اسیلوسکوپ چیست و چه انواعی دارد؟

تمام دانشجویان، مهندسین، تکنسین ها و علاقه مندان به حوزه الکترونیک باید به خوبی بدانند اسیلوسکوپ چیست و چطور کار می کند؟

آشنایی با انواع، اجزا و شیوه استفاده از اسیلوسکوپ ها از مهم ترین اقدامات برای شروع به کار در این حوزه است.

اگر شما هم علاقه دارید با این تجهیز بسیار پرکاربرد و با ظاهر پیچیده به بیان ساده آشنا شوید؛ همراه ما باشید.

1# اسیلوسکوپ چیست؟

واژه­ اسیلوسکوپ (oscilloscope) به معنای نوسان نما از لغت oscillate مشتق شده است و
گاهی به اختصار آن را اسکوپ (oscope) نیز می نامند.

این دستگاه یکی از مهمترین تجهیزات مورد استفاده در آزمایشگاه های الکترونیکی است که
برای نمایش سیگنال های ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرد.

اسیلوسکوپ ها سیگنال ولتاژ موردنظر را در یک صفحه دو بعدی نمایش می دهند که محور افقی به صورت معمول نشان دهنده زمان بوده و
محور عمودی مقدار دامنه سیگنال را نمایش می دهد.

با استفاده از این سینگال نمایش داده شده می توان به ویژگی های متنوعی از سینگال مثل موارد زیر پی برد:

• دامنه ولتاژ
• فرکانس
• اعوجاج و نویز های سیگنال
• وقفه های زمانی
• و…

همانطور که می دانید در الکترونیک و به طور کلی مهندسی برق، صرفا با سیگنال های ثابت و DC برخورد نداریم؛
بلکه سیگنال های نوسانی بسیاری، حتی در زندگی روزمره ما (مثل برق شهری به شکل سینوسی) وجود دارد که
لازم است آن ها را نمایش دهیم و تغییراتشان در طول زمان را مشاهده کنیم.

2# اجزای اسیلوسکوپ

بعد از اینکه متوجه شدیم اسیلوسکوپ چیست می خواهیم به بررسی اجزای داخلی آن بپردازیم.

قلب تشکیل دهنده هر نوع اسیلوسکوپی یک لامپ پرتو کاتدی است که موج مورد نظر را روی صفحه نمایش ظاهر می کند.

در کنار آن تعدادی مدار برای تنظیم کردن شکل موج ظاهر شده روی نمایشگر قرار دارد که با توجه به نوع اسیلوسکوپ می تواند متفاوت باشد.

از جمله این اجزا می توان موارد زیر را نام برد:

• صفحه های انحراف دهنده برای جا به جایی افقی و عمودی سیگنال نمایش داده شده
• صفحه فلوئورسان که در واقع نمایشگر اصلی سیگنال است
• تقویت کننده ولتاژ
• مولد زمان
• مبدل آنالوگ به دیجیتال برای اسیلوسکوپ های دیجیتالی

3# کاربرد اسیلوسکوپ چیست؟

تا به اینجا با هم درباره اینکه اسیلوسکوپ چیست و اجزای سازنده آن چه هستند آموختیم.

برای شناخت بیشتر این تجهیز و کاربردهای آن ویدیوی زیر را مشاهده کنید.

4# انواع اسیلوسکوپ

همانند دستگاه های اندازه گیری دیگر، مثل مولتی متر، کولیس و… اسیلوسکوپ ها هم دو نوع اصلی دیجیتال و آنالوگ دارند.

این دو نوع، تفاوت های بسیاری باهم دارند که از مهم ترین آن ها می توان به صفحه نمایشگر اشاره کرد.

1-4# اسیلوسکوپ آنالوگ چیست؟

در اسیلوسکوپ های آنالوگ، صفحه نمایش سیگنال، از یک صفحه و لامپ اشعه کاتدی تشکیل شده است که
صرفا قابلیت نمایش سیگنال در حوزه زمان را دارد.

در زیر تصویر یک نمونه از نوع آنالوگ را می بینیم.

همانطور که مشاهده می کنید در این نوع از اسیلوسکوپ ها علاوه بر شکل موج ولتاژ مورد نظر پارامترهای فرکانس، دوره تناوب، مقدار قله تا قله سینگال هم نمایش داده می شود.

2-4# اسیلوسکوپ دیجیتال

نوع دیگر اسکوپ ها، دارای صفحه نمایش دیجیتالی هستند.

این نوع معمولا وزن بسیار کمتری نسبت به آنالوگ دارد و
به دلیل دیجیتال بودن پردازش های تصویر، قابلیت های بسیار گسترده تری دارد، برای مثال توانایی جمع زدن دو سیگنال و… که مدل آنالوگ این توانایی ها را ندارد.

در زیر تصویری از یک مدل صفحه نمایش دیجیتال را می بینید.

5# کانال اسیلوسکوپ چیست؟

هر دستگاه به صورت معمول دارای 1 یا 2 کانال ورودی است که
با استفاده از سیم های مخصوص، تحت عنوان probe (پراب) در سمت راست پایین قرار دارند و
توسط دو کلمه CH1 و CH2 مشخص شده اند.

با استفاده از هر دو کانال به صورت همزمان می توان 2 سیگنال مجزا را دید.

با اتصال این سیگنال به منبع ولتاژ مورد نظر می توانید آن را مشاهده کرده و ویژگی های آن را بشناسید.

1-5# انواع پراب (probe)

پراب ها در واقع سیم هایی هستند که دو سر آن ها یک قلاب خاص وجود دارد.

این قلاب ها با اشکال متفاوتی موجود هستند که هر کدام برای کاربرد خاصی استفاده می شوند.

مدل پرکاربرد آن با سر یک قلابی است که برای گرفتن پایه های قطعات استفاده می شود و
یک بخش سوسماری برای پایه زمین (GND) دارد که معمولا به رنگ مشکی است.

مدل دیگری از پراب ها نیز موجود هستند که دو سر قرمز و مشکی سوسماری دارند و
برای پایه های مثبت و منفی استفاده می شوند.

6# روش تست اسیلوسکوپ چیست؟

همه ­­اسیلوسکوپ ها دارای یک زائده فلزی کوچک هستند که سیگنال تست تولید کرده و برای تنظیم اولیه استفاده می­ شود.

این سیگنال به صورت معمول یک شکل موج مربعی با دامنه واحد و فرکانس مشخص است که
اگر بعد از اتصال پراب اسیلوسکوپ به آن، شکل موج کامل نمایش داده شود یعنی دستگاه سالم است و
در غیر این صورت معیوب است.

برای نمایش و تست اسیلوسکوپ ها همچنین می توان از سیگنال های تولید شده توسط فانکشن ژنراتور استفاده کرد.

البته در نظر داشته باشید که ممکن است این روش دقیق نباشد و
به علت نویز داشتن خروجی سیگنال ژنراتور مقادیر شکل موجه دقت نداشته باشند.

7# اجزای بخش تنظیمات اسیلوسکوپ

1-7# پیچ تنظیم مقیاس

پیچ های تنظیم مقیاس دو بخش دارند:

الف) پیچ sec/Div (یا time/Div) برای تغییر مقیاس زمان بوده و
با پیچاندن این پیچ شما واحد زمانی نشان داده شده از سیگنال را تغییر می ­دهید.

به این نحو که هرچقدر زمان بیشتر شود و
یا محدوده دید بیشتری از سیگنال داشته باشیم، تغییرات بیشتری در اسیلوسکوپ نمایش داده می­ شوند.

ب) پیچ volt/Div برای تغییر مقدار ولتاژ بوده و اندازه ولتاژی هر خانه عمودی عوض می شود.

این پیچ ها مشابه رفتار بزرگ نمایی کردن هستند که پیچ اول در راستای افق و محور زمان بزرگنمایی می کند و پیچ دوم در راستای عمود و محور ولتاژ.

2-7# پیچ تغییر مکان شکل موج

سیگنال های متناوب یک مقدار ثابت (DC) دارند و یک مقدار متغیر (ac) که با تغییر پیچ های position می­ توان مقدار DC را بالا و پایین برد و شکل موج را روی صفحه نمایش جا به جا کرد.

3-7# تنظیمات شکل موج

احتمالا برای شما هم سوال شده که روش تنظیم کردن شکل موج به صورت دقیق روی اسیلوسکوپ چیست؟

در پاسخ باید بگوییم که تمام اسیلوسکوپ ها برای تنظیم سیگنال و تعیین مقدار دقیق DC و ac، یک گزینه تحت عنوان GND دارند که
گاهی در بخش تنظیمات کانال ها بوده و گاهی یک دکمه مجزا دارد.

با انتخاب این گزینه شما می ­توانید خط صفر موج را بر خط صفر دستگاه که دقیقا وسط صفحه است منطبق کنید و به ادامه کار بپردازید.

4-7# اندازه گیری کمیت ها با اسیلوسکوپ

برخی از دستگاه های دیجیتال پیشرفته یک بخش مجزا دارند که مقدار های مشخصی از سیگنال را اندازه گیری می کند.

معمولا این تنظیمات با استفاده از دکمه measure (اندازه) قابل رویت است.

پارامترهایی که از یک موج نمایش داده می شوند شامل دوره تناوب، فرکانس، دامنه و… می شود.

5-7# بازگردانی به تنظیمات پیش فرض

اکثر اسکوپ ها یک دکمه کاربردی AUTO SET دارند که اگر شما تنظیمات خیلی زیادی را تغییر داده باشید،
با زدن این دکمه شکل موج در بهترین وضعیت ممکن توسط دستگاه نمونه برداری شده و نمایش داده می شود.

یا به بیان ساده تر تمامی تنظیمات به حال پیش فرض برمی گردند.

البته ممکن است گاهی اوقات در اثر نویز گرفتن سیم ها، این بخش به طرز صحیح کار نکند.

6-7# تریگر (TRIGGER)

گاهی اوقات بعد از اتصال پراب به قسمتی از یک مدار، شکل موج روی صفحه نمایش شروع به حرکت می کند و
یک جا ثابت نمی ماند.

علت این امر بهم خوردن تنظیمات تریگر روی دستگاه اسیلوسکوپ است.

تریگر شدن به این معناست که دستگاه، شکل موج را از چه نقطه ای شروع به رسم کند.

برای تنظیم تریگر می توان از پیچ TRIGGER روی اسیلوسکوپ استفاده کرد و
یا با زدن دکمه AUTO SET آن را به صورت پیش فرض تعیین کرد.

از آنجایی که اسیلوسکوپ ها مدل ها و برندهای بسیار متنوعی دارند، ممکن است دارای پیچ ها و دکمه های بیشتری باشند که
در موارد خاص مورد استفاده قرار می گیرند و در صورت نیاز می توان روش کار با آن ها را از روی کاتالوگ دستگاه خواند.