Un oscilloscope est un appareil qui démontre l'intensité du courant, la tension, la fréquence et le déphasage d'un circuit électrique. L'appareil affiche le rapport entre le temps et l'intensité du signal électrique. Toutes les valeurs sont affichées à l'aide d'un simple graphique à deux dimensions.
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A quoi sert un oscilloscope ?
Un oscilloscope est utilisé par les électroniciens et les radioamateurs pour mesurer :
- l'amplitude du signal électrique - le rapport tension / temps;
- analyser le déphasage ;
- voir la distorsion du signal électrique ;
- en fonction des résultats, calculez la fréquence du courant.
Malgré le fait que l'oscilloscope démontre les caractéristiques du signal analysé, il est plus souvent utilisé pour identifier les processus se produisant dans un circuit électrique.Grâce à l'oscillogramme, les spécialistes reçoivent les informations suivantes :
- forme d'un signal périodique ;
- valeur de polarité positive et négative ;
- gamme de changement de signal dans le temps ;
- la durée du demi-cycle positif et négatif.
La plupart de ces informations peuvent être obtenues avec un voltmètre. Cependant, vous devrez alors effectuer des mesures avec une fréquence de plusieurs secondes. Dans le même temps, le pourcentage d'erreurs de calcul est important. Travailler avec un oscilloscope permet de gagner beaucoup de temps pour obtenir les données nécessaires.
Le principe de fonctionnement de l'oscilloscope
Un oscilloscope prend des mesures à l'aide d'un tube à rayons cathodiques. Il s'agit d'une lampe qui concentre le courant analysé en un faisceau. Il frappe l'écran de l'appareil, s'écartant dans deux directions perpendiculaires :
- vertical - affiche la tension étudiée ;
- horizontal - affiche le temps écoulé.
Deux paires de plaques de tube à rayons cathodiques sont responsables de la déviation du faisceau. Ceux qui sont situés verticalement sont toujours sous tension. Cela aide à répartir les valeurs de polarité. L'attraction positive dévie vers la droite, l'attraction négative dévie vers la gauche. Ainsi, la ligne sur l'écran de l'instrument se déplace de gauche à droite à une vitesse constante.
Un courant électrique agit également sur les plaques horizontales, ce qui dévie l'indicateur de tension du faisceau. La charge positive est en hausse, la charge négative est en baisse. Ainsi, sur l'écran de l'appareil apparaît un graphique bidimensionnel linéaire, appelé oscillogramme.
La distance parcourue par le faisceau du bord gauche au bord droit de l'écran s'appelle le balayage. La ligne horizontale est responsable du temps de mesure.En plus du graphique linéaire 2D standard, il existe également des balayages circulaires et en spirale. Cependant, leur utilisation n'est pas aussi pratique que les oscillogrammes classiques.
Classification et types
Il existe deux grands types d'oscilloscopes :
- analogique - appareils de mesure de signaux moyens;
- numérique - les appareils convertissent la valeur de mesure reçue en un format "numérique" pour une transmission ultérieure des informations.
Selon le principe d'action, il existe la classification suivante:
- Modèles universels.
- Équipement spécial.
le plus populaire sont des appareils universels. Ces oscilloscopes permettent d'analyser différents types de signaux :
- harmonique;
- impulsions uniques ;
- paquets d'impulsion.
Les appareils universels sont conçus pour une variété d'appareils électriques. Ils vous permettent de mesurer des signaux de l'ordre de quelques nanosecondes. L'erreur de mesure est de 6 à 8 %.
Les oscilloscopes universels sont divisés en deux types principaux :
- monobloc - avoir une spécialisation de mesure commune ;
- avec des blocs interchangeables - s'adaptent à une situation et à un type d'appareil spécifiques.
Des dispositifs spéciaux sont développés pour un certain type d'équipement électrique. Il existe donc des oscilloscopes pour le signal radio, la télédiffusion ou la technologie numérique.
Les appareils universels et spéciaux sont divisés en:
- haut débit - utilisé dans les appareils à haut débit;
- mémoire - dispositifs qui stockent et reproduisent des indicateurs précédemment créés.
Lors du choix d'un appareil, vous devez étudier attentivement les classifications et les types afin d'acheter un appareil pour une situation spécifique.
Appareil et principaux paramètres techniques
Chaque appareil possède un certain nombre des caractéristiques techniques suivantes :
- Le coefficient d'erreur possible lors de la mesure de la tension (pour la plupart des appareils, cette valeur ne dépasse pas 3%).
- La valeur de la ligne de base de l'appareil - plus cette caractéristique est grande, plus la période d'observation est longue.
- Caractéristique de synchronisation, contenant : plage de fréquences, niveaux maximum et instabilité du système.
- Paramètres de la déviation verticale du signal avec la capacité d'entrée de l'équipement.
- Valeurs de réponse indicielle indiquant le temps de montée et le dépassement.
En plus des valeurs de base énumérées ci-dessus, les oscilloscopes ont des paramètres supplémentaires, sous la forme d'une caractéristique amplitude-fréquence, qui démontre la dépendance de l'amplitude à la fréquence du signal.
Les oscilloscopes numériques ont également beaucoup de mémoire interne. Ce paramètre est responsable de la quantité d'informations que l'appareil peut enregistrer.
Comment les mesures sont prises
L'écran de l'oscilloscope est divisé en petites cellules appelées divisions. Selon l'appareil, chaque carré sera égal à une certaine valeur. La désignation la plus populaire : une division - 5 unités. De plus, sur certains appareils, il y a un bouton pour contrôler l'échelle du graphique, de sorte qu'il est plus pratique et plus précis pour les utilisateurs d'effectuer des mesures.
Avant de commencer tout type de mesure, vous devez connecter l'oscilloscope au circuit électrique. La sonde est connectée à l'un des canaux libres (si l'appareil a plus d'un canal) ou au générateur d'impulsions, s'il est disponible dans l'appareil. Après la connexion, diverses images de signal apparaîtront sur l'écran de l'appareil.
Si le signal reçu par l'appareil est intermittent, le problème réside dans la connexion de la sonde. Certains d'entre eux sont équipés de vis miniatures qui doivent être serrées. Toujours dans les oscilloscopes numériques, la fiction de positionnement automatique résout le problème d'un signal intermittent.
Mesure de courant
Lors de la mesure du courant avec un oscilloscope numérique, vous devez savoir quel type de courant doit être observé. Les oscilloscopes ont deux modes de fonctionnement :
- Courant continu ("DC") pour le courant continu ;
- Courant alternatif ("AC") pour la variable.
Le courant continu est mesuré avec le mode "Courant continu" activé. Les sondes de l'appareil doivent être connectées à l'alimentation en accord direct avec les pôles. Le crocodile noir rejoint le moins, le crocodile rouge rejoint le plus.
Une ligne droite apparaîtra sur l'écran de l'appareil. La valeur de l'axe vertical correspondra au paramètre de tension constante. L'intensité du courant peut être calculée selon la loi d'Ohm (tension divisée par la résistance).
Le courant alternatif est une sinusoïde, du fait que la tension est également variable. Par conséquent, sa valeur ne peut être mesurée que sur une certaine période de temps. Le paramètre est également calculé à l'aide de la loi d'Ohm.
Mesure de tension
Pour mesurer la tension d'un signal, vous avez besoin de l'axe des coordonnées verticales d'un graphique bidimensionnel linéaire. Pour cette raison, toute l'attention sera portée à la hauteur de la forme d'onde. Par conséquent, avant de commencer l'observation, vous devez ajuster l'écran plus facilement pour la mesure.
Ensuite, nous transférons l'appareil en mode DC. Nous attachons les sondes au circuit et observons le résultat. Une ligne droite apparaîtra sur l'écran de l'appareil, dont la valeur correspondra à la tension du signal électrique.
Mesure de fréquence
Avant de comprendre comment mesurer la fréquence d'un signal électrique, vous devez savoir ce qu'est une période, car ces deux concepts sont liés. Une période est la plus petite période de temps après laquelle l'amplitude commence à se répéter.
Il est plus facile de voir la période sur l'oscilloscope en utilisant l'axe horizontal des temps. Il est seulement nécessaire de remarquer après quelle période le graphique en courbes commence à répéter son modèle. Il vaut mieux considérer le début de la période comme les points de contact avec l'axe horizontal, et la fin de la répétition d'une même coordonnée.
Pour mesurer plus facilement la période du signal, la vitesse de balayage est réduite. Dans ce cas, l'erreur de mesure n'est pas si élevée.
La fréquence est une valeur inversement proportionnelle à la période analysée. Autrement dit, pour mesurer la valeur, vous devez diviser une seconde de temps par le nombre de périodes se produisant pendant cette période. La fréquence résultante est mesurée en Hertz, la norme pour la Russie est de 50 Hz.
Mesure de déphasage
Le déphasage est pris en compte - la position relative de deux processus oscillatoires dans le temps. Le paramètre est mesuré en fractions de la période du signal, de sorte que, quelle que soit la nature de la période et de la fréquence, les mêmes déphasages ont une valeur commune.
La première chose à faire avant la mesure est de savoir lequel des signaux est en retard par rapport à l'autre, puis de déterminer la valeur de signe du paramètre. Si le courant est en avance, alors le paramètre de décalage d'angle est négatif. Dans le cas où la tension est en avance, le signe de la valeur est positif.
Pour calculer le degré de déphasage, vous devez :
- Multipliez 360 degrés par le nombre de cellules de la grille entre le début des périodes.
- Divisez le résultat par le nombre de divisions occupées par une période de signal.
- Choisissez un signe négatif ou positif.
Il n'est pas pratique de mesurer le déphasage dans un oscilloscope analogique, car les graphiques affichés sur les écrans ont la même couleur et la même échelle. Pour les observations de ce type, soit un appareil numérique, soit des appareils à deux canaux sont utilisés pour placer différentes amplitudes sur un canal séparé.
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