X
تبلیغات
Computer Software Engineering - اندازه گیری ولتاژ با اسیلوسکوپ

به نام خدا

جلسه ی هفتم (31/8/1386)

عنوان: اندازه گیری ولتاژ با اسیلوسکوپ

وسایل مورد نیاز: اسیلوسکوپ و پراب – مقاومت های 12K و 39K – فانکشن ژنراتور – منبع ولتاژ DC متغیر

شرح آزمایش:

ابتدا ولتاژ های DC:

1.       مدار زیر را بسته و تنظیمات و شکل نمایش داده شده برای هر ولتاژ را یادداشت کنید.

2.       برای مشاهده ی صحیح ولتاژ DC کلیدهای مرتبط چگونه تنظیم شوند.

3.       با تغییر ولوم Volts/DIV و نیز کلید 1X-10X روی پراب اثرات ناشی از تغییرات آنها را بیان کنید.

4.       در حالت DC سیگنال پراب چگونه به مدار متصل می شود.

5.       صحت اندازه گیری های خود را با ولتمتر دیجیتال امتحان کنید.

6.       ولتاژ تمام المان های مدار زیر را مشاهده و ترسیم کنید.

7.       سوالات قسمت قبل را برای حالت ac تکرار کنید.

8.       آیا هنگامی که کلید روی DC است می توان مقدار ac را اندازه گرفت؟ چرا؟

9.       چه موقع از حالت ac، چه موقع از DC، و چه موقع از GND استفاده می شود؟

10.   مدار زیر را بسته و ولتاژ DC و ac در تمام المان ها را بدست آورید و رسم کنید.

ولتاژ مرکب (ac+DC) تمام المان ها را اندازه گیری و ترسیم نمایید.

11.   چه تفاوتی بین حالت های ac و DC وجود دارد؟

12.   مدار داخلی هر کانال اسکوپ را ترسیم نمایید و نحوه جداسازی ac-DC-GND را تشریح نمایید.

13.   نکات مهم و اساسی برای اندازه گیری دقیق ولتاژهای اسکوپ چیست؟

 

1)      بهتر است همیشه قبل اندازه گیری مدار را به صورت تئوری تحلیل کنیم:

صفحه اسکوپ به صورت زیر درجه بندی شده است:

2)      قبل از اندازه گیری ولتاژ DC باید از کالیبره بودن دستگاه اطمینان پیدا کرد. (به گزارش کار جلسه ششم مراجعه کنید.)

ü       شکل موج مشاهده شده هنگامی که کلید بر روی حالت GND تنظیم شده است:

در این حالت با تغییر ولوم ها یا وردی شکل موج تغییری نمی کند.

ü       در حالت DC:

پراب به دو سر مقاومت 39K وصل است.

3)      با توجه به شکل ولتاژ اندازه گیری شده برای مقاومت 39K برابر است با 3.6*5=18V. نحوه محاسبه در جلسه قبل نیز آورده شده ولی به طور کلی مقدار ولتاژ واقعی عبارت است از حاصلضرب عدد ولوم Volts/DIV در فاصله ی عمودی از محور xها. (به شرطی که پراب روی حالت 1X باشد. در صورتی که پراب روی حالت 10X باشد عدد بدست آمده را باید در 10 ضرب کرد. در واقع حالت 10X در پراب باعث می شود شکل دامنه ی موج مشاهده شده 1/10 برابر شود مسلما استفاده از این کلید در مواقعی که شکل موج ولتاژ ورودی خیلی بزرگ باشد و نتوان آن را با تنظیم Volts/DIV بر روی حداکثر مقدار (در این دستگاه 5 ولت است.) در صفحه دید سودمند خواهد بود.)

با تغییر ولوم Volts/DIV می توان شاهد تغییر شکل موج ولتاژ مشاهده شده بر روی اسکوپ بود.

شکل بالا مربوط به حالتی است که پراب (از طریق کانال 1) به دو سر مقاومت 12 وصل است.

V=1*5=5V

شکل موج های مشاهده شده در حالت ac تفاوتی نمی کند.

4)      می توان نتیجه گرفت که در حالت DC سیگنال ورودی به کانال مستقیما به سیستم انحراف الکترون ها اعمال شده و شکل مشاهده شده متناسب با ولتاژ ورودی است.

5)      ولتمتر دیجیتال نیز نتایج مشابهی می دهد.

6)      برای مدار ac نیز مشابه عملیات قبل انجام می شود. شکل موج های مشاهده شده به صورت زیر است:

شکل موج دو سر مقاومت 39K (دقت کنید که کلید روی حالت ac است.):

 

ü       در حالت GND:

ü       حالت ac:

برای خواندن بهتر شکل موج با استفاده از ولوم Position شکل موج را به میزان دلخواه می توان بالا یا پایین برد:

ü       شکل موج در حالت DC مشابه ac است. (مقدار  DC ندارد.)

7)      تنظیمات ولوم Volts/DIV و پراب اثری مشابه حالت قبل دارد.

شکل موج ها برای مقاومت 12K:

ü       GND:

ü       ac:

ü       شکل موج برای حالت های ac  و DC در این مدار مشابه است.

8)      همان طور که دیده می شود در حالت DC نیز می توان موج ac را اندازه گرفت و علت آن در نتیجه ی قسمت 4 بیان شد.

9)      از حالت GND برای قطع ارتباط سیگنال ورودی با دستگاه، از حالت ac برای دیدن شکل موج ac و از حالت DC برای دیدن مجموع شکل موج های ac و DC به صورت همزمان استفاده می شود.

10)   شکل موج ها در مدار مرکب از منابع DC و ac به صورت زیرند:

ابتدا برای مقاومت 39K:

ü       حالت GND:

ü       حالت ac:

ü       حالت DC:

برای مقاومت 12K:

ü       حالت GND

ü       حالت ac

 

ü       حالت DC

11)   همان طور که مشخص است در حالت DC هر دو قسمت ac و DC موج نمایش داده می شوند اما در حالت ac تنها قسمت ac نمایش داده می شود.

12)   با توجه به اینکه اسکوپ در حالت ac فقط سیگنال ac را نشان می دهد و می توان مدار زیر را برای مدار داخلی کانال اسکوپ متصور شد:

در این شکل خازن به عنوان فیلتری برای سیگنال DC عمل می کند و در حالت ac کاربرد دارد.

13)   نکات زیر هنگام اندازه گیری می تواند مفید باشد:

v      کلید MODE بر روی حالت NORM باشد.

v      هنگام کالیبره شدن ولوم های Volts/DIV تکان کوچکی قابل لمس است که می تواند در کالیبره کردن دستگاه کمک کند.

v      لازم نیست زمین را حتما خط وسط روی صفحه در نظر گرفت بلکه می توان هر خطی را با توجه به اندازه ولتاژ ورودی زمین در نظر گرفت. این کار می تواند باعث افزایش دقت اندازه گیری شود.

v      اگر دامنه سیگنال درست تنظیم نشود ممکن است ولتاژ بر روی صفحه دیده نشود.

v      برای دقت بیشتر در اندازه گیری سیگنال مرکب ابتدا یک نقطه مشخص را روی سیگنال در حالت  DCدر نظر می گیریم و بعد سیگنال در حالت ac را با آن مقایسه کنید.

نتایج اندازه گیری ها در جدول زیر خلاصه شده است:

 

ولتاژ R1 (ac)

ولتاژ R1 (DC)

ولتاژ R2 (ac)

ولتاژ R2 (DC)

مدار اول (DC)

0

1*5=5V

0

3.6*5=18V

مدار دوم (ac)

1.1*2=2.2Vp-p

0

3.6*2=7.2Vp-p

0

مدار سوم (مرکب)

1.1*2=2.2Vp-p

2.6*2=5.2V

1.4*5=7V

3.4*5=17V

 

چگونه می توان با اسکوپ دقیق تر اندازه گیری کرد؟

یکی از مهمترین مواردی که دقت اندازه گیری را تعیین می کند تنظیم صحیح اسکوپ است به گونه ای که سیگنال تا حد ممکن بزرگ و واضح روی صفحه قرار گیرد. مثلا شکل زیر را در نظر بگیرید:

این شکل از سیگنال برای اندازه گیری دامنه ی آن مناسب است و دقت خوبی خواهد داشت. ولی برای اندازه گیری فرکانس مناسب نیست. برای دقت بیشتر باید سعی کنیم اسکوپ را به

گونه ای تنظیم کرد که تنها یک سیکل سیگنال به طور کامل بر روی صفحه تنظیم شود.

بررسی نحوه عملکرد کلید MODE یا وضعیت عملکرد:

حالت CH1 و CH2 را در گزارش جلسه قبل بررسی کردیم و نیز گفتیم حالت چاپ و آلت چه کاربردی دارند. در این آزمایش نیز مشاهده شد که در فرکانس های پایین استفاده از کلید چاپ وضوح بیشتری را دارد و بر عکس در فرکانس های بالا کلید آلت بهتر خواهد بود.

کلید CH2 INV نیز بررسی شد و ملاحظه گردید این کلید به سیگنال کانال 2، 180 درجه اختلاف فاز می دهد. از طرفی برای یک سیگنال DC مقدار DC آن را نیز معکوس می گرداند.

نتایج کلی آزمایش:

در این آزمایش نحوه اندازه گیری ولتاژ ac و DC را در مدارهای مختلف بررسی کردیم و نحوه کار با کلید های MODE نیز بررسی شد.

+ نوشته شده در  90/03/16ساعت   توسط وحید باقریان راد  |