Elektrotechnická měřeníOsciloskop

Základní pojmy

* osciloskopy jsou přístroje pro měření napětí* mají vysokou vstupní impedanci (řádově M) a nezatěžují

tak měřený obvod* mohou pracovat ve dvou základní režimech

- y-t pozorování časových průběhů, měření v časové oblasti- x-y napětí přivedené k vertikálnímu vstupu je funkcí napětí přivedenému k horizontálnímu vstupu

Základní pojmy

* účel použití osciloskopu- analýza časového průběhu

a) měření napětí, U, stejnosměrné složky, špičkové hodnoty

b) měření času, periody, frekvence, doby náběhu a poklesu, šířky pulzu- měření fázové posunu dvou průběhů napětí- měření V-A charakteristik elektronických prvků- měření hysterezní smyčky magnetických materiálů

Základní rozdělení osciloskopů

1. analogové - princip: elektrony, které jsou emitovány na žhavící elektrodě obrazovky, jsou cíleně vychylovány a usměrňovány na stínítko, které je pokryto luminoforem. Po dopadů elektronů přejde část záření do viditelného spektra.

Základní rozdělení osciloskopů

1. analogové - hlavní částia) obrazová elektronkab) vertikální zesilovač - zesílení signálu (vychýlení svazku elektronů) pro jeho optimální znázornění na obrazovce ve vertikálním směruc) časová základna - řízení pohybu elektronového svazku zleva doprava. Jedná se o generátor napěťových impulsů pilovitého tvaru. Některé osciloskopy mají možnost externí časové základny

- vlastnosti* reagují bezprostředně na změny* nezachytí jednorázové děje* obtížně zobrazují pomalé děje* neumožňují zkoumat signál před příchodem spouštěcího impulsu* není možný záznam signálu

Příklad analogového osciloskopu

Základní rozdělení osciloskopů

2. digitální - princip: měřící signál je po úpravě ve vstupních obvodech (zesílení nebo zeslabení signálu) digitalizován v A/Č převodníku a ukládán do rychlé paměti. Rychlost převodu je dána vzorkovací frekvencí (počet měření za 1 sekundu). Vestavěný počítač provádí analýzu měřeného průběhu a jeho zobrazení na displej. Pro zobrazení je použita klasická obrazovka nebo LCD panel. Kvalitnější osciloskopy umožňují podrobnou analýzu signálu a export naměřených dat.

Základní pojmy digitálních osciloskopů

Vzorkování: - řádově GHz- musí být vyšší, než frekvence měřeného

signálu (běžně 10x)

Základní pojmy digitálních osciloskopů

Režimy sběru dat a zobrazení (n - poměr mezi počtem odebraných a využitých vzorků)- Sample - je zobrazen každý n-tý vzorek (běžné

průběhy)- Peak Deteck - minima a maxima 2n vzorků (detekce

špiček a rušení)- Hi res - snímá vše, zobrazí průměr z n vzorků

Základní pojmy digitálních osciloskopů

Vlastnosti:* umožňují vícekanálový záznam (většinou 2 nebo 4 kanály)* zachycují jednorázové (přechodové) děje* umožňují záznam signálu a jeho další zpracování * možnost sledování signálu před příchodem spouštěcí

podmínky (přechodového děje)* možnost odečítání pomocí kurzorů, měření různých veličin* nemusí reagovat bezprostředně na změny v obvodu* možnost autonastavení

Sondy k osciloskopuSlouží k přivedení napěťové signálu na osciloskop- závisí na impedanci zdroje signálu- je třeba zohlednit vstupní impedanci osciloskopu- obsahuje koaxiální kabel a kompenzovaný dělič- umožňuje zvýšení vstupní impedance a zároveň zeslabení

signálu* běžné sondy, převod 1:1 nebo 1:10* vn sondy, převod 1:100 nebo 1:1000

- musí být správně kalibrována (trimr na sondě)

Zásady pro práci s osciloskopem- je nutné znát přibližnou velikost signálu, včetně

případných špiček a podle toho zvolit sondu- vstupní maximální napětí osciloskopu je podle typu (30-

50)V pro nízké (síťové) napětí používat vždy sondu 1:100- na osciloskopu lze snímat pouze napětí- při měření proudu se využije snímací rezistor (nejlépe 1)

nebo aktivní sonda s převodníkem proud na napětí- zem sondy je spojen s kostrou osciloskopu

a) osciloskop připojit přes oddělovací transformátorb) používat osciloskop s akumulátorem

- při použití 2 a více sond v obvodu, musí mít svorky země stejný potenciál, jinak je zkrat přes kostru osciloskopu

- při připojení dalších přístrojů k osciloskopu například pro analýzu dat je třeba dbát na elektrické (galvanické) oddělení nebo použít přístroj s akumulátorem

Měření a odečítání z osciloskopuAnalogový osciloskop:* nastavovací prvky je třeba mít v kalibrovaných polohách -

kontrola kalibrace před měření 5V/1kHz (s výjimkou, kdy odečítáme relativní hodnotu, pak si lze například nastavit 100% periody na plný počet dílků)

* pro orientační odečtení lze využít rast stínítka (například při použití sondy 1:10, nastavení vertikálního kanálu na 5V/dílek a maximální hodnoty 3,5 dílku je naměřená amplituda 175V)

Digitální osciloskop:* měření podle rastru nebo podle kurzorů* podle typu osciloskopu lze automaticky měřit různé

veličiny (efektivní hodnotu, amplitudu, periodu, frekvenci, …)

Materiály

David Kosbuba Osciloskopy, základní principy

Wiki skripta Osciloskopy