دستگاه اسیلوسکوپ

 سایت های تجاری بازرگانی صنایع / Posted 6 ماه ago by محمد / 183 views

دستگاه اسیلوسکوپ (به لاتین Oscilloscope) یک نوع دستگاه اندازه‌گیری است که از آن برای اندازه‌گیری میزان ولتاژ و مشاهده شکل موج‌های حاصل، اختلاف فاز موجود، زمان تناوب و همچنین مشاهده و بررسی منحنی مشخصه ی شاخص ولت – آمپر برخی از عناصر نیمه هادی موجود همچون ترانزیستور و دیود استفاده می‌شود. به بیان دقیق‌تر می‌توان گفت اسیلوسکوپ یک دستگاه ولت متر دقیق است با این تفاوت که توانایی اندازه‌گیری میزان جریان را به صورت مستقیم ندارد؛ به همین دلیل بایستی برای اندازه‌گیری میزان جریان، از روش‌هایی غیرمستقیم مانند قانون اهم استفاده نمود.

اسیلوسکوپ دیجیتال

یکی از مزایای مهم دستگاه اسیلوسکوپ این است که برخلاف دستگاه های مولتی متر معمولی، می‌تواند در فرکانس‌های بالا نیز به‌خوبی و درستی کار کند. توجه داشته باشید مشاهده شکل موج‌ها و همچنین اندازه‌گیری آن‌ها در دستگاه اسیلوسکوپ از ولتاژ DC یعنی ولتاژ با فرکانس صفر شروع شده و به فرکانس مشخصی نیز ختم می‌شود که به طور معمول دستگاه اسیلوسکوپ را با این میزان فرکانس مشخص می‌نمایند برای نمونه دستگاه اسیلوسکوپ ۴۰ مگاهرتزی. دستگاه اسیلوسکوپ ۴۰ مگاهرتزی یعنی اسیلوسکوپی که می‌تواند میزان ولتاژهای DC و AC را تا مقدار MHZ40 نشان دهد.

دستگاه های اسیلوسکوپ در دو نوع آنالوگ و دیجیتال ساخته می‌شوند؛ ما در این مطلب تصمیم داریم تا به بررسی نوع آنالوگ این دستگاه بپردازیم (پس در ادامه ی این مطلب، در هر کجا که واژه اسیلوسکوپ را دیدید، منظور اسیلوسکوپ آنالوگ است). توجه داشته باشید ما در این مطلب به هیچ عنوان ساختمان داخلی یک اسیلوسکوپ را بررسی نخواهیم کرد! بلکه هدف ما، تنها آشنایی با قابلیت‌ها و مزیت‌های یک اسیلوسکوپ و همچنین نحوه‌ی استفاده از آن است (همچنین بهتر است این نکته را نیز بدانید که طرز کار تمامی اسیلوسکوپ ها، شبیه به یکدیگر است و می‌توان گفت کلیدها و ولوم های آن نیز تقریباً یکسان است).

دستگاه های اسیلوسکوپ می‌تواند به صورت یک کانالِ و یا به صورت چند کانالِ باشد. در توضیح انواع این دستگاه می‌توان گفت، اسیلوسکوپ یک کانالِ تنها می‌تواند یک سیگنال را بر روی صفحه‌ی خود نمایش دهد، اما دستگاه اسیلوسکوپ چند کانالِ می‌تواند به طور همزمان چندین سیگنال را بر روی صفحه‌ی نمایش خود، به نمایش درآورد (برای نمونه یک دستگاه اسیلوسکوپ دو کانالِ می‌تواند به صورت همزمان دو سیگنال را بر روی صفحه‌ی نمایش خود، نمایش دهد).

اما شاید این سؤال برای شما مطرح شده باشد که سیگنال های الکتریکی چگونه می‌توانند به دستگاه اسیلوسکوپ منتقل شوند؟

در پاسخ می‌توان گفت برای انتقال سیگنال های الکتریکی به دستگاه اسیلوسکوپ، بایستی از پروب استفاده نمود که در ادامه به صورت دقیق‌تر به بررسی و توصیف این اتفاق خواهیم پرداخت.
پروب (Probe) چیست؟

برای انتقال سیگنال های الکتریکی به دستگاه اسیلوسکوپ، از پروب استفاده می‌شود (به پروب، پراب نیز گفته می‌شود).

در توصیف پروب می‌توان گفت به طور معمول سیم رابط پروب از جنس کابل‌های کواکسیال است تا بدین طریق میزان نویزهای تولیدشده به حداقل میزان برسد.

نوک و انتهای یک پروب به صورت گیره‌ای از جنس فلز است که می‌توان آن را به یک نقطه‌ی مشخص از مدار متصل نمود. توجه داشته باشید چنانچه پوشش پلاستیکی نوک و انتهای پروب را از آن جدا نماییم، نوک پروب به صورت سوزنی می‌شود که می‌توان در برخی از مواقع از آن استفاده نمود.

بهتر است بدانید انتهای سیم رابط که به ورودی دستگاه اسیلوسکوپ متصل می‌گردد (و از جنس فلز است) BNC نام دارد. BNC دارای یک شیار مورب است؛ بدین شکل که وقتی آن را به ورودی دستگاه اسیلوسکوپ متصل می‌نماییم و سپس آن را ۹۰ درجه در جهت حرکت عقربه‌های ساعت می‌چرخانیم این قطعه‌ی فلزی به صورت کامل به دستگاه اسیلوسکوپ متصل می‌شود.

بر روی قطعه‌ی پروب، کلیدی با دو حالت وجود دارد؛ حالت‌های×۱ و ×۱۰٫ در حالت ×۱، سیگنال موجود بدون هیچ‌گونه تغییر و تضعیفی با استفاده از پروب به دستگاه اسیلوسکوپ اعمال می‌گردد اما در حالت ×۱۰، در ابتدا سیگنال در داخل قطعه‌ی پروب به میزان ده برابر تضعیف شده و سپس به دستگاه اسیلوسکوپ اعمال می‌گردد.

به این نکته دقت داشته باشید که اگر از حالت ×۱۰ پروب برای اندازه‌گیری سیگنال استفاده شود، بایستی مقادیر قرائت شده دامنه از روی دستگاه را در عدد ده ضرب نماییم تا بدین طریق مقدار واقعی دامنه‌ی سیگنال حاصل شود. حالت ×۱۰ برای سیگنال‌هایی با دامنه‌ی زیاد، کاربرد دارد.

در ادامه ی این مطلب، ابتدا به بررسی کامل و جامع صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ، کلیدها و همچنین ولوم های روی پانل دستگاه می‌پردازیم و سپس در بخش دوم مطلب، کاربردهای دستگاه اسیلوسکوپ را بررسی خواهیم نمود.

صفحه‌ی نمایش یک دستگاه اسیلوسکوپ:

دستگاه اسیلوسکوپ دارای یک صفحه‌ی نمایش است که این صفحه‌ی نمایش در راستای عمودی به هشت قسمت و در راستای افقی به ده قسمت تقسیم‌بندی می‌شود. البته لازم به ذکر است برای دقت بیشتر در فرآیند اندازه‌گیری، راستاهای عمودی و افقی دارای تقسیمات ریزتری نیز می‌باشند؛ بدین صورت که هر خانه‌ی عمودی و یا افقی، به پنج قسمت مشخص تقسیم‌بندی شده است و هر قسمت نیز معادل است با ۲/. یک خانه‌ی مشخص.

کلید روشن و خاموش دستگاه اسیلوسکوپ:

هر دستگاه اسیلوسکوپ برای روشن و خاموش شدن، کلیدی منحصر به فرد دارا است که به طور معمول آن را با کلمه‌ی ON/OFF و یا کلمه‌ی Power نشان می‌دهند. همچنین بهتر است بدانید معمولاً در نزدیکی این کلید روشن و خاموش، یک LED نیز جهت نشان دادن روشن یا خاموش بودن دستگاه اسیلوسکوپ وجود دارد.

کلید ولوم (Intensity):

کلید ولوم می‌تواند میزان شدت نور سیگنال نمایش داده‌شده توسط دستگاه را کم یا زیاد نماید. این ولوم بایستی در حالتی قرار گرفته‌شده باشد که شدت نور موجود برای رؤیت و دیده شدن سیگنال کافی و مناسب باشد؛ توجه داشته باشید این ولوم ممکن است به صورت اختصاری با Inten نیز نمایش داده‌شده باشد.

کلید ولوم Focus:

در ابتدا لازم به ذکر است کلمه‌ی Focus به معنی تمرکز و یا کانونی است؛ این نوع ولوم میزان ضخامت موج رسم شده بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ را زیاد یا کم می‌نماید. توجه داشته باشید این ولوم بایستی در حالتی قرار داده شود که خطوط حاصل از شکل موج، دارای حداقل ضخامت باشد.

کالیبراسیون یا پین تنظیمات:

پین تنظیمات برای آزمودن و یا تنظیم سلکتورهای Time/Div و یا Volt/Div مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ همچنین برای بررسی سالم و یا معیوب بودن پروب نیز استفاده می‌شود. دستگاه اسیلوسکوپ، یک سیگنال از نوع مرجع با فرکانس و دامنه معین برای تنظیم و تست خود ایجاد می‌نماید و آن را به این پین انتقال می‌دهد. چنانچه سیگنال مزبور به ورودی دستگاه اسیلوسکوپ اعمال شود می‌توان شکل حاصل از آن را مشاهده نمود. توجه داشته باشید چون فرکانس و نیز دامنه سیگنال موردنظر معین است، می‌توان به سادگی صحت و درستی تنظیمات سلکتورهای Time/Div و همچنین Volt/Div را تحقیق و بررسی نمود. بهتر است بدانید چنانچه به سبب تماس نوک قطعه پروب با این پین، سیگنال موجود بر روی این پین، در صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ ظاهر شود و یا هنگامی که نوک پروب را همزمان با گیره‌ی زمین پروی به این پین متصل نماییم، یک خط افقی یا به عبارت دقیق‌تر ولتاژ صفر، بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ ظاهر می‌گردد که به معنای سالم بودن پروب است.

پیچ آستیگمات:

پیچ آستیگمات همراه با ولوم تنظیم نقطه‌ی کانونی برای ایجاد و تولید نقطه‌ی گرد واضح مورد استفاده قرار می‌گیرد و به طور معمول نیز با عبارت Astig مشخص می‌گردد (توجه داشته باشید ممکن است بعضی از دستگاه های اسیلوسکوپ، این ولوم را نداشته باشند).

پیچ چرخش در محور افقی:

با استفاده از پیچ چرخش در محور افقی، کجی محور افقی به طور کامل در وضعیت افقی تصحیح می‌گردد؛ همچنین بهتر است بدانید این پیچ بر روی دستگاه با عبارت Trace Rotation مشخص می‌گردد. به طور معمول در دستگاه اسیلوسکوپ، این پیچ در سمت راست ولوم Focus قرار می‌گیرد.

کلید Time/Div:

در ابتدا بهتر است بدانید کلید Time/Div دارای ضرایبی مشخص بر حسب ثانیه، میلی‌ثانیه و همچنین میکروثانیه است. این ضرایب مشخص نشان دهنده این هستند که چقدر زمان نیاز است تا یک اشعه به اندازه‌ی یک خانه در راستای افقی جا به جا شود. برای نمونه می‌توان گفت چنانچه ضریب Time/Div در شرایطی برابر با ۰٫۲ میلی‌ثانیه باشد این بدان معنا است که اگر در چنین حالتی، اشعه در راستای افقی و به اندازه‌ی یک خانه معین جا به جا شود، چیزی در حدود ۲۰۰ میکروثانیه یا ۰٫۲ میلی‌ثانیه زمان مورد نیاز است.

کلید ولوم Time Variable:

این کلید ولوم برای باز کردن و یا فشرده کردن شکل موج آن هم در راستای افقی مورد استفاده قرار می‌گیرد. توجه داشته باشید برای اندازه‌گیری زمان دوره تناوب با استفاده از دستگاه اسیلوسکوپ، بایستی این کلید ولوم در جهت حرکت عقربه‌های ساعت و تا آخر چرخانده شود و بر روی علامت Cal قرار گیرد. چنانچه این کلید ولوم از حالت Cal خارج گردد، دیگر ضرایب موجود برای Time/Div معتبر نیستند و نمی‌توان زمان دوره‌ی تناوب را به صورت صحیح محاسبه کرد. از این کلید ولوم هنگامی استفاده می‌شود که صحت و درستی ضرایب حاصل برای Time/Div دارای اهمیت نباشد؛ برای نمونه هنگامی که می‌خواهیم میزان اختلاف فاز بین دو موج هم فرکانس را محاسبه و بررسی نماییم.

اسیلوسکوپ پرتابل

کلید انجام بزرگنمایی در راستای افقی:

توجه داشته باشید با استفاده از این کلید می‌توان مقیاس افقی را به اندازه‌ی ۵ یا ۱۰ برابر بزرگ‌تر نمود. در توصیف می‌توان گفت شرایط به این صورت خواهد بود که در حالت عادی، مقیاس افقی همان مقداری است که سلکتور Time/Div نشان می‌دهد اما در شرایطی که این کلید انتخاب شده باشد، شکل حاصل از موج در راستای افقی، چیزی به اندازه‌ی ۵ یا ۱۰ برابر باز می‌شود؛ به عبارت دیگر می‌توان گفت این عدد معادل است با عدد نشان داده‌شده توسط سلکتور Time/Div در حالتی که به عدد ۵ یا ۱۰ تقسیم شده باشد. بهتر است بدانید در بعضی از دستگاه های اسیلوسکوپ، کلید بزرگنمایی افقی بخشی از همان کلید تغییر مکان افقی (همان Horizontal Position) است؛ به این صورت که وقتی این کلید ولوم در داخل است، قابلیت بزرگنمایی غیرفعال بوده و آن هنگام که این کلید ولوم بیرون کشیده می‌شود، قابلیت بزرگنمایی فعال می‌شود. کلید ولوم بزرگنمایی افقی در رابطه با نمایش امواج با فرکانس‌های زیاد، استفاده‌های بی‌شماری دارد؛ همچنین این کلید با عبارت MAG و همراه با ×۵ و یا ×۱۴ نمایش داده می‌شود.

کلید ولوم بزرگنمایی در راستای افقی:

توجه داشته باشید این کلید ولوم نیز همانند کلید ولوم بزرگنمایی در راستای عمودی قرار دارد؛ در مواقعی که میزان دامنه‌ی ولتاژ بسیار کم است، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این شرایط میزان ولتاژ اندازه‌گیری شده با استفاده از دستگاه اسیلوسکوپ بایستی بر ضریب کلید بزرگنمایی تقسیم گردد.

کلید ولوم تغییر مکان افقی یا Horizontal Position:

این کلید ولوم می‌تواند شکل حاصل از موج را در جهت افقی تغییر داده و جا به جا نماید. بهتر است بدانید این کلید ولوم ممکن است به صورت اختصاری با عبارت Hor.Pos و یا حتی با علامت ► ◄ نشان داده شود.

بررسی کلید Volt/Div:

توجه داشته باشید کلید Volt/Div نیز مانند کلید Time/div دارای ضرایبی است (بهتر است بدانید این ضرایب استفاده شده بر حسب میلی ولت و یا ولت می‌باشند). در بررسی این کلید می‌توان گفت هر ضریب بیان کننده‌ی این حالت است که هر خانه در راستای عمودی، شامل چند ولت است؛ همچنین لازم به بیان است از این کلید برای اندازه‌گیری میزان دامنه‌ی ولتاژ استفاده می‌شود. با تغییر وضعیت این کلید ولوم، شکل حاصل از موج در راستای عمودی جمع یا باز می‌شود. برای نمونه چنانچه ضریب کلید ولوم Volt/Div یک کانال برابر با ۰٫۵ ولت باشد؛ این اتفاق نشان دهنده‌ی این موضوع است که به ازای انتخاب این کانال، هر خانه‌ی پدیدار شده در صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ در راستای افقی، برابر است با ۰٫۵ ولت.

کلید ولوم Volt Variable:

این کلید ولوم می‌تواند شکل حاصل از موج را در راستای عمودی باز و یا فشرده نماید؛ اما چنانچه این کلید ولوم از حالت Cal خارج گردد، مقادیر Volt/Div دیگر معتبر نبوده و نمی‌توان با استفاده از آن اندازه‌ی ولتاژ را محاسبه و بررسی نمود. پس بایستی این کلید ولوم به هنگام اندازه‌گیری میزان ولتاژ، بر روی علامت Cal قرار گرفته باشد.

کلید ولوم Vertical Position:

این کلید ولوم می‌تواند شکل حاصل از موج را در راستای عمودی تغییر داده و جا به جا نماید؛ این کلید ولوم ممکن است به اختصار با عبارت Ver.Pos و یا حتی با استفاده از نمادهای ▼ و ▲ نشان داده شود.

بررسی پیچ بالانس DC:

توجه داشته باشید به سبب استفاده از دستگاه اسیلوسکوپ در منطقه‌ها و حرارت‌های مختلف، بایستی سلکتورهای Volt/Div هر یک از دو کانال موجود، از نظر میزان DC مورد بالانس قرار گیرند. بایستی با تنظیم صحیح این پیچ‌ها در حالت صحیح و تواما با تغییر سلکتور Volt/Div در آن حالت صحیح، خط افقی حاصل هیچ تغییر مکانی در راستای عمودی نداشته باشد. بهتر است بدانید این پیچ‌ها به طور معمول با عبارت DC-Bal مشخص می‌شوند.

کلید ولوم AC-GND-DC:

چنانچه این کلید ولوم در حالت AC قرار گرفته باشد، یک عدد خازن در مسیر ورودی به دستگاه اسیلوسکوپ قرار گرفته می‌شود که این اتفاق سبب حذف مؤلفه‌ی آشکار DC شکل حاصل از موج می‌گردد؛ یعنی در این چنین شرایطی، تنها سیگنال های از نوع AC بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده می‌شوند و سیگنال های DC حاصل، حذف می‌شوند؛ اما اگر این کلید ولوم در حالت یا وضعیت DC قرار داشته باشد، هر چه که در مسیر ورودی قرار داشته باشد، بدون هیچ‌گونه تغییری بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ، نمایش داده می‌شود؛ یعنی به بیان واضح‌تر در این حالت، مؤلفه‌های از نوع DC و AC بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده می‌شود؛ اما اگر کلید ولوم در حالت GND قرار داشته باشد، ورودی دستگاه اسیلوسکوپ به صفحه‌های انحراف عمودی منتقل نخواهد شد! بلکه در این وضعیت این صفحات فقط و فقط به اختلاف پتانسیل دارای ولت صفر متصل می‌شوند؛ بنابراین در این شرایط بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ، تنها یک خط افقی دیده می‌شود که از آن برای مشخص کردن و تعیین خط مبنای عمودی و یا به بیان واضح‌تر برای تغییر و بررسی ولتاژ صفر ولت استفاده می‌گردد.

کلید ولوم CHOP-ALT:

چنانچه این کلید ولوم در حالت CH1 قرار داشته باشد، تنها سیگنال اعمال شده بر روی کانال شماره‌یک بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده می‌شود، اما اگر این کلید ولوم در حالت CH2 قرار گیرد، تنها سیگنال اعمال شده به کانال شماره‌ی دو بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه نمایان می‌شود. توجه داشته باشید شرایط دیگری نیز وجود دارد؛ اگر کلید ولوم DUAL را انتخاب نماییم، شکل حاصل از موج‌های هر دو کانال به طور همزمان و هماهنگ بر روی صفحه‌ی نمایش اسیلوسکوپ ظاهر می‌شود و همچنین در صورت انتخاب وضعیت ADD، حاصل جمع دو شکل موج در لحظه بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوچ نمایان و آشکار می‌گردد.

کلید ولوم CHOP-ALT:

چنانچه میزان فرکانس سیگنال های ورودی به دستگاه بیش از KHZ1 باشد می‌توانیم با استفاده از حالت ALT، دو شکل حاصل از موج را به صورت همزمان و هماهنگ بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ مشاهده نماییم. در این وضعیت، در یک دوره‌ی مشخص تناوب موج Ramp (در ادامه، موج Ramp را توضیح خواهیم داد) در ابتدا سیگنال اعمال شده به کانال شماره‌ی یک و سپس در دوره‌ی تناوب بعدی این موج Ramp، سیگنال اعمال شده به کانال شماره‌ی دو بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده می‌شود؛ اما توجه داشته باشید به سبب میزان فرکانس بالای موج Ramp و همچنین دیگر سیگنال های ورودی به دستگاه، سیگنال های موجود بر روی هر دو کانال به طور همزمان و نیز هماهنگ بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ قابل نمایش و همچنین بررسی می‌باشند؛ اما اگر در وضعیتی میزان فرکانس سیگنال های ورودی به دستگاه کم باشد، مشاهده‌ی دو شکل حاصل از موج به طور همزمان و هماهنگ در حالت انتخاب شده‌ی ALT ممکن نخواهد بود!

زیرا در این وضعیت وقتی دستگاه اسیلوسکوپ سیگنال کانال شماره‌ی یک را نمایش می‌دهد، سیگنال کانال شماره‌ی دو از دید محو می‌گردد و وقتی نیز دستگاه اسیلوسکوپ سیگنال کانال شماره‌ی دو را نشان می‌دهد، سیگنال کانال شماره‌ی یک از دید بیننده محو خواهد شد و بنابراین در این‌چنین شرایطی، دو موج تنها به صورت چشمک‌زن بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ ظاهر خواهند شد. بهتر است بدانید برای نمایش سیگنال های با میزان فرکانس کمت از حالت CHOP استفاده می‌نماییم؛ در این وضعیت یک نقطه‌ی کوچک از سیگنال کانال شماره‌ی یک و سپس یک نقطه‌ی کوچک از سیگنال کانال شماره‌ی دو و به همین صورت تا انتهای نمایش به ترتیب داده می‌شود. توجه داشته باشید در این روش، هنگامی که سیگنال کانال شماره‌ی یک نمایش داده می‌شود، کانال شماره‌ی دو قطع است و به همین صورت برعکس! یعنی هنگامی که سیگنال کانال شماره‌ی دو نمایش داده می‌شود، کانال شماره‌ی یک قطع است؛ اما به این سبب که این نقاط بسیار کوچک هستند ما این نقاط را در کنار یکدیگر و به صورت پیوسته مشاهده می‌نماییم؛ در نتیجه دو شکل حاصل از موج به صورت همزمان و هماهنگ بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده می‌شود.

کلید ولوم CH2lNV:

توجه داشته باشید هنگامی که این کلید ولوم انتخاب می‌گردد، شکل موج کانال شماره‌ی دو به اندازه‌ی ۱۸۰ درجه اختلاف فاز پیدا می‌نماید.

کلید ولوم X-Y:

چنانچه این کلید ولوم فعال گردد ارتباط موج Ramp با صفحه‌های انحراف افقی قطع می‌گردد و در این بین، هر یک از سیگنال های ورودی به دستگاه به یکی از صفحه‌های انحراف عمودی و یا افقی وارد می‌گردد. بهتر است بدانید کلید ولوم X-Y برای مشاهده و بررسی منحنی مشخصه ی ولت – آمپر در عنصرهای نیمه هادی و همچنین مشاهده و بررسی اشکال لیساژور دارای کاربرد است.

در هر دستگاه اسیلوسکوپ قسمتی نیز مرتبط به کنترل تریگر وجود دارد؛ اما شاید این سؤال برای شما پیش آمده باشد که منظور از تریگر چیست؟ در این قسمت پیش از معرفی کلیدها و نیز دیگر ولوم های این قسمت بهتر است موضوع فوق را توضیح دهیم. البته لازم است پیش از شرح کامل، مطالبی را پیرامون ساختمان داخلی یک اسیلوسکوپ بدانید.

در یک دستگاه اسیلوسکوپ، در ابتدا یک اشعه‌ی الکترونی تولید می‌گردد؛ منظور از اشعه‌ی الکترونی تعداد بسیار زیادی الکترون است که به صورت یک اشعه‌ی بسیار باریک در آمده و همراه با سرعت بسیار زیادی نیز حرکت می‌نماید (سرعتی در حدود چند هزار کیلومتر در ثانیه). هنگامی که این اشعه‌ی الکترونی دارای سرعت فوق العاده ی زیاد با مواد فسفرسانس موجود در پشت صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ برخورد می‌نماید، مواد فسفرسانس موجود از خود نور تولید می‌نمایند.

توجه داشته باشید برای اینکه این اشعه‌ی الکترونی پرسرعت بتواند شکل حاصل از موج‌ها را بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش دهد، لازم است در دو جهت افقی و عمودی حرکت نماید و به این دلیل دو سری صفحه به نام صفحه‌های انحراف افقی و صفحه‌های انحراف عمودی در مسیر حرکت این اشعه‌ی الکترونی پرسرعت قرار می‌گیرد. بهتر است بدانید هر سری از این صفحه‌های انحراف، خود متشکل از دو صفحه‌ی موازی است! به سبب ایجاد اختلاف پتانسیل در بین دو صفحه‌ی موازی، اشعه‌ی الکترونی با سرعت زیاد به سمت صفحه‌ی دارای میزان پتانسیل بیشتر متمایل می‌گردد و به این صورت محل برخورد اشعه‌ی الکترونی با سرعت زیاد با مواد فسفرسانس موجود در پشت صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ، تغییر می‌یابد و در نتیجه‌ی این اتفاق محل تولید نور بر روی صفحه‌ی نمایش تغییر می‌نماید. آن سیگنالی که می‌خواهیم بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده شود، بر روی صفحه‌های انحراف عمودی اعمال می‌گردد و متناسب و هماهنگ با تغییرات موجود در دامنه‌ی این سیگنال، اشعه‌ی الکترونی پرسرعت در راستای عمودی جا به جا می‌گردد؛ اما برای اینکه شکل حاصل از موج به طور صحیح و درست بر روی صفحه‌ی نمایش اسیلوسکوپ نمایش داده شود بایستی همزمان و هماهنگ با جا به جا شدن اشعه در راستای عمودی، اشعه‌ی الکترونی نیز در راستای افقی نیز جا به جا گردد. برای نمونه چنانچه هدف به نمایش گذاشتن یک موج سینوسی بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ باشد با رسیدن و برخورد موج سینوسی به صفحه‌های انحراف عمودی، اشعه‌ی الکترونی پرسرعت متناسب و هماهنگ با دامنه‌ی موج سینوسی در راستای عمودی جا به جا می‌گردد! چنانچه هیچ موجی بر روی صفحه‌های انحراف افقی اعمال نشود، بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ به‌جای یک موج سینوسی، تنها یک خط عمودی دیده می‌شود! بنابراین بایستی همواره همراه و هماهنگ با سیگنال ورودی، یک موج نیز بر روی صفحه‌های انحراف افقی دستگاه اعمال گردد تا شکل حاصل از موج ورودی به صورت صحیح بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده شود؛ این موج را اصطلاحاً موج Ramp می‌نامند که یک نوع موج دندانه‌دار است. چنانچه فرکانس موج Ramp با فرکانس سیگنال ورودی به دستگاه، یکسان باشد یک سیکل کامل از موج ورودی بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده می‌شود و اگر چنانچه فرکانس موج Ramp بیشتر از میزان فرکانس سیگنال ورودی به دستگاه باشد، چندین سیکل از سیگنال ورودی بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایش داده می‌شود.

توجه داشته باشید برای اینکه شکل حاصل از موج ساکنی بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ داشته باشیم، بایستی حرکت افقی اشعه‌ی الکترونی پرسرعت هر بار از محل مشخصی از محل سیگنال ورودی شروع شود که این اتفاق، وظیفه‌ی قسمت تریگر دستگاه اسیلوسکوپ است. بهتر است بدانید اگر تریگر، وظیفه خود را به‌درستی انجام ندهد ممکن است سیگنال ورودی در صفحه‌ی نمایش دست اسیلوسکوپ حرکت نماید! برای عملکرد تریگر، روش‌ها و شیوه‌های مختلفی وجود دارد و بر این اساس نیز کلیدهای ولوم مختلفی بر روی پانل دستگاه اسیلوسکوپ تعبیه شده و قرار گرفته است که با استفاده از آن‌ها می‌توان نوع تریگر دستگاه را انتخاب نمایید.

برخی از این کلیدها عبارت‌اند از:

کلید ولوم Auto-Normal:

چنانچه کلید Auto-Normal در حالت Auto قرار گرفته باشد، حتی اگر به ورودی دستگاه اسیلوسکوپ نیز سیگنالی اعمال نشود، مدار داخلی دستگاه یک موج به شکل دندانه اره‌ای را به صفحه‌های انحراف افقی اعمال می‌نماید و بنابراین طی این اتفاق، خطی افقی بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایان می‌گردد که این دلیلی است برای آماده به کار بودن دستگاه اسیلوسکوپ؛ اما اگر این کلید در حالت Normal قرار گرفته باشد، عمل و وظیفه‌ی قسمت تریگر تنها به کمک موج ورودی به دستگاه انجام می‌گردد؛ پس می‌توان گفت در صورتی که موج ورودی وجود نداشته باشد، هیچ‌گونه موج و یا خطی بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ نمایان نخواهد شد! بایستی کلید ولوم Auto-Normal در حالت عادی بر روی Auto قرار گرفته باشد.

کلید ولوم Source Trigger:

کلید Source Trigger می‌تواند حالت‌های مختلفی داشته باشد که در زیر به بیان آن‌ها می‌پردازیم:

الف) حالت AC: در این حالت، عمل و وظیفه‌ی تریگر با مؤلفه‌ی AC انجام می‌گردد.

ب) حالت DC: در این حالت، عمل و وظیفه‌ی تریگر با خود موج و همچنین همراه با مؤلفه‌ی DC انجام می‌شود.

پ) حالت CH1: در این حالت، عمل و وظیفه‌ی تریگر به وسیله‌ی سیگنال اعمال شده به کانال شماره‌ی یک انجام می‌گردد.

ت) حالت CH2: در این حالت، عمل و وظیفه‌ی تریگر به وسیله‌ی سیگنال اعمال شده به کانال شماره‌ی دو انجام می‌گردد.

ث) حالت Line: در این حالت، عمل و وظیفه‌ی تریگر با استفاده از فرکانس برق شهر انجام می‌گیرد.

ج) حالت Ext: در این حالت، بایستی موجی را که می‌خواهیم با استفاده از عمل و وظیفه‌ی تریگر انجام شود از خارج از دستگاه اسیلوسکوپ و همچنین با استفاده از یک ترمینال مخصوص به اسیلوسکوپ اعمال و وارد نماییم.

چ) حالت TV: در این حالت، با استفاده از یک فیلتر پایین گذر، مؤلفه‌های موجود فرکانس بالای موج ورودی حذف‌شده و سپس عمل و وظیفه‌ی تریگر انجام می‌گردد. توجه داشته باشید این کلید هنگامی استفاده می‌شود که یک موج مزاحم بر روی موج اصلی دستگاه، مانع عمل صحیح قسمت تریگر باشد.

ح) حالت TV-H: در این حالت، عمل و وظیفه‌ی تریگر با استفاده از سیگنال های افقی تلویزیون انجام می‌گردد.

خ) حالت TV-L) در این حالت، عمل و وظیفه‌ی تریگر با استفاده از سیگنال های عمودی تلویزیون انجام می‌گردد.

کلید ولوم Level:

این کلید ولوم، نقطه‌ی شروع موج نمایان شده بر روی صفحه‌ی نمایش دستگاه اسیلوسکوپ را معین و مشخص می‌نماید. همچنین چنانچه موج نمایش داده‌شده بر روی صفحه‌ی دستگاه، دارای حرکت افقی بوده و ثابت نیز نباشد بایستی به کمک این کلید ولوم شکل موج حاصل را ثابت نگه داشت.

کلید ولوم Slope:

کلید Slope مشخص کننده‌ی این مورد است که اولین نیم سیکل نشان داده‌شده‌ی موج مثبت است و یا منفی. توجه داشته باشید بایستی در حالت عادی علامت مثبت انتخاب گردد. در حقیقت می‌توان گفت علامت مثبت به معنی شیب مثبت و علامت منفی به معنای وجود شیب منفی در نقطه‌ی شروع موج است.

اسیلوسکوپ آنالوگ
درباره دستگاه اسیلوسکوپ چه می‌دانید؟

اسیلوسکوپ عبارت است از یک دستگاه چندکاره‌ی مفید آزمایشگاهی که از آن برای اندازه‌گیری و نیز نمایش دادن، تحلیل و بررسی انواع شکل موج‌ها و همچنین دیگر پدیده‌ها و اتفاقات مدارهای الکترونیکی و الکتریکی استفاده می‌شود.

بهتر است بدانید دستگاه اسیلوسکوپ در واقع رسام‌هایی بسیار سریع می‌باشند که سیگنال‌های ورودی را در برابر دیگر سیگنال‌ها و یا در برابر زمان نشان می‌دهد. قلم این دستگاه رسام یک نوع لکه‌ی نورانی است که در اثر برخورد باریکه‌ای از الکترون به یک پرده‌ی از جنس فلوئورسان تشکیل می‌شود.

به دلیل لختی بسیار کم این باریکه‌ی الکترونی، می‌توان این باریکه را برای دنبال کردن و نیز بررسی تغییرات در لحظه (شامل ولتاژهایی با فرکانس‌های بسیار بالا که بسیار سریع و در لحظه تغییر می‌کنند) استفاده نمود. دستگاه اسیلوسکوپ بر اساس ولتاژ عمل کرده و کار می‌کند؛ البته می‌توان با بهره‌گیری از مبدل‌ها یا ترانزیستورها دیگر کمیت‌های الکتریکی و مکانیکی از جمله جریان الکتریکی را به ولتاژ تبدیل نمود.
قسمت‌های مختلف یک دستگاه اسیلوسکوپ عبارت است از:
لامپ پرتوی کاتدی

دستگاه اسیلوسکوپ از یک لامپ پرتوی کاتدی که به عنوان قلب دستگاه به شمار می‌آید و همچنین تعدادی مدار برای کار کردن این لامپ پرتوی کاتدی تشکیل یافته است. توجه داشته باشید قسمت‌های مختلف یک لامپ پرتوی کاتدی شامل موارد زیر است:
تفنگ الکترونی

همان‌طور که از نام این قسمت نیز مشخص است، تفنگ الکترونی باریکه‌ای متمرکز و ثابت از الکترون‌ها را به وجود می‌آورد که دارای شتاب زیادی می‌باشند. این باریکه‌ی متمرکز الکترونی با انرژی لازم و کافی به صفحه فلوئورسان برخورد کرده و بر روی آن یک لکه‌ی نورانی مشخصی را تولید و تشکیل می‌نماید.

بهتر است بدانید تفنگ الکترونی از کاتد، شبکه آندی پیش شتاب‌دهنده، رشته‌ی گرم گن، آند شتاب‌دهنده و نیز آند کانونی کننده تشکیل شده است.

رشته‌ی الکترون‌ها از صفحه‌ی کاتدی که به روش غیرمستقیم گرم می‌شود، جاری می‌شوند. لازم به ذکر است این الکترون‌های جاری‌شده از طریق روزنه‌ی کوچکی در شبکه کنترل می‌گردند؛ این شبکه‌ی کنترل به طور معمول یک استوانه‌ی هم محور دارای لامپ به همراه سوراخی در مرکز آن است؛ الکترون‌های جاری‌شده از صفحه‌ی کاتد که از این روزنه می‌گذرند (به سبب میزان پتانسیل مثبت بسیار زیادی که به آندهای شتاب‌دهنده و نیز آندهای پیش شتاب‌دهنده اعمال می‌شود) شتاب گرفته و در این حین، آند کانونی کننده باریکه الکترونی را کانونی می‌نماید.
صفحه‌های انحراف دهنده

توجه داشته باشید صفحه‌های انحراف دهنده از دو صفحه تشکیل شده است؛ صفحه‌های انحراف از نوع قائم که به حالت افقی در دستگاه نصب‌شده و یک میدان الکتریکی در صفحه‌ی قائم را به وجود می‌آورند. لازم به ذکر است این صفحات در دستگاه، صفحات y نام‌گذاری می‌شوند. همچنین در دیگر سو، صفحه‌های انحراف افقی وجود دارند که به صورت قائم نصب‌شده و سبب ایجاد انحراف افقی در دستگاه می‌شوند. این صفحات در دستگاه، صفحات x نام‌گذاری می‌شوند. توجه داشته باشید فاصله‌ی میان صفحه‌ها به میزان لازم و کافی است تا باریکه‌ی الکترونی بتواند بدون برخورد با آن‌ها، عبور نماید.
صفحه‌ی فلوئورسان

جنس صفحه‌ی فلوئورسان یا به اصطلاح پرده که در داخل لامپ پرتوی کاتدی قرار گرفته است، فسفری است. فسفر دارای این خاصیت است که انرژی جنبشی الکترون‌های برخوردکننده را جذب کرده و آن‌ها را به صورت یک لکه‌ی نورانی مشخص، ظاهر و آشکار نماید. بهتر است بدانید دیگر قسمت‌های یک لامپ پرتوی کاتدی شامل پایه که به وسیله ی آن اتصالات برقرار می‌شود و نیز پوشش شیشه‌ای است.
درباره ویژگی مولد مبنای زمان چه می‌دانید؟

در ابتدا باید بدانید دستگاه اسیلوسکوپ بیشتر و بیشتر برای نمایش و اندازه‌گیری کمیات وابسته به زمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای این اتفاق لازم است لکه نورانی تشکیل شده حاصل از لامپ بر روی پرده فسفری با سرعت ثابت و یکنواخت از چپ به راست حرکت نماید؛ به همین سبب یک ولتاژ مثبت استاندارد به صفحه‌های انحراف افقی وارد می‌شود. توجه داشته باشید آن مداری که این ولتاژ مثبت یکنواخت را تولید کرده و اعمال می‌نماید، مواد رویش یا مولد مبنای زمان نام‌گذاری می‌شود.
بررسی مدارهای اصلی یک دستگاه اسیلوسکوپ
سیستم ایجاد انحراف قائم

چون سیگنال‌های تولیدی برای ایجاد انحراف (انحراف قابل نمایش و اندازه‌گیری) بر روی صفحه‌ی لامپ به اندازه ی لازم و کافی قوی نیست! به همین دلیل استفاده از تقویت قائم ضروری می‌نماید. به هنگام اندازه‌گیری سیگنال‌های تولید شده با ولتاژ بالا بایستی در ابتدا آن‌ها را تضعیف نمود تا بتوانند در محدوده‌ی عمل تقویت‌کننده‌های قائم قرار گیرند و بتوان آن‌ها را اندازه‌گیری نمود. همچنین سیگنال‌های خروجی تقویت‌کننده‌ی قائم، به طریق انتخاب هم‌زمانی در شرایط داخلی، می‌تواند به تقویت‌کننده‌ی هم‌زمان نیز اعمال‌شده و اثر نماید.
سیستم ایجاد انحراف افقی

در ابتدا باید بدانید صفحه‌های انحراف افقی به وسیله ی ولتاژ رویش که توسط مولد مبنای زمان تولید می‌شود، تغذیه می‌گردند. این دسته سیگنال به وسیله ی یک تقویت‌کننده تولید و اعمال می‌شود؛ اما چنانچه دامنه‌ی این سیگنال‌های تولید شده به اندازه ی کافی و لازم باشد می‌توان آن‌ها را به طور مستقیم اعمال نمود. آن هنگام که به سیستم انحراف افقی، مقداری سیگنال خارجی اعمال می‌گردد، بازهم از سوی کلید سیستم انتخاب رویش و نیز تقویت‌کننده‌ی افقی در وضعیت خارجی اعمال خواهد شد. توجه داشته باشید چنانچه کلید انتخاب رویش در وضعیت و شرایط داخلی باشد، سیستم تقویت‌کننده‌ی افقی، سیگنال ورودی مورد نیاز خود را از مولد رویش (مولد رویش دندانه‌دار) که البته با سیستم تقویت‌کننده هم‌زمان راه اندازه شده است، می‌گیرد.
هم‌زمانی

به این نکته توجه داشته باشید که هر نوع رویشی که در سیستم به کار می‌رود، بایستی با سیگنال مورد بررسی ما، هم‌زمان و هماهنگ باشد تا یک تصویر بی‌حرکت را به وجود آید. برای این کار بایستی میزان فرکانس سیگنال مبنای زمان، به صورت مقسوم علیه ای از فرکانس سیگنال مورد بررسی توسط ما بوده باشد.
مواد محوکننده

ولتاژ دندانه‌دار رویش اعمال‌شده به سمت صفحه‌های X به هنگام زمان رویش، لکه‌ی نورانی مشخصی را بر روی یک خط افقی از سمت چپ به سمت راست بر روی صفحه‌ی لامپ حرکت می‌دهد. توجه داشته باشید چنانچه سرعت حرکت کم باشد، تنها یک لکه‌ی نورانی دیده خواهد شد و چنانچه سرعت زیادتر باشد، لکه‌ی نورانی به صورت یک خط نورانی دیده خواهد شد. لازم به ذکر است این اتفاق در سرعت‌های بسیار زیاد، موجب می‌شود که این خط نورانی دارای ضخامت کمتری شده و حتی تار نیز به نظر آید و در بعضی موارد ممکن است حتی دیده نشود!
کنترل وضعیت

در طول این کار، به وسیله‌ای برای کنترل مسیر حرکت باریکه‌ی نور بر روی صفحه، نیاز خواهیم داشت؛ با انجام این کار می‌توان شکل موج ظاهر شده بر روی صفحه را به چپ یا راست و یا بالا و پایین حرکت داده و تغییر داد. شما می‌توانید این کار را از طریق اعمال یک میزان ولتاژ کوچک سیستم داخلی که به صورت کاملاً مستقل است، به صفحه‌های انحراف دهنده به انجام رسانید. بهتر است بدانید شما می‌توانید این ولتاژ را یک پتانسیومتر تغییر دهید.
کنترل میزان کانونی بودن

یک الکترود کانونی‌شده همچون یک عدسی دارای فاصله‌ی کانونی، می‌تواند تغییر نماید؛ و این تغییر تنها با تغییر پتانسیل آند کانونی کننده اتفاق خواهد افتاد.
کنترل میزان شدت

شدت میزان باریکه با استفاده از یک پتانسیومتر کنترل کننده‌ی شدت (تغییر میزان پتانسیل شبکه نسبت به صفحه کاتد) تنظیم شده و تغییر می‌یابد.
بررسی مدار کالیبره سازی

در دستگاه‌های اسیلوسکوپ آزمایشگاهی، به طور معمول و هماهنگ یک میزان ولتاژ پایدار به صورت داخلی تولید می‌شود که این ولتاژ پایدار دارای دامنه‌ی مشخصی نیز است. این میزان ولتاژ که برای کالیبره سازی مورد استفاده قرار خواهد گرفت، به طور معمول یک موج مربعی است.

دیدگاه‌تان را بنویسید: