ВИМІРЮВАННЯ НАПРУГ І СТРУМІВ Основні значення вимірюваних напруг і струмів

Скачати 0.62 Mb.

Назва	ВИМІРЮВАННЯ НАПРУГ І СТРУМІВ Основні значення вимірюваних напруг і струмів
Сторінка	5/9
Дата	24.03.2013
Розмір	0.62 Mb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Фізика > Документи

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4.3.2. Канал горизонтального відхилення

Канал горизонтального відхилення (КГВ)

називають також каналом розгортки. Він призначений для створення або посилення сигналу, що викликає горизонтальне переміщення променів із заданою швидкістю. При цьому напруга розгортання може створюватися як генератором, що входить до складу КГВ, так і подаватися від зовнішнього джерела. В обох випадках напруга розгортання підсилюється підсилювачем каналу горизонтального відхилення (КГВ) і подається до горизонтально відхиляючих пластин.

Залежно від форми напруги, що розгортає, а також схеми подачі цієї напруги на горизонтально відхиляючі пластини, розрізняють лінійну (пилкоподібну), синусоїдальну і кругову розгортку.

Основним видом розгортки є лінійна. Вона реалізується шляхом подачі на горизонтально відхиляючі пластини лінійно змінної (пилкоподібної) напруги. При цьому зображення сигналу на екрані відбувається в прямокутній Декартовій системі координат, зручній для спостереження.

Основними елементами КВВ в більшості осцилографів є: схема синхронізації, вузол керування, генератор розгортання, підсилювач каналу горизонтального відхилення (див. рис. 4.4).

Генератор розгортки є найважливішим елементом КГВ. Він призначений для отримання пилкоподібної напруги розгортки, що подається через ПГВ на горизонтально відхиляючі пластини. Принцип побудови і схемна реалізація генератора розгортки можуть бути різними (див. рис. 8.5). Однією із найважливіших вимог до генераторів пилкоподібної напруги (ГПН), що використовується в осцилографах, є лінійність прямого ходу. Чим більш лінійна розгортка, тим точніше відтворення досліджуваного процесу і тим менше похибка вимірювання. Процес впливу лінійності на якість зображення досліджуваного сигналу пояснюється на рис. 4.8.

Тривалість прямого ходу розгортки

визначає швидкість руху променя в горизонтальному напрямку і впливає на яскравість світіння осцилограми.

У більшості ГПН зміна тривалості розгортки здійснюється перемикачем, що прийнято позначати «Час/поділ.» і тарувати мс/поділ. або мкс/поділ.

Рис.4.8. Вплив лінійності розгортки на якість осцилограми
Розмір зображення сигналу на екрані ЕПТ по горизонталі пропорційний амплітуді пилкоподібної напруги. Амплітуда напруги розгортки повинна бути достатньою для відхилення променя на всю ширину ЕПТ.

Плавне регулювання тривалості всередині діапазону здійснюється потенціометром «Тривалість». Калібрована розгортка, тобто коли відхиленню променя по горизонталі відповідає визначеній тривалості, здійснюється при фіксованому положенні потенціометра «Тривалість».

Підсилювач горизонтального відхилення (ПГВ) — призначений для підсилення напруги розгортки до рівня, що забезпечує одержання розгортки на весь екран. Крім того, ПГВ може підсилювати сигнали розгортки, що подаються безпосередньо на вхід каналу горизонтального відхилення. У цьому випадку власний генератор розгортання відмикається.

У ПГВ розміщують деякі важелі керування роботою осцилографа. Так у більшості осцилографів в ПГВ здійснюється фіксована зміна підсилення напруги розгортки в число разів, що дорівнює коефіцієнту множення (перемикач «Множення»), а також плавна зміна підсилення при калібруванні КГВ підстроювальними елементами.

У схемі синхронізації формуються короткі однополярні імпульси з періодом проходження, рівним або кратним періоду синхронізуючого сигналу. Для цього в схемі синхронізації є спеціальні формуючі каскади. Залежно від того, яке джерело сигналу за допомогою перемикача використовується для формування імпульсів, що запускають (синхронізуючих) генератор розгортки, розрізняють три види (роди) синхронізації: внутрішню, зовнішню, від мережі.

При внутрішній синхронізації джерелом синхросигналу є сам досліджуваний сигнал, що подається із КВВ. При зовнішній синхронізації керування розгортанням здійснюється від зовнішнього джерела, сигнал якого подається на вхід КГВ.

При синхронізації від мережі джерелом сигналу синхронізації генератора розгортання служить напруга мережі електроживлення осцилографа.

Рис.4.9. Осцилограма при лінійній розгортці

В схемі синхронізації є, як правило, перемикач полярності синхросигналу і підсилювач з регулятором рівня напруги, що запускає (потенціометр «Рівень»). Напруга запуску визначає рівень спрацьовування каскадів, що формують імпульси запуску на виході схеми синхронізації.

Керуючий пристрій (КП) призначений для формування імпульсів, керуючих роботою генератора розгортання. Схемна реалізація КП може бути різноманітною. Найчастіше це мультивібратор або тригер, що виробляє прямокутні імпульси. У сучасних осцилографах використовуються універсальні КП, що працюють у неперервному режимі і режимі очікування. Переведення КП в режим очікування або в неперервний режим роботи здійснюється плавно за допомогою регулятора «Стабільність».

Пристрій порівняння і блокування (ППБ) призначений для блокування роботи КП на час існування перехідних процесів у генераторі розгортання після закінчення в ньому циклу формування лінійної напруги розгортки. В результаті подачі сигналу з ППБ на КП останній не реагує на імпульси запуску, які поступають зі схеми синхронізації, і перебуває у вихідному стані до закінчення зворотного ходу

і перехідного процесу в генераторі розгортки.

Динаміку роботи КГВ розглянемо при найбільш характерних режимах розгортки.

В автоколивальному неперервному режимі генератор розгортання працює неперервно незалежно від наявності сигналу. Цей режим використовується для спостереження сигналів з невеликою шпаруватістю або для спостереження одного або декількох періодів сигналу.

Приклад осцилограми подачі на вхід осцилографа послідовності імпульсів (рис. 4.9,а) і лінійної періодичної розгортки (рис. 4.9,6) показаний на рис. 4.9,в.

Процес синхронізації для даного випадку розглянемо на прикладі, коли як пристрій керування використовується мультивібратор, що синхронізується короткими імпульсами [55]

Рис.4.10.Часові діаграми процесу синхронізації

Імпульси синхронізації від’ємної полярності надходять на вхід синхронізації мультивібратора.

Період власних коливань

мультивібратора встановлюється більшим від періоду проходження синхроімпульсів

, і тому синхроімпульси змушують мультивібратор перевертатися в моменти приходу імпульсів.

Дійсно, в момент надходження від’ємного синхроімпульсу

на вхід синхронізації в мультивібраторі відбувається релаксаційний процес, період коливань мультивібратора коротшає і стає рівним періоду проходження синхроімпульсів (рис. 4.10).

Для стійкої осцилограми потрібно забезпечити необхідне співвідношення між

а також правильно вибрати величину імпульсу синхронізації.

Зазначені параметри підбирають звичайно експериментально при роботі з осцилографом. Спочатку при мінімальній напрузі синхронізації підбирають

, що приблизно дорівнює періоду досліджуваного сигналу, а потім при сповільненні руху осцилограми вводять сигнал синхронізації. По черзі підбираючи

, намагаються повного синхронізму, тобто стійкого зображення осцилограми.

Розглянутий режим неперервної роботи генератора розгортки практично не придатний для спостереження імпульсів з великою шпаруватістю. Дійсно, якщо період розгортання зробити рівним періоду проходження сигналу, то зображення імпульсу буде вузьким. Якщо ж період розгортання порівняємо із тривалістю імпульсу, то зображення буде блідим і нестійким, що пояснюється тим, що за період повторення імпульсів відбувається багато пробігів променя, але лише один співпадає із досліджуваним імпульсом і відображає його. Для спостереження сигналів із великою шпаруватістю, а також неперіодичних однократних сигналів в осцилографах передбачається режим очікування.

В режимі очікування, генератор лінійної розгортки починає працювати тільки з появою на вході осцилографа досліджуваного сигналу (на рис. 4.11 вхідний сигнал

показаний з врахуванням затримки

).

Під впливом вхідного сигналу з виходу схеми синхронізації на керуючий пристрій надходять імпульси, що запускають

, які переводять КП з вихідного стану в робочий. Керуючий пристрій виробляє прямокутний імпульс

, а в генераторі розгортання починає наростати напруга прямого ходу

. Тривалість прямокутного імпульсу визначає час прямого ходу променя (див. рис. 4.11).

Рис.4.11. Часові діаграми роботи ПГВ в режимі очікування
Сигнал пилкоподібної форми надходить на ПГВ і одночасно на вузол блокування. При досягненні пилкоподібним імпульсом встановленого рівня порівняння

керуючий пристрій повертається у вихідний стан і прямій хід припиняється. В пристрої формування починається спад напруги (зворотний хід), і вона також повертається у вихідний стан. У зв’язку з різким переходом від прямого ходу до зворотного в пристрої формування пилкоподібних імпульсів виникає перехідний процес, до закінчення якого керуючий пристрій не повинен реагувати на імпульси, що запускають, тобто повинен перебувати у вихідному стані. Ця вимога реалізується за допомогою вузла блокування, де виробляється сигнал блокування

, який надходить на вузол керування. Процес «гальмування» переходу керуючого пристрою від вихідного стану до робочого називається блокуванням генератора розгортки.

Таким чином, в режимі очікування напруга розгортання виробляється тільки при наявності спеціального сигналу запуску. Після того, як під дією напруги розгортання, промінь робить один прямий і один зворотній ходи, генератор розгортки припиняє роботу і «чекає» приходу наступного імпульсу запуску.

Одноразовий режим забезпечує одиночний запуск розгортки. Цей режим використовується для спостереження одиночних і неперіодичних сигналів. Для фіксації результатів застосовується фотографування або трубка із значним післясвітінням.

Розглянуті режими роботи КГВ аналізувалися для випадку лінійної розгортки. При проведенні деяких досліджень за допомогою осцилографа на його горизонтальні пластини подається не пилкоподібна, а синусоїдальна напруга

, тобто здійснюється синусоїдальна розгортка. В цьому випадку, як і при лінійній розгортці, лінія розгортання це - горизонтальна лінія, але швидкість переміщення променями змінюється за синусоїдальним законом. Миттєве значення відхилення променя по горизонталі:

,

де

— амплітуда відхилення променя по горизонталі.

Синусоїдальна розгортка має практичний інтерес, коли на вертикально відхиляючі пластини також подається синусоїдальний сигнал

, зсунутий по фазі відносно

на кут

. В цьому випадку на екрані ЕПТ з’являється фігура Ліссажу, форма якої залежить від амплітуд відхилень електронного променя по вертикалі, горизонталі, початкової фази однієї з напруг і описується рівністю: [25]

, (4.5)

де

— амплітуда відхилення променя по вертикалі.

Формула (4.5) є рівнянням еліпса, тобто фігура Ліссажу на екрані в розглянутому випадку - еліпс.

Залежно від фазового зсуву між відхиляючими напругами

форма і нахил еліпса буде змінюватися:

якщо

;

якщо

;

тобто в цих випадках еліпс вироджується в прямі, нахилені під кутом до осі

.

При

прямі нахиляються під кутом

або

до горизонтальної осі відповідно:

якщо

. Це рівняння еліпса з півосями, що збігаються з осями координат. При

осцилограма приймає вигляд кола з радіусом

(див. табл. 4.1).

Таким чином, форма і нахил еліпса є ознаками фазового зсуву між відхиляючими напругами. Якщо сигнали

мають нерівні частоти і початкові фази, то фігури Ліссажу приймають більше складний вигляд. Синусоїдальна розгортка застосовується для вимірювання частоти, фазового зсуву, параметрів модульованих коливань і інших величин.

Для вимірювання фазового зсуву і порівняння частот двох сигналів часто використовується кругова (еліптична) розгортка, отримана на основі синусоїдальної. Для цього на входи осцилографа подаються гармонічні сигнали від одного джерела, але зсунуті по фазі на 90° за допомогою фазообертаючого ланцюжка. На екрані осцилографа виходить осцилограма у вигляді кола або еліпса — лінія кругового розгортання.

Тут важливо наголосити, що протягом періоду напруги, що розгортає, світла пляма робить один оберт по колу, тобто число обертів у секунду дорівнює частоті напруги, що розгортає. В процесі дослідження з використанням кругової розгортки вхідний сигнал подається, як правило, на модулятор ЕПТ через канал

Рис.4.12 Ілюстрація розтягнутої розгортки

Крім розглянутих типових режимів роботи КГВ, при проведенні осцилографічних вимірювань виникає необхідність застосування спеціальних розгорток, наприклад для детального розгляду окремих ділянок досліджуваного сигналу. Розглянемо деякі з цих режимів [14].

Розтягнута розгортка реалізується за рахунок додаткового підсилювача напруги генератора розгортки (рис. 4.12). При цьому частина осцилограми може виходити за межі екрана, але шляхом зсуву променя по горизонталі встановлюється зображення частини сигналу, що підлягає детальному вивченню.

Затримана розтягнута розгортка реалізується з використанням двох генераторів розгортки КГВ. В цьому режимі основна розгортка запускається імпульсом у момент

(рис. 4.13,а), а момент запуску швидкої розгортки

визначається регульованим рівнем запуску, тобто затримка запуску другого генератора розгортки регулюється, що дозволяє вибирати ділянку для детального вивчення (розтягання в часі). В цьому випадку на екрані видно тільки розтягнутий сигнал за рахунок генератора Б, а генератор розгортки А використовується як генератор часу затримки.

Якщо момент

(рис. 4.13,а, 6, в) передує точці 7 (рис. 4.13,в), то сигнал на екрані осцилографа в режимі затриманого розтягнутого розгортання буде мати вигляд, показаний на рис. 4.13,е.

Рис.4.13. Ілюстрація затриманої розтягнутої розгортки
Затримана розгортка може бути реалізована і іншим способом. Сигнал, який надходить, (рис. 4.13,а) запускає пристрій затримки, а наприкінці імпульсу затримки (рис. 4.13,в) вмикається генератор розгортки. Регулюючи величину затримки, як і в розглянутому випадку, можна переміщати розтягнуту ділянку зображення і розглядати різні частини сигналу.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Схожі:

Тема Кількість годин Технічне обслуговування і ремонт електричних машин змінного та постійного струмів	Тема Кількість годин Технічне обслуговування і ремонт електричних машин змінного та постійного струмів
РОБОТА БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ В УМОВАХ ОСОБЛИВИХ НАВАНТАЖЕНЬ РОЗДІЛ... Основна причина землетрусів – розрядка внутрішніх напруг Землі. Виявляються землетруси, головним чином, в зонах активних рухів земної...	Уроку: узагальнити та систематизувати знання учнів з теми Обладнання: стенди «Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва» і «Електрохімічний ряд напруг металів», речовини хлорид...
2. Опис. Змістові модулі Прилади. Загальні відомості, терміни і поняття в колах постійного струму. Електричні кола з одним джерелом живлення, послідовне,...	Величини та їх вимірювання. Довжина. Одиниці вимірювання довжини. Сантиметр Мета. Познайомити учнів з поняттями: величина, вимірювання величин, одиниця вимірювання (мірка); встановити з учнями загальний
УРОК 37. ВИДИ КУТІВ. ВИМІРЮВАННЯ КУТІВ Мета Мета. Ознайомити учнів з одиницею вимірювання кутів, з будовою транспортира та правилами користування ним; зі змістом властивостей...	УРОК 39. ВИДИ КУТІВ. ВИМІРЮВАННЯ КУТІВ Мета. Систематизувати знання... Запишіть, використовуючи позначення: градусна міра кута МОК дорівнює 35° [кута АВС дорівнює 25°]
Питання щодо підготовки до здачі екзамену з дисципліни "РАДІОВИМІРЮВАННЯ"... Вимірювання коефіцієнта амплітудної модуляції амплітудномодульованного (AM) сигналу	ВИМІРЮВАННЯ ЧАСТОТИ ЕЛЕКТРИЧНИХ СИГНАЛІВ Загальні відомості У багатьох галузях науки і техніки вимірювання частоти електромагнітних коливань є одним з найпоширеніших видів вимірювань

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання