اسیلوسکوپ وسیله ای الکترونیکی است که به کمک آن می توان شکل موج سیگنال های مختلف را به صورت دو بعدی بر روی صفحه ی نمایش مشاهده نمود. این تجهیز وسیله ای است که به طور گسترده مورد استفاده ی تکنسین ها و مهندسان برق و الکترونیک در آزمایشگاه ها و مراکز تعمیرات تجهیزات الکترونیکی است. این آزمایش همچنین به منظور بررسی میزان تکرار (فرکانس) آن در طی یک مدت زمان مشخص انجام می شود. اسیلوسکوپ ها دارای دو نوع آنالوگ و دیجیتال بوده که پارامترهایی مانند پهنای باند، حداقل و حداکثر ولتاژ، تعداد کانال ها و... در انتخاب انواع مناسب آن، نقش دارند. عموما اسکوپ های جدیدتر از انواع دیجیتال بوده که نسبت به انواع آنالوگ دارای مزایا و معایب خاص خود است. به همین دلیل در ادامه به بررسی هر کدام از این موارد می پردازیم. لطفا در ادامه مطلب با ما همراه باشید.
نحوه ی نمایش شکل موج در اسیلوسکوپ چگونه است؟
همانطور که ذکر شد کارکرد اسکوپ، نمایش شکل موج و تغییرات ایجاد شده در سیگنال در طی زمان های مختلف است. اکثر اسیلوسکوپ ها برای نمایش شکل موج سیگنال‌های مختلف، از یک صفحه دو بعدی که به صورت یک محور افقی (X) که بر حسب ثانیه (S) و یک محور عمودی (Y) برحسب ولتاژ (V) است، تشکیل شده اند.
دکمه ها و قابلیت های کنترلی که اطراف صفحه نمایش وجود دارد، به شما این امکان را می دهد تا به صورت افقی و یا عمودی بر روی یک شکل موج بزرگنمایی کرده و گزینه‌ی Trigger در کنار صفحه به شما این امکان را می‌دهد تا بر روی صفحه ی نمایش فوکوس کرده یا شکل موج را ثابت کنید.
قابلیت‌های اندازه گیری اسیلوسکوپ
تقریباً تمامی اسیلوسکوپ ها دارای قبلیت اندازه گیری ویژگی های مختلف یک شکل موج مانند دامنه، فرکانس، و یا سایر مشخصات آن به شکل بسیار سریع را دارا هستند. این مقدار اندازه گیری شده می تواند برحسب زمان و یا ولتاژ باشد.
ویژگی های زمانی
ویژگی های زمانی در یک اسکوپ برای بیان رفتار یک سیگنال است که با زمان تغییر پیدا می کند. به کمک ویژگی زمانی اسکوپ می توان بسیاری از پارامترهای سیگنال مانند فرکانس و دوره تناوب، دیوتی سایکل و زمان صعود و نزول را بررسی نمود. در ادامه به بررسی و توضیح هر یک ازآنها پرداخته ایم:
- فرکانس و دوره تناوب: فرکانس به صورت تعداد دفعات تکرار یک شکل موج در طی یک ثانیه بیان شده و دوره ی تناوب به مدت زمانی گفته می شود که طول می کشد تا یک شکل موج تکرار شود. لازم به ذکر است که حداکثر میزان فرکانس اکثر اسکوپ ها به اندازه ی 100 مگا هرتز است.
- Duty-cycle: دیوتی سایکل به صورت درصدی از شکل موج است که می تواند مثبت یا منفی باشد. به بیان بهتر می توان گفت، مدت زمانی است که می توانیم به وسیله ی آن تشخیص دهیم یک سیگنال چه مدت خاموش و چه مدت روشن است.
- زمان صعود و نزول: افزایش ولتاژ الکتریکی از مقدار 0 تا 5 ولت به صورت آنی اتفاق نمی افتد بلکه این افزایش به صورت آرام رخ می دهد. زمانی که طول می کشد تا این افزایش رخ دهد را زمان صعود می گویند. زمان نزول، به روند کاهشی و عکس این حالت گویند.
ویژگی های ولتاژ
یکی دیگر از جنبه های مهم یک سیگنال، ویژگی های ولتاژ یک سیگنال آن است که توسط اسکوپ اندازه گیری می شود. این ویژگی ها در حقیقت پارامترهایی مانند دامنه، حداقل یا حداکثر ولتاژ و میانگین ولتاژ هستند. که در ادامه به بررسی هر کدام از این پارامترها پرداخته ایم:
- دامنه: به میزان بزرگی سیگنال مورد اندازه گیری دامنه می گویند. انواع مختلفی از اندازه گیری دامنه موجود است. به عنوان مثال مقدار ولتاژ پیک تو پیک (Peak to Peak) که به صورت مقدار حداکثر و یا حداقل دامنه ی یک شکل موج بیان می شود. ولتاژ پیک Peak به صورت حداکثر یا حداقل ولتاژ به دست آمده نسبت به مقدار صفر است.
- حداقل یا حداکثر ولتاژ: منظور، بیشترین یا کمترین ولتاژی است که اسکوپ می تواند اندازه گیری کند.
- میانگین ولتاژ: اسکوپ ها می توانند مقدار میانی و یا میانگین سیگنال را اندازه گیری کنند تا شما مقدار میانگین نسبت به مقدار حداکثر و یا حداقل سیگنال خود را به دست آورید.
9 پارامتر مهم در انتخاب اسیلوسکوپ مناسب
اسیلوسکوپ دارای پارامترهای دیگری نیز هست که دانستن آن ها جهت انتخاب و استفاده ی بهتر از این دستگاه ها ضروری است. در ادامه با سایر تعاریف و مشخصات آشنا می شویم:
پهنای باند
منظور از پهنای باند در اسکوپ ها بازه ی فرکانسی است که این تجهیز می تواند در آن عمل کند. طبیعی است در صورتی که فرکانس سیگنال سیگنال در خارج از این بازه قرار بگیرد، اسکوپ دچار خطا می شود. ویژگی پهنای باند برای امواج سینوسی بوده و از آنجایی که امواج غیر سینوسی به صورت مجموعه ای از سیگنال های مختلف هستند، لازم است تا قابلیت اندازه گیری فرکانس های هارمونیک سوم تا پنجم را نیز داشته باشد.
دیجیتال یا آنالوگ بودن
اسیلوسکوپ ها می توانند آنالوگ و یا دیجیتال باشند. وجود صفحه نمایش شطرنجی، سرعت بالای نمونه برداری و واقعی بودن سیگنال از مشخصه های اصلی انواع اسکوپ های آنالوگ است. در انواع دیجیتال پردازش سیگنال ها به وسیله ی میکرو کنترلرها انجام می شود و صفحه ی نمایش آن قابلیت نمایش شکل موج سیگنال ها با چندین رنگ را دارند و نسبت به انواع آنالوگ دارای وزن سبک تری هستند. ولی اسکوپ های آنالوگ، دارای وزن سنگین تر نسبت به انواع دیجیتال بوده که جهت نمایش سیگنال از یک صفحه ی تک رنگ (یک پرتو الکترونی) جهت نمایش شکل موج بر روی صفحه ی نمایش بهره می برند.
تعداد کانال‌ها
منظور از این مورد تعداد سیگنال‌هایی است که یک اسیلوسکوپ می تواند بر روی صفحه ی نمایش نشان دهد. این قابلیت به ما این امکان را می دهد تا بین شکل موج های مختلف بتوانیم مقایسه مناسبی را انجام دهیم. اکثر اسکوپ ها می توانند بیشتر از یک کانال را نمایش دهند و انواع دو تا چهار کانال از رایج ترین انواع اسکوپ ها هستند.
نرخ نمونه گیری
این ویژگی بیان می کند که یک اسکوپ چقدر می تواند یک سیگنال را در مدت یک ثانیه مورد خوانش قرار دهد به عنوان مثال این نرخ برای اسکوپ هایی که تنها دارای یک کانال هستند پایین تر است. قابلیت نرخ نمونه گیری تنها برای اسکوپ های دیجیتال کاربرد داشته و انواع آنالوگ فاقد این قابلیت هستند.
زمان صعود
این پارامتر به طور مستقیم تحت تأثیر ویژگی پهنای باند است و بیان می کند که سریع ترین پالس صعودی را که اسکوپ می تواند مورد اندازه گیری قرار چقدر است. فرمول آن به صورت: Rise Time = 0.35/Bandwith
حداکثر ولتاژ ورودی
این پارامتر برای تمامی دستگاه‌هایی که به وسیله‌ی برق تغذیه می‌شوند بسیار مهم است. اسیلوسکوپ‌ها هم از این قاعده مستثنی نیستند. حداکثر ولتاژ ورودی بیان میکند که بیشترین مقدار ولتاژی که یک اسکوپ می‌تواند اندازه گیری کند چقدر است، چرا که اگر مقدار ولتاژ داده شده به این دستگاه از مقدار مشخص شده‌ی حداکثری بیشتر شود احتمال آسیب دیدن دستگاه وجود دارد.
رزولوشن (دقت)
میزان دقت یک اسیلوسکوپ بسیار مهم بوده و مشخص می کند با چه میزان دقت یک اسکوپ می تواند ولتاژ ورودی را مورد اندازه گیری قرار دهد. این پارامتر با تنظیم مقیاس عمودی تغییر پیدا می کند.
Vertical Sensivityمقدار حداقل یا حداکثر ولتاژی که یک اسیلوسکوپ بر روی صفحه ی خود و محور یا مقیاس عمودی نمایش می دهد را پارامتر Vertical sensivity تعیین می کند و واحد آن S/Div بیان می شود.
Vertical Sensivity
مقدار حداقل یا حداکثر ولتاژی که یک اسیلوسکوپ بر روی صفحه‌ی خود و محور یا مقیاس عمودی نمایش می‌دهد را پارامتر Vertical sensivity تعیین میکند و واحد آن S/Div بیان می‌شود.
امپدانس ورودی
تمامی دستگاه های اسیلوسکوپ دارای امپدانس ورودی هستند. میزان امپدانس ورودی در این دستگاه ها زمانی که میزان فرکانس ورودی به شدت بالا می رود مهم می شود. دلیل این است که وجود حتی یک امپدانس کوچک می تواند سیگنال ورودی را تحت تأثیر قرار دهد. معمولاً این امپدانس به صورت یک مقدار مقاومتی بسیار بزرگ(بیشتر از یک مگا اهم) به صورت موازی با یک خازن کوچک (پیکوفاراد) بیان می شود.
دلیل اهمیت اسیلوسکوپ ها
اسکوپ ها یکی از انواع تجهیزات آزمایشگاه الکترونیک بوده که قابلیت نمایش سیگنال (ولتاژ) در دنیای دیجیتال را برای شما فراهم میکند به نحوی که می توانید ویژگی های سیگنال و آنچه را که در مدار اتفاق می افتد را به صورت دو بعدی و به شکل محور عمودی و افقی تجزیه و تحلیل کرده و مشاهده نمایید. در سایت کالا صنعتی انواع اسکوپ های مختلف محصول برندهای هانتک، گودویل و OWON موجود است که می توانید از طریق سایت نسبت به آخرین قیمت آن ها اطلاعات لازم را کسب نمایید. 5 شکل موجی که اسکوپ ها می توانند نمایش دهند.
- شکل موج سینوسی
- شکل موجی مربعی
- شکل موج مثلثی
- شکل موج پله ای
- شکل موج مختلط
نتیجه گیری
اسیلوسکوپ ها دارای دو نوع دیجیتال و آنالوگ بوده که انواع جدیدتر اسکوپ ها بیشتر شامل اسکوپ های دیجیتال می شود. به طور کلی جهت انتخاب و خرید اسیلوسکوپ مورد نظر باید یک سری پارامترهای مهمی مثل تعداد کانال، پهنای باند، زمان صعود و ... را در نظر داشته باشید.که میتوانید برای انتخاب بهتر و همچنین دریافت مشاوره با تیم کالا صنعتی در تماس باشید.