Коли справа доходить до роботи з електрикою, обов'язково виникає необхідність вивчення основних характеристик: сили струму, напруги, частоти (якщо мова про змінний струм). Кожну характеристику слід вимірювати окремим приладом, призначеним для роботи з конкретною фізичною величиною. Можна використовувати мультиметри. У такому разі на кількості приладів можна буде заощадити. Буває, що застосовуються струмові кліщі. Однак у деяких випадках ці два пристрої не забезпечать користувача всією необхідною інформацією. Тому дуже часто доводиться користуватися осцилографом – важливим вимірювальним приладом, який потрібний у багатьох майстернях.
Які види осцилографів існують
Осцилограф — це прилад, який використовується при дослідженні амплітудних та часових параметрів сигналу. За принципом дії розрізняють три види осцилографів:
- Аналогові. Як і у випадку з будь-якими іншими вимірювальними приладами, такі пристрої найпростіші у своєму класі. Вони не мають вбудованої пам'яті, сигнал виводиться або на екран, або на спеціальну фотострічку в режимі реального часу.
- Цифрові. Вирізняються високою точністю вимірювань і мають складнішу конструкцію. Відповідно, їхня ціна вища. Існують портативні та стаціонарні осцилографи цифрового типу.
- Аналізатори змішаних сигналів. Ці прилади здатні працювати як з аналоговими, так і цифровими сигналами, які подаються на вхід.
Ці три види осцилографів є основними. Існують також віртуальні осцилографи. Їх виділяють окремо, оскільки вони можуть бути окремими пристроями або всю інформацію обробляє персональний комп'ютер. У магазині Radio-Shop представлені різні моделі цифрових пристроїв. Їх зручно застосовувати для роботи електрика, а з вибором потрібного осцилографа допоможуть професійні консультанти.
Конструкція та принцип дії аналогового осцилографа
Аналогові прилади – перші пристрої цього класу. Такий осцилограф складається з компонентів:
- Електронно-променева трубка. Вона є дуже чутливою до електроімпульсів. Чим нижча частота даних імпульсів, тим сильніша чутливість. Число променів може бути досить великим і досягати 16. Відповідно, скільки променів, стільки буде сигнальних входів та графіків, що відображаються на екрані осцилографа.
- Блок живлення. Як правило, він розрахований на роботу від мережі 220 В. Існують також акумуляторні осцилографи.
- Канал для вертикального та для горизонтального відхилення.
- Канал модуляції променя.
- Пристрій синхронізації та запуску розгортки. Під розгорткою у разі розуміють траєкторію променя, який безпосередньо вловлює коливання. Цей промінь виводить на дисплей графік. Розгортка буває еліптичною та круговою. У цьому її значення можна регулювати. Як саме залежить від сигналу, який досліджують.
Немає окремих видів осцилографів аналогового типу, оскільки конструкція вони в усіх схожа.
Принцип роботи аналогового пристрою такий: коли осцилограф запускають, то сигнал насамперед подається на канал вертикального відхилення. Опір каналу високий.
Коли сигнал подається на вхід, відразу після цього він посилюється до рівня. На екрані відображення відбувається по вертикальній осі. Причина необхідності посилення сигналу в тому, що це потрібно для правильної роботи системи, що відхиляє, розташованої в електронно-променевій трубці. У такий спосіб з'являється можливість змінювати масштаб на екрані.
Пристрій та робота цифрового осцилографа
Головними елементами цифрового пристрою є такі:
- підсилювач та дільник напруги;
- АЦП (аналого-цифровий перетворювач);
- спеціальний контролер;
- постійна пам'ять;
- оперативна пам'ять;
- рідкокристалічний або світлодіодний (нині застарілий) екран, на який виводяться результати вимірювань;
- кнопки керування, роз'єми тощо.
Осцилограф перетворює сигнал на цифровий. Відбувається це так:
- Спочатку струм проходить через підсилювач із дільником.
- Далі виконується перетворення безпосередньо за допомогою АЦП. Виходить послідовність кодів.
- Миттєві значення, що відстежуються в цих кодах, записуються в оперативну пам'ять пристрою.
- На екран виводиться результат вимірювань як графіка.
Кожен цифровий осцилограф має такі важливі характеристики:
- смуга пропуску;
- нерівномірність АЧХ (амплітудно-частотної характеристики);
- певні параметри виходів;
- синусоїда, якою відображається сигнал на екрані (її також називають формою сигналу);
- ширина імпульсу – вимірюється в мілісекундах та мікросекундах.
Характеристики електроустаткування з деякими несправностями не такі, як заявлено у виробника. Саме за цим принципом осцилограф дозволяє визначити поломку.
Цифрові пристрої діляться на кілька різновидів. Існують такі види осцилографів цифрового типу:
- Цифрові пам'ятники. Класичний цифровий осцилограф із запам'ятовуючим пристроєм.
- Цифрові люмінофорні. У таких пристроїв виведення інформації на екран відбувається за допомогою так званого цифрового люмінофора. Завдяки цьому з'являється можливість відстежувати сигнал у режимі реального часу, як це відбувається під час використання аналогових осцилографів. Однак при цьому забезпечується обробка сигналів та збереження результатів у пам'яті пристрою. За своєю суттю люмінофорні осцилографи поєднали переваги як аналогових, так і цифрових приладів.
- Стробоскопічні. У цих агрегатів проводиться послідовне стробування сигналу. При цьому тривалість такого модифікованого сигналу може бути набагато більшою, ніж довжина вихідного. Через це застосовується так зване стиск спектру. Головною перевагою цифрових стробоскопічних осцилографів є широка смуга пропускання, завдяки якій можна досліджувати сигнали з малою тривалістю.
У кожного виду осцилографів є свої плюси та мінуси.
Крім того, пристрої ділять на стаціонарні та портативні. Портативні осцилографи відрізняються компактністю та можливістю працювати на акумуляторах. Це дає їм кілька переваг:
- відсутня прив'язка до джерела живлення;
- можливість виконувати виміри у стиснених місцях;
- легкість транспортування тощо.
Портативні осцилографи можуть підключатися до комп'ютера. Це дозволяє перенести потрібну інформацію на жорсткий диск.
