Как пользоваться осциллографом

Максим Исаев
Время чтения: 10 мин
203

Осциллограф – это цифровой или аналоговый прибор предназначенный визуального контроля формы напряжения и токов. Любой мастер или инженер занимающийся ремонтом электроники, должен уметь пользоваться Oscilloscope, для проведения диагностики.

Назначение осциллографа

Для разработки и ремонта современной электронной техники нужны специализированные знания в области электронных схемопостроений. При проектировании или исследовании любой схемы необходимо проводить измерения.Так как большинство схем имеют импульсный режим работы, то приборы должны соответствовать исследуемой технике. 

Если мы до этого могли свободно обходиться мультиметром, измеряя необходимые значения токов и напряжения, то при диагностике современной электроники этого будет недостаточно. Так как помимо значений измеренных мультиметром, необходимо визуально контролировать форму сигнала устройства или участка схемы, который исследуется. 

В этом случае применяется прибор называемый – Осциллографом. Данный прибор визуально показывает какие процессы происходят в электрической схеме, в определенный момент исследования. На практике научиться применять Oscilloscope можно пройдя очное обучение по программе Электроника и схемотехника в Bgacenter.

Визуализация процессов используя АКИП-4115/4А
Визуализация процессов используя АКИП-4115/4А

Осциллографы существуют двух видов: 

  • аналоговые
  • цифровые

Развитие электронной техники вытеснили аналоговые, а цифровые завоевали особую популярность среди электронщиков и начинающих радиолюбителей. За счет простоты их использования, а также минимальной подготовки к работе. Данные приборы обладают большим функционалом, многими полезными функциями, которые отсутствуют у аналоговых приборов. При ремонте и настройке блока питания APW8 необходимо применять Oscilloscope, для визуального контроля амплитуды и длительности на входах полевых транзисторов каскада PFC и оконечного каскада.

Осциллограф – это практически тот же вольтметр, где измеряется напряжение, поэтому прибор подключается параллельно к участку измеряемой цепи, либо параллельно источнику питания. Если применить закон Ома, то можно увидеть форму тока. Для этого необходимо применить сопротивление значением 1 Ом, а при делении напряжения на сопротивление в 1 Ом получим силу тока и его форму.

Настройка осциллографа

В данной инструкции будем рассматривать все примеры, применяя цифровой осциллограф АКИП-4115/4А. 

Для использования прибора его необходимо подключить к электрической сети, при помощи сетевого шнура идущего в комплекте с прибором. 

Далее на верхней части корпуса необходимо нажать кнопку, подождать некоторое время, когда загрузится программа осциллографа. На экране появится заставка с названием прибора. После загрузки операционной системы устройства засветится дисплей (горизонтальная линия на экране прибора). 

АКИП-4115/4А
АКИП-4115/4А

Так как Oscilloscope является двух канальным, то по умолчанию включается первый канал. Клавиша КАН 1 на передней панели, обозначена желтым цветом. Канал подсвечивается, а на экране прибора так же светится желтая линия. 

В нижней части панели управления имеется высокочастотный разъем BNC (Bayonet Neill-Concelman), также желтого цвета, что соответствует подсвечиваемой линии на экране осциллографа. Для второго канала используется синий цвет, это связано с  удобством в работе при одновременном наблюдении осциллографом сигнала в исследуемом устройстве.

КАН1
КАН1

Для дальнейшей работы необходимо перейти к определенным настройкам АКИП-4115/4А. По умолчанию может быть выставлен определенный режим работы, например заданный производителем (язык интерфейса, время, значения настроек). Для этого в данном приборе существует специализированное меню которое имеет 6 независимых функциональных кнопок расположенных в верхней части настроечного блока в два ряда.

Верхний ряд имеет клавиши: 

  • Курсоры
  • Сбор информации
  • Зап. вызов
Верхний ряд кнопок меню
Верхний ряд кнопок меню 

Нижний ряд имеет клавиши: 

  • Измерение 
  • Дисплей
  • Утилиты
Нижний ряд кнопок меню
Нижний ряд кнопок меню

Слева от данного меню находится регулятор “УСТАНОВКА”, который необходим для настройки необходимых параметров прибора в соответствующем МЕНЮ.

image9

При нажатии кнопки “Утилиты” в правой части экрана прибора появляется 4-х страничное меню. Самая верхняя клавиша “Меню вкл/выкл” может удалять при нажатии на нее меню с экрана прибора. В нижней части блока кнопок расположенных на панели экрана, расположена кнопка “Печать”. При помощи которой можно записать данные с экрана осциллографа на флеш носитель. 

При повторном нажатии на клавишу “Меню вкл/выкл” меню снова появляется на экране. 4-х страничное меню, можно переключать нажимая пятую клавишу сверху. 

Кнопка Меню ВКЛ/ВЫКЛ
Кнопка Меню ВКЛ/ВЫКЛ

При выборе первой страницы меню, клавишей “1” можно включить подменю “СТАТУС”, при этом на экране осциллографа появляется информация о статусе прибора. Выход из этого подменю осуществляется нажатием клавиши “Однократно”.

Статус прибора
Статус прибора

Клавиша подменю “2” управляет отключением и включением звукового сигнала.

Клавиша “3” выводит на экран частоту измеряемого сигнала.

Кнопка “4” позволяет выбрать язык интерфейса. 

При нажатии клавиши “5” включается вторая страница подменю. В этой вкладке, нажимая на кнопку “1” выполняется самокалибровка. 

В режиме Самокалибровки необходимо отключить от прибора все пробники и кабели. Затем нажать кнопку “Однократно”, при этом появляется шкала зеленого цвета, которая заполняется. После завершения Самокалибровки нажать кнопку “Однократно”. Для выхода из режима Самокалибровки необходимо нажать клавишу “ПУСК/СТОП”.

Кнопка Однократно
Кнопка Однократно

Режим “Самотестирования”. При нажатии клавиши “2” открывается подменю соответствующее кнопкам:

  • 1 – Тест экрана (Screen Test). При нажатии этой клавиши, экран становится красным. Дальнейшее нажатие кнопки “Однократно”, цвет экрана может меняться на зеленый и синий. Эта функция помогает контролировать наличие основных цветов RGB (красный, зеленый, синий). Выход из данного меню осуществляется нажатием кнопки “ПУСК/СТОП”
  • 2 – Тест клавиатуры (Keyboard Test). При нажатии этой клавиши можно протестировать работу всех клавиш. При этом на экране соответствующая кнопка будет менять цвет на зеленый. Что говорит о исправности клавиш.
  • 3 – Тест Свд (LED Test). Проверка работоспособности подсветки кнопок. 

Выход из данного подменю осуществляется нажатием кнопки “Утилиты”.

Утилиты
Утилиты

Страница 3 подменю. Соответствие кнопок настройкам:

  • 1 – Обновление ПО
  • 2 – “Доп/Контр” использование дополнительных настроек
  • 3 – “Запись” – записывает данные на нужный носитель, в соответствии с выбранным подменю
  • 4 – “Установки порта”

Страница 4 подменю. Соответствие кнопок настройкам:

  • 1 – Режим сохранения долговечности светодиодов
  • 2 – Регистратор

Дисплей” – клавиша основного меню 

При нажатии этой кнопки высвечиваются следующие пункты подменю:

  • 1 – “Вектор”
  • 2 – “Послесвечение”
  • 3 – “Яркость луча”
  • 4 – “Яркость сетки”

При нажатии клавиши “1” мы можем видеть линию осциллографа либо в виде точек, либо в виде прямой линии (вектор).

При нажатии клавиши “2” выбираем длительность свечения экрана после проведения измерения. От 1 секунды до бесконечности.

При нажатии клавиши “3” – мы можем регулировать яркость свечения луча при помощи ручки регулятора “Установка”.

При нажатии клавиши “4” мы можем регулировать яркость координационной сетки, для удобства пользования.

Выход из этого меню осуществляется нажатием клавиши “Утилиты”

Измерения” – клавиша основного меню

При нажатии этой кнопки открывается пять видов подменю:

  • 1 – Напряжение. Выбор источника канала. Выбор типа измерения напряжения.
  • 2 –  Время. Также выбор источника канала и тип длительности (частота)
  • 3 – Задержка. 
  • 4 – Все измерения. Канал, напряжение и время. Сразу три характеристики одновременно отображаются на экране. 
  • 5 – Удалить измерения.

Курсоры” – клавиша основного меню

Устанавливает линии ограничения измерений по амплитуде и по частоте

Сбор информации” – клавиша основного меню

Используется режим выборки

Зап/Выз” – клавиша основного меню

Переводит режим осциллографа при нажатии первой клавиши к заводским настройкам.

Начальные установки” переводит осциллограф к начальным установкам пользователя

Помощь” – нажатие на эту кнопку вызывает справочное меню. Перемещение осуществляется с использованием кнопок 1-5.

Пуск/Стоп” – применяется для остановки исследуемого сигнала. Чтобы измерить его длительность и амплитуду.

АВТО” – автоматически находит исследуемый сигнал подаваемый на щупы осциллографа, для его дальнейшего исследования.

Регулятор управления вертикальной разверткой первого канала (желтого цвета) предназначен для выбора оптимальной величины амплитуды, для исследования сигнала.

Регулятор “Смещение” луча в вертикальном направлении

Что измеряет осциллограф

Для полноценной диагностики электронного устройства применяется Oscilloscope.

При помощи осциллографа можно измерить следующие параметры:

  1. Максимальную амплитуду любого сигнала
  2. Посмотреть эпюру напряжения и тока 
  3. Измерить частоту сигнала
  4. Просмотреть фазу сигнала
  5. Измерить постоянное напряжение 

Амплитуда сигнала есть максимальное значение которое выдается генератором при его работе. Если производить измерения мультиметром, то мы видим действующее значение тока или напряжения. Что зачастую бывает не достаточно при проектировании или ремонте электронных устройств. Поэтому в данном случае целесообразно применить мультиметр который измеряет максимальные амплитудные значения. Часто для этих целей применяется осциллограф. Например при рассмотрении синусоидального напряжения электрической сети через понижающий трансформатор на выходе диодного моста без сглаживающего конденсатора фильтра.

Амплитуда сигнала
Амплитуда сигнала

Эпюра напряжения или тока – это осциллограмма, то есть изображение на экране осциллографа, поданного на вход прибора любого исследуемого электрического сигнала. Измерения можно проводить в любой интересующей нас контрольной точке и сравнить ее с данными производителя.

Эпюра синусоидального напряжения сети
Эпюра синусоидального напряжения сети

Частота сигнала – значение исследуемого сигнала во временном диапазоне по оси Х осциллографа. Так как данный сигнал измеряется по времени (сек, миллисекунд, микросекунд), то частота величина обратная времени. Поэтому для нахождения частоты необходимо применить формулу: 

f = 1/T 

где f – частота, в Гц (Hz)

T – время, в сек (S)

Частота сигнала формы Меандр
Частота сигнала формы Меандр

Фаза сигнала – измеряется при помощи двух каналов. На один вход подается один исследуемый сигнал, на второй вход подается другой сигнал на этой же частоте. Сдвиг сигналов на экране прибора по времени и есть фаза.

Измерение постоянного напряжения. При помощи прибора можно измерять не только амплитудное переменное значение, но и постоянную составляющую напряжения.

Осциллограф без сигнала на входе
Осциллограф без сигнала на входе

Измерение напряжение источника постоянного тока. На фото заметно поднятие горизонтальной полосы вверх относительно первоначального значения. Согласно координационной сетки Вольт/деление по оси Y можно рассчитать фактическое напряжение на выходе источника питания 

Измерение постоянного напряжения
Измерение постоянного напряжения

Как работает осциллограф

Последовательность работы с осциллографом:

  1. Включить Oscilloscope в электрическую сеть. 
  2. Согласно инструкции выбрать соответствующие настройки в пунктах меню (язык, время, и т.д.).
  3. Произвести калибровку прибора.
  4. Подключить высокочастотные измерительные провода BNC к соответствующим разъемам, в соответствии с маркировкой.
  5. Начать проводить измерения, присоединив щуп к исследуемой точке на электронной плате. 
  6. Если исследуемый сигнал не отображается на экране осциллографа в ручном режиме, необходимо нажать кнопку “АВТО”. При этом прибор покажет исследуемый сигнал.
  7. В случае когда эпюра сигнала не помещается на экране, ее необходимо удержать кнопкой “ПУСК/СТОП”, затем регуляторами вертикального и горизонтального усиления довести картинку до оптимального отображения.
  8. Во время проведения работ с осциллографом, соблюдайте технику безопасности. Особенно это касается при ремонте горячей части импульсного блока питания, привязанной к электрической сети. В этом случае, для полной безопасности лучше использовать разделительный трансформатор.

Как пользоваться осциллографом

Перед тем как начать пользоваться Oscilloscope, важно определиться какой сигнал предварительно может в данной точке измеряться прибором по амплитуде. Это необходимо в целях исключения поломки прибора. Согласно инструкции установить на приборе максимальное значение напряжения В/Деление по развертке Y. А по развертке X ожидаемую частоту сигнала. 

Только после этого подключаем прибор к соответствующей контрольной точке для измерений. Затем проанализировать появившуюся эпюру напряжения. Для удобства отсчета существуют ручки смещения: 

  • по оси координат Y – вертикальное отклонение
  • по оси Х – горизонтальное отклонение

При помощи этих регуляторов сместить полученное изображение к началу координат, для удобства отсчета. По осям Ординат и Абсцисс (Y,Х) существует координатная сетка. Она привязана к соответствующим условным значениям. По выбранным значениям можно посчитать полученное значение напряжение в вольтах и время в секундах. Для нахождения частоты, необходимо перевести время в частоту, по формуле f = 1/T.

Измерение сигнала с ШИМ-контроллера (видео)

Для примера возьмем плату от рабочего телевизора и посмотрим выходные импульсы с ШИМ-контроллера в различных режимах работы:

  • в дежурном режиме – когда телевизор включен в сеть, до нажатия на кнопки включения
  • в рабочем режиме – после нажатия на кнопку включения (или что то же самое под нагрузкой)

 

Удобно применять осциллограф, для исследования электрической схемы в случае, когда ШИМ-контроллер был бы не исправен. При присутствии питания на ШИМ-контроллере выходных импульсов не было бы. А присутствовало бы какое-нибудь напряжение. А это в свою очередь говорит о неисправности самого ШИМ-контроллера или его цепей.

Выводы

  • Научиться применять осциллограф необходимо каждому электронщику и начинающему радиолюбителю, занимающемуся разработкой, производством, настройкой, диагностикой и ремонтом электронных устройств.
  • Важно уметь анализировать полученные результаты, основываясь на понимании  работы электронных компонентов.
  • Осциллограф является сложным устройством, но научится им пользоваться не составляет особого труда.
Оцените материал:
Загрузка...

Комментарии

guest
0 Комментарий
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии