کار با اسیلوسکوپ – بخش سوم { اندازه گیری سیگنال}

مقدمه

با سلام خدمت همه شما دوستان گرام. در این جلسه میخواهیم  کار با اسیلوسکوپ رو یاد بگیریم. ما قبلا دو جلسه دیگه در مورد اسیلوسکوپ منتشر کرده بودیم که پیشنهاد میکنم برای فهم بهتر ، اون آموزش ها رو از لینک زیر بخونید:

• بخش اول – واژه شناسی اسیلوسکوپ
• بخش دوم – آناتومی اسکوپ و آشنایی با پراب

Setup  اولیه اسکوپ:

[post_shop]

تعداد سیگنال هایی که در دنیای بیرون وجود داره ، بی نهایت است. به همین خاطر ما همیشه برای هر سیگنال باید تنظیمات خاص خودش رو روی اسکوپ انجام بدیم ولی یه سری گام های اولیه وجود داره که با هر سیگنالی که برخورد میکنیم ، باید اون ها رو انجام بدیم. در ادامه این متن این گام ها رو یاد خواهیم گرفت.

انتخاب پراب و راه اندازی آن:

در گام اول ما باید یک پراب رو انتخاب کنیم. معمولا یک پراب passive ، جوابگوی همه نیازهای ما خواهد بود.

در مرحله بعد، قبل از اتصال به اسکوپ ما باید میزان تضعیف پراب رو تعیین کنیم. معمولا تضعیف 10X ، گزینه مناسبی برای ما هست. اما اگه میخواید سیگنال هایی با دامنه پایین رو اندازه گیری کنید ، از 1X استفاده کنید.

اتصال پراب به اسکوپ و تست پراب:

پراب رو به کانال شماره 1 اسکوپ متصل کنید و سپس اسکوپ رو روشن کنید. مقداری صبر کنید. بعضی از اسکوپ ها مثل PC های قدیمی ، مقدار طول میکشن تا به صورت کامل بالا بیان.

وقتی که اسکوپ بالا اومد ، شما باید مربع های تقسیم بندی ، تنظیمات و یک خط صاف با یه خورده نویز رو روی صفحه نمایش اسکوپ مشاهده کنید. یه چیزی شبیه به شکل زیر:

بر روی صفحه نمایش اسکوپ شما میتونید تنظیماتی که قبلا انجام شده رو ببینید.( تنظیماتی مثل Volt/div یا Second/dive ) از اون تنظیمات صرف نظر کنید و مطابق زیر ، یک اسکوپ رو در حالت استاندارد تنظیم کنید:

• کانال 1 را روشن و کانال 2 را خاموش کنید
• کانال 1 را در حالت DC قرار دهید.
• منبع تریگر را بر روی کانال 1 قرار دهید. ( اصلا منبع تریگر رو روی حالت تریگر خارجی و یا کانالی دیگر قرار ندید.)
• نوع تریگر رو  روی حالت لبه بالارونده (rising edge) قرار بدید و مد تریگر رو هم حالت auto بذارید.
• حتما تست کنید که تضعیفی که اسکوپ به شما نشون داده میشه با تضعیفی که شما بر روی پراب اعمال کردید ، یکسان باشه.

برای راهنمایی های کاملتر در این مورد میتونید به User manual اسکوپ خود مراجعه کنید. ( مثلا ما در اینجا از اسکوپ GA1102CAL استفاده میکنیم که از این لینک میتونید راهنمای اون رو دانلود کنید.)

تست پراب:

حالا باید برای تست سالم بودن پراب و اسکوپ ، پراب رو به یک سیگنال خاص وصل کنیم. روی اکثر اسکوپ ها ، یک منبع تولید فرکانس تعبیه شده که این منبع ، فرکانس مشخصی داره. در اسکوپ GA1102CAL ،( که ما در اینجا به عنوان مثال میخوایم ازش استفاده کنیم) این منبع در گوشه پایین سمت راست اسکوپ قرار داره و یک موج مربعی با فرکانس 1KHz رو تولید میکنه. این منبع ، دو قسمت رسانای مختلف داره. به یکی از این قسمت ها باید نوک پراب رو وصل کنیم و به قسمت دیگری باید زمین پراب رو وصل کنیم. شکل زیر رو ببینید:

به محض این که شما این کار رو انجام بدید ، یک سیگنال رو بر روی صفحه اسکوپ خواهید دید. با استفاده از دکمه های چرخشی قسمت های افقی و عمودی میتونیم یک سری مانورها رو روی این موج انجام بدیم. دکمه های چرخشی مربوط به تنظیم مقیاس رو در جهت عقربه های ساعت بچرخونید تا بر روی این شکل zoom کنید و اون ها رو در خلاف جهت عقربه های ساعت بچرخونید تا عمل zoom out ، انجام بشه. همچنین میتونید از دکمه های تغییر مکان استفاده کنید تا مکان موج خودتون رو جا به جا کنید.

اگه موج شما به صورت پایدار و ثابت روی صفحه نمایش نیست ( یعنی حرکت میکنه) ، دکمه چرخشی مربوط به مکان تریگر رو بچرخوید. فقط حتما مطمین باشید که تریگر از پیک ولتاژ موج شما بالاتر نباشه. به صورت پیش فرض ،نوع  تریگر باید روی حالت لبه تنظیم شده باشه که این گزینه  برای موج های مربعی مثل شکل ما مناسب هست.

سعی کنید دکمه های چرخشی رو جوری جا به جا کنید که فقط یک دوره تناوب از موج خودتون رو صفحه نمایش مشاهده کنید. مثل شکل زیر:

جبران تضعیف پراب :

اگه شما پراب رو روی 10X تنظیم کرده باشید و یک شکل موج مربعی خوب مثل شکل بالا نبینید ، در این صورت نیاز هست که تضعیفی که پراب انجام میده رو جبران کنیم. اکثر پراب ها روی خودشون یک پیچ دارند که با چرخش اون پیچ میشه ، خازن شانت موازی شده در پراب رو تنظیم کرد.

با چرخش این پیچ ، خواهید دید که شکل موج شما بر روی صفحه نمایش اسکوپ ، مشابه با شکل زیر تغییر میکنه:

این پیچ رو تا زمانی بچرخونید که شکل شما به صورت یک موج مربعی خوب در بیاد. البته توجه داشته باشید که جبران تضعیف فقط در صورتی نیاز خواهد بود که شما پرابتون رو روی 10X تنظیم کرده باشید.

اندازه گیری یک سیگنال واقعی

حالا وقت اون رسیده که یک سیگنال واقعی رو اندازه گیری کنیم. ابتدا باید یک مدار یا یک ژنراتور یا … داشته باشیم تا خروجی اون مدار رو به اسکوپ وصل کنیم و نتیجه رو ببینیم.

اولین نکته در اندازه گیری یک سیگنال ، پیدا کردن یک زمین قابل اطمینان هست. اون قسمت مربوط به زمین پراب رو به یک جای مدارتون که مطمین هستید زمینه ، وصل کنید. گاهی اوقات برای اتصال زمین ، مجبور خواهید بود که یک سیم رو به زمین مدار وصل کنیم و سر پراب رو به اون سیم وصل کنیم. ( مثلا وقتی که یک کانکتور مادگی به نقطه زمین مدار وصل شده. ) البته نوک پراب هم در شکل های مختلفی وجود داره که در این مواقع میتونه برای ما کارساز باشه. مثلا نوک تیز یا حالت قلابی یا … که میتونه به ما کمک کنه. سعی کنید  پراب رو با نوکی بخرید که بیشتر برای شما کارایی داره.

در مرحله بعد ،مطابق شکل بالا نوک اصلی پراب رو به مدارتون وصل کنید. در این حالت اگه مدار یا دستگاه شما یک خروجی داشته باشه ، باید یک سیگنال رو بر روی صفحه نمایش مشاهده کنید. البته ممکنه شما دوست داشته باشید که با تنظیم دکمه های چرخشی بخش های افقی و عمودی ، سیگنال رو برای خودتون بهتر نمایش بدید. مثلا اگه شما یک موج مربعی با دامنه 5 ولت و فرکانس 1 کیلوهرتز داشته باشید ، تنظیم مقدار Volt/div بر روی 0.5 ولت تا 1 ولت  و  Second/div بر روی 100 میکرو ثانیه میتونه گزینه مناسبی باشه. ( 14 مربع تقریبا 1.5 دوره تناوب رو برای شما رو صفحه نمایش نشون میدن)

اگه بخشی از لبه های پایین با بالای مدار شما از صفحه نمایش خارج شده بود ، میتونید از” دکمه مربوط به تغییر مکان در حالت عمودی” استفاده کنید و همه سیگنال رو در صفحه نمایش ببینید. همچنین اگه سیگنال شما DC  باشه ممکنه بخواید سطح 0 ولت رو در قسمت پایین صفحه نمایش تنظیم کنید.

بعد از تنظیم دکمه های مقیاس عمودی و افقی ، ممکنه سیگنال شما نیاز به تریگر داشته باشه. تریگر در حالت لبه (Edge triggering) ساده ترین حالت استفاده از یک تریگر هست. از این تریگر استفاده کنید و سطح تریگر رو در نقطه ای تنظیم کنید تا فقط لبه بالارونده رو در یک دوره تناوب مشاهده کنید.

حالا دوباره مقیاس ، مکان نمودار و تریگر رو به همین شکل تکرار کنید تا شکل موج دلخواهتون رو صفحه نمایش نشون داده بشه.

اندازه گیری مشخصات یک سیگنال

بعد از این که سیگنال به طور مناسبی روی صفحه اسکوپ نشون داده شد ، حالا وقت اون رسیده تا مشخصه های یک سیگنال مثل دوره تناوب ، دامنه ولتاژ و … رو بدست بیاریم. بعضی از اسکوپ ها از ابزارهای بیشتری برای اندازه گیری این مشخصات برخوردار هستند اما همه اسکوپ دارای حداقل ابزارهایی برای اندازه گیری دامنه ، فرکانس و دوره تناوب هستند.

خیلی از اسکوپ های جدید ، به طور پیش فرض برخی از پارامترهای یک سیگنال رو بر روی صفحه نمایش خودشون نشون میدن. بدون این که ما نیاز داشته باشیم اون پارامترها رو اندازه گیری کنیم. از این نمونه پارامترها میتوان به فرکانس ، Duty cycle ، میانگین دامنه و … اشاره کرد. شکل زیر رو ببینید:

در شکل بالا ، فرکانس سیگنال ، ماکزیمم ولتاژ ، دوره تناوب ، Duty cycle ، و ولتاژ پیک تو پیک بر روی صفحه نمایش نشون داده شده است. همونطور که مشاهده میبینید ، در اسکوپ های دیجیتال ، ما تقریبا نیازی به اندازه گیری چیزی نداریم و خود اسکوپ برای ما همه چیز رو اندازه گیری میکنه و نشون میده.

[/post_shop]

یکی دیگر از ابزارهایی که در اسکوپ میتونه برای ما کارساز باشه ، cursor ها ( نشانه گرها) هستند. این نشانه گرها بر روی صفحه نمایش ، در هر دو محور افقی و عمودی قابلیت حرکت دارند. نشانه گرها معمولا جفتی هستند. یعنی در محور ولتاژ و محورها از هر کدومشون دو تا وجود داره که ما میتونیم اختلاف زمانی یا ولتاژی بین اون دو نشانه گرها رو بدست بیاریم.

اکثر اسکوپ های جدید ، قابلیت ذخیره سازی ، پرینت موج رو دارند. بنابراین میتونید در هنگام نیاز از این خواص استفاده کنید تا سیگنال های مختلف رو با هم دیگه مقایسه کنید و نتیجه گیری های لازم رو انجام بدید.

برای کسب اطلاعات بیشتر در این مورد نیز حتما به راهنمای اسیلوسکوپی که خریدید ، مراجعه کنید.

خوب دوستان. این جلسه هم به پایان رسید. مثل همیشه میتونید ما رو در تلگرام و یا اینستاگرام دنبال کنید.