Осциллограф

Делимся впечатлениями, хвастаемся, советуем, помогаем освоить
Правила форума
Уважай других и будешь уважаем

Осциллограф

Сообщение Rusvra » 05 мар 2014, 11:55

Добрый день !

Осциллограф, какие параметры, как с ним работать, в чем разница между программой осциллографом и обычным ?
С уважением Ruslan Volkov
Аватар пользователя
Rusvra
 
Сообщений: 44
Зарегистрирован: 21 янв 2014, 23:41
Откуда: Нижегородская обл.

Сообщение admin » 10 мар 2014, 12:10

Доброго дня Rusvra!
Отличий очень много, все рассказывать - получиться целая статья.
Главное отличие - у программного осциллографа очень маленький рабочий диапазон частот.
А работа с программным осциллографом и обычным очень схожа.
На сайте есть описание программы "Компьютер - осциллограф, генератор, анализатор спектра", там все очень подробно расписано и рассказано как снимать отсчеты на аналоговых осциллографах.
С уважением, Admin.
Удачи Вам!
Аватар пользователя
admin
Администратор
 
Сообщений: 78
Зарегистрирован: 03 окт 2013, 18:08

Осциллограф.

Сообщение novgen » 11 мар 2014, 00:52

Рано или поздно любой начинающий радиолюбитель, если он не бросит свои эксперименты и исследования, то дойдёт до схем, где нужно отслеживать не просто токи и напряжения, а работу схемы в динамике. Особенно это часто нужно в различных генераторах и импульсных устройствах и конечно в звукотехнике... Вот тут без осциллографа делать совсем нечего!

Изображение

Страшный прибор, да? Куча ручек, каких то кнопочек, да еще экран и нифига не понятно что тут да зачем. Ничего, сейчас исправим. Сейчас я расскажу Вам, как пользоваться осциллографом.

На самом деле тут все просто — осциллограф, грубо говоря, это всего лишь… вольтметр! :) Только хитрый, способный показывать изменение формы замеряемого напряжения.

Поясню Вам на отвлеченном примере.

Представь, что ты стоишь перед железной дорогой, а мимо тебя с бешеной скоростью мчится бесконечный поезд состоящий из совершенно одинаковых вагонов. Если просто на них стоять и смотреть, то ничего кроме размытой фигни ты не увидишь.

А теперь ставим перед тобой стенку с окошком. И начинаем открывать окошко только тогда, когда очередной вагон будет в том же положении, что и предыдущий. Так как у нас вагоны все одинаковые, то тебе совершенно необязательно видеть один и тот же вагон. В результате картинки разных, но идентичных вагонов будут выскакивать перед твоими глазами в одном и том же положении, а значит картинка как бы остановится. Главное это синхронизировать открытие окошка со скоростью поезда, чтобы при открытии положение вагона не менялось. Если скорость не совпадет, то вагоны будут “двигаться” либо вперед, либо назад со скоростью, зависящую от степени рассинхронизации.

На этом же принципе построен стробоскоп — это такой девайс, позволяющий разглядывать быстро движущиеся или вращающиеся хреновины. Там тоже шторка быстро-быстро открывается и закрывается.

Так вот, осциллограф это тот же стробоскоп, только электронный. А показывает он не вагоны, а периодические изменения напряжения. У той же синусоиды, например, каждый следующий период похож на предыдущий, так почему бы не “остановить” его, показывая в один момент времени один период.

Конструкция осциллографа.

Делается это посредством лучевой трубки (либо TFT-матрицы), отклоняющей системы и генератора развертки.

В лучевой трубке пучок электронов попадая на экран заставляет светится люминофор, а пластины отклоняющей системы позволяют гонять этот пучок по всей поверхности экрана. Чем сильней напряжение, приложенное к электродам, тем больше отклоняется пучок. Подавая на пластины Х пилообразное напряжение мы создаем развертку. То есть луч у нас движется слева-направо, а потом резко возвращается обратно и продолжает снова. А на пластины Y мы подаем изучаемое напряжение.

Принцип работы осциллографа.

Дальше все просто, если начало появления периода пилы (луч в крайне левом положении) и начало периода сигнала совпадают, то за один проход развертки нарисуется один или несколько периодов измеряемого сигнала и картинка как бы остановится. Меняя скорость развертки можно добиться того, что на экране вообще останется только один период - то есть за один период пилы пройдет один период измеряемого сигнала.

Синхронизация.

Синхронизировать пилу с сигналом можно либо вручную, подстраивая ручкой скорость так, чтобы синусоида остановилась, а можно по уровню. То есть мы указываем при каком уровне напряжения на входе нужно запустить генератор развертки. Как только напряжение на входе превысит уровень, так сразу же запустится генератор развертки и выдаст нам импульс.

В итоге, генератор развертки выдает пилу только тогда, когда надо. В этом случае синхронизация получается полностью автоматической. При выборе уровня следует учитывать такой фактор, как помехи. Так что если взять слишком низкий уровень, то мелкие иголки помех могут запустить генератор когда не нужно, а если взять уровень слишком большой, то сигнал может под ним пройти и ничего не случится. Но тут проще покрутить ручку самому и сразу же все станет понятно.

Также сигнал синхронизации можно подать и с внешнего источника.

Итак, в топку теорию, переходим к практике.

Показывать буду на примере своего осциллографа, спертого когда то давно с оборонного предприятия КБ :). Обычный одноканальный осцил, не шибко навороченный, но надежный и простой...

Изображение

Итак:

Яркость, фокус и освещение шкалы думаю не требуют пояснений. Это настройки интерфейса.

Усилитель У и стрелочки вверх вниз. Эта ручка позволяет гонять изображение сигнала вверх или вниз. Добавляя ему дополнительное смещение. Зачем? Да иногда не хватает размера экрана, чтобы вместить весь сигнал. Приходится его загонять вниз, принимая за ноль не середину, а нижнюю границу.

Ниже идет тумблер переключающий ввод с прямого, на емкостный. Этот тумблер в том или ином виде есть на всех без исключения осциллографах. Важная вещь! Позволяет подключать сигнал к усилителю либо напрямую, либо через конденсатор. Если подключить напрямую, то пройдет и постоянная составляющая и переменная. А через кондер проходит только переменная.

Например, надо нам посмотреть на уровень помех блока питания компа. Напряжение там 12 вольт, а величина помех может быть не более 0.3 вольт. На фоне 12 вольт эти жалкие 0.3 вольт будут совсем незаметны. Можно, конечно увеличивать коэффициент усиления по Y, но тогда график вылезет за экран, а смещения по Y не хватит, чтобы увидеть вершину. Тогда нам нужно лишь врубить конденсатор и тогда те 12 вольт постоянки осядут на нем, а в осциллограф пройдет только переменный сигнал, те самые 0.3 вольта помехи. Которые можно усилить и разглядеть в полный рост.

Далее идет коаксиальный разъем подключения щупа. Каждый щуп содержит в себе сигнал и землю. Землю обычно сажают на минус или на общий провод схемы, а сигнальным тычут по схеме. Осциллограф показывает напряжение на щупе относительно общего провода. Чтобы понять где сигнальный, а где земля достаточно взять за них рукой по очереди. Если возьмешься за общий, то на экране по прежнему будет пульс трупа. А если взяться за сигнальный, то увидишь кучу срача на экране - наводки на твое тело, служащее в данный момент антенной. На некторых щупах, особенно на современных осциллографах, внутри встроен делитель напряжения 1:10 или 1:100, который позволяет воткнуть осциллограф хоть в розетку, без риска его спалить. Включается и выключается он тумблером на щупе.

Еще почти на каждом осциллографе есть калибровочный выход. На котором ты всегда можешь найти прямоугольный сигнал частотой 1 Кгц и напряжением около полувольта. В зависимости от модели осцила. Используется для проверки работы самого осциллографа, ну иногда и в тестовых целях пригождается :)

Две здоровенные крутилки... Усиление и Длительность.

Усиление служит для масштабирования сигнала по оси Y. Там же показано сколько вольт на деление в итоге покажет.

Скажем, если у тебя стоит 2 вольта на деление, а сигнал на экране достигает высоты две клеточки размерной сетки, значит амплитуда сигнала равна 4 вольта.

Длительность определяет частоту развертки. Чем короче интервал, чем больше частота, тем более высокочастотный сигнал ты сможешь разглядеть. Тут клеточки проградуированы уже в милли и микросекундах. Так что по ширине сигнала ты можешь посчитать сколько он клеток, а умножив его на масштаб по оси Х получишь длительность сигнала в секундах. Также можно посчитать длительность одного периода, а зная длительность легко найти частоту сигнала f=1/t

Верхняя пипка на крутилках позволяет менять масштаб плавно. Обычно у меня она стоит на щелчке, чтобы я всегда четко знал какой у меня масштаб.

Также там есть вход Х на который можно подать свой сигнал, вместо пилы развертки. Таким образом осциллограф может послужить телевизором или монитором, если собрать схему которая будет формировать изображение. Крутилка с надписью Развертка и стрелочками влево и вправо позволяет гонять график по экрану влево и вправо. Удобно иногда бывает, чтобы подогнать нужный участок под деления сетки.

Блок синхронизации.

Ручка уровня - задает уровень от которого будет стартовать генератор пилы.

Переключатель со внутренней на внешнюю, позволяет подать на вход синхроимпульсы с внешнего источника.

Переключатель с надписью +/- переключает полярность уровня. Есть не на всех осциллографах.

Ручка стабильность - позволяет вручную попытаться подобрать скорость синхронизации.

Быстрый старт...

Итак, включил ты осцил. Первое что нужно сделать это замкнуть сигнальный щуп на свой же земляной крокодил. При этом на экране должен появится “Пульс трупа”. Если не появился, то покрути ручки стабилизации и смещений и уровня — возможно он просто спрятался за экран или не запустился из-за недостаточного уровня.

Как только появилась полоса, то выстави крутилками смещения её на ноль. Если у тебя аналоговый осциллограф, особенно если древний, то дай ему прогреться. У моего после включения ноль плавает еще минут пятнадцать.

Дальше выстави предел измерений по напряжению. Бери с запасом, если что уменьшишь. Теперь если земляной провод осциллографа приложишь к минусу батарейки, а сигнальный к плюсу, то увидишь как график скакнет на полтора вольта. Кстати, старые осциллографы зачастую начинают подвирать, поэтому по эталонному источнику напряжения полезно посмотреть насколько точно он отображает напряжение.

Выбор осциллографа.

Если Вы только начинающий, то тебе подойдет любой. Крайне желательно, если он будет двухканальным. То есть у него будет два щупа и две крутилки - Усиления, для первого и второго канала, что позволяет одновременно получить два графика.

Вторым по важности критерием осциллографа является частота. Максимальная частота сигнала которую он может уловить. Мне пока хватало 100 МГц на большее не замахивался. Те осциллографы, что продаются в магазинах уже имеют частоту от 10 МГц и выше. Самый дешевый осциллограф который я видел стоил 5 тысяч рублей — ОСУ-10. Двухканальный стоит уже 10 тысяч, ну а я под старость - взял себе цифровой MDO3012 за 150 тыщ деревянных (он на фото вначале статьи)... Разные запросы - разные игрушки. Но, повторюсь, для начала хватит и 1-10 МГц, и хватит надолго. Так что найди себе хоть какой нибудь осциллограф. А там поймешь что тебе надо.
novgen.
novgen
Аватар пользователя
novgen
 
Сообщений: 133
Зарегистрирован: 02 ноя 2013, 16:19
Откуда: Москва

Сообщение Rusvra » 24 мар 2014, 12:31

Есть возможность приобрести ручной осциллограф Velleman HPS50. Как Вы думаете стоит приобрести его ? или взять что-то из старых моделях например: Осциллограф С1-99; С1-94; С1-67; C1-65. Помогите пожалуйста выбрать, приобретаю на долго так как с деньгами трудно.
С уважением Ruslan Volkov
Аватар пользователя
Rusvra
 
Сообщений: 44
Зарегистрирован: 21 янв 2014, 23:41
Откуда: Нижегородская обл.

Ответ

Сообщение novgen » 25 мар 2014, 12:27

Rusvra писал(а):Есть возможность приобрести ручной осциллограф Velleman HPS50. Как Вы думаете стоит приобрести его ? или взять что-то из старых моделях например: Осциллограф С1-99; С1-94; С1-67; C1-65. Помогите пожалуйста выбрать, приобретаю на долго так как с деньгами трудно.

Здравствуйте, сказать так вот однозначно сложно... Во первых, указанный Вами прибор - портативный... с низкой частотой выборки и не очень, на мой взгляд, экраном и функционалом. Как для начинающего, он пойдёт, но для более серьёзных задач, лучше взять что-то из совка - С1-64 или подобное...
Вот характеристики Вашего - Velleman HPS50
Изображение
Скорость выборки: 40 Мвыб./с
Полоса пропускания 12 МГц
Чувствительность 0.1 мВ
Вертикальная развертка 5 мВ…20 В/дел, 12 диапазонов
Горизонтальная развертка 50 нс…1 час/дел, 34 диапазона
Сверхбыстрая автоматическая настройка измерений
Триггерный запуск с регулировкой
Сдвиг сигнала по осям X и Y
Режим цифрового вольтметра
Измерения аудиосигналов и мощности (RMS и пиковые значения)
Маркеры сигнала для напряжения и времени
Показания частоты с помощью маркеров
Функция самописца
2 ячейки памяти
Высокое разрешение ЖК дисплея, 192х112
Подсветка ЖК дисплея
Гальванически разделенный от ПК USB порт
Загрузка на ПК числовых данных или графиков
Различные режимы представления данных на дисплее
Просмотр измерений на компьютере в режиме реального времени
Питание от аккумулятора 7.4 В/1050 мАч
Вес: 440 г
Размеры: 110 x 175 x 40 мм
novgen
Аватар пользователя
novgen
 
Сообщений: 133
Зарегистрирован: 02 ноя 2013, 16:19
Откуда: Москва

Re: Осциллограф

Сообщение Rusvra » 26 мар 2014, 23:03

Спасибо большое за подсказку, чуть не купил, уж очень сильно нахваливал продавец.
С уважением Ruslan Volkov
Аватар пользователя
Rusvra
 
Сообщений: 44
Зарегистрирован: 21 янв 2014, 23:41
Откуда: Нижегородская обл.


Вернуться в Радиолюбительские приборы

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1