Лабораторна робота N
Вивчення будови, принципу дії та застосування електронного осцилографа для електричних вимірювань
8.1 Мета роботи
Ознайомлення з призначенням i будовою електронних осцилографiв з розжареним катодом. Практичне виконання вимiрювань напруги, струму, часових iнтервалiв, частоти, кута зсуву фаз, складової комплексного опору та iнших електричних величин з допомогою осцилографа. При пiдготовцi до роботи студенти повиннi самостiйно продумати i завчасно пiдготувати програму виконання роботи для заданого їм варiанта, вибрати або скласти самостiйно необхiднi для цього схеми вимiрювань, запропонувати свої рiшення в здiйсненнi вимiрювань дiючих значень синусоїдальних струмiв i напруг з допомогою осцилографа. Пропонується продумати методику використання осцилографа як нуль iндикатора i методику визначення добротностi конденсаторiв. Робота складається з трьох рiзних варiантiв. Номера варiантiв студентам вказуються iндивiдуально. Перед початком занять студенти представляють викладачу докладний опис ходу виконання заданого їм варiанта роботи. Непiдготовленi студенти до занять не допускаються.
8.2 Програма роботи
Під час заняття студент повиненОзнайомитись з будовою і принципом дії електронного осцилографа С1-49 та інших технічних засобів, які використовуються в лабораторній роботі.Включити і підготувати до роботи осцилограф згідно додатку 1. Згідно заданого викладачем варіанту вибрати або скласти самостійно необхідні для цього схеми вимірювань електричних величин за допомогою осцилографа. Результати вимірювань оформити у звіті і зробити висновки про точність вимірювання.
8.3 Основні теоретичні положення необхідні для виконання роботи. Опис лабораторної установки
8.3.1 Будова електронного осцилографа
Електронно-променеві осцилографи є універсальними електро – вимірювальними приладами, що дозволяють змінювати різні електричні величини і візуально спостерігати процеси, що проходять в електричних колах і електронних пристроях. Електронні осцилографи складаються з трьох основних вузлів: електронно-променевої трубки (ЕЛТ), каналу вертикального відхилення (У) і каналу горизонтального відхилення (Х) променя. ЕЛТ це є електровакуумний прилад, у якому розміщені дві групи електродів. Одна група включає в себе катод “К” з ниткою накалювання “НН”, сітку “С” і два анода “А1” і “А2” і утворює так звану “електронну пушку” (див. Рисунок 8.1.). З розжареного катоду під дією високої різниці потенціалів електрони з великою швидкістю направляються до анода А1, але на нього не попадають, оскільки опиняються під дією ще більшої напруги, яка подається на анод А2. Утворюється вузький пучок електронів, які мають велику кінетичну енергію (електронний промінь), який пролітає попри анод А2 і направляється до екрану ЕЛТ, покритому з середини шаром люмінофора, який має здатність світитися під дією ударів електронів. Після удару по екрану електрони втрачають енергію і по провіднику, який з’єднує екран з анодом А2, стікають на анод. На сітку “С” подається негативна відносно катода регульована напруга, яка використовується для зміни кількості електронів у промені і регулювання за рахунок цього яскравості променя на екрані. Анод А1 використовується для фокусування електронного променя. Друга група електродів складається з двох пластин вертикального (ВП) і двох пластин горизонтального ( ГП ) відхилення променя. До кожної пари пластин підводиться постійна напруга, що утворює між ними електричне поле. Змінюючи цю напругу можна регулювати відхилення електронного променя від прямолінійного напрямку. Величина відхилення променя на екрані осцилографа h (мм), що викликана зміною напруги U на один вольт, називається чутливістю трубки (S).
.
Досліджувальний сигнал підводиться до пластин ВП і викликає зміщення променя по вертикалі. Для отримання сигналу вчасно необхідно, щоб промінь переміщувався з певною швидкістю по горизонталі, що досягається подачею на ГП пилоподібної напруги розгортки UP. Під дією цієї напруги за час tP (одного періоду пили) промінь переміщується з постійною швидкістю від лівого краю екрану до правого, відтворюючи на ньому криву досліджуваного сигналу UX. При значній частоті напруги розгортки переміщення променя на екрані зливається в суцільну лінію і буде здаватися нерухомим, коли період tP буде кратний періоду досліджуваного сигналу tP = n tX, де n=1,2,3… і т.д. При настроюванні осцилографа частоту розгортки підбирають так, щоб вказане вище співвідношення строго виконувалось. Цей процес називається синхронізацією. Нерухоме зображення, яке спостерігаються на екрані називають осцилограмою.
Канал вертикального відхилення (канал Y) включає в себе дільник напруги (ДН), калібратор амплітуди (КА), підсилювач (Ау) і лінію затримки (Л.З). Канал горизонтального відхилення (канал X) включає генератор розгортки (ГР), калібратор тривалості (КТ) і підсилювач (Ах). Структурна схема осцилографа зображена на рисунку 8.2. Управління осцилографом здійснюється з допомогою ручок і перемикачів, винесених на лицьову панель приладу. Призначення органів управління викладено в додатку А. Детальна будова елементів, що входять в осцилограф і їх взаємодія описана в рекомендованій літературі.
8.3.2 Електричні вимірювання, що виконуються з допомогою осцилографа
8.3.2.1 Вимірювання напруги і струму
Перед початком кожного вимірювання після включення і прогріву приладу, регулюють положення електронного променя так, щоб світла пляма співпала з центром екрану. Регулювання виконується при включеному генераторі розгортки. Потім провіряють калібровку каналу вертикального відхилення і, якщо потрібно, виконують її регулювання. Якщо після цього на “ВХОД - У” подати постійну напругу, то світла пляма переміститься з центру екрана по вертикалі пропорційно поданій напрузі. З допомогою перемикача 8 “ВОЛЬТ/-ДЕЛЕН” встановлюють калібрований коефіцієнт підсилення так, щоб промінь який відхилився залишався в межах екрану і заміряють величину відхилення в поділках сітки.
Рисунок 8.1 – Електронно-променева трубка.
К – катод, С – сітка, А1 і А2- аноди,
ВП – вертикально-відхиляючі пластини,
ГП – горизонтально-відхиляючі пластини,
Е – екран.
Рисунок 8.2 – Структурна схема осцилографа
ДН – дільник напруги,
КА – калібратор амплітуди,
Ау – підсилювач,
ЛЗ – лінія затримки,
ГР – генератор розгортки,
КТ –