اسیلوسکوپ یک دستگاه اندازه گیری است که وظیفه آن نمایش دامنه سیگنال ها (ولتاژ) به صورت تابعی از زمان است. این دستگاه به طور گسترده توسط مهندسان برق، محققین و تعمیرکاران در کارگاه ها و آزمایشگاه ها استفاده می شود. بسته به قابلیت های خود، اسیلوسکوپ می تواند دو (یا بیشتر) شکل موج را در طول زمان بر روی صفحه نمایش اسیلوسکوپ نمایش بدهد. این صفحه به شما امکان می دهد تشخیص دهید که آیا رفتار مدار شما به درستی کار می کند یا خیر؟ همچنین به شما این امکان را می دهد که هر مشکلی را در مدار خود پیدا کنید، مانند سیگنال های ناخواسته ای به نام نویز. در ادامه با تابان کنترل دقیق همراه باشید تا به بررسی بیشتر اسیلوسکوپ (Oscilloscope) و کاربردهای آن بپردازیم.
اسیلوسکوپ چیست؟
یک دستگاه اسیلوسکوپ می تواند یک ولتاژ ورودی را به عنوان سیگنال (تابع متغیر با زمان) دریافت کند و آن را بر حسب واحد زمان نمایش دهد. بنابراین، برای ما، ویژگی های اصلی سیگنال مانند فرکانس، مقدار rms و از همه مهمتر شکل موج سیگنال تعیین می شود. در اصل واژه oscilloscope به معنای نوسان نما یا نوسان سنج است. اسیلوسکوپ ها در اشکال مختلفی مانند اسیلوسکوپ کارتی، اسیلوسکوپ رومیزی و اسیلوسکوپ دستی برای کاربردهای مختلف ساخته می شوند.
انواع اسیلوسکوپ کدامند؟
1.اسیلوسکوپ آنالوگ
روش کار اسیلوسکوپ آنالوگ استفاده از لامپ پرتو کاتدی است. اسیلوسکوپ های آنالوگ معمولا سنگین هستند و نمایشگرهای تک رنگ کوچکی دارند. پارامترهای شکل موج باید به صورت بصری به دست آید. به عنوان مثال، برای به دست آوردن Vpp، تعداد خانه های موج را از پایین به بالا می شمارید و آن را در مقیاس زمانی ضرب می کنید.
2.اسیلوسکوپ دیجیتال
این یک نسل جدید از اسیلوسکوپ ها است و از مبدل A/D آنالوگ به دیجیتال برای تجزیه و تحلیل و نمایش سیگنال استفاده می کند. از ویژگی های منحصر به فرد اسیلوسکوپ دیجیتال میتوان به مواردی مانند وزن کم، صفحه نمایشگر های LCD رنگی، محاسبه اتومات مشخصه های سیگنال اشاره کرد. به عنوان مثال، برای محاسبه Vpp با استفاده از پارامترهای اندازه گیری، می توانید مقدار را بدون محاسبه دریافت کنید. از دیگر ویژگی های اسیلوسکوپ های دیجیتال می توان به حافظه، اتصال به کامپیوتر، کالیبراسیون خودکار، صفحه نمایش بزرگ، قابل حمل بودن و قیمت مناسب اشاره کرد.
اسیلوسکوپ در اندازه گیری چه پارامترهایی کاربرد دارد؟
سیگنال ولتاژ: اساسی ترین پارامتری که یک اسیلوسکوپ می تواند اندازه گیری کند سیگنال ولتاژ است. ولتاژ در هر لحظه از زمان مقدار متفاوتی دارد که به آن سیگنال الکتریکی می گویند. سیگنال اساسا یک تابع متغیر با زمان است و کاربرد اصلی اسیلوسکوپ اندازه گیری آن است.
فرکانس سیگنال: سیگنال هایی که در هر دقیقه تغییر می کنند فرکانس مدار نامیده می شوند. به بیان بهتر، فرکانس مولفههای تشکیل دهنده یک سیگنال الکتریکی است.
دامنه سیگنال: این پارامتر حداکثر مقداری است که در آن یک سیگنال در واحد زمان رخ می دهد.
دوره تناوب سیگنال: فاصله بین رخ دادن دو ماکسیمم سیگنال یا دو قله سیگنال یک تناوب نامیده میشود؛ که به زمان آن، دوره تناوب گفته میشود. این پارامتر، معکوس فرکانس می باشد.
مقدار موثر سیگنال: مقدار rms یک سیگنال مفهومی مشابه با مقدار میانگین یا میانه دارد، با این تفاوت که جذر میانگین مقادیر سیگنال در هر لحظه است. به عبارت دیگر، به عنوان مثال، 220 ولت مقدار موثر سیگنال الکتریکی برق شهر است.
مقدار پیک تا پیک موج: تفاوت بین حداکثر و حداقل مقدار یک موج الکترونی را مقدار پیک به پیک می گویند که معمولاً دو برابر پیک یا حداکثر مقدار یا دامنه موج است.
نحوه کار با اسیلوسکوپ چگونه است؟
اگر قبلا با این دستگاه کار کرده اید، می دانید که گزارش کار اسیلوسکوپ یکی از مهم ترین قسمت های آن است. در دستگاههای قدیمیتری که قبلاً معرفی شدند، صفحه نمایش درجهبندی شده بود و یک پنل CRT در پشت آن قرار داشت. به این ترتیب آنها می توانند مقادیر و پارامترهای مربوطه مانند مقدار پیک یا فرکانس سیگنال را اندازه گیری کنند. با گذشت زمان، اسیلوسکوپ ها تا جایی تکامل یافته اند که مقدار آن توسط خود ابزار اندازه گیری می شود. تنظیم مقیاس نمودار، نمایش همزمان سیگنال در رنگ های مختلف، اندازه گیری و محاسبه دقیق تر و … از کاربردهای اسیلوسکوپ است.
مهمترین مشخصات اسیلوسکوپ ها چیست؟
یک اسیلوسکوپ معمولی می تواند امواج جریان متناوب (AC) یا جریان مستقیم ضربانی (DC) را با فرکانس حدود 1 هرتز یا تا چند مگاهرتز نمایش دهد. اسیلوسکوپ های خوب می توانند سیگنال هایی را با فرکانس هایی تا چند صد گیگاهرتز نمایش دهند. صفحات نمایش اسیلوسکوپ ها به صورت افقی و عمودی تقسیم می شوند. از مهمترین مشخصات اسیلوسکوپ ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
🟣نرخ نمونه برداری: تعداد نمونه های سیگنال ورودی در هر ثانیه، هر چه این عدد بیشتر باشد، شکل موج جزئیات بیشتری را می تواند نمایش دهد.
🟣پهنای باند: بالاترین فرکانس یک موج سینوسی است که می توان آن را روی یک اسیلوسکوپ اعمال کرد و می توان آن را با دقت اندازه گیری کرد.
🟣تعداد کانال: این تعداد کانال هایی است که می توان برای این سیگنال استفاده کرد و آن ها را مشاهده کرد.
🟣حافظه: مقدار حافظه ای که برای نمونه برداری و نمایش شکل موج استفاده می گردد.
از کجا اسیلوسکوپ بخرم؟
در وبسایت تابان کنترل دقیق می توانید اسیلوسکوپ، مولتی متر و انواع تجهیزات الکتریکی را خریداری کنید. هنگام تصمیم گیری برای خرید اسیلوسکوپ، چند نکته وجود دارد، از جمله پهنای باند، زمان افزایش، نرخ نمونه، چگالی کانال و پروب های سازگار. پس همان طور که در این مطلب دانستیم وظیفه اصلی اسیلوسکوپ اندازه گیری ولتاژ است. به عبارت ساده باید بگوییم که در طبیعت نیروهای نامرئی وجود دارد و حسگرها می توانند این نیروها را به سیگنال های الکتریکی مرئی تبدیل کرده و توسط دستگاه هایی مانند اسیلوسکوپ قابل درک باشند.