Как сделать осциллограф из компьютера своими руками

Как определяется сдвиг фаз

А теперь о том, как пользоваться осциллографом С1-112А для измерения сдвига фаз. Но для начала – определение. Сдвиг фаз – это характеристика, показывающая, как располагаются относительно друг друга два процесса (колебательных) в течение некоторого времени. Причем измерение происходит не в секундах, а в частях периода. Другими словами, единица измерения – это единицы угла. Если сигналы будут одинаково располагаться взаимно, то у них сдвиг фаз будет также одинаков. Причем это не зависит от частоты и периода – реальный масштаб графиков на горизонтальной (временной) оси может быть любым.

Максимальная точность измерения будет в том случае, если растянуть график на всю длину экрана. В аналоговых осциллографах график сигнала для каждого канала будет иметь одну яркость и цвет. Чтобы отличить эти графики друг от друга, необходимо сделать для каждого свою амплитуду

И напряжение, которое подается на первый канал, важно делать максимально большим. При этом получится намного лучше удерживать синхронизацией изображение на экране

Вот как пользоваться осциллографом С1-112А. Другие приборы отличаются в эксплуатации незначительно.

Классификация

По виду используемой схемотехники (электронных компонентов) различают цифровые и аналоговые измерительные приборы. Простые модели показывают только динамическую картинку. Современные – оснащены функцией запоминания для обеспечения лучших условий при изучении сложных процессов. Некоторые электронные осциллографы способны выводить на экран до 14 и более сигналов одновременно. Для исследования оптических сигналов производители выпускают стробоскопические высокоскоростные модификации.

Отдельно следует отметить специализированные приставки, которые подключаются через стандартный порт или коммуникационную плату к ноутбуку (стационарному компьютеру). Такое комбинированное оборудование можно перенастроить с применением специализированного программного обеспечения.

Плагин vst обеспечивает удобство обработки волновых процессов в звуковом диапазоне

Работа с измерителем

Перед тем как воспользоваться осциллографом, выполняется калибровка. Для этого измерительные щупы подключаются к входу усилителя (отклонение луча в вертикальной плоскости) и общему выводу, обозначаемому как земля. В случае если используется ЭЛТ, после включения необходимо подождать некоторое время для прогрева экрана. Затем понадобится пройти следующие этапы:

  1. Регулятор установки времени выставляется на деление, соответствующее 1 мс/дел.
  2. Ручка «Вольт/деление» переключается в положение 0,5 В/дел.
  3. Контроль синхроимпульсов переводится в режим «авто». Если такое положение не предусмотрено, то выбирается внутренняя синхронизация и устанавливается тип сигнала — переменный.
  4. Вращая регуляторы положения луча (вверх/вниз и вправо/влево), устанавливают режим «Авто» или просто добиваются появления луча на экране.
  5. Переключатель вида сигнала переводится в позицию GND (земля).
  6. Общий щуп соединяется со специальным контактом заземления корпуса устройства. Если в осциллографе такого контакта нет, то зажим щупа одевается на любую неизолированную металлическую часть корпуса.
  7. Переключатель «Тип сигнала» переводится в нейтральное положение для подключения вывода к земле. Если же такого переключателя нет, то щупы замыкаются друг с другом.
  8. Ручками вертикальной и горизонтальной настройки добиваются установки луча на середину экрана.
  9. Если устройство имеет переключатель «Тип сигнала», то он устанавливается в положение замера постоянной формы или щуп просто отсоединяется от гнезда заземления.
  10. Переключением масштаба «Вольт/деление» добиваются разворачивания сигнала на весь экран, что повышает точность наблюдений.
  11. С помощью измерительных проводов приступают к нужным исследованиям, подстраивая в случае необходимости масштаб «Вольт/деление».

Таким образом, использование осциллографа, позволяет осуществлять операции по настройке и ремонту сложных приборов, которые с помощью тестера выполнить невозможно. Работа на современном устройстве не намного сложнее измерений, проводимых мультиметром.

2Использование прибора

Стоит также отметить, что виды приборов тоже бывают разными и нужно уделить внимание именно многоканальным осциллографам.  Специалисты утверждают, что такие приборы дают возможность наблюдать за сигналами, которые находятся в самых разных участках схемы, причем, делать это можно в одно время, что является очень удобной функцией для опытных пользователей

READ  Как проверить сопротивление заземления

На примере разберем, как важно, чтобы пример имел выше описанную возможность:

На примере разберем, как важно, чтобы пример имел выше описанную возможность:

  • Нам необходимо просмотреть сигнал, который  будет появляться и  на входе и на выходе усилителя.
  • Получается главной задачей в данной ситуации является выяснить, какие изменения внесет наш усилитель в электрическую цепочку и как это повлияет на нее, в принципе.
  • Здесь также мы сможем выяснить и изменение самой амплитуды, а также задержку во времени (если таковая имеется).

Стоимость такого прибора не фиксированная и зависит она от многих факторов:

  • количество входов на приборе
  • фирма изготовитель
  • наценка распространителя, то есть, продавца и т.д.

Многих интересует, что собой представляет развертка в рассматриваемом приборе. На самом деле, все очень просто –  это линия, которая показывается на экране осциллографа в том случае, если сигнал, который исследуется, отсутствует. В данном случае действует единственное напряжение самой развертки.

На сегодняшний день существует несколько видов разверток, основными из которых являются круговая и линейная.

Сразу возникает вопрос – где применяется непрерывная развертка. Ответ очень простой – при исследовании сигналов периодического типа

Помимо всего прочего,  она также понадобится для импульсных сигналов, скважность которых совсем небольшая

Если обобщить всю полученную информацию и упростить его на порядок, то получится, что при помощи осциллографа можно измерить:

  • частота
  • напряжение
  • сдвиги по фазам
  • ток

Приобретают такой прибор пользователи для того чтобы наблюдать саму форму сигнала, можно назвать это самым главным его предназначением.

К сигнальным свойствам, которые можно увидеть благодаря осциллографу относятся:

  • Импульсивный сигнал
  • Невозможность приема значений отрицательного характера
  • Оперативное изменение сигнала
  • Превышение длительности импульсов

Рассматриваемый прибор  можно приобрести без особых трудностей в специализированных магазинах или же по интернету. Если вы не очень разбираетесь в таких приборах, тогда для вас будет оптимальным вариантом – посетить лично специализированный магазин, где специалисты, консультанты ответят на все интересующие вас вопросы, все вам подробно расскажут и покажут.

Осциллограф – полезный прибор, тем более для тех, кто разбирается в электронике, но сказать о том, что стоимость его невысокая – нельзя. Так что, для приобретения такого прибора необходимо будет раскошелиться.

Принцип функционирования

Общий принцип работы прибора прост. Он регистрирует любое изменение напряжения испытуемого сигнала и выводит его на дисплей. Со времён самописца, придуманного Андре Блондалем, где индуктивная катушка управляла колебаниями маятника, идея претерпела изменения. После изобретения электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) прибор стал полноценным измерителем. Органы управления находятся на передней панели.

Поданный на вход сигнал может иметь разную амплитуду. Расположенный на передней панели регулятор «В/дел», позволяет растягивать или уменьшать получаемую картинку по оси Y. Ручка «длительность» изменяет скорость движения луча по дисплею. Это частота развёртки.

К сведению. Луч постоянно перемещается слева на право, вертикальное отклонение ему задаёт импульс, приходящий на вход. В результате на дисплее получается синусоида или иные колебания.

С помощью частоты развёртки добиваются остановки картинки. Когда она близка или совпадает с частотой сигнала, то картинка замирает и становится статичной. Вот главный принцип работы прибора.

Области применения

Осциллограф предназначен для изучения динамических процессов. Чтобы пользоваться прибором правильно, следует не превышать конструкционные возможности. Ниже представлены примеры решения практических задач.

Наблюдение фигур Лиссажу

При одновременной подаче на входы осциллографа сигналов с приблизительно равными частотами на экране будут видны характерные изображения. Этот метод используют для настройки генератора по эталонному образцу.

READ  Явление электромагнитной индукции

Фигура Лиссажу на ЭЛТ аналогового прибора

Курсорные измерения

Для повышения точности измерений на экран выводят вспомогательные координатные полосы (курсоры). При хорошей оснащенности осциллограф индицирует отдельные показатели в цифровом виде.

Математические функции

Некоторые модели современных осциллографов (блоки для подключения к компьютеру) способны обрабатывать сигналы по сложному алгоритму. Необходимый вариант описывают соответствующей математической функцией: сложение, вычитание или др.

Захват строки телевизионного сигнала

В соответствии с названием такой режим предназначен для изучения телевизионного сигнала. Главная особенность – специальная синхронизация, позволяющая выводить на экран необходимое количество строк.

Устройство осциллографа

Основной элемент прибора — экран, разделённый на клетки. На него выводится визуализация электрического колебания. Масштаб клеток задаётся регулировками на корпусе осциллографа. Вертикальные клетки показывают напряжение подаваемого сигнала, а горизонтальные замеряют время. Градация клеток как по напряжению, так и по времени выставляется регуляторами на корпусе. Зная время одного импульса сигнала несложно рассчитать его частоту.

Усилитель сигнала

Прибор оснащён регулятором усиления электрического сигнала. По сути, функция изменяет масштабирование синусоиды на экране. Например, по вертикали экран размечен на 10 клеток, и предел усиления установлен на 1 вольт на клетку. В этом случае импульс напряжением в двадцать вольт будет не виден на экране. Нужно установить параметр усиления на большее количество вольт, отображаемое в одной клетке. Точно так же при низком напряжении увеличением усиления добиваются отчётливой визуализации осциллограммы.

Развёртка и её регулировка

Принцип настройки осциллографа по параметру развёртки идентичен настройке усиления, только производится она по горизонтальной оси. Клетки соответствуют миллисекундам. Изменяя их количество, соответствующее одной клетке, получаем нужное отображение синусоиды в необходимом масштабе. При необходимости изучить малый отрезок сигнала, значение развёртки уменьшают. Для изучения частотности и типа электронного импульса, оценки цикличности и других характеристик значение увеличивают.

Блок синхронизации

Синусоида графика прорисовывается на экране слева направо, до его окончания. Далее, прорисовка повторяется. Скорость построения графика высока и приводит к «бегущей» прорисовке или вообще к непонятной кривой. Это происходит по причине наслоения нового изображения на старый график с однозначным смещением. Регулировкой синхронизации осуществляется включение развёртки при достижении входным сигналом установленных значений.

Например, установив значение синхронизации в ноль вольт, при обработке синусоиды сигнала отображение начнётся после достижения напряжения на входе заданного показателя, а завершится в конце экрана. Потом визуализация начнётся с очередного нулевого показателя, и цикл будет повторяться. В результате становится видна стабильная картина, и все скачки сигнала становятся наглядно видны. Простейший блок синхронизации оснащён двумя настройками:

  • Регулятор «Фронт» — позволяет установить напряжение старта. Если, допустим, установить ноль, то прорисовка начнётся, когда синусоида будет падать до значения ноль.
  • Регулятор «Спад» — При установленном на ноль регуляторе прорисовка стартует, когда синусоида будет подниматься до значения ноль снизу.

В сложных моделях осциллографов существуют ещё ряд настроек синхронизации для более специфических измерений.

Блок питания

Служит для подачи необходимого напряжения на электронные схемы самого осциллографа от сети 220 вольт.

Прибор может быть оснащён одним или несколькими сигнальными входами. Это зависит от модели. Несколько выходов необходимы для замера анализа и сравнения сразу нескольких электрических сигналов. Простейший осциллограф оснащён лишь одним сигнальным выходом и щупом заземления. Если к входу прибора ничего не подключено, то на экране посередине моделируется горизонтальная линия, называемая нулевой прямой. Если, к примеру, подключить сигнальный щуп к плюсу батарейки, а заземление к минусу, прямая линия подскочит вверх на количество клеток, соответствующее напряжению по шкале градации, выставленной на корпусе прибора. Поменяв щупы местами, линия опустится на то же количество клеток.

READ  Индукция магнитного поля

Разновидности приборов

Прежде чем окончательно выбрать осциллограф, необходимо знать, на какие виды он делится. По принципу отражения сигналов осциллограф делится на цифровой и аналоговый.

Цифровой

С его помощью проводится статическая и математическая обработка данных, которые получаются в результате снятия показаний. Также, если выбрать цифровой осциллограф, есть возможность обнаруживать импульсные помехи и сохранять в памяти прибора до 10 000 осциллограмм. Полученные результаты отображаются на ЖК-дисплее.

Выбор настроек осуществляется автоматически, так как прибор обладает функциями калибровки и диагностики. Погрешности у изделия минимальные, благодаря чему данные получаются высокого качества. Такой осциллограф незаменим при необходимости получить точную диагностику оборудования или автомобиля.

Аналоговый

Это самая простая конструкция. В ее состав входит электронно-лучевая трубка, которая реагирует на электростатические отклонения. Показания снимаются в настоящем времени, благодаря чему при обработке процессором сигнала, искажения невозможны.

Выбрать аналоговый осциллограф – означает получить надежность и безотказность в работе, так как изображение на дисплее от проходящих показателей не отстает. Также они отличаются невысокой ценой и хорошей ремонтопригодностью. Но прежде чем подобрать такой вариант, следует помнить и о его недостатках: при поучении сигналов высокой частоты, экран может моргать, незначительные возможности по обработке сигнала и относительно диапазона измерений. Такое устройство широко применяется в сервисных мастерских радио- и телеаппаратуры. Из-за этого он еще получил название сервисный осциллограф.

Также рекомендуем просмотреть видео, в которых предоставлены советы экспертов по выбору осциллографа, а также независимый рейтинг из 10 лучших моделей:

Это и все, что мы хотели рассказать вам о том, как выбрать осциллограф для дома и работы. Надеемся, предоставленные нами советы были для вас полезными!

Рекомендуем также прочитать:

  • Как пользоваться осциллографом
  • Как выбрать мультиметр для дома
  • Как сделать паяльник своими руками

Что такое осциллограф

Это такой прибор, который позволяет «увидеть» напряжение, а если точнее, то его форму в течение определенного промежутка времени. С его помощью можно измерить немало параметров – напряжение, частоту, силу тока, углы сдвигов фаз. Но чем хорош особенно этот прибор, так это тем, что он позволяет визуально оценить форму сигнала. Ведь в большинстве случаев именно она говорит о том, что конкретно происходит в цепи, в которой проводится измерение.

В некоторых случаях, например, напряжение может содержать не только постоянную, но и переменную составляющую. И форма второй может быть далека от идеальной синусоиды. Такой сигнал вольтметры, например, воспринимают с большими погрешностями. Стрелочные приборы будут выдавать одно значение, цифровые — намного меньшее, а вольтметры постоянного тока в — несколько раз больше. Самое точное измерение получается провести именно при помощи описываемого в статье прибора. И не имеет значения, применяется ли осциллограф Н3013 (как пользоваться, рассмотрено ниже) либо иной модели. Измерения происходят одинаково.

Как подключить импортный осциллограф

Нужно внимательно ознакомиться с руководством пользователя, подготовить рабочее место для прибора, качественно его заземлить.

Важно! Заземление гарантирует, что при работе на корпусе не будет опасного статического заряда, коснувшись которого рукой можно получить удар. Далее нужно определить точки для снятия сигнала, нулевую магистраль, посредством щупа произвести их коммутацию с аттенюатором (при неизвестных уровнях сигнала выставить максимальную амплитуду)

Включить прибор, дать ему прогреться, выставить необходимые режимы и произвести замеры. Снять показания, замеры повторить несколько раз

Далее нужно определить точки для снятия сигнала, нулевую магистраль, посредством щупа произвести их коммутацию с аттенюатором (при неизвестных уровнях сигнала выставить максимальную амплитуду). Включить прибор, дать ему прогреться, выставить необходимые режимы и произвести замеры. Снять показания, замеры повторить несколько раз.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: