Elektrotechnika alapjai 1. mérés Ismerkedés az oszcilloszkóppal 1. Ismertesse a periodikus villamos jel jellemzőit! - Amplitúdó (U y ), - periódusidő (T p ), - frekvencia (f p ), - fázisszög. 2. Ismertesse röviden az oszcilloszkóp működési elvét! Az oszcilloszkóp legfontosabb része a katódsugárcső, amelyben nagyfokú vákuum van. Az izzó katód folyamatosan nagyszámú elektront emittál, amelyeket az elektronoptika összegyűjt, majd nagy sebességű koherens elektronsugarat bocsát ki. Az elektronsugarat vízszintes és függőleges irányban, a sík lemezpárokra kapcsolt u x és u y feszültség hatására létrejövő, E x és E y villamos térerősség téríti el. A vízszintes, illetve a függőleges eltérítés az u x, illetve az u y feszültség pillanatértékével arányos. Mind a két feszültség a műszer fémházához képest értendő, mert a lemezpárok egy-egy lemeze testelt, ami azt jelenti, hogy közös ún. földpotenciálú pontra van kötve. A vízszintes és a függőleges eltérítés után a megfelelően fókuszált elektronok az ernyőbe ütköznek, ahol energiájukat átadják az ernyő fluoreszkáló anyagának, amely a becsapódási pontban bizonyos ideig fényt bocsát ki. 3. Mi a feladata az oszcilloszkópban a fűrészjelet előállító generátornak? A vízszintes és függőleges, sík lemezpárokra kapcsolt, fűrészjelet előállító jelgenerátor adja az u x és u y feszültséget, amelyek hatására létrejövő E x és E y villamos térerősség eltéríti az elektronsugarat. Ennek segítségével állóképet kapunk, amit vizsgálhatunk.
4. Hogyan lehet meghatározni a vizsgált jel amplitúdóját és periódusidejét oszcilloszkóp segítségével? A függőleges kitérés (amplitúdó) pontos és kényelmes leolvashatósága érdekében a vizsgált jelet (görbét) úgy célszerű beállítani a képernyőn a sugár függőleges helyzetét változtató gombbal (potenciométerrel), hogy az egyik leolvasási pontot helyezzük valamelyik vízszintes skálavonalra, a másik leolvasandó jelrésznek megfelelőt pedig a vízszintes helyzet beállításával úgy, hogy az kerüljön a középső, függőleges skálavonalra. Az oszcilloszkóppal szinuszos jel esetén csúcstól csúcsig terjedő feszültséget (U p-p = 2U y ) célszerű mérni. A vizsgált feszültség értéke U p-p = a u y [V], ahol - U p-p a feszültség csúcstól csúcsig mért értéke V-ban (az amplitúdó kétszerese); - a u az oszcilloszkóp függőleges eltérítésének skálafaktora V/osztás-ban; - y a képernyőn leolvasott függőleges kitérés (a jel alsó és felső csúcsa közötti távolság) ernyőskála osztásban. Vízszintes eltérítés (idő) mérésekor a jelet (görbét) úgy célszerű beállítani, hogy időtengelye az oszcilloszkóp vízszintes skálavonalára essen. A vízszintes eltérítés linearitása erősen romlik a képernyő két szélső osztásánál, ezért a szokásos 10 osztásos skálánál a középső 8 osztást célszerű használni. Szinuszos jel esetén a periódusidőt megkapjuk, ha a képernyőn leolvasott x értékét szorozzuk az oszcilloszkópon beállított vízszintes eltérítés skálafaktorával, a t -vel [s/osztás]: T p = a t x [s].
5. Mit jelent az oszcilloszkóp kezelőszerveinek kalibrált állása? A VAR (VARIABLE) gomb alaphelyzetbe van állítva. 6. Hogyan lehet az oszcilloszkóppal vizsgált jel egyen és váltakozó áramú összetevőjét szétválasztani? A bemenő jel egyen- és váltakozó áramú összetevőjét az AC-DC-GND kapcsolóval lehet szétválasztani: - DC állásban: a bemenetre kapcsolt jel közvetlenül megjelenik a képernyőn (DC = Direct Current egyenáram); - AC állásban: a bemenetre kapcsolt jelnek csak a váltakozó komponense jelenik meg a képernyőn (AC = Alternating Current váltakozó áram). 7. Ismertesse az oszcilloszkóp CHOPPER üzemmódját! Ha mind a két bemeneti jelet egyidejűleg kívánjuk látni, akkor kisfrekvenciás jel esetén 5-10 khz-ig a CHOP (CHOPPER = szaggató) kijelzési módot állítjuk be. Egy időeltérésen belül az egyetlen elektronsugár egy rövid ideig (kb. 1 μs) az egyik csatorna jelét rajzolja, majd ugyanennyi ideig a másik csatorna jelét, és így tovább. Tehát megszaggatja a bemeneti jeleket. Kisfrekvenciás jelek esetén a szaggatás olyan sűrű, hogy két folytonos jelet látunk. 8. Ismertesse az oszcilloszkóp ALTERNATE üzemmódját! Ha mind a két bemeneti jelet egyidejűleg kívánjuk látni, akkor nagyfrekvencián 5-10 khz-től az ALT (ALTERNATE = váltakozó) kijelzési módot állítjuk be. Az egymást követő időeltérések során az egyetlen elektronsugár (a fűrészjel egy lefutása, periódusa alatt) periódusonként felváltva hol az egyik, hol a másik csatornajelét rajzolja fel a képernyőre. Nagyfrekvenciás jelek esetén az ernyő utánvilágítási ideje hosszabb, mint a T x periódusidő, és így egyszerre két megfelelő fényerősségű jelet láthatunk. 9. Mikor használjuk az oszcilloszkóp CHOPPER, és mikor az ALTERNATE üzemmódját? Indokolja válaszát! Ha mind a két bemeneti jelet egyidejűleg kívánjuk látni, akkor két lehetőség áll rendelkezésre: kisfrekvenciás jel esetén 5-10 khz-ig a CHOP (CHOPPER = szaggató), nagyfrekvencián 5-10 khz-től az ALT (ALTERNATE = váltakozó) kijelzési módokat állítjuk be.
10. Mi a triggerelés (indítás) lényege? Egy periodikus jel vizsgálatánál akkor kapunk folyamatos állóképet, ha az elektronsugár a vizsgált jelnek mindig ugyanazon pontjáról indul. Azt, hogy honnan induljon a megjelenítés, az ún. trigger szint (egyenfeszültség) változtatásával lehet beállítani. Azon a ponton, ahol a trigger szint megegyezik a vizsgált jellel, periódusonként egy impulzusszerű jel, a triggerjel képződik, amely indítja a vízszintes eltérítést előidéző fűrészjelet. 11. Melyek az oszcilloszkóp indító (trigger) jeleinek forrásai? - Az AUTO nyomógomb kiengedett állapotában normál indítási üzemmód működik. A LEVEL (trigger szint) forgatógombbal kézzel lehet beállítani, hogy a triggerjel mely ponton indítsa a fűrészjelet, azaz a képet. - Az AUTO nyomógomb benyomott állapotában automatikus indítási üzemmód működik. Ha van vizsgált jel, a működés azonos a normál üzemmóddal. Ha vizsgált jel és így triggerjel sincs, szabadonfutó állapot áll elő, a fűrészjel automatikusan indul és egy fűrészjel lefutása után indítja a következő fűrészjel felfutását.
12. Melyek a függvénygenerátorok által előállított leggyakoribb jelalakok?
13. Rajzolja fel az oszcilloszkóp kezelő felületének megismeréséhez szükséges mérési összeállítást! 14. Rajzolja fel egy adott jel jellemzőinek megméréséhez szükséges mérési összeállítást!
15. Melyek a függvénygenerátorok által előállított leggyakoribb függvényalakok?