Controale de declanșare a osciloscopului

2018.03.30 Evacuare Cinematograf (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Controale de declanșare a osciloscopului

AC Circuite electrice


Intrebarea 1

Un instrument foarte util pentru observarea obiectelor rotative este o lumină strobe . Practic, o lumină stroboscopică nu este altceva decât un bec strălucitor, foarte conectat la un circuit electronic de generare a impulsurilor. Becul bliț emite periodic un puls luminos, scurt, în funcție de frecvența stabilită de circuitul de impulsuri. Prin setarea perioadei unei lumini strobe pe perioada unui obiect rotativ (astfel încât becul clipește o dată pe fiecare rotație a obiectului), obiectul va apărea în fața oricărui observator uman în loc să se rotească:

O problemă cu utilizarea unei luminii strobe este aceea că frecvența impulsurilor de lumină trebuie să se potrivească exact cu frecvența rotației obiectului, sau altfel obiectul nu va părea statornic. Dacă viteza blițului este necorespunzătoare, chiar și cu cea mai mică valoare, obiectul va apărea să se rotească încet, în loc să stea în picioare.

Analogic (osciloscoape bazate pe CRT) sunt similare în principiu. O formă de undă repetitivă apare "staționată" pe ecran, în ciuda faptului că traseul este realizat de un punct luminos de lumină care se mișcă constant pe ecran (se deplasează în sus și în jos cu tensiune și se măsoară de la stânga la dreapta cu timpul). Explicați modul în care rata de mișcare a unui osciloscop este analogă cu rata de bliț a unei lumini strobe.

Dacă un osciloscop analog este plasat în modul "liber", acesta va prezenta aceeași problemă de nepotrivire a frecvenței ca și lumina stroboscopică: dacă viteza de mișcare nu corespunde exact cu perioada de afișare a formei de undă (sau un număr întreg al acestora ), forma de undă va apărea să se deplaseze lent orizontal peste ecranul osciloscopului. Explicați de ce se întâmplă acest lucru.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Cel mai bun "răspuns" pe care îl pot da acestei întrebări este obținerea unui osciloscop analogic și a unui generator de semnal și experimentarea pentru a vedea cum funcționează modul "free-run". Dacă osciloscopul dvs. nu are un mod "free-run" (funcționare liberă), este posibil să îl emulați prin setarea butonului declanșator la "EXTERN" (fără conectarea sondei la intrarea "EXTERN TRIGGER"). pentru a obține o formă de undă "blocată" în loc de pe afișaj. Setați generatorul de semnal la o frecvență joasă (10 Hz este bun), astfel încât măturarea stânga la dreapta a punctului este clar vizibilă și folosiți "vernier" sau "Fin" butonul de reglare a intervalului de timp pentru a modifica rata de mișcare după cum este necesar pentru a obține forma de undă să se oprească.

Note:

Într-adevăr, cel mai bun mod pe care l-am găsit pentru elevii să învețe acest principiu este să experimenteze cu un adevărat osciloscop și generator de semnal. Vă recomandăm foarte mult să instalați un osciloscop și un generator de semnal în sala de clasă în timpul timpului de discuție, astfel încât acest lucru să poată fi demonstrat live.

intrebarea 2

Să presupunem că un senzor de detectare a metalului a fost conectat la o lumină stroboscopică, astfel încât lumina să lumineze de fiecare dată când o lamă de ventilator a trecut de senzor. Cum ar fi această configurație diferită în funcționare decât cea în care lumina strobe este liberă "/> www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/01918x01.png">

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

În acest sistem, ventilatorul ar părea întotdeauna "în picioare" într-o poziție în care o lamă de ventilator este aproape de senzor.

Următoarea întrebare: cum ar răspunde lumina strobe dacă s-ar schimba viteza ventilatorului? Explicați-vă răspunsul în detaliu.

Note:

Această întrebare analizează conceptul de declanșare a osciloscopului: așteaptă până la apariția unui eveniment înainte de a compune forma unei forme de undă în mișcare. Adesea găsesc că studenții noi se referă mai bine la analogii mecanice decât la abstractizările electronice atunci când prima operație de învățare a osciloscopului.

Un detaliu important care trebuie menționat în acest scenariu este faptul că stroboscopul va clipi de patru ori pe rotație!

Întrebarea 3

Singura modalitate de a garanta în mod consecvent o formă de undă repetitivă va apărea "încă" pe un ecran osciloscopic analog este pentru fiecare mișcare de la stânga la dreapta a fasciculului de electroni al CRT pentru a începe în același punct al formei de undă. Explicați cum funcționează sistemul "declanșator" pe un osciloscop pentru a realiza acest lucru.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Circuitul "declanșator" pe un osciloscop inițiază fiecare rotire de la stânga la dreapta a fasciculului de electroni numai atunci când sunt îndeplinite anumite condiții. În mod obișnuit, aceste condiții sunt că semnalul de intrare măsurat atinge un nivel de tensiune specificat (setat de tehnician), într-o direcție specificată (fie în creștere, fie în scădere). Cu toate acestea, sunt posibile și alte condiții de declanșare.

Note:

Triggerarea este o caracteristică complexă pentru studenți de a înțelege chiar și osciloscoapele analogice simple. Petreceți cât mai mult timp cu elevii, așa cum trebuie, pentru a le da înțelegere în acest domeniu, deoarece va fi foarte util în munca lor și în cele din urmă în carieră.

Întrebarea 4

Pe acest osciloscop, identificați locația controlului nivelului de declanșare și explicați ce face:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Localizarea butonului ar trebui să fie ușor de determinat de către studenți. Mai dificil poate fi explicația funcției butonului.

Întrebarea 5

Să presupunem că a fost instalat un osciloscop pentru a afișa un val de triunghi:

Butonul de poziționare orizontală este apoi rotit în sensul acelor de ceasornic până când marginea din stânga a formei de undă este vizibilă:

Acum, punctul în care declanșatoarele de undă sunt clar vizibile, care nu mai sunt ascunse din vedere în partea stângă a ecranului:

Ce se va întâmpla acum dacă butonul de declanșare este rotit în sensul acelor de ceasornic "# 5"> Răspuns dezvălui Ascunde răspunsul

Forma de undă se va deplasa spre stânga pe măsură ce crește nivelul declanșatorului:

Note:

Nu este nimic deosebit despre un val de triunghi aici. Pentru a fi perfect sincer, mi-a fost cea mai ușoară formă de undă pentru a desena, care avea o margine înclinată pentru a declanșa!

Apropo, pentru ca elevii să înțeleagă cum funcționează declanșarea, este important ca ei să-și petreacă timpul "jucând" cu un osciloscop și un generator de semnale care încearcă astfel de lucruri. Există doar atât de multe se poate învăța despre funcționarea unei mașini prin citire!

Întrebarea 6

Să presupunem că a fost instalat un osciloscop pentru a afișa un val de triunghi, cu comanda orizontală de poziție poziționată în sensul acelor de ceasornic până când marginea din stânga a formei de undă este vizibilă:

Apoi, tehnicianul schimba controlul pantei, schimbându-l de la "creștere" la "scădere":

Desenați noul aspect al formei de undă pe ecranul osciloscopului, cu ajutorul pantei de control inversate.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Forma de undă va începe la același nivel de tensiune, numai pe partea "în jos" în loc de pe partea "sus":

Note:

Nu este nimic deosebit despre un val de triunghi aici. Pentru a fi perfect sincer, mi-a fost cea mai ușoară formă de undă pentru a desena, care avea o margine înclinată pentru a declanșa!

Apropo, pentru ca elevii să înțeleagă cum funcționează declanșarea, este important ca ei să-și petreacă timpul "jucând" cu un osciloscop și un generator de semnale care încearcă astfel de lucruri. Există doar atât de multe se poate învăța despre funcționarea unei mașini prin citire!

Întrebarea 7

Un student este experimentat cu un osciloscop, învățând cum să folosească controlul de declanșare. În timp ce rotiți butonul nivelului declanșatorului în sensul acelor de ceasornic, studentul vede efectul pe care îl are asupra poziției formei de undă pe ecran. Apoi, cu o răsucire suplimentară a butonului nivelului, forma de undă dispare complet. Acum nu este absolut nimic afișat pe ecran! Dacă rotiți butonul nivelului invers (în sens contrar acelor de ceasornic), forma de undă apare brusc pe ecran.

Pe baza comportamentului descris, acest student are controlul declanșatorului de osciloscop setat pe modul Auto sau pe modul Norm "# 7"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Acest osciloscop al elevului este setat pe modul Norm . Dacă au fost setate în modul Auto, urmărirea ar fi implicit "liber" dacă nivelul de declanșare a fost setat deasupra sau sub amplitudinea formei de undă. În loc să dispară complet, forma de undă s-ar deplasa orizontal și nu ar fi "staționată" dacă nivelul de declanșare a fost setat prea mare sau prea mic.

Note:

Cereți studenților dvs. să explice modul în care consideră că osciloscopul ar trebui să fie în mod obișnuit stabilit pentru uz general.

Întrebarea 8

Cum va declanșa osciloscopul dacă comanda este setată la sursa de linie, mai degrabă decât la intrările A sau B :

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

În acest mod, osciloscopul declanșează forma de undă a liniei electrice.

Următoarea întrebare: ce circumstanță vă puteți gândi că ar necesita această sursă de declanșare "note hidden"> Note:

Declanșarea "liniei" este o caracteristică foarte utilă, în special pentru lucrul la circuitele alimentate cu linii și linii sincronizate. Circuitele de comandă ale motorului bazate pe SCR și TRIAC vin imediat în minte aici, la fel ca circuitele de alimentare cu forță brute (liniară)!

Întrebarea 9

Motoarele electrice mari și alte piese de mașini rotative sunt adesea echipate cu senzori de vibrație pentru detectarea dezechilibrelor. Acești senzori sunt în mod obișnuit legați de un sistem automat de oprire, astfel încât mașina să se dezactiveze, senzorii detectând vibrații excesive.

Unii dintre cei mai cunoscuți senzori industriali generează o tensiune DC proporțională cu distanța fizică dintre capătul senzorului și cea mai apropiată suprafață metalică. O instalare tipică a senzorilor ar putea arăta astfel:

Dacă mașina funcționează fără probleme (sau dacă este oprită și nu se rotește deloc), tensiunea de ieșire din senzor va fi DC pură, indicând o distanță constantă între capătul senzorului și suprafața arborelui. Pe de altă parte, în cazul în care arborele devine dezechilibrat, se va îndoi atât de ușor, cauzând fluctuația periodică a vârfului senzorului în timp ce se rotește sub senzor. Rezultatul va fi un semnal de ieșire al senzorului, care este o "rulare" de curent alternativ suprapus peste o predispoziție de curent continuu, frecvența acelei tensiuni de undă fiind egală cu frecvența rotației arborelui:

Circuitul de detectare a vibrațiilor măsoară amplitudinea acestei vibrații și inițiază o oprire în cazul în care depășește o valoare prestabilită.

Un senzor suplimentar prevăzut adesea pe mașinile mari de rotație este un senzor de impuls de sincronizare . Acest senzor funcționează la fel ca și ceilalți senzori de vibrație, cu excepția faptului că acesta este plasat în mod intenționat într-o astfel de poziție încât "vede" o canelură sau altă neregularitate pe suprafața arborelui rotativ. În consecință, senzorul "sincronizare" emite un impuls "cu cot" cu unghi drept, o dată pe fiecare revoluție a arborelui:

Scopul acestui impuls "sincronizare" este de a furniza un punct de referință unghiular, astfel încât orice vârfuri de vibrații văzute pe oricare din celelalte semnale ale senzorului pot fi localizate în raport cu impulsul de sincronizare. Acest lucru permite unui tehnician sau unui inginer să determine unde în rotația arborelui sunt generate orice vârfuri.

Întrebarea dvs. este următoarea: explicați cum ați folosi ieșirea de impuls de sincronizare pentru a declanșa un osciloscop, astfel încât fiecare măsurătoare a fasciculului de electroni de pe ecranul osciloscopului să înceapă la acel moment.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Conectați ieșirea de impuls "sincronizare" la conectorul "Intrare externă" de pe panoul frontal al osciloscopului și setați corespunzător sursa declanșatorului:

Note:

Există multe exemple electronice (non-mecanice) pe care le-am putea folosi pentru a ilustra utilizarea declanșării externe. Îmi place să introduc ceva de genul asta din când în când pentru a lărgi gândurile studenților dincolo de lumea componentelor mici și circuitelor electronice. Aplicațiile practice ale electronicii sunt legi!

Întrebarea 10

Un student încearcă să măsoare o formă de undă AC superimpusă pe o tensiune DC, ieșită de următorul circuit:

Problema este că, de fiecare dată când studentul mișcă butonul de reglare a prejudecăților DC a circuitului, osciloscopul își pierde declanșarea, iar forma de undă începe să deruleze sălbatic pe lățimea ecranului. Pentru ca osciloscopul să se declanșeze din nou pe semnalul AC, studentul trebuie să deplaseze și butonul de nivel al declanșatorului pe panoul osciloscopului. Controlați setările de pe osciloscopul elevului (arătat aici) și determinați ce ar putea fi configurat diferit pentru a realiza declanșarea consecventă, astfel încât elevul să nu trebuiască să regleze nivelul de declanșare de fiecare dată când reglează tensiunea de polarizare a circuitului DC:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Setați comanda declanșatorului de declanșare de la "DC" la "C".

Note:

Pentru ca elevii să răspundă cu succes la această întrebare, trebuie să înțeleagă funcția circuitului propriu-zis. Discutați cu aceștia de ce și cum poate reostatul să schimbe valoarea tensiunii DC "bias" impusă semnalului AC, apoi treceți la discutarea declanșării osciloscopului.

Întrebarea 11

Un student dorește să măsoare tensiunea de "rupere" de la o sursă de alimentare AC-DC. Aceasta este tensiunea mică AC superimpusă pe ieșirea DC a sursei de alimentare, care este o consecință firească a conversiei AC-DC. Într-o sursă de alimentare bine proiectată, această tensiune "vibrație" este minimă, de obicei în intervalul de millivolți vârf-vârf, chiar dacă tensiunea DC este de 20 volți sau mai mult. Afisarea acestei tensiuni de "oscilație" pe un osciloscop poate fi o provocare pentru noul student.

Acest elev particular știe deja despre comenzile cuplajului AC / DC de pe intrarea osciloscopului. Dacă este setat la modul de cuplare "DC", crăparea este un strigăt abia vizibil pe o altă linie dreaptă:

După comutarea controlului de cuplare al canalului de intrare la "AC", elevul mărește sensibilitatea verticală (mai puține volți pe diviziune) pentru a mări tensiunea de rupere. Problema este că formele de undă nu cuprind declanșarea osciloscopului. În schimb, toți elevii vede o neclaritate, pe măsură ce forma de undă se rotește rapid pe orizontală pe ecran:

Explicați setarea pe care studentul o poate schimba pe osciloscop pentru a declanșa corect această formă de undă, astfel încât aceasta va rămâne "pe ecran".

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Poate că cel mai ușor lucru este să setați sursa de declanșare la "Linie" în loc de "A", astfel încât osciloscopul să aibă un semnal mai mare de declanșat de la. Cu toate acestea, aceasta nu este singura opțiune pe care elevul o are!

Note:

Acesta este un scenariu foarte realist, pe care studenții dvs. îl vor întâlni cu siguranță atunci când își construiesc propriile circuite de alimentare cu curent alternativ. Răsplata tensiunii, fiind o cantitate mică de AC superimpusă pe o astfel de polarizare (relativ) mare a DC, este o provocare pentru noul student să se "blocheze" pe ecranul osciloscopului său.

Asigurați-vă că discutați alte opțiuni decât declanșarea liniei. De asemenea, asigurați-vă că discutați de ce declanșarea liniei funcționează în această situație. Nu este un panaceu pentru declanșarea tuturor formelor de undă cu amplitudine scăzută, prin orice mijloace! Se întâmplă totuși să funcționeze în acest scenariu, deoarece tensiunea de rupere este o funcție directă a tensiunii de linie AC și, ca atare, este legată armonic.

Întrebarea 12

Toate motoarele electrice prezintă un curent mare de "pornire" atunci când au început inițial, din cauza lipsei totale de contra-EMF atunci când rotorul nu a început încă să se întoarcă. În unele aplicații este foarte important să se știe cât de mare este acest curent tranzitoriu. Se afișează aici o setare de măsurare pentru un osciloscop pentru a arăta curentul de pornire la un motor de curent continuu:

Explicați modul în care această configurație a circuitului permite osciloscopului să măsoare curentul motorului, atunci când este simplu un instrument de măsurare a tensiunii.

De asemenea, explicați modul în care osciloscopul poate fi setat pentru a afișa o singură "mișcare" pe ecran atunci când motorul este pornit și în cazul în care butoanele de sensibilitate verticală și orizontală ar trebui setate să citească corect curentul de aprindere.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Rezistorul de șunt efectuează conversia curent-la-tensiune necesară pentru osciloscop pentru măsurarea curentului.

Pentru a afișa doar o singură "mișcare", declanșarea osciloscopului trebuie să fie setată la un singur mod. Apropo, acest lucru funcționează excepțional de bine pe osciloscoape de stocare digitală, dar nu și pe osciloscoape analogice.

Nu există răspunsuri "ușoare" despre cum să setați comenzile verticale și orizontale. Problemele de luat în considerare (și de discutat în clasă!) Includ:

Curentul de pornire așteptat (de câteva ori curent complet încărcat)
Factorul de scalare furnizat de șuntul rezistiv
Timp de creștere tipic pentru motor, în câteva secunde

Întrebare cu îndoială: cu cât valoarea rezistorului de șunt este mai mare, cu atât este mai puternic semnalul primit de osciloscop. Cu cât valoarea rezistorului de șunt este mai mică, cu atât semnalul primit de osciloscop este mai slab, ceea ce face dificilă declanșarea precisă și măsurarea valorii maxime a curentului. Pe baza acestor informații, s-ar putea înclina să alegeți cea mai mare dimensiune a rezistorului de șunt disponibile - dar acest lucru va cauza alte probleme. Explicați ce sunt celelalte probleme.

Note:

Această întrebare a venit din experiența directă, personală. Am lucrat odată la construirea unui sistem de control servomotor pentru poziționarea supapelor rotative și am avut probleme cu motoarele care au declanșat limitele de supracurent la pornire. A trebuit să măsoară magnitudinea și durata curentului tipic de pornire. Din fericire, am avut un osciloscop digital de stocare la dispoziția mea și am instalat acest circuit pentru a face măsurătorile. Aproximativ o jumătate de oră de lucru a pus la punct toate componentele și am avut informațiile de care aveam nevoie. Osciloscopul digital mi-a oferit, de asemenea, imagini digitale "de tip screenshot" pe care le-aș putea trimite e-mail-urilor la inginerii care lucrează la proiect împreună cu mine, astfel încât să poată vedea aceleași date pe care le vedeam.

Întrebarea 13

Să presupunem că ați privit la această formă de undă într-un afișaj cu osciloscop:

Aceasta este o formă de undă dificilă care declanșează, deoarece există atât de multe muchii identice de la începutul și de la sfârșit, pentru a declanșa. Indiferent unde este setat controlul nivelului de declanșare sau dacă este setat pentru margini de creștere sau de cădere, forma de undă va avea tendința de a "bruia" înainte și înapoi orizontal pe ecran, deoarece aceste comenzi nu pot face diferența între primul impuls și celelalte impulsuri în fiecare grup de impulsuri. La începutul fiecărei "mișcări", oricare dintre aceste impulsuri este adecvată pentru inițierea declanșării.

Un control de declanșare care este util în stabilizarea unei astfel de forme de undă este controlul declanșării declanșatorului . Explicați ce face acest control și cum ar putea funcționa pentru a face această formă de undă mai stabilă pe ecran.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Controlul "holdoff" stabilește o perioadă de timp reglabilă după fiecare declanșare, chiar și atunci când evenimentele ulterioare sunt ignorate.

Note:

Un răspuns cu intenție minim (ca de obicei!) Este afișat în secțiunea răspuns pentru această întrebare. Înțelegerea modului în care funcția de suspendare poate necesita foarte bine o experiență hands-on pentru unii elevi, așadar recomand să configurați o demonstrație în sala de clasă pe care să o utilizați în timp ce discutați despre această caracteristică a osciloscopului.

Întrebarea 14

Un tehnician măsoară două forme de undă cu frecvență diferită în același timp pe un osciloscop cu două urme. Forma de undă măsurată prin canalul Ä "pare să fie declanșată foarte bine, dar cea de-a doua formă de undă (canalul" B ") pare să fie ignorată: foaia de undă se rotește încet pe orizontală pe ecran ca și când urme ar fi liberă.

Aceasta prezintă o problemă pentru tehnician, deoarece forma de undă a canalului B este cea mai importantă pentru a fi "blocată" în poziție de vizionare. Ce ar trebui să facă tehnicianul pentru a face afișarea canalului B stabilă "# 14"> Dezvăluiți răspunsul Ascundeți răspunsul

Comutați comanda sursă de declanșare de la Ä "la" B ".

Următoarea întrebare: dacă se ia sfaturile de mai sus, forma de undă a canalului B va deveni "blocată" în loc, însă forma de undă a canalului A va începe să curgă pe ecran. Există vreo modalitate de a bloca ambele forme de undă în loc, astfel încât nici unul nu pare să parcurgă ecranul?

Note:

Ca și atâtea principii osciloscopice, acest lucru poate fi cel mai bine înțeles prin utilizarea unui osciloscop. Încercați să configurați două generatoare de semnale și un osciloscop în clasă, astfel încât să puteți demonstra aceste controale în timp ce le discutați cu elevii.

Întrebarea 15

Un alt fel de formă de undă provocatoare pentru a "bloca" pe un ecran cu osciloscop este una în care o formă de undă de înaltă frecvență este suprapusă pe o formă de undă cu frecvență redusă. Dacă cele două frecvențe nu sunt multiplii întregi (armonici) între ei, este imposibil ca ambele să fie ținute încă pe ecranul osciloscopului.

Cu toate acestea, majoritatea osciloscoapelor au controale de respingere specifice frecvenței furnizate în circuitele de declanșare pentru a ajuta utilizatorul să facă diferența între frecvențele mixte. Identificați aceste controale pe panoul osciloscopului și explicați ce ar fi utilizat în ce condiții.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Următoarele întrebări: identificați circuitele de filtrare interne ale osciloscopului asociate cu fiecare dintre aceste controale "respingere".

Note:

Găsirea comenzilor de pe panoul osciloscopului nu ar trebui să prezinte nici o dificultate pentru majoritatea studenților, cel puțin odată ce își dau seama ce sunt numiți comenzile. Cheia pentru a răspunde la această întrebare este de a cerceta cuvintele "respingere" și "declanșare" în contextul controalelor osciloscopice.

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →