OSCILOSCOPUL - MASURARI CU AJUTORUL OSCILOSCOPULUI

OSCILOSCOPUL - MASURARI CU AJUTORUL OSCILOSCOPULUI

Masurarea tensiunilor

Masurarea tensiunilor cu osciloscopul catodic se bazeaza pe faptul ca deviatia spotului este proportionala cu amplitudinea tensiunii aplicate placilor de deflexie. Se pot utiliza diferite metode de masurare:

METODA DIRECTA

Metoda directa se utilizeaza in cazul osciloscoapelor moderne, prevazute cu ecran caroiat (inpartite in patrate cu latura de obicei de 1 cm) si care au ateinuatorul Ay etalonat in mV/cm sau V/cm.

Inainte de utilizare, se recomanda sa se verifice calibrarea atenuatorului Ay. In acest scop, osciloscoapele dispun, la o borna de pe panoul frontal, de o tensiune de calibrare. Cu ajutorul unei sonde (cordon de legatura), se aplica tensiunea de calibrare la intrarea osciloscopului si se verifica daca tensiunea obtinuta pe ecran corespunde indicatiei atenuatorului.

De excmplu, la osciloscopul tip E 0101 fabricat la I.E.M.I. Bucuresti tensiunea de calibrare este de 2 V. Se aplica aceasta tensiune la intrara Y a osciloscopului si se aseaza atenuatorul pe pozifia 2 V/cm. In acest caz, daca reglajul amplificarii este la maxim, pe ecran trebuie sa apara o oscilograma avand inaltimea de 1 cm.

Modul de lucru. Se aplica semnalul de masurat la intrarea Y a osciloscopului, se controleaza daca reglajul amplificarii este la maxim si se regleaza atenuatorul Ay si baza de timp astfel incat sa se obtina o oscilograma corect incadrata in ecran (figura 10). Se masoara cu ajutorul caroiajului de pe ecran inaltimea oscilogramei in centimetri si se inmulteste cu indicatia atenuatorului, obtinandu-se astfel direct valoarea tensiunii masurate.

METODA COMPARATIEI

Cand osciloscopul nu are atenuatorul calibrat sau calibrarea nu mai este corecta, se poate folosi metoda comparatiei. La aceasta metoda tensiunea de masurat, de oforma oarecare, se compara cu o tensiune sinusoidala de joasa frecventa, care poate fi masurata cu un voltmetru obisnuit.

Modul de lucru. Se realizeaza montajul din figura 11. Cu comutatorui K pe pozitia 1 se aplica la intrarea Y a osciloscopului tensiunea Ux de masurat. Se regleaza amplificarea si baza de timp pana se obtine o oscilograma corect incadrata pe ecran si se masoara inaltimea l a oscilogramei.

Fara a interveni la reglajul amplificarii, se trece comutatorul K pe pozitia 2, aplicandu-se la intrarea Y a osciloscopului o tensiure sinusoidala de joasa frecventa. Aceasta se regleaza pana cand oscilograma obtinuta pe ecran are aceeasi inaltime l ca si in cazul vizualizarii tensiunii Ux.

Cele doua oscilograme avand aceeasi inaltime, inseamna ca amplitudinea tensiunii Ux este egala cu amplitudinea varf la varf a tensiunii sinusoidale.

Figura 10. Masurarea directa a tensiunii Figura 11. Masurarea tansiunii prin metoda comparatiei

Tensiunea sinusoidala se masoara cu volmetrul V, care deobicei este etalonat in valori eficace.

2. MASURAREA INTENSITATII CURENTULUI ELECTRIC

Intrucat osciloscopul catodic functioneaza cu deflexic electrostatica,

semnalele ce se aplica la intrarea lui sunt de natura unor tensiuni.

Pentru masurarea a intensitatii curentului cu osciloscopul catodic,

se trece curentul de masurat printr-o rezistenta de valoare cunoscuta si se masoara cu una din metodele studiate in paragraful precedent caderea de tensiune la bornele rezistentei. Apoi, aplicand legea lui Ohm, se calculeaza valoarea intensitatii curentului de masurat.

3. MASURAREA INTERVALELOR DE TIMP

Masurarea intervalelor de timp se poate realiza cunoscand viteza de deplasare a spotului si masurad pe ecran lungimea segmentului care corespunde intervalului de timp considerat. Osciloscoapele moderne au baza de timp calibrata in ms/cm sau us/cm, adica se indica pentru fiecare pozitie a comutatorului ce regleza in trepte frecventa bazei de timp, timpul necesar pentru ca spotul sa se deplaseze pe directie orizontala cu un centimetru. Aceasta calibrare este corecta numai daca reglajul fin al bazei de timp este la maxim.

MASURAREA DURATEI UNUI SEMNAL

Pentru masurarea duratei unui semnal, acesta se aplica la intrarea Y a osciloscopului si se regleaza amplificarea si baza de timp pana cand se obtine o oscilograma corect incadrata in ecran.

Se verifica daca reglajul fin al bazei de timp este la maxim. Apoi se masoara latimea semnalului pe ecran, in centimetri, si se inmulteste cu indicatia reglajului in trepte al bazei de timp, obtinandu-se astfel durata semnalului de masurat.

De exemplu, in cazul oscilogramei din figura 10, daca reglajul in trepte al bazei de timp este pe pozitia 1 ms/cm si latimea impulsului este de 2,5 cm, durata impulsului va fi t = 2,5 x 1= 2,5 ms.

In mod analog se poate masura si durata unei parti din semnal, cum ar fi durata timpului de crestere a unui impuls (timpul in care semnalul creste de la 10% la 90% din amplitudinea sa !).

MASURAREA PERIOADEI UNUI SEMNAL

Pentru masurarea perioadei, este necesar ca baza de timp sa fie astfel reglata incat oscilograma sa contina cel putin doua perioade succesive ale semnalului. In acest caz, daca reglajul fin al bazei de timp este la maxim, se masoara pe ecran in centimetri distanta intre doua treceri succesive ale semnalului prin aceeasi valoare si cu acelasi semn de variatie si se inmulteste cu indicatia reglajului in trepte al bazei de timp. In acest fel, se obtine direct perioada semnalului.

4. MASURAREA FRECVENTELOR

Frecventa se poate masura cu osciloscopul catodic, masurand perioada semnalului ca la punctul precedent si apoi calculand frecventa cu relatia bine cunoscuta: . Aceasta metoda nu asigura insa o precizie buna.

Masurari mai precise se pot obtine folosind unele metode de comparatie, cumar fi: metoda figurilor lui Lissajous, metoda modularii intensitatii spotului, metoda oscilogramelor duble etc.

METODA FIGURILOR LUI LISSAJOUS

Dintre metodele de comparatie, metoda figurilor lui Lissajous este cea mai frecvent folosita.

Lissajous, fizician francez (1822 - 1880), a studiat compunerea a

doua oscilatii sinusoidale ale caror directii de oscilatie sunt perpendiculare. El a constatat ca daca raportul frecventelor celor doua oscilatii este un numar rational , m si n fiind numere intregi, se obtin figuri a caror forma depinde de raportul frecventelor celor doua oscilatii si de defazajul dintre ele (figura 12).

Figurile lui Lissajous se pot obtine pe ecranul osciloscopului catodic daca se aplica ambelor perechi de placi de deflexie tensiuni sinusoidale.

Modul de lucru. Pentru masurarea frecventei Fx a unui semnal, acesta se aplica unei perechi de placi de deflexie a osciloscopului, iar la cealalta perechie de placi de deflexie se aplica un semnal de la un generator de frecventa variabila si cunoscuta, F0 (figura 13 a). Se variaza frecventa F0 pana cand pe ecran se obtine una dintre figurile lui Lissajous. Pentru a determina raportul corespunzator figurii obtinute pe ecran, se intersecteaza figura cu doua drepte, una orizontala si una verticala si se numara punctele de intersectie ale figurii cu cele doua drepte ( figura 13 b ). Pentru orice figura a lui Lissajous raportul intre numarul de intersectii Nx cu dreapta orizontala si numarul de intersectii Ny cu dreapta verticala este egal cu raportul intre frecventa semnalului aplicat placilor Y si frecventa semnalului aplicat placilor X: .

Cunoscand raportul corespunzator figurii obtinute pe ecran si frecventa F0, se poate determina frecventa Fx folosind relatia de mai sus.

Figura 12. Figura lui Lissajous Figura 13. Masurarea frecventelor cu figurile lui Lissajous