ΜαθαΙνω τον παλμογρΑφο Γκάτσης Αριστείδης ΕΚΦΕ Καρδίτσας 2017-18

ΠΑΛΜΟΓΡΑΦΟΣ: Τι ειναι; Ο παλμογράφος είναι μια συσκευή με την οποία μπορούμε να μελετήσουμε μια κυματομορφή ή συνδυασμό κυματομορφών (παλμογράφος διπλής δέσμης). Είναι το βασικότερο όργανο ενός εργαστηρίου ηλεκτρονικών. Χρησιμοποιείται για την παρατήρηση και τη μέτρηση ορισμένων χαρακτηριστικών μεγεθών ενός ηλεκτρικού ή ηλεκτρονικού κυκλώματος. Μερικά από τα χαρακτηριστικά αυτά μεγέθη είναι: 1. Η συχνότητα μιας κυματομορφής 2. Η διαφορά φάσης μεταξύ δύο κυματομορφών 3. Το σχήμα μιας κυματομορφής 4. Το πλάτος μιας κυματομορφής

ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΠΙΣΗΜΑΝΣΕΙΣ Ο παλμογράφος λειτουργεί με τάση 220 V AC Είναι παλμογράφος διπλού ίχνους (δέσμης) Εύρος συχνοτήτων από DC μέχρι 20 MHz (-3db) Μέγιστη ευαισθησία 5mV/υποδιαίρεση Μέγιστος χρόνος σάρωσης 20ns/υποδιαίρεση Καθοδική λυχνία 6 ιντσών με πλέγμα Αυτόματος σκανδαλισμός ανάλογα με το πλάτος του σήματος εξόδου. Εύχρηστος και ιδανικός για εκπαιδευτική χρήση, ερευνητική εργασία κλπ. Να αποφεύγεται πολύ φωτεινό ίχνος στην οθόνη και για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μέγιστες επιτρεπόμενες τιμές στις εισόδους:

Οθονη παλμογραφου Τάση  Χρόνος  Όλοι παλμογράφοι είναι εξοπλισμένοι με μια οθόνη για την εμφάνιση των κυματομορφών. Η οθόνη μπορεί να είναι ένας καθοδικός σωλήνας ή μία οθόνη υγρών κρυστάλλων, ή μπορεί ακόμα να είναι μία οθόνη υπολογιστή. Το παραπάνω είναι ένα παράδειγμα μιας τυπικής οθόνης ενός παλμογράφου. Η οθόνη του παλμογράφου συνήθως χωρίζεται σε 8 τετράγωνα (υποδιαιρέσεις) στον κάθετο άξονα και σε 10 τετράγωνα (υποδιαιρέσεις) στον οριζόντιο άξονα. Συνήθως αυτά τα τετραγωνάκια έχουν μέγεθος 1cm x1cm. Στον οριζόντιο άξονα, μπορείτε να μετρήσετε το χρόνο, ενώ στο κατακόρυφο την τάση. Τα γραφήματα που εμφανίζονται στην οθόνη, ονομάζονται κυματομορφές. Αυτές οι κυματομορφές δείχνουν την μεταβολή της τάσης στο χρόνο. Αν στην είσοδο του παλμογράφου δεν συνδέετε καμία πηγή τάσης, η κυματομορφή θα είναι μια επίπεδη οριζόντια γραμμή. Αυτή η γραμμή ονομάζεται "γραμμή μηδέν", διότι δείχνει επίπεδο τάσης στην είσοδο του παλμογράφου ίση με 0 βολτ.

Οθονη παλμογραφου Με τον παλμογράφο LUYANG YB43280 μπορούμε να παρατηρήσουμε στην οθόνη μια ή συγχρόνως δυο κυματομορφές. Εικ. 1 Κυματομορφή βαθμονόμησης παλμογράφου με σύνδεση του σηματολήπτη στο ένα κανάλι (CH1) και στο PROBE ADJUST Εικ. 2 Κυματομορφή βαθμονόμησης παλμογράφου με σύνδεση δυο σηματοληπτών

ΠαρΑδειγμα κυματομορφησ AC: Ημιτονοειδής τάση Πλάτος κύματος 9,9V Κάθε υποδιαίρεση είναι 5V Περίοδος=1/240 sec Κάθε υποδιαίρεση είναι 0,005sec

παλμογρΑφος LUYANG YB43280 – Μπροστινή πλευρά Β Γ

παλμογρΑφος LUYANG YB43280 – Πίσω πλευρά Έξοδος σήματος σκανδαλισμού (CH1 ή CH2) με πλάτος 100mV ανά υποδιαίρεση για σύνδεση εξωτερικού συχνότερου Είσοδος διαμόρφωσης φωτεινότητας Υποδοχή καλωδίου τροφοδοσίας Ασφαλειοθήκη

Σηματολήπτης (probe) παλμογράφου ευρείας περιοχής. Για να μην έχει η απεικονιζόμενη κυματομορφή παραμορφώσεις οφειλόμενες στον σηματολήπτη πρέπει να γίνει αντιστάθμιση φάσης πριν από τη χρήση του. Η αντιστάθμιση γίνεται ως εξής: 1. Συνδέουμε το σηματολήπτη σε ένα από τα κανάλια εισόδου και γυρίζουμε τον αντίστοιχο επιλογέα ευαισθησίας VOLTS/DIV στην θέση 10 mV. 2. Συνδέουμε το άκρο του σηματολήπτη στην έξοδο βαθμονόμησης του παλμογράφου. 3. Ρυθμίζουμε το σηματολήπτη για λειτουργία 1:10 με το μικροδιακόπτη που βρίσκεται στο κυρίως σώμα του. 4. Παρακολουθώντας την κυματομορφή στην οθόνη, ρυθμίζουμε με ένα κατσαβιδάκι τη βίδα στην βάση του σηματολήπτη ώστε η εικονιζόμενη κυματομορφή να είναι απόλυτα τετραγωνική. Το εξωτερικό (γείωση) του probe συνδέεται με τον αρνητικό πόλο της μπαταρίας Το κεντρικό καλώδιο με το θετικό.

1 2 3 4 1 5 (2) INTENSITY Ρυθμίζει τη φωτεινότητα του ίχνους (3) FOCUS Ρυθμίζει την εστίαση του ίχνους 3 (1) POWER Διακόπτης λειτουργίας 4 (4) TRACE ROTATION Περιστρέφει τη δέσμη ώστε να είναι παράλληλη με τις οριζόντιες γραμμές 1 (5) PROBE ADJUST Έξοδος σήματος βαθμονόμησης. Παρέχει τετραγωνική κυματομορφή πλάτους 0,5V και συχνότητας 1KHz 5

POSITION (11) Κομβία μετατόπισης δέσμης κατά τον άξονα Y MODE (12) CH1: Εμφανίζεται μόνο το κανάλι CΗ1 CH2: Εμφανίζεται μόνο το κανάλι CΗ2 ALT: Εναλλάξ τα δύο κανάλια (Υψηλή. ταχύτητα σάρωσης CHOP: όπως και το ALT (Χαμηλή ταχύτητα σάρωσης). CH2 INVERT-NORMAL: Αντιστρέφει το CH2 2 11 15 12 Χ5 MAG (10) Αυξάνει την ευαισθησία του κατακόρυφου άξονα 5 φορές όταν είναι πιεσμένο 10 18 AC-GND-DC (6, 13) Διακόπτες επιλογής ζεύξης σήματος εισόδου με τον κατακόρυφο ενισχυτή για τα κανάλια CH1, CH2 AC = πιεσμένος διακόπτης AC+DC = έξω ο διακόπτης GND = Η είσοδος γειώνεται VOLTS/DIV (17) Περιστροφικοί διακόπτες ευαισθησίας για τα αντίστοιχα κανάλια CH1 και CH2 Από 5mV/DIV έως 20V/DIV 8 17 16 9 6 Κομβία (16) συνεχούς ρύθμισης της ευαισθησίας κατακόρυφου άξονα μεταξύ των βημάτων των διακοπτών V/DIV. Όταν είναι γυρισμένα τέρμα δεξιά (θέση CAL) ισχύει η ευαισθησία του βηματικού διακόπτη 13 CH1 (X) - CH2 (Y) (7,14) Κανάλια εισόδου Στη λειτουργία X-Y οι είσοδοι στους αντίστοιχους άξονες 7 14

28 29 32 30 31 26 23 21 22 19 20 LEVEL (21) Επιλέγει αν η κυματομορφή θα ξεκινάει από το θετικό ή το αρνητικό τμήμα της 3a POSITION (19) Μετακινεί το ίχνος οριζόντια SWEEP MODE (22) Τρόπος σάρωσης AUTO: H σάρωση θα είναι συνεχής, ανεξάρτητα από το αν υπάρχει σήμα σκανδαλισμού. NORM: Ενεργοποιείται η σάρωση μόνον αν υπάρχει σήμα σκανδαλισμού πάνω από μια τιμή που ορίζει το LEVEL LOCK: Η κυματομορφή εμφανίζεται σταθερά χωρίς ρύθμιση της στάθμης σκανδαλισμού. Τα AUTO και NORMAL είναι πατημένα. SINGLE: Για τη δημιουργία μίας μόνο σάρωσης. Τα AUTO και NORMAL δεν είναι πατημένα. SLOPE (20) Επιλέγει το μετρούμενο σήμα να σκανδαλίζεται στην άνοδο ή στη κάθοδο του. SEC/DIV (24) Επιλογή χρόνου σάρωσης Στη θέση Χ-Υ μετράει δυο κυματομορφές με άξονες τα V1 και V2. 24 25 VARIABLE (25) Κομβίο συνεχούς μεταβολής χρόνου σάρωσης Όταν είναι στη θέση CAL (τέρμα δεξιά) ισχύουν οι ενδείξεις του SEC/DIV Χ10 MAG (26) Μεγεθύνει τη χρονική βάση κατά 10 φορές όταν είναι πιεσμένο

3b 28 29 32 30 31 26 23 21 22 19 20 DUAL: Είναι η λειτουργία με δυο κυματομορφές κατά την οποία είναι πατημένα και το CH1 και το CH2 (12) TRIG SOURCE Επιλογή προέλευσης σήματος σκανδαλισμού CH1: Από το κανάλι 1 όταν είναι στο DUAL (12) CH2: Από το κανάλι 2 όταν είναι στο DUAL (12) Όταν είναι πιεσμένα και τα δύο, ο σκανδαλισμός γίνεται εναλλάξ. LINE: Σήμα συγχρονισμού η τάση του δικτύου. EXT: Ο σκανδαλισμός γίνεται από εξωτερικό σήμα που εισάγεται στο EXT INPUT (32) AC/DC Επιλογή σύζευξης για το εξωτερικό σήμα σκανδαλισμού. Όταν επιλέγεται EXT και η συχνότητα είναι χαμηλή πρέπει να είναι στο DC 24 25 NORM/TV, TV-H, TV-V Πρέπει να είναι στο NORM, εκτός αν μετρούνται σήματα TV ΕΧΤ INPUT Εξωτερική είσοδος σήματος σκανδαλισμού Τερματικό γείωσης στο σασί (29)

ΑΡΧΙΚΕΣ ΡΥΘΜΙΣΕΙΣ INTENSITY (2) Στο μέσον της διαδρομής FOCUS (3) Πριν τεθεί σε λειτουργία ρυθμίστε: Πατήστε το διακόπτη POWER και περιμένετε να εμφανιστεί το ίχνος στην οθόνη. Ρυθμίστε τη φωτεινότητα και την εστίαση του ίχνους. INTENSITY (2) Στο μέσον της διαδρομής FOCUS (3) POSITION (11) (15)(19) MODE (12) Στη θέση CH1 VOLTS/DIV (9) (17) Στη θέση 10mV/Div VARIABLE (8) (16) Στη θέση CAL TIME/DIV (24) Στη θέση 0.5 msec/DIV X10 / MAG (26) Πατημένο έξω NORM / INV (12) SLOPE (20) TRIG SOURCE (28)

ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ ΣΗΜΑΤΟΛΗΠΤΗ Ευθυγραμμίστε το ίχνος με τα CH1 POSITION (11) και TRACE ROTATION (4). Συνδέστε το σηματολήπτη (θέση 10:1) στο CH1 (7) και ακουμπήστε την ακίδα στο PROBE ADJUST (5). Πρέπει να εμφανίζεται μια τετραγωνική κυματομορφή πλάτους 5 κουτάκια από κορυφή σε κορυφή. Αποσυνδέστε το σηματολήπτη από το CH1 και συνδέστε τον στο CH2 (14). Πατήστε το GND στο CH2 (13). Θα πρέπει να εξαφανίζεται η κυματομορφή και να εμφανίζεται μια οριζόντια γραμμή αναφοράς (σήμα 0). Πατήστε ξανά GND για να έχετε σύζευξη AC.

Λειτουργία διπλού ίχνους Ρυθμίστε το διακόπτη MODE (12) του κατακόρυφου ενισχυτή στη θέση DUAL δηλ. πατήστε τα CH1 και CH2 (λειτουργία DUAL). Στο CH1 θα βλέπετε μία οριζόντια γραμμή και στο CH2 την τετραγωνική κυματομορφή. Συνδέστε το δεύτερο σηματολήπτη στο CH1 (11). Συνδέστε την ακίδα του στην έξοδο PROBE ADJUST (5), όπως και το CH2, οπότε παρατηρείτε πάλι μια όμοια τετραγωνική κυματομορφή του CH1. Πατώντας το CH2/INVERT (12) η κυματομορφή του CH2 αντιστρέφεται. Για την μετακίνηση κάθε κυματομορφής χρησιμοποιείστε τα κομβία POSITION κάθε καναλιού.

Πρόσθεση κυματομορφών Αν τα δύο πλήκτρα CH1 και CH2 είναι έξω (θέση ADD) (12), η οθόνη απεικονίζει το αλγεβρικό άθροισμα των δύο κυματομορφών. Για να αφαιρεθούν, πρέπει το πλήκτρο CH2/INVERT να είναι πατημένο. ΠΡΟΣΟΧΗ: Οι ρυθμίσεις στον επιλογέα VOLTS/DIV (8) να είναι ίδιες, και οι επιλογείς VARIABLE (9) στα κομβία VOLTS/DIV τέρμα δεξιά . Πρόσθεση κυματομορφών με αναστροφή της μιας (αφαίρεση) Πρόσθεση κυματομορφών

Βαθμονόμηση σηματοληπτών (PROBE) Συνδέουμε το σηματολήπτη σε ένα κανάλι εισόδου με τον επιλογέα VOLTS/DIV στη θέση 10mV και το μικροδιακόπτη στο σηματολήπτη στη θέση x10. Συνδέουμε το άκρο του σηματολήπτη στην έξοδο βαθμονόμησης. Η εικόνα δείχνει τη σωστή ρύθμιση. Αν δεν είναι σωστή, η ρύθμιση γίνεται με ένα μικρό κατσαβίδι με τη βίδα ρύθμισης

Μετρήσεις: μέτρηση τάσης (1) Γενικός κανόνας: Το κομβίο συνεχούς μεταβολής ευαισθησίας VARIABLE (9,16) πρέπει να είναι τέρμα δεξιά και στα δύο κανάλια. Για σύνθετα σήματα (DC+AC συνιστώσες) επιλέγουμε σύζευξη DC με το κομβίο AC/DC στο κανάλι που θέλουμε να μετρήσουμε. Ρυθμίζουμε την ευαισθησία VOLT/DIV ώστε να φαίνεται το σήμα ολόκληρο σε ύψος στη οθόνη. Πατάμε GND για να καθορίσουμε το επίπεδο αναφοράς. Με το POSITION μετακινούμε το ίχνος σε μια από τις οριζόντιες γραμμές. Ξαναπατάμε το GND, για να έχουμε το σήμα στην οθόνη.

Μετρήσεις: μέτρηση τάσης (2) Μετράμε την κατακόρυφη απόσταση από τη στάθμη αναφοράς μέχρι το σημείο της κυματομορφής, που θέλουμε να μετρήσουμε, χρησιμοποιώντας τις διαγραμμίσεις πλέγματος. Μπορούμε να μετακινήσουμε την κυματομορφή οριζόντια για καλύτερη ανάγνωση των μικρών υποδιαιρέσεων. Πολλαπλασιάζουμε την απόσταση με την ένδειξη του διακόπτη VOLT/DIV, οπότε παίρνουμε την τάση του σημείου σε σχέση με τη μηδενική τάση αναφοράς. Η τεχνική αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε συνεχείς τάσεις (κατακόρυφη μετατόπιση οριζόντιας γραμμής).

Παράδειγμα: Μέτρηση ημιτονοειδούς εναλλασσόμενης τάσης Παράδειγμα: Μέτρηση ημιτονοειδούς εναλλασσόμενης τάσης Ημιτονοειδής κυματομορφή εναλλασσόμενης τάσης. Ρυθμίσεις: Volts/DIV=2V Από την οθόνη: Vp-p=5,6x2=11,2V

Παράδειγμα: Μέτρηση X-Y δύο σημάτων Για τη λειτουργία αυτή πρέπει το SEC/DIV να είναι στη θέση Χ-Υ (24). Το σήμα που εφαρμόζεται στην είσοδο CH1 αντιστοιχεί στον άξονα Χ και αυτό του CH 2 στον άξονα Υ. Η λειτουργία αυτή μας δίνει τη δυνατότητα να παρατηρήσουμε τη σχέση μεταξύ των συχνοτήτων δύο ημιτονικών κυματομορφών καθώς επίσης και τη διαφορά φάσεως μεταξύ τους. Στην διπλανή εικόνα εμφανίζεται το σχήμα που προκύπτει όταν ο λόγος των συχνοτήτων των δύο κυματομορφών είναι 4:1. Θα παρατηρήσετε ότι ο αριθμός των βρόχων που εμφανίζει το σχήμα είναι ίσος με το λόγο των συχνοτήτων των κυματομορφών. Στη συγκεκριμένη περίπτωση η κυματομορφή με τη μικρότερη συχνότητα έχει εισαχθεί στο κανάλι 2 (CH2) και αυτή με τη μεγαλύτερη στο κανάλι 1 (CH1). 4 (CH2) 1 (CH1)

Παράδειγμα: μέτρηση συνεχούς τάσης

Γεννήτρια συχνοτήτων με ενισχυτή τύπου YB16200 Επιλογέας συχνότητας Επιλογέας περιοχής συχνότητας Β Κατά σειρά από αριστερά: Ενεργοποίηση ενισχυτή σήματος Επιλογή ημιτονικής κυματομορφής Επιλογή τετραγωνικής κυματομορφής Επιλογή τριγωνικής κυματομορφής. Επιλογή παλμοσειράς Ενδεικτική λυχνία λειτουργίας Α Γ Δ Ε Ζ Η Θ Ι Κ Λ Μ Είσοδος σήματος διαμόρφωσης συχνότητας Αρνητική έξοδος ενισχυμένου σήματος Είσοδος σήματος διαμόρφωσης πλάτους Έξοδος σήματος γεννήτριας (50 Ω) Ρύθμιση στάθμης σήματος εξόδου (ΠΛΑΤΟΣ) Μετατόπιση στάθμης σήματος (DC OFFSET) Θετική έξοδος ενισχυμένου σήματος Έξοδος σήματος TTL

Πίσω πλευρά της συσκευής Υποδοχή καλωδίου τροφοδοσίας Αρνητική έξοδος τάσης 5V DC Ασφαλειοθήκη Θετική έξοδος τάσης 5V DC

Χρηση δυο γεννητριων συχνοτητων για παραγωγη διακροτηματοσ στον παλμογραφο

Ρύθμιση των γεννήτριων συχνοτήτων Συνδέουμε το καλώδιο τροφοδοσίας στη πρίζα. Πατάμε το διακόπτη POWER (Δ) Προθερμαίνουμε 5-10 λεπτά Επιλέγουμε την μορφή κυματομορφής με τα αντίστοιχα κομβία. Ρυθμίζουμε την τάση εξόδου με το Amplitude (Η). Γυρίζουμε το DC OFFSET (Θ) στη επιθυμητή θέση. Τέρμα δεξιά (κλείδωμα) η στάθμη αναφοράς είναι 0. Επιλέγουμε την περιοχή συχνότητας και στη συνέχεια την επιθυμητή συχνότητα με τους αντίστοιχους επιλογείς. Ρυθμίσεις Συχνότητα 1.0 και 1.05 Frequency range (πολλαπλασιασμός): x1K (άρα 1000Hz και 1050Hz) Σήμα: AC ~ Σύνδεση του ομοαξονικού καλωδίου στο Signal out

Σύνδεση των γεννητριών συχνοτήτων με τον παλμογράφο Δεν χρησιμοποιούμε συνήθως: Το σήμα εξόδου λαμβάνεται στην έξοδο SIGNAL OUT (Ι). Στην έξοδο TTL OUT λαμβάνουμε τετραγωνικό σήμα στάθμης TTL (Κ). Μπορούμε να διαμορφώσουμε το σήμα εξόδου κατά συχνότητα, εισάγοντας το στην είσοδο VCO ΙΝ (Τάση<10V) Μπορούμε να διαμορφώσουμε το σήμα εξόδου κατά πλάτος, εισάγοντας το στην είσοδο VCG ΙΝ (Τάση<5V) Για ενίσχυση του σήματος εξόδου πατήστε POWER OUT (Γ). Το σήμα αυτό λαμβάνεται στις αντίστοιχες μπόρνες 4mm, ενώ ανάβει η αντίστοιχη λυχνία. Το πλάτος του ρυθμίζεται με το AMPLITUDE (Η). Στο πίσω μέρος υπάρχουν δύο μπόρνες, από τις οποίες μπορείτε να λάβετε σταθερή τάση 5 V DC (1,2 Α max). (Χρησιμοποιείται κυρίως για τροφοδότηση κυκλωμάτων που χρησιμοποιούν στάθμη TTL). ) Στον παλμογράφο συνδέουμε τους σηματοδότες στο CH1 και CH2, Κάνουμε πρώτα τις μικρορυθμίσεις για τη γείωση και την σταθερότητα του σήματος: Mode DUAL: CH1 και CH2 στο ADD (έξω). Το GND να ευθυγραμμίζεται πάνω στον οριζόντιο άξονα χ. Συνδέουμε τα 2 probe του παλμογράφου με τα αντίστοιχα ομοαξονικά καλώδια της κάθε γεννήτριας συχνοτήτων (το μαύρο με το μαύρο και το κόκκινο με τον θετικό πόλο-γάντζο του παλμογράφου). Το Volts/DIV να είναι στο 0,1V και στα δυο κανάλια, Το sec/DIV 2ms. Στο SWEEP MODE ενεργοποιούμε το AUTO και NORM για την σταθεροποίηση. Στο TRIGGER SOURCE επιλέγουμε το CH1 και το LINE.

Αν όλες οι ρυθμίσεις είναι σωστές, θα πάρουμε το διπλανό σήμα Αν όλες οι ρυθμίσεις είναι σωστές, θα πάρουμε το διπλανό σήμα. Σε περίπτωση που δεν σταθεροποιείται το σήμα θα πρέπει να κάνουμε μικρορυθμίσεις με τις συχνότητες μέχρι να πετύχουμε ένα σταθερό διακρότημα. Στην περίπτωσή μας η περίοδος του διακροτήματος είναι: 6,5ms. Συγκρίνουμε με την θεωρητική τιμή.

Σημείωση: Υπολογισμός συχνότητας γι ένα ημιτονοειδές σήμα. Το κομβίο συνεχούς μεταβολής χρόνου σάρωσης πρέπει να είναι τέρμα δεξιά. Γυρίζουμε το διακόπτη SEC/DIV, έτσι ώστε να εμφανίζεται τουλάχιστον μία πλήρης επανάληψη. Σταθεροποιούμε την εικόνα. Μετρούμε την οριζόντια απόσταση μεταξύ αντίστοιχων σημείων σε δύο διαδοχικούς κύκλους. Μετακινούμε την καμπύλη οριζόντια με το κομβίο POSITION, αν χρειάζεται. Πολλαπλασιάζουμε την οριζόντια απόσταση με την ένδειξη του SEC/DIV για να βρούμε το χρόνο που αντιστοιχεί στην οριζόντια απόσταση. Η συχνότητα υπολογίζεται από το γνωστό τύπο: f=1/T. Αν η συχνότητα είναι πολύ μεγάλη, μετράμε το χρονικό διάστημα πολλών περιόδων. ΠΡΟΣΟΧΗ: Αν είναι πατημένο το x10 MAG, πρέπει να διαιρέσουμε με το 10.

λ ε η α σ ρ ε σ τ ι Κ μ ε σ