Зачем нужен осциллограф

Любой начинающий электронщик, который продолжает проводить свои эксперименты, понадобится дорасти до схем, где необходимо следить за динамикой изменения тока и напряжения. Для этого используется осциллограф.

Осциллограф — необходимый инструмент для диагнос

Электрики знают: особенно часто необходимость использования осциллографа возникает при работе с различными генераторами и импульсными устройствами. Без этого прибора не обойтись – просто нечего делать!

Осциллограф – прибор мастерства и искусства. Несколько кнопок и ручек, а также специальный экран позволяют получить максимально детальную информацию о процессе.

Давайте поправим это прямо сейчас. Я буду показывать вам, как использовать осциллограф.

Он позволяет измерять напряжение электросети. С его помощью можно проверить правильность подключения или отсутствие проблем с напряжением.

Все для электрика просто: осциллограф – это, по сути, вольтметр! Это инструмент, который позволяет измерять напряжение в электрической сети. С помощью осциллографа можно проверить надлежащее соединение и отсутствие проблем с напряжением.

Только хитрый электрик способен показать изменение формы замеряемого напряжения.

Пример железной дороги поможет нам понять, что представляет собой бесконечный поезд состоящий из однотипных вагонов, который мчится по ней с невероятной скоростью.

Если просто на них посмотреть, то получите нечто менее, чем хорошее понимание их работы. Вы не увидите ничего, кроме размытой фигни.

Что будет дальше?

Теперь, когда мы поставили перед вами стенку с окном, какой будет следующий шаг? Наша задача – соединить электрические провода, чтобы продемонстрировать простое и безопасное применение электрической энергии.

Хотя все вагоны идентичны, нет необходимости видеть один и тот же вагон.

В результате разных, но идентичных вагонов будут появляться перед вашими глазами в одном и том же положении, поэтому картинка будет выглядеть как бы остановленной.

Необходимо обеспечить синхронизацию открытия окна со скоростью поезда, чтобы при открытии положение вагона оставалось неизменным.

Если вагоны двигаются с несовпадающей скоростью, то степень рассинхронизации будет определять, насколько быстро они будут двигаться вперед или назад.

На этом же принципе основан прибор, известный как стробоскоп – это устройство, которое позволяет быстро просматривать быстро движущиеся или вращающиеся детали.

Тут шторка ловко открывается и закрывается быстро-быстро.

Осциллограф – это электронная версия стробоскопа.

А он показывает не вагоны, а периодические изменения напряжения. Синусоидальная волна, поступающая в лучевую трубку, отклоняется в ней по частоте развертки, создавая осцилляцию, которую можно видеть на экране. Таким образом, это позволяет «захватить» один период синусоиды в один момент времени.

При помощи лучевой трубки электрики могут привести пучок электронов в действие для освещения люминофора. Пластины отклоняющей системы дают возможность управлять пучком электронов по всей поверхности экрана.

Для безопасной работы с электрическими устройствами необходимо соблюдать напряжение. При применении напряжения выше допустимого, пучок электронов начинает отклоняться больше.
Для защиты от электрических опасностей при обслуживании электрических устройств следует аккуратно соблюдать допустимое значение напряжения. Чем выше напряжение, подаваемое на электроды, тем сильнее будет отклонение пучка. Она позволяет создать магнитное поле.

Подавая на пластины Х пилообразное напряжение, мы производим развертку , которая позволяет формировать магнитное поле. Для того, чтобы мониторинг был постоянным мы подаем на пластину Y измеряемое напряжение, а луч постоянно движется слева направо, а потом резко возвращается назад, продолжая мониторинг.

Изменение скорости развертки позволяет отфильтровать все, кроме одного периода сигнала, который будет отображаться на экране.

Таким образом, за один период пилы будет проходить всего один отмеченный период сигнала.

Синхронизация

Электрик может синхронизировать пилу с сигналом по уровню или вручную, регулируя скорость так, чтобы синусоида остановилась.

Установим уровень напряжения, при котором будет запускаться генератор развертки.

Когда напряжение на входе превысит отмеченный уровень, генератор развертки автоматически включится и выдаст импульс.

Это дает возможность потребителям увеличить производительность.

Итак, электрикам предоставляется необходимая помощь в виде генератора развертки, который обеспечивает безупречную работу пилы в нужный момент. Это позволяет пользователям обеспечить наилучшую эффективность работы.

В этом случае, синхронизация достигается путем полной автоматизации.

При выборе уровня следует учитывать такой элемент, как помехи. Необходимо обратить внимание на то, что от уровня защиты от помех зависит качество работы системы в целом. Установка слишком низкого уровня может привести к плохой работе электрической системы, а установка слишком высокого уровня помех может привести к перегрузке и расходу энергии.

Установка уровня игольного предохранителя должна быть аккуратной: если уровень слишком низкий, мелкие иголки помех могут приводить к ложным срабатываниям генератора, а если уровень слишком высокий, то сигналы помех могут не приводить к вызову генератора.

Но лучше всего проверить все самостоятельно, руками, и тогда все станет понятно.

Для этого применяется система синхронизации с расширенной функциональностью.

Также сигнал синхронизации можно получить за счет внешнего источника. Для создания такой системы используются расширенные возможности синхронизации.

Для начала разобрать и запустить прибор не сложно, даже для новичка.

Переходим к делу: прежде всего нам нужно подключить осциллограф к системе. Для этого мы подсоединяем прибор к источнику питания и проводим необходимые измерения. Затем мы разобрали плату питания и провели инструкцию по подключению и настройке прибора. Наконец, мы запустили прибор и начали измерения.

Переходим от теории к практике. Для начала рассмотрим пример моего спасенного с оборонного предприятия КБ «Ротор» осциллографа. Не сложно запустить прибор, даже для новичка. Для начала нам необходимо подключить осциллограф к системе. Для этого мы подсоединяем прибор к источнику питания, а затем разбираем плату питания и следуем инструкции по подключению и настройке прибора. После завершения этих процедур мы запускаем осциллограф и приступаем к измерениям. Электрик нашел в этом осцилляторе идеальное сочетание надежности и простоты – как кувалда. Он не имеет множества сложных особенностей, однако он обладает всеми необходимыми функциями для безопасной и эффективной работы.

Настройка громкости и выравнивания.

Чтобы достичь оптимального освещения, яркости и фокуса, мы должны подстроить интерфейс по максимуму. Установите усилитель У и перемещайте стрелочку вверх и вниз для настройки громкости и выравнивания.

Эта ручка позволяет изменять расположение сигнала на экране: приближать или удалять его за счет дополнительного смещения. Это может быть полезно, когда необходимо вместить весь сигнал, но размер экрана не достаточен.

Необходимо поместить прибор ниже нулевой марки, а не в центре, приняв это за нулевой пункт.

Вы можете управлять переключением ввода с прямого на емкостный с помощью тумблера.

Электрикам необходим тумблер, встречающийся на всех осциллографах. Он позволяет подключать сигнал к усилителю либо непосредственно, либо через конденсатор.

Если мы подсоединим его непосредственно к источнику, то можно будет отслеживать и постоянную составляющую, и переменную. Однако при использовании конденсатора мы можем отслеживать только переменную.

Напряжение составляет ровно 12 вольт, при этом амплитуда помех не может превышать 0,3 вольт.

При питании 12 В, 0.3 В просто не будут видны.

Да, можно увеличить коэффициент усиления по Y, но тогда график выходит за рамки экрана, а смещение по Y недостаточно велико, чтобы увидеть вершину. После подключения конденсатора, мы получим постоянку 12 вольт и переменный сигнал, не превышающий 0.3 вольтов. Затем нам необходимо провести усиление и проанализировать результаты.

Каждый щуп предоставляет сигнал и землю. Землю обычно подключают к минусу или к общему проводу схемы, а сигнальное напряжение подключается к схеме.

Осциллограф используется для измерения напряжения на щупе относительно общего провода. С помощью осциллографа можно отслеживать изменения напряжения в реальном времени. Он предоставляет пользователю представление о фазовых разностях напряжения и помогает определить силу тока в цепи и другие параметры.

Для определения где сигнальное, а где земляное напряжение, просто поочередно прикоснитесь к ним рукой.

Если попробуешь свои силы как электрик, то на экране будет видно процесс питания трупа.

При взятиись за работу с сигнальным, можно увидеть массу грязи на экране – предупреждения о присутствии на корпусе, который используется в данный момент в качестве антенны. Он позволяет установить правильную калибровку осциллографа и исключить неточность в измерениях. На большинстве современных осциллографов встроен делитель напряжения 1:10 или 1:100, который обеспечивает безопасность при подключении к сети электричества. Он может быть активирован или деактивирован с помощью тумблера на щупе.

Вы можете изменить высоту сигнала путем простого поворота и привести его к более удобному виду. Это очень полезно, если вы хотите проанализировать сигнал подробнее.

Крутилка Длительность служит для изменения длительности сигнала по оси X. Вы можете изменить длительность сигнала, просто повернув крутилку. Это очень полезно для более детального анализа и понимания характеристик сигнала.

На осциллографе вы всегда можете найти прямоугольный сигнал с частотой в 1 КГц и напряжением около полувольта. Это значение может быть использовано для проверки работы осциллографа и для диагностики тестовых систем.

Там показано, сколько вольт на деление будет показываться в итоге.

Если у вас задано два вольта на деление, а амплитуда на экране достигает высоты двух клеток размерной сетки, то амплитуда сигнала равна четырем вольтам. 

Благодаря этому электрик может определить, какое количество работ необходимо сделать для установки оборудования.

Оценивая продолжительность, электрик может принять во внимание частоту развертывания и определить, сколько настроек необходимо внести, чтобы установить оборудование.

Более высокочастотные сигналы можно распознать с помощью меньших интервалов и более высоких частот.

Время уже доступно для расчётов в милли- и микросекундах. Здесь единицы времени программируются в клеточках.

Расчитая по ширине сигнала, вы можете подсчитать количество клеток, а умножая его на масштаб по оси X, вы получите длительность сигнала в секундах. Как электрик, можно посчитать длительность периода посредством измерения интервала между двумя пиками на графике. С помощью этого значения, можно рассчитать частоту сигнала, применив формулу f=1/t.

Я всегда стараюсь устанавливать свои щелчки так, чтобы я мог иметь четкое понимание масштаба.

Также на входе Х можно подать свой сигнал вместо пилы развертки.

Используя осциллограф, можно создать схему, которая будет генерировать изображение, превращая телевизор или монитор в устройство для просмотра.

С помощью осциллографа можно сделать так, чтобы телевизор или монитор стали инструментом для просмотра изображения, если правильно построить схему.

При помощи крутилки с надписью “Развертка” и соответствующими стрелочками можно перемещать график по экрану влево и вправо.

Иногда может быть полезно приспособить нужную область для деления сетки.

Эта ручка находится на панели управления генератора пилы.

Блок синхронизации

Ручка уровня предназначена для того, чтобы установить необходимый уровень от которого будет запущен генератор пилы. Эта ручка доступна на панели управления генератора пилы.

Переключатель с внутренней и внешней подачей синхроимпульсов позволяет подавать сигналы на вход из внешнего источника.

Это необходимо для установки границы по времени или наоборот увеличить длительность.

Переключатель +/- позволяет изменять полярность уровня, на некоторых моделях осциллографов такой функционал недоступен. Ручка стабильности позволит настроить скорость синхронизации вручную, которая понадобится для установки или увеличения длительности промежутка времени.

Твое первое действие – это подключить все необходимые провода. Первое и главное, подключи обе части кабеля к основному распределительному щиту. Убедись, что оба конца хорошо зарядны и правильно обозначены. Далее, проведи испытания для проверки состояния проводов. Если провода не проходят испытание, замени их. Наконец, питание должно быть подключено к верхнему проводу.

Начни с подключения всех необходимых проводов. Первое, что ты должен сделать, это подключить оба конца кабеля к распределительному щиту. Убедись, что провода хорошо заряжены и правильно обозначены. Затем проведи диагностику для проверки их состояния. Если провода не проходят испытание, замени их. Наконец, подключи питание к верхнему проводу.

Начните с замыкания сигнального щупа на свой же земляной крокодил. Ожидайте, чтобы на экране появился “Пульс трупа”. В случае, если это не произошло, поворачивайте ручки стабилизации, смещения и уровня, так как возможно, что он спрятался за экраном или не запустился из-за недостаточного уровня. Затем проверь, что сила тока в пределах нормы.

После появления полосы на экране, подстройте ее с помощью крутилок так, чтобы индикатор смещения был на нуле. Затем убедитесь, что сила тока находится в пределах допустимых значений.

Намотай провода на основные тестируемые цепи, особое внимание удели соединениям. Затем используй приставку для настройки масштаба и подключи все кабеля.

Если у вас есть аналоговый осциллограф, особенно если он древний, то для начала дайте ему прогреться. Затем правильно намотайте провода на основные тестируемые цепи и тщательно проверьте все соединения. Далее используйте приставку для настройки масштаба и подключите все кабеля.

После включения электрооборудования, постоянное напряжение на выходе сохраняется еще минут пятнадцать.

Определите предел измерений по напряжению, предусмотрев запас. Затем присоедините земляной провод осциллографа к минусу батареи, а сигнальный к плюсу. Вы получите график, скачущий на полтора вольта.

Электрики должны проверить точность старых осциллографов по эталонному источнику напряжения. Ведь зачастую они начинают подвирать.

Так намного проще исследовать два сигнала.

При выборе осциллографа основное задание – найти двухканальный вариант. Этот тип имеет два щупа и две ручки регулировки Усиления, одну для каждого канала, что позволяет получать два графика одновременно, что делает исследование двух сигналов максимально простым.

Она должна быть достаточно высокой, чтобы полученные данные были адекватными и полными. В зависимости от модели осциллографа, частота может быть от нескольких десятков Гц до нескольких Гц.

Для того, чтобы получать достоверные и полные данные, частота осциллографа должна быть высокой. В зависимости от модели оборудования, она может колебаться от нескольких десятков Гц до нескольких Гц. Это один из главных критериев для оценки функциональности и надежности осциллографа.

Рассмотрев максимальную частоту сигнала, которую может уловить осциллограф, я приходил к выводу, что 1 МГц для меня хватает. Тем не менее, осциллографы, которые продаются в магазинах, имеют частоту от 10 МГц и выше.

Рассмотрев многообразие доступных на рынке осциллографов, я отмечу наиболее дешевый из них – ОСУ-10. Цена этого инструмента составляет лишь 5 тысяч рублей, что делает его отличным выбором для любителей и профессионалов.

Поставил себе Цифровой RIGOL DS1042CD за один килобакс. Он достаточно мощный, имеет двухканальный диапазон до 10 МГц и достаточно для моих целей. Теперь я могу полностью заняться работой или исследованиями в области электротехники.

Необходимо найти себе хотя бы какой-то осциллограф. С его помощью Вы сможете определить, что Вам необходимо.