است که در آن اسیلوسکوپ شروع به ترسیم نمودار مینماید. کنترل شیب، جهت نمودار را تعیین میکند )پیشرو در جهت مثبت یا منفی(. انواع همزمان سازی: شیوه پاکسازی اتوماتیک-این شیوه زمانی مورد استفاده قرار میگیرد که سیگنال به صورت متناوب تکرار شود. هنگام استفاده از اسیلوسکوپهای چند کاناله، الزم است سیگنالی انتخاب شود که قرار است همزمان شود. همچنین الزم است میزان همزمان سازی سیگنال انتخاب شود پاکسازیهای منفرد-این حالت هنگام بررسی سیگنالهایی مورد استفاده قرار میگیرد که شامل تکانهای ناگهانی با شکل مشخص هستند. بازه زمانی بین پالسها میتواند ثابت یا متغیر باشد. این حالت همچنین میتواند هنگام بروز پالس ناگهانی در سیگنال ورودی استفاده شود. مجددا الزم است سطح همزمان سازی تعیین شود.
- تحریک از بیرون
برای استفاده از این حالت، الزم است اسیلوسکوپ دارای یک ورودی اضافی برای همزمان سازی از بیرون باشد. اسیلوسکوپهای خودرو معموال دارای سیگنال همزمان سازی جرقه هستند که به آن ورودی متصل میشود )#یک سیلندر(. . کنترل تاخیر-این تابع هنگام مشاهده سیگنالهای پیچیدهای مفید است که فرکانسهای مختلفی دارند. جهت همزمان سازی سیگنالهایی از این دست بر روی صفحه اسیلوسکوپ، دستگاه میبایست دارای تابع "تحریک تاخیر" باشد. در مثال زیر این تابع توسط یک نوار پیمایش در قسمت کنترل همزمان سازی نشان داده شده است.
- پیش تحریک
شیوه نمایش سیگنال بر روی اسیلوسکوپهای دیجیتال است که به مشاهده دقیق و جزئی بعضی از قسمتهای سیگنال پیش از همزمان سازی آن، کمک میکندپیش از تحریک. در اسیلوسکوپهای آنالوگ چنین موضوعی وجود ندارد. در اسیلوسکوپهای دیجیتال به تصویر در آوردن پیش از تحریک به این دلیل امکان پذیر است که در خالل تبدیل سیگنال به داده دیجیتال، قسمتهایی از مقادیر در حافظه بافر نگهداری میشود. پس از همزمان سازی سیگنال، مقادیری که در حافظه بافر نگهداری شدهاند میتوانند بر روی صفحه نمایش نشان داده شوند. انواع سیگنالهای الکتریکی و پارامترهای آنها مستقیم دی سی و متناوب جریان مستقیم، عبارتست از جریان الکتریکی که دارای یک جهت است. میتواند مثبت یا منفی باشد. جریان مستقیم از منابعی نظیر باتریها و ماشینهای الکتریکی دینامی تولید میشود. همچنین با استفاده از رکتیفایر میتوان از منبع تغذیه متناوب، جریان مستقیم گرفت. این کار با سوئیچ کردن جریان انجام میشود. شکل زیر نشان دهنده جریان باتری خودرو است. مثال دیگری از جریان مستقیم با ماهیت پیچیدهتر، جریان یکسو شده ژنراتو است. این جریان مثبت است، اما به صورت پالس پالس است. به عالوه این پالسها به واسطه خرابی یک دیود، در مدار پل دیودی رکتیفایر تقویت میشوند.
- جریان متغیر AC
حرکت بار الکتریکی در جریان متغیر به صورت متناوب برعکس میشود. در جریان مستقیم، جریان بار الکتریکی تنها در یک جهت است. سیگنال حول و حوش صفر تغیر میکند. مقدار لحظهای آن میتواند مثبت و منفی باشد. ولتاژهایی از این دست، تقریبا مشابه سیگنالهای کلیه سنسورهای القایی است: مثال سنسور CKP ،CMP ،سیگنال سنسور ABS و غیره. ولتاژ مدار الکتریکی نیز AC است و شکل سینوسی دارد. تمام مثالهایی که در بخش سیگنالهای متناوب و غیرمتناوب مشاهده میشود نیز مثالهایی از سیگنالهای متغیر هستند.
- سیگنال های متناوب و غیرمتناوب
سیگنالی متناوب نامیده میشود که شکل پالسهای ولتاژ آن به صورت یکسان و متناوب در بازههای زمانی یکسان تکرار شود. مدت زمان یک سیکل کامل دوره تناوب نامیده میشود. تعداد دورههای تناوب در یک ثانیه فرکانس سیگنال نامیده میشود. اگر شکل موج ولتاژ متناوب خط صفر را رد کند، سیگنال متغیر نامیده میشود. اگر شکل موج خط صفر را رد نکند سیگنال ثابت نامیده میشود. مثالهایی از شکل موجهای سیگنالهای متناوب مختلف در زیر آورده شده است. ولین سیگنال نشان داده شده موج سینوسی است. این سیگنال به وسیله دو پارامتر دامنه و فرکانس مشخص میشود. در الکترونیک خودرو، سیگنالهایی که توسط سنسورهای القایی موقعیت یا سرعت تولید میشود، دارای شکل موجی شبیه به شکل موج سینوسی هستند. سیگنالهای مشابهی نیز توسط سنسور موقعیت میل لنگ CKP ،سنسور موقعیت میل بادامک CMP ،سنسور سرعت خودرو VSS و غیره تولید میشوند.
سیگنال کنترل انژکتور سیگنال مربعی مشابه شکل فوق دارد.
پالسهای آن به صورت متناوب تکرار میشود.
سیگنالهایی که در بازههای زمانی مساوی تکرار نمیشوند غیر متناوب نامیده میشوند.
مثالی از این نوع سیگنال، اطالعات دیجیتالی است که بین کنترلرهای مختلف ماشین جابجا میشود.
نوع دیگری از سیگنالهای غیرمتناوب وجود دارد-سیگنالهای منفرد.
نوعی سیگنال است که توسط پالس منفرد نشان داده میشود، که تکرار نمیشود یا پس از بازه زمانی طوالنی تکرار خواهد شد.
نوع دیگری از سیگنالهای پیچیده وجود دارد که میتواند متناوب و غیرمتناوب باشد. این سیگنالها به گونهای هستند که بیشتر از یک فرکانس دارند.
مثالی از این سیگنالها در شکل زیر نشان داده شده است: رای همزمان سازی چنین سیگنالهایی بر روی صفحه نمایش، دستگاه نیازمند توابع به خصوصی به نام تاخیر تحریک میباشد. در بخش همزمان سازی جستجو گردد. سیگنالی که با سرعت کم تغییر میکند یکی از بزرگترین مزایای اسیلوسکوپهای دیجیتال توانایی نمایش شکل موجهای فرآیندهایی است که دوره تناوبهای طوالنی دارند، به این معنی که سیگنالها با زمان به کندی تغییر میکنند. یکی از مثالهای سیگنالهایی از این دست، شکل موج نشان داده شده در شکل زیر است. سیگنالهای دیجیتال و آنالوگ کلیه سیگنالهای مورد بررسی تا به اینجا سیگنالهای آنالوگ هستند، این سیگنالها منقطع نمیباشند. مقادیر ولتاژ بر حسب زمان در آنها طبق قاعده یا به صورت تصادفی تغییر میکند. شکل موج سیگنال دیجیتال بین دو مقدار ولتاژ تغییر مییابد که بیانگر دو وضعیت منطقی صفر یا یک است، حتی اگر شکل موج آنالوگ باشد تنها برحسب دو سطح تراز تفسیر میشود-باال و پایین، روشن و خاموش. چنین ولتاژهایی ولتاژهای منطقی نامیده میشوند. در بسیاری موارد، ولتاژهای منطقی مقادیر ثابتی دارند: برای مثال 5 ولت یا صفر ولت. سیگنالهای دیجیتال توسط سوئیچ تولید میشوند. این سوئیچها نماینده ترانزیستورهایی هستند که بین دو وضعیت باز0بسته تغییر وضعیت میدهند. بعضی اوقات سیگنالهای دیجیتال توسط سوئیچهای مکانیکی یا همان رلههای الکترومغناطیسی تولید میشوند. مثالهایی از سیگنالهای دیجیتال در خودرو عبارتند از: سنسور هال، سنسور موقعیت انتهایی دریچه گاز، سنسور موقعیت بسته شدن دریچه گاز CTPS ،سنسور موقعیت کامال باز دریچه گاز WOT و سیگنالهای انتقال داده بین ECUهای مختلف. سیگنالهای دیجیتال نظیر سیگنالهای آنالوگ میتوانند متناوب و غیرمتناوب باشند. فرکانس فرکانس تعداد تکرار یک رویداد در واحد زمان است. واحد SI فرکانس هرتز Hz است، که به صورت یک سیکل بر ثانیه تعریف میشود. در خودرو، دفعات چرخش موتور، در هر دقیقه شمرده میشودRPM . با استفاده از شکل موج ولتاژ سینوسی متناوب، به سادگی میتوان فرکانس سیگنال را بدست آورد. به این منظور، نیازمند محاسبه دوره تناوب سیگنال هستیم )مدت زمان طی شدن یک سیکل کامل از سیگنال(. مقدار بدست آمده با استفاده از فرمول مربوطه در محاسبه فرکانس لحاظ میگردد. پهنای پالس پهنای پالس-مدت زمانی است که سیگنال در وضعیت فعال قرار دارد. وضعیت فعال سطحی از ولتاژ است که مکانیزم اجرایی را تحریک کند. بسته به نحوه اتصال محرک، وضعیت فعال میتواند ولتاژهای متفاوتی داشته باشد: 1ولت، 5ولت، 12ولت. در عمل، سطح ولتاژ بین این مقادیر متغیر است. برای مثال وضعیت فعال برای سیگنال کنترل انژکتور در اکثر سیستمهای کنترل موتور ولتاژی برابر با صفر دارند اما در عمل میتواند از صفر تا 5.2 ولت یا بیشتر متغیر باشد. ضریب کار ضریب کار کسری از زمانی است که سیستم در وضعیت فعال است. برای مثال، در یک دنباله پالس ایدهآل که پالسهای مستطیلی دارد، ضریب کار عبارتست از مدت زمان پالس بخش بر دوره تناوب آن. برای قطار پالسی با مدت زمان پالس 1 میکروثانیه و دوره تناوب 4 میکروثانیه، ضریب کار 25.1 است. ضریب کار شکل موج مربعی برابر 51 درصد یا 5.1 است. این دوره تناوب یکی از پارامترهای سیگنالهای PWM است. مدوالسیون عرض پالس . از سیگنال PWM برای کنترل بعضی از مکانیزمهای اجرایی استفاده میشود. برای مثال در بعضی از سیستمهای کنترل موتور، سیگنال PWM به شیر الکترومغناطیسی سرعت در وضعیت خالص فرمان میدهد. به عالوه، سیگنال PWM ،همچنین توسط سنسورهایی تولید میشود که پارامترهای فیزیکی اندازهگیری شده را مستقیما به دوره تناوب جرقه تبدیل میکند.
قسمت های مختلف اسیلوسکوپ
لامپ پرتو کاتدی اسیلوسکوپ از یک لامپ پرتو کاتدی که قلب دستگاه است و تعدادی مدار برای کار کردن لامپ پرتو کاتدی تشکیل شده است.
قسمتهای مختلف لامپ پرتو کاتدی عبارتند از:
تفنگ الکترونی: تفنگ الکترونی باریکه متمرکزی از الکترونها را بوجود میآورد که شتاب زیادی کسب کردهاند. این باریکه الکترون با انرژی کافی به صفحه فلوئورسان برخورد میکند و بر روی آن یک لکه نورانی تولید میکند. تفنگ الکترونی از رشته گرمکن، کاتد، شبکه آند پیش شتاب دهنده، آند کانونی کننده و آند شتاب دهنده تکیل شده است. الکترونها از کاتدی که بطور غیر مستقیم گرم میشود، گسیل میشوند. این الکترونها از روزنه کوچکی در شبکه کنترل میگردند. شبکه کنترل معمولا یک استوانه هم محور با لامپ است و دارای سوراخی است که در مرکز آن قرار دارد. الکترونهای گسیل شده از کاتد که از روزنه میگذرند (به دلیل پتانسیل مثبت زیادی که به آندهای پیش شتاب دهنده و شتاب دهنده اعمال میشود)، شتاب میگیرند. باریکه الکترونی را آند کانونی کننده ، کانونی میکند.
صفحات انحراف دهنده: صفحات انحراف دهنده شامل دو دسته صفحه است. صفحات انحراف قائم که بطور افقی نسب میشوند و یک میدان الکتریکی در صفحه قائم ایجاد میکنند و صفحات y نامیده میشوند. صفحات انحراف افقی بطور قائم نصب میشوند و انحراف افقی ایجاد میکنند و صفحات x نامیده میشوند. فاصله صفحات به اندازه کافی زیاد است که باریکه بتواند بدون برخورد با آنها عبور کند.
صفحه فلوئورسان: جنس این پرده که در داخل لامپ پرتو کاتدی قرار دارد، از جنس فسفر است. این ماده دارای این خاصیت است که انرژی جنبشی الکترونهای برخورد کننده را جذب میکند و آنها را به صورت یک لکه نورانی ظاهر میسازد. قسمتهای دیگر لامپ پرتو کاتدی شامل پوشش شیشهای ، پایه که از طریق آن اتصالات برقرار میشود، است.
مولد مبنای زمان
اسیلوسکوپ ها بیشتر برای اندازه گیری و نمایش کمیات وابسته به زمان بکار میروند. برای این کار لازم است که لکه نورانی لامپ روی پرده با سرعت ثابت از چپ به راست حرکت کند. بدین منظور یک ولتاژ مثبت به صفحات انحراف افقی اعمال میشود. مداری که این ولتاژ مثبت را تولید میکند، مولد مبنای زمان یا مولد رویش نامیده میشود.
مدارهای اصلی
سیستم انحراف قائم
چون سیگنالها برای ایجاد انحراف قابل اندازه گیری بر روی صفحه لامپ به اندازه کافی قوی نیستند، لذا معمولا تقویت قائم لازم است. هنگام اندازه گیری سیگنالهای با ولتاژ بالا باید آنها را تضعیف کرد تا در محدوده تقویت کنندههای قائم قرار گیرند. خروجی تقویت کننده قائم، از طریق انتخاب همزمانی در وضعیت داخلی، به تقویت کننده همزمان نیز اعمال میشود.
سیستم انحراف افقی
صفحات انحراف افقی را ولتاژ رویش که مولد مبنای زمان تولید میکند، تغذیه میکند. این سیگنال از طریق یک تقویت کننده اعمال میشود، ولی اگر دامنه سیگنالها به اندازه کافی باشد، میتوان آن را مستقیما اعمال کرد. هنگامی که به سیستم انحراف افقی، سیگنال خارجی اعمال میشود، باز هم از طرق تقویت کننده افقی و کلید انتخاب رویش در وضعیت خارجی اعمال خواهد شد. اگر کلید انتخاب رویش در وضعیت داخلی باشد، تقویت کننده افقی، سیگنال ورودی خود را از مولد رویش دندانهداری که با تقویت کننده همزمان راه اندازی میشود، میگیرد.
همزمانی
هر نوع رویشی که بکار میرود، باید با سیگنال مورد بررسی همزمان باشد. تا یک تصویر بی حرکت بوجود آید. برای این کار باید فرکانس سیگنال مبنای زمان مقسوم علیهای از فرکانس سیگنال مورد بررسی باشد.
مواد محو کننده
در طی زمان رویش، ولتاژ دندانهدار رویش اعمال شده به صفحات x، لکه نورانی را بر یک خط افقی از چپ به راست روی صفحه لامپ حرکت میدهد. اگر سرعت حرکت کم باشد، یک لکه دیده میشود و اگر سرعت زیاد باشد، لکه به صورت یک خط دیده میشود. در سرعتهای خیلی زیاد، ضخامت خط کم شده و تار به نظر میرسد و یا حتی دیده نمیشود.
کنترل وضعیت
وسیلهای برای کنترل حرکت مسیر باریکه بر روی صفحه لازم است. با این کار شکل موج ظاهر شده بر روی صفحه را میتوان بالا یا پائین یا به چپ یا راست حرکت داد. این کار را میتوان با اعمال یک ولتاژ کوچک سیستم داخلی (که مستقل است) به صفحات انحراف دهنده انجام داد. این ولتاژ را میتوان با یک پتانسیومتر تغییر داد.
کنترل کانونی بودن
الکترود کانونی کننده مثل یک عدسی با فاصله کانونی تغییر میکند. این تغییر با تغییر پتانسیل آند کانونی کننده صورت میگیرد.
کنترل شدت
شدت باریکه با پتانسیومتر کنترل کننده شدت که پتانسیل شبکه را نسبت به کاتد تغییر میدهد، تنظیم میشود.
مدار کالیبره سازی
در اسیلوسکوپهای آزمایشگاهی معمولا یک ولتاژ ایدار داخلی تولید میشود که دامنه مشخصی دارد. این ولتاژ که برای کالیبره سازی مورد استفاده قرار میگیرد، معمولا یک موج مربعی است.
راهنمای استفاده از اسیلوسکوپ
- روشن کردن اسیلوسکوپ
- کالیبره بودن اسیلوسکوپ
- تنظیم زمین اسیلوسکوپ
- وصل کردن مدار به اسیلوسکوپ
- پایداری موج
- انتخاب منبع
- اندازه گیری مشخصات موج
چگونه اسیلوسکوپ پهنای باند را افزایش می دهد؟
برای به دست آوردن پهنای باند افزوده، بخش فرکانس بالای سیگنال که نزدیک و فراتر از حد پهنای باند پخش میشود، تقویت میشود تا مقداری که در نتیجه تلفات راکتانس بالا تضعیف میشود، جبران شود. برای بهبود پاسخ کانال اسیلوسکوپ، از فیلتر یکسان سازی دلخواه DSP استفاده می شود.
به جای اسیلوسکوپ از چه چیزی می توانم استفاده کنم؟
در حالی که دیجیتایزر یک جزء سیستم است که شکل موج ولتاژ الکتریکی را می گیرد و ذخیره می کند و با نرم افزار کمکی، آن داده ها را روی صفحه نمایش می دهد. پس پاسخ این است که؛ بله، دیجیتایزر را می توان مانند اسیلوسکوپ استفاده کرد. آیا هنوز از اسیلوسکوپ استفاده می شود؟ نوع اسیلوسکوپ غالب امروزه دیجیتال است. تعداد نسبتا کمی از اسیلوسکوپ های آنالوگ هنوز برای مقاصد آموزشی و کیت های ارزان قیمت DIY ساخته می شوند. انقلاب دیجیتال در طراحی اسیلوسکوپ، که بیش از 50 سال پیش توسط والتر لکروی آغاز شد، قابلیت ها و ویژگی های جدید گسترده ای را ممکن ساخت.
آیا هنوز از اسیلوسکوپ استفاده می شود؟
نوع اسیلوسکوپ غالب امروزه دیجیتال است. تعداد نسبتا کمی از اسیلوسکوپ های آنالوگ هنوز برای مقاصد آموزشی و کیت های ارزان قیمت DIY ساخته می شوند. انقلاب دیجیتال در طراحی اسیلوسکوپ، که بیش از 50 سال پیش توسط والتر لکروی آغاز شد، قابلیت ها و ویژگی های جدید گسترده ای را ممکن ساخت.
آیا اسیلوسکوپ لازم است؟
اسیلوسکوپ ها "printf" دنیای الکترونیک هستند. بدون "محدوده" شما فقط می توانید آنچه را که در یک مدار اتفاق می افتد پیش بینی و استنباط کنید، نه اینکه واقعاً آن را تأیید کنید (چه رسد به "دیدن"). کاری که یک اسیلوسکوپ انجام می دهد این است: در محور عمودی، می بینید که چه اتفاقی می افتد، در محور افقی می بینید که چه اتفاقی می افتد.
چرا ولت متر بهتر از اسیلوسکوپ است؟
اسکوپها موتورهای اندازهگیری سریعتر و پهنای باند اندازهگیری بسیار وسیعتری نسبت به مولتیمترهای دیجیتال دارند، اما معمولاً دقت و قدرت تفکیکپذیری یکسانی با مولتی متر ندارند. اسیلوسکوپ ها عموما دارای وضوحی معادل یک مولتی متر دیجیتال 3.5 تا 4 رقمی هستند.
بهترین برندهای اسیلوسکوپ
شرکت OWON Technology بخشی از گروه متخصص در تحقیق و کاربرد فناوری های الکترونیکی و رایانه ای است. این شرکت از سال 1993 در زمینه طراحی، ساخت، بازاریابی و تحویل محصولات الکترونیکی در سراسر جهان فعالیت داشته است. بخش "SmartLife" OWON با هدف استفاده از فن آوری های پیشرفته برای پیشبرد استفاده بهینه از انرژی هدف دارد. محصولات این برند شامل اسیلوسکوپ، منبع تغذیه، فانکشن ژنراتور،کارت اسیلوسکوپ، مولتیمتر و ...است. این کمپانی هنگ کنگی محصولات با کیفیت با قیمت مناسب تولید می کند که قدرت رقابت با برندهای معتبر جهانی را دارد.
از سال 1986 نام GPS Ltd نشان دهنده کیفیت، تخصص و ارزش است. این شرکت در ارائه محصولات برجسته و خدمات عالی با قیمت های عادلانه زبان زد است. محصولات برند GPS Ltd شامل اسیلوسکوپ، ژنراتور، مولتی متر، منبع تغذیه DC و تسترهای مقاومت هستند. در طول 30 سال توسعه مداوم ما روابط تجاری قوی و تجارب مهندسی زیادی ایجاد کرده است کارمندان ماهر این شرکت تکنسین ها و متخصصانی هستند که به نیاز های مشتری به طور دقیق پاسخ می دهند و با هر مشتری به عنوان یک عضو خانواده رفتار می کنند.
کمپانی Rigol از سال 1998 میلادی در کشور چین فعالیت دارد. این کمپانی در ابتدا شروع به ساخت اسیلیتور و ابزارهای الکترونیکی کرد که به سرعت با گرفتن استاندارهای جهانی به یکی از برند های مطرح جهان تبدیل شد. محصولات الکترونیکی این کمپانی رقیب جدی کمپانی Agilent آمریکا می باشد. در سال 2010 کمپانی Rigol با داشتن تکنولوژی بالا اولین محصول HPLC خود را با بالاترین کیفیت عرضه کرد و موفق به دریافت استاندارد CE گردید. کمپانی Rigol در سال 2011 تولید دستگاه اسپکتروفوتومتر را آغاز کرده است. همچنین مدال طلای نمایشگاه BCEIA در سال 2011 و سال 2013 به دستگاه HPLC و اسپکتروفوتومتر کمپانی Rigol اعطا شده است.
شرکت لوترون Lutron در سال 1976 کار خود را در کشور تایوان آغاز کرد. تولیدات این شرکت در زمینه ادوات تست و اندازه گیری تجهیزات صنعتی است که دارای سابقه ای در حدود بیش از سه دهه می باشد. این شرکت که بیش از صدها کارمند دارد، دارای ساختمانی در حدود 6410 متر مربع است. شرکت لوترون تمام محصولات خود را با کیفیتی بسیار مطلوب تولید کرده و تقریبا بیش از 95 درصد تولیدات خود را به 70 کشور مختلف در کل دنیا صادر می نماید. به همین دلیل خود را به عنوان یک شرکت خوش نام جهانی مطرح کرده است. محصولات تولیدی این شرکت دارای استاندارد ISO 9001 بوده و دارای طراحی، قیمت و کیفیت قابل قبولی است.
آیا برنامه اسیلوسکوپ وجود دارد؟
برنامه اسیلوسکوپ برای تجزیه و تحلیل سیگنال های برد صوتی یا یادگیری اصول اندازه گیری اسیلوسکوپ عالی است. این رابط شامل بسیاری از کنترلهای اسیلوسکوپ استاندارد است، مانند: راهاندازی، زمان و ولتاژ در هر تقسیم، مکاننماهای اندازهگیری سیگنال و موارد دیگر استفاده می شود.
قیمت یک اسیلوسکوپ خوب چقدر است؟
یک O-scope که دارای پهنای باند باریک 200 مگاهرتز است می تواند چند صد دلار قیمت داشته باشد. با این حال، یک اسیلوسکوپ پیشرفته با پهنای باند اندازه گیری 1 گیگاهرتز تقریباً 30000 دلار قیمت دارد! البته برخی اسکوپ های ارزان قیمت نیز ارزش رادارند، این اسیلوسکوپ با رابط کاربری خوب و منوهایی که برای استفاده بصری هستند، انتخاب بسیار خوبی برای مبتدیان است. همچنین، Hantek DSO5102P احتمالا بهترین اسیلوسکوپ ارزانی است که می توانید در بازار تهیه کنید، زیرا ویژگی های بسیار خوبی را با قیمت پایین ارائه می دهد.
چگونه یک پروب اسیلوسکوپ را انتخاب کنم؟
به عنوان یک قانون، پراب های شما باید حداقل سه تا پنج برابر سریعتر از سریعترین سیگنالی باشند که میخواهید ببینید.
توجه:هرگونه کپی برداری از مقاله با ذکر منبع و ارائه ی لینک مقاله بلامانع است.
نظر خود را بنویسید