Sveu ili te j j strossmayera osijek elektrotehni ki fakultet osijek
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 50

SVEUČILIŠTE J. J. STROSSMAYERA OSIJEK Elektrotehnički fakultet Osijek PowerPoint PPT Presentation


  • 264 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

SVEUČILIŠTE J. J. STROSSMAYERA OSIJEK Elektrotehnički fakultet Osijek. MJERENJA U ELEKTROTEHNICI Predavač: Damir Karavidović, dipl.ing. Predavanje 13 i 14 Osciloskop i mjerenje njime. MJERENJA U ELEKTROTEHNICI Osciloskop i mjerenje njime. Što je osciloskop ?

Download Presentation

SVEUČILIŠTE J. J. STROSSMAYERA OSIJEK Elektrotehnički fakultet Osijek

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Sveu ili te j j strossmayera osijek elektrotehni ki fakultet osijek

SVEUČILIŠTE J. J. STROSSMAYERA OSIJEKElektrotehnički fakultetOsijek

MJERENJA U ELEKTROTEHNICI

Predavač: Damir Karavidović, dipl.ing.

Predavanje 13 i 14

Osciloskop i mjerenje njime


Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime

MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

Što je osciloskop ?

  • Osciloskop je brzi dvodimenzionalni pisač koji pruža vidu informaciju o promatranoj ili veličini što je mjerimo,

  • Rezultat mjerenja osciloskopom je svjetleći grafikon što prikazuje tok vrijednosti mjerene veličine u njenoj vremenskoj ovisnosti ili ovisnosti o drugoj nezavisno promjenjivojveličini.

  • Grafikon mjerene veličine kazuje sve značajke valnog oblika,

  • Na zaslonu osciloskopa možemo prikazati funkciju:

    Y= f (X)

  • Električna veličina što predstavlja varijablu Y praktično je uvijek napon Uy.


Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime1

MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

Prikaz mjerene veličine

  • Kada se mjerena veličina Y predstavlja u funkciji vremena (X je t) govorimo o Y-tpogonu osciloskopa (slika b) i c). Ovaj način rada se koristi u promatranju mjerene veličine u vremenskom području.

  • Privodi li se nezavisna varijabla x također kao napon Ux, govorimo o X-Y pogonu osciloskopa (slika a.). Ovaj se način koristi u prikazu odnosa dviju mjerenih veličina, odnosno utjecaj promjene jedne na drugu.


Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime2

MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

  • Uporaba osciloskopa nije ograničena samo na mjerenje električnih veličina. Moguće je pratiti ili mjeriti također i neelektrične veličine, ako se one pogodnim mjernim pretvaračima preobraze u napon ili struju.

    Podjela po načelu rada

  • osciloskopi s analognom obradom mjerene veličine,

  • osciloskopi s uzimanjem uzoraka (sampling osciloskopi),

  • osciloskopi s digitalnom obradom mjerene veličine,

  • osciloskopi s analognim-digitalnim pamćenjem.

    Podjela prema broju istovremeno promatranih mjerenih veličina

    • jednokanalni,

    • višekanalni osciloskopi.

      Podjela prema primjeni

    • servisni,

    • laboratorijski osciloskopi, osciloskopi za istraživanja.


Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime3

MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

Funkcionalne jedinice analognog osciloskopa i njihov rad

Osnovne sastavnice sklopovlja osciloskopa, kao funkcionalne jedinice, su :

  • katodna cijevkoja omogućuje prikaz i promatranje mjernog signala,

  • okomiti (vertikalni) otklonski sustavšto omogućuje pojačanje ili slabljenje te amplitudni tretman mjernog signala,

  • vodoravni (horizontalni) otklonski sustavšto omogućuje promatranje promjene signala u funkciji vremena ili druge nezavisne promjenljive veličine.

  • jedinica za napajanje pomoćnim naponom,

  • Pored ovih osnovnih sastavnica sklopovlja, praktična izvedba osciloskopa se sastoji od niza podsastavnica.


Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime4

MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime


Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime5

MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

  • Katodna cijev predstavlja optički indikator. Sliku promjene mjerene veličine crta mlaz brzih elektrona koji usnopljeni udaraju na fosforescentni zaslon i emisijom svjetlosti ostavljaju trag opisan kao "svjetla mrlja". Položaj svijetle mrlje je određen dvama veličinama pa se generira dvodimenzionalni prikaz.

  • Okomiti otklonski sustav osciloskopa čine: ulazni birač, ulazni oslabljivač ulazno pojačalo, linija za kašnjenje, i izlazno pojačalo.

    Slika prikazuje osobine

    ulazne (X i Y ) impedancije.


Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime6

MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

  • Prvi činitelj vertikalnog otklonskog sustava je prekidač s tri položaja i s funkcijom ulaznog birača.

  • Položaj DC (Direct current = istosmjerna struja) omogućuje direktno prosljeđivanje mjerenog signala ulaznom oslabljivaču, te se on prikazuje u izvornom obliku.

  • Položaj AC (Alternating Current = izmjenična struja) prosljeđuje mjereni signai preko serijskog kondenzatora te do ulaznog oslabljivača ne dolazi istosmjerna i komponente niskih frekvencija (2 - 10 Hz).

  • Položaj GDN (uzemljenje) omogućuje odvajanje mjerene veličine od ulaza bez otspajanja, a potom se utvrđuje nulti položaj elektronskog snopa, odnosno vremenske baze.


Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime7

MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

Linija Y - pojačala

  • Izlazni stupanj Y-pojačala stvara dva protufazna, simetrična naponska signala za vertikalne otklonske pločice.

  • Izlazni stupanj Y-pojačala, pored pojačavanja i simetrira napon što se dovodi na otklonske pločice kako bi u sredini između njih potencijal bio trajno jednak nuli,

  • Rad Y - pojačala se utvrđuje kao faktor otklona Y-ulaza izražen u (V/cm; V/pod.; V/div.) :

    Ky - faktor slabljenja atenuatora

    Ay - ukupno pojačanje linije Y-pojačala

    Sy - faktor otklona katodne cijevi


Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime8

MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

Vodoravni otklonski X - sustav

  • Temeljni činitelji vodoravnog otklonskog sustava su: sklop za sinkronizaciju generatora vremenske baze, generator upravljačkih impulsa, generator vremenske baze, izlazno X pojačalo. Pored njih ovdje su i birač napona za sinkronizaciju (S2), birač Y-t i X-Y rada osciloskopa, i podešavač položaja zrake u X-smjeru (X – Position).


Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime9

MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

Tijek signala u analognom osciloskopu – kroz okomiti sustav

Na okomitoj osi su točke s oznakama iz blok sheme analognog osciloskopa


Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime10

MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

Tijek signala u analognom osciloskopu – kroz vodoravni sustav

Na okomitoj osi su točke s oznakama iz blok sheme analognog osciloskopa


Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime11

MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

  • Put i položaj svijetle točke u ovisnosti od napona okomitog (UY) i vodoravnog otklonskog sustava (UX) u iscrtavanju vremenskog tijeka promjene mjerene veličine

    a) Oba napona su jednaki nuli, svjetla točka ostaje u sredini.

    b) Napon ux je nula a uy je pozitivni istosmjerni napon, svjetla

    točka je vertikalno pomaknuta.

    c) Napon uy je nula a ux je negativni istosmjerni napon, svjetla

    točka je pomaknuta u x-smjeru.

    d) Napon ux je negativan a napon uy pozitivan istosmjerni napon.

    e) Napon ux je nula a uy sinusnog valnog oblika. Kod

    frekvencije od 30 Hz (vidi 7.2.7.) vidljivo je lagano

    kretanje svijetle točke, a kod većih frekvencija svjetlu

    točku zamjenjuje vertikalna linija.

    f) Napon uy je nula a ux pilasti napon. Sada kod nižih

    frekvencija svjetla točka putuje od lijeva na desno, a pri višim

    se doima puna svjetleća linija.

    g) Napon uy je sinusni a ux pilasti napon, uz međusobno jednaku

    frekvenciju Kod nižih se frekvencija doima ispisivanje sinusnog

    vala svjetlom točkom bez zamjetnog povratka u lijevi položaj.

    Kad frekvencije preko približno 30 Hz na zaslonu miruje sinusna

    krivulja.


Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime12

MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

Mjerenje osciloskopom izmjeničnog napona – oblikovanje slike

  • Napon Y-sustava određuje položaj

    svijetle točke prema vrijednosti

    mjerene veličine. Napon X-sustava

    djeluje kao vremenski parametar,

    pridjeljuje vrijeme trenutnoj vrijednosti

    mjerne veličine.


Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime13

MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

Posebne osobine osciloskopa

  • Prikaz više mjerenih veličina

    Rad višekanalnog osciloskopa utemeljen je na

    posebnom funkcionalnom modulu:

    elektroničkoj preklopci (multiplekseru).

    U načelu elektronička preklopka dovodi

    zajedničkoj liniji za kašnjenje i izlaznom

    Y-pojačalu čas jedan, čas drugi mjerni

    signal. Za preklapanje preklopke u Y-t

    radu osciloskopa primjenjuju se dva načina :

    • asinkroni (chopped mode)

    • sinkroni (alternate mode)

  • Osciloskopi s dva mlaza

  • Elektroničkim preklopkama realiziraju se

    modularni čak i osmerokanalni osciloskopi


  • Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime14

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Osciloskopi s dvije vremenske baze

    Moderni osciloskopi s višim pretenzijama u pogledu mogućnosti korištenja, posjeduju dvije, međusobno neovisno upravljanje i preko komparatora u radu koordinirane vremenske baze A i B. Pri tome ove baze međusobno razlikujemo i jedna se naziva glavna vremenska baza (MTB = Main Time Base), a druga zakašnjela vremenska baza (DTB = Delaye Time Base).


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime15

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Rad s kašnjenjem napona jedne vremenske baze(Delaye sweep)

    • Taj način rada podrazumjeva rad obje vremenske baze, no jedna baza (B) počinje generirati pilasti napon s vremenskim zakašnjenjemTk ,

    • Pojavom napona baze B, on postaje jedini što

      otklanja svjetlosnu zraku te se, obzirom na

      njegovo trajanje, na cijelom ekranu generira

      slika odsječka "C" mjerenog signala.

    • Izborom razine Ut određuje se vrijeme kašnjenja,

      a time i početna točka odsječka koga želimo

      promatrati. Vrijeme trajanja pilastog napona

      zakašnjele baze određuje duljinu promatranog

      odsječka.

    • C - odsječak mjerenog signala

    • Tk-vrijemekašnjenja baze B

    • Ut- napon okidanja baze B

    • U y(t) - razvučeni dio odsječka "C" mjerenog

      signala

      UpA,B - pilasti napon vremenskih baza


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime16

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Dvostruko djelovanje napona vremenske baze (Dual sweep)

    • Tijekom trajanja pilastog napona zakašnjele vremenske baze oscilogram biva jače osvijetljente otuda ovom načinu često naziv; "A osvjetljeno s B" (A intensity B) ili obrnuto.

    • Osvijetljeni dio oscilograma mjernog signala na kanalu A se s manjim vremenskim mjerilom (razvučen) prikazuje na kanalu B

      • A - mjerni signal s pojačanim osvjetljenjem detalja za vrijeme trajanja zakašnjele baze B,

      • B - razvučeni osvijetljeni detalj s kanala A

        A

        B


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime17

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Zajedničko djelovanje napona pravovremene i zakašnjele vremenske baze (Mixed Sweep)

    • Ovaj način karakterizira postojanje na zaslonu dva dijela slike mjerenog signala s različitim vremenskim mjerilom.

    • Vodoravni otklon slijedi prvo napon pravovremene baze (UpA) a po isteku vremena kašnjenja počinje se generirati napon baze B (UpB). Kada njegova vrijednost premaši napon Ut otklon zrake će teći pod njegovim utjecajem.

    • Tako se na zaslonu dobiva slika (b) mjernog signala sa drugim vremenskim mjerilom. Na ovaj način također ističemo jedan dio mjernog signala s povećanom rezolucijom u vremenskom mjerilu.


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime18

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Osciloskopi sa zapiranjem vremenske baze

    • Sklop za zapiranje vremenske baze (Hold-Off) uvijek je dobro došao kada signal na kome se temelji pored željene točke za okidanje, posjeduje i druga

      mjesta koja ispunjavaju uvjete okidanja. Posljedica

      je dvostruki ili višestruki prikaz mjerenog signala.

      Vidimo da iz odnosa valnog oblika signala generiranja napon vremenske baze postoji više točaka okidanja unutar jednog perioda (npr. uz razinu nula i pozitivni nagib točke okidanja su A, B i C).

      Uporabom Hold-Off sklopa biti će izlaz generatora vremenske baze zapriječen (hold-off) tijekom podešenog vremena. Tako će se izbjeći okidanje u točkama B' i C", a događati će se samo u točkama A.


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime19

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Osciloskopi s uzimanjem uzoraka

    • S analognim osciloskopima s nadasve posebnim rješenjima, moguće je provesti mjerenja signala frekvencije do 500 MHz. Za veće frekvencije mjernog signala ograničenja se nalaze u katodnoj cijevi i liniji vertikalnog pojačala. Iznad navedene frekvencijske razine mogućnost uporabe osciloskopa osigurali su osciloskopi s uzimanjem uzoraka (Sampling oscilloscope).

    • Potonji su počeli svoju primjenu za frekventno područje 500 MHz do 18 GHz i vremena uspona strmine mjerene veličine manja od 0,1 ns, a danas se kroz digitalnu tehnologiju upotrebljavaju i za niske frekvencijske vrijednosti.

    • Suština tehnike uzorkovanja nalazi se u premještanju visokofrekventnih mjerenih signala u niskofrekventno područje. Primjer prikazuje slika gdje se mjerenom signalu visoke frekvencije i velike strmine boka (a), postupkom uzorkovanja snižava frekvencija, ali zadržava valni oblik i ostale parametre (b).


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime20

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Osciloskopi s uzimanjem uzoraka

    • Sklopovi koji realiziraju uzorkovanje su takozvani Sample and Hold sklopovi (slobodni prijevod: uzmi i drži) kojima se mjerena veličina uzorkuje (semplira), a uzorkovane vrijednosti pamte.

    • Ulazni napon se vodi izravno u krug generatora okidanja i vremenske baze gdje se dodatnim sklopovima oblikuju impulsi zauzorkovanje (rad sklopke S), i pilasti napon što se privodi X-pojačalu.

    • Mjerena veličina u(perioda T) se zatvaranjem preklopke S uzorkuje u vremenskim točkama t1, t2, t3... Trajanje zatvorenosti preklopke se u ovom razmatranju uzima zanemarivo kratko. Period uzorkovanjaTu je uvijek cjelobrojni višekratnik perioda T plus razdoblje vremenskog pomaka Δt . U našem načelnom razmatranju vrijedi Tu =T +Δt


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime21

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Osciloskopi s uzimanjem uzoraka

    • Vremensko razdoblje pomaka Δt omogućuje uzorkovanja različitih vrijednosti unutar jednog perioda Ty

    • Kod velikog broja uzorkovanja periode ulaznog napona, dakle uz mali Δt (!ne Tu) , prividno bi se dobila kontinuirana krivulja. Za preslikavanje jednog perioda ulaznog napona potrebno je n točaka uzorkovanja:

    • Mjereni signal smo premjestili iz VF u NF područje s faktorom vremenskog razvlačenja Mx:

    • Dolazimo do pojma prikaza mjerene veličine u stvarnom (real-time) i jednakovrijednom (equiva!ent-time) vremenu. Osciloskop s uzorkovanjem će imati prikaz u stvarnom vremenu kada mjeri signale niske frekvencije u odnosu na frekvenciju uzorkovanja (Mx ≈1). Kod viših frekvencija (Mx > 1) prikaz je u jednakovrijednom vremenu.

    • Ograničenje metode uzorkovanja na frekventno područje potječe od brzine S&H sklopa kao sklopke i vremenske konstante punjenja kondenzatora. Načelo uzorkovanja nadalje podržava samo mjerenje periodičnih valnih oblika


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime22

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    DIGITALNI OSCILOSKOP

    • Digitalni osciloskopi su nasljednici analognih i osciloskopa s uzorkovanjem.

    • Iako su se analogni osciloskopi s pamćenjem godinama usavršavali i dosegli visoke tehničke domete, kao što je izvedba osciloskopa s uzorkovanjem, ipak su za neke potrebe bili ograničeno ili potpuno neupotrebljivi.

    • Kod digitalnih osciloskopa se uzorkuje analogni signal u određenim vremenskim točkama, vodi se postupak analogno-digitalne pretvorbe i takve podatke sprema u memoriju. Jednom spremljeni podaci se mogu po volji obrađivati, koristiti, prenositi, …

    • Na potonjem načelu je ustrojen prvi digitalni osciloskop tvrtke Nicolet davne 1975 godine .

    • U načelu bismo jednostavno mogli svaki analogni osciloskop bez pamćenja načiniti digitalnim osciloskopom s pamćenjem. Potonje bi ostvarili zadržavši opisane temeljne funkcijske grupe dodavši im sklop za digitalno pamćenje.

    • Pod digitalnim osciloskopom već duže vrijeme podrazumijevamo samo one koji imaju primijenjen digitalni postupak obrade analogne mjerene veličine, a prikaz na zaslonu posebnih cijevu (CTR) ili LCD.

    • Uporabne osobine digitalnih osciloskopa i cijena učinile su njegovu uporabu bez alternative.


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime23

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    DIGITALNI OSCILOSKOP

    • Jednostavni prelazak s analognog na digitalni postupak obrade mjerene veličine - crtkano je omeđen blok sklopova pomoću koga se mjereni signal digitalizira, pamti i potom obnavlja na zaslonu,

    • Postupak obnavljanja slike mjerenog signala počinje zahtjevom upravljačke jedinice za pomak svih podataka u posmačnom registru za jedno mjesto. Taj takt nazivamo i takt iščitavanja. Potonje preuzima digitalno-analogni pretvornik (D/A) i pretvara u analognu vrijednost za Y-izlazno pojačalo. Time su obnovljene Y-vrijednosti mjerenog signala.


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime24

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    DIGITALNI OSCILOSKOP

    • Postupak pamćenja započinje analogno-digitalnim pretvornikom (A/D) koji u zadanim vremenskim točkama uzorkuje izlazni signal Y-predpojačala i pretvara ga u paralelni digitalni signal. Potonji se slijedno pohranjuje u lancu posmačnih registara.

    • Točke uzorkovanja odnosno digitaliziranja mjernih vrijednosti određuje upravljačka jedinica sgeneratorom takta. Nadalje, ona zadaje pomak pohranjenih vrijednosti u posmačnom registru za korak dalje.

    • Da bi upravljačka jedinica znala u kojim vremenskim odstupanjima uzorkovati mjereni signal, mora od vremenske baze dobiti podatak o faktoru horizontalnog otklona.


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime25

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    DIGITALNI OSCILOSKOP

    • Postupak obnavljanja slike mjerenog signala počinje zahtjevom upravljačke jedinice za pomak svih podataka u posmačnom registru za jedno mjesto. Taj takt nazivamo i takt iščitavanja.

    • Brzina iščitavanja - to je jedna prednost ovog postupka, pri tome nije ovisna od podešenog faktora vremenskog otklona. Ona se odabire takvom da nastaje čista i treperenja oslobođena slika.

    • Prvo učitani podaci u postupku pamćenja biti će i prvi na izlazu iz memorije.

    • Potonje preuzima digitalno-analogni pretvornik (D/A) i pretvara u analognu vrijednost za Y-izlazno pojačalo. Time su obnovljene Y-vrijednosti mjerenog signala.


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime26

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    DIGITALNI OSCILOSKOP

    Osobine slike na zaslonu

    • Obnovljena slika mjerenog signala na zaslonu digitalnog osciloskopa u načelu je sastavljena iz puno malih točkica. Potonje se može prikazati kod pravokutnog mjerenog signala na slicil.

    • Naponski tok ovog signala prikazuje analogni osciloskop prema slici (a), a digitalni u ovisnosti od broja točki uzorkovanja na ostalim slikama (b, c, d).

    • Kada sliku čini 100 točkica dobije se dobar prvotni oblik tijeka mjerenog signala. Manji broj točkica kao što je 10 i 20 onemogućuje spoznati bokove, oblik signala se naslućuje,

    • Dolazimo do pojma: razlučivanje (rezolucija) digitalnih osciloskopa.


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime27

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    DIGITALNI OSCILOSKOP

    Razlučivanje

    • Kod digitalnih osciloskopa govori se o razlučivanju analogno digitalnog pretvornika i razlučivanju određenog optičkim osobinama katodne cijevi odnosno zaslona. Govorimo o njihovom zajedničkom učinku na sliku mjerenog signala, odnosna o razlučivanju optičkog prikaza u Y i X - smjeru.

    • Dobra katodna cijev ima promjer jasne svjetlosne točke približno 0,2 mm koju čovječje oko, s primjerene udaljenosti promatranja, još može spoznati. Dimenzija zaslona 10x8 cm (XxY) znače 500 svjetlosnih točki u horizontalnom i 400 točki u vertikalnom smjeru.

    • Razlučivanje u Y-smjeru (okomito razlučivanje) određeno je razlučivanjem AD pretvornika a potonje s brojem bita pretvornika. Kada je upotrijebljen 8 bitni AD pretvornik uz spomenutu katodnu cijev, ustupa se njeno razlučivanje osobini pretvornika. Tada umjesto 400 točki imamo samo 28 = 256 točki.

    • Razlučivanje u X-smjeru (vodoravno razlučivanje) najčešće je bitno veće nego li u Y-smjeru.

    • Digitalna vremenska baza rabi uobičajeno 10 ili 12 bitni brojač (1024 ili 4096 mjesta) čija dubina omogućuje bolje razlučivanje nego li se postiže razvlačenjem vremenskog mjerila (kod analognih i digitalnih s analognom vremenskom bazom koju okida upravljačka jedinica),

    • Valja pamtiti da broj kanala ima takav utjecaj na vodoravno razlučivanje, da se broj mjesta u memoriji dijeli na ulazne kanale.


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime28

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    DIGITALNI OSCILOSKOP

    Postupak obnavljanja slike

    • Digitalizacija mjerenog signala ima za posljedicu točkasti prikaz njegovog oscilograma. Izvjesno, to je nedostatak no primjenom određenih načela pri uzorkovanju i obnavljanju slike, moguće ga je izbjeći,

    • Da bismo dobili, iz slijedom uzorkovanja raspoređenih točkica oscilogram, potrebno je susjedne međusobno povezati, interpolirati (dot join),

    • Povezivanje točkica pravcem znači vršenje linearne interpolacije jednog mjerenog signala sinusnog valnog oblika.

    • Slika (a) prikazuje oscilogram mjerenog signala s 50 točkica što predstavljaju njegove vrijednosti unutar perioda, a nije izvršena interpolacija. Pomoću 5 mjernih vrijednosti i linearne interpolacije dobije se oscilogram (b) koji odista nevjerno predstavlja sinusni valni oblik. Kada se ima 10 mjernih vrijednosti (c), linearna interpolacija dopušta prepoznati sinusni valni oblik. Kada se ima 50 mjernih točaka unutar perioda (d) s linearnom se interpolacijom približavamo izvornom obliku.


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime29

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    DIGITALNI OSCILOSKOP

    Postupak obnavljanja slike

    Nameće se pitanje: koji postupak za obnavljanje mjerenog signala uporabiti pri maloj gustoći točkica?

    • Odgovor se temelji na teoremu uzorkovanja (Shannon teorem ili također uvjeti Nyguista). Potonji polazi od teorema da se svaki mjereni signal može prikazati kao suma konačno puno sinusnih harmoničnih titraja različitih frekvencija. Teorem tada glasi:

      Frekvencija uzorkovanja (fu) mora biti veća od dvostruke vrijednosti frekvencije najvišeg harmoničnog člana (fhmax).

      fu ≥ 2 fhmax

    • Ispunjenje ovog uvjeta omogućuje obnavljanje slike mjerenog signala bez izobličenja. Postupak se ostvaruje filterima odgovarajućih prijenosnih karakteristika.

    • Propusti li se idealnim filterom uzastopce više uzorkovanih vrijednosti, doći će do preklapanja različitih, vremenski pomaknutih sinusnih funkcija, odnosno do sinusne interpolacija.

    • Kod periodičnih signala mora biti ispunjen teorem uzorkovanja. Frekvencija mjerenog signala mora biti manja od polovice frekvencije uzorkovanja. Nije li ispunjen ovaj uvjet, signal će kroz Aliasing-Effect (Aliasing efekt) biti izobličen ili prikazan u krivom vremenskom mjerilu..


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime30

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    DIGITALNI OSCILOSKOP

    Načela uzorkovanja mjerenog signala

    • Gotovo najvažniji postupak što se primjenjuje u procesiranju mjerenog signala digitalnim osciloskopom je uzorkovanje mjerenog signala.

    • Mjereni signal je moguće uzorkovati načelno na dva različita načina: uzorkovanje u realnom vremenu ili jednokratno uzorkovanje (Real-Time ili Single-Shot Sampling), i periodično uzorkovanje (Periodic Sampling ili Repetitive Sampling).

      a) Jednokratno b) Periodično slučajno c) Periodično slijedno


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime31

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    DIGITALNI OSCILOSKOP

    Uzorkovanje impulsa kratkog trajanja

    • Mnogi digitalni osciloskopi raspolažu malom frekvencijom uzorkovanja. Ponekad ona iznosi tek 10% širine pojasa što je definirana za pogon osciloskopa bez pamćenja. Time je prilično smanjena vjerojatnost mjerenja impulsa vrlo kratkog trajanja (Glitch). Nepovoljan odnos između vremena trajanja impulsa (Ti), i vremena perioda uzorkovanja (Tu) prikazuje slika.

    • Nepovoljan odnos Ti /Tu bi ishodio uzorkovanje s promašajem impulsa. Posebnim dodatnim sklopovima za uzorkovanje impulsa dobio bi se dijagram u kojem je širina, oblik i položaj impulsa predstavljen pogrešno. Često smo ipak zadovoljni otkrivanjem njegovog postojanja a točna mu je i amplituda.


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime32

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    • Upravljanje osciloskopom

    • Upravljanje pokaznim sustavom

    • Upravljanje Y-sustavom

    • Izbori na elektroničkoj preklopci

    • Upravljanje X-sustavom

    • Posebne funkcije

    • Mjerni pribor osciloskopa

      • Mjerne naponske i strujne sonde,

      • Pasivne i aktivne naponske i strujne sonde


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime33

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    • Mjerenje osciloskopom - Umjeravanje po vrijednosnoj (Y) osi

      Referentna linija (OV)

      Očitamo vertikalni otklon u broju podjeljaka rastera (Yy), potom faktor otklon

      na potenciometru u voltima po podjeljku (Fy) zatim izračunamo amplitudu

      napona za umjeravanje od vrha do vrha (Upp)


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime34

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    • Mjerenje osciloskopom - Umjeravanje po vremenskoj (X) osi

    • Očitamo broj dijelova mrežice na kojem se proteže jedan period signala za umjeravanje (Xx) i uz poznatu frekvenciju signala (fu) možemo izračunati vremensko mjerilo (Fx):


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime35

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    • Mjerenje osciloskopom - koeficijent vremenskog mjerila Mx

    • Nakon provjere točnosti vremenskog mjerila provjerava se koeficijent razvlačenja vremenskog mjerila (Mx). Povećamo vremensko mjerilo tako da na mrežici dobijemo primjerice 10 perioda (slika a.), a zatim izmjerimo vrijeme jednog perioda.

    • Potom prebacimo preklopnik X-MAGN u položaj umjeravanje (npr. Mx = 5). Period signala što ga dobijemo proširenjem vremenskog mjerila (slika b.), mora biti peterostruk, a dobije se i peterostruko manje vremensko mjerilo .


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime36

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Primjer 1.

    S položajem ulaznog birača AC a potom DC dobili smo slike mjerene veličine

    kao na slici. Ako je faktor otklona Y ulaza Fy = 2 V/podjeljku, kolika je

    vrijednost istosmjerne komponente?

    • Odgovor:

      Istosmjerna komponenta ima vrijednost

      U = - 4,4 V.


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime37

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Primjer 2.

    • Na Y-ulaz osciloskopa dovedemo napon sinusnog valnog oblika tjemene vrijednosti Um = 15 V prema slici (a), a odabrani faktor otklona iznosi Fy = 5 V/cm. Što ćemo dobiti na zaslonu osciloskopa ako nema horizontalnog otklona zrake?

    • Odgovor:

      Na zaslonu osciloskopa ćemo dobiti vertikalnu liniju prema slici (b) duljine


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime38

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Primjer 3.

    • Na Y-ulaz doveden je sinusni napon, a na X-ulaz napon s linearnom vremenskom promjenom prema slici. Kakva će se slika dobiti na zaslonu katodne cijevi, odnosno kakav će oscilogram ispisati svjetla točka.

    • Rješenje:

      Podijelimo period mjerenog napona

      uyi napona sa X-pločica ux na

      karakteristične vremenske točke t0, t1, t2, t3 i t4.

    • Projiciramo vrijednost napona uy i ux što pripada

      pojedinoj vremenskoj točki na zaslon. Sjecište određuje točku koja pripada slici na zaslonu. Posebnost ovoga primjera ogleda se u prekratkom trajanju porasta napona ux. Valni oblik ostaje "nedovršen". Također, oblik napona na X-pločicama sa svojim negativnim nagibom ilustrira povrat svjetlosne točke u polazište (netom poslije točke t3, točka t4 se projicira u točku t0).


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime39

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Primjer 5.

    • Digitalni osciloskop posjeduje frekvenciju uzorkovanja fu = 2MHz. Odredite najmanje vrijeme trajanja impulsa koji bi se ovim osciloskopom mogao prikazati.

      Rješenje:

    • Vrijeme između dva uzorka mora biti jednako ili kraće od vremena trajanja impulsa:

    • Dakle ovim se osciloskopom još mogu snimati impulsi najmanjeg vremena trajanja od 500 nanosekundi.


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime40

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Primjer 6.

    • Mjerni signal prema slici frekvencije fs=1,25 kHz snimamo osciloskopom frekvencije uzorkovanja fu =1 kHz. Odredite frekvenciju signala što ćemo ga dobiti na zaslonu, a potom i graničnu frekvenciju osciloskopa.

    • Rješenje:

      Odredimo period mjerenog signala (Ts) u odnosu na period uzorkovanja (Tu).

      Prema slici, proizvoljno smo odabrali prvu točku uzorkovanja potom slijedeću nakon

      1 ms itd. Crtkano između točki uzorkovanja interpoliramo sinusoidu koja predstavlja oscilogram na ekranu. Frekvencija toga signala iznosi:


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime41

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Mjerenje struje osciloskopom

    Primjer 7.

    Na slici je načelno prikazan ispravljač pomoću kojega se mogu mjerite tjemene vrijednosti napona. Oblikuj krug mjerenja struje I1 i I2 pomoću osciloskopa.

    Da bismo mjerili struju I1 moramo prije diode uključiti otpor Rm. Struju I2 možemo mjeriti mjereći pad napona na otporu RL (slika b.) Važno je primijetiti način spajanja Y i X priključnice. U proračunu koristimo efektivne vrijednosti.


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime42

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Mjerenje vremena i frekvencije

    Primjer 8.

    Vremensko razdoblje između zadanih točaka mjernog signala izračunavamo pomoću: horizontalnog odstojanja (Xx), vremenskog mjerila (Fx) i koeficijenta razvlačenja vremenskog mjerila (Mx).


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime43

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Mjerenje faznog pomaka

    Mjerenje pri Y-t radu osciloskopa


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime44

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Mjerenje faznog pomaka

    Primjer 9. - Mjerenje pri X-Y radu osciloskopa

    Koristeći mjerenje prikazano na slici a i b potrebno je odrediti fazni pomak mjerenih signala!

    Rješenje:

    a) Mjerilo kuta = 360°/8 cm = 45°/cm ili 45°/podjeljku

    • Horizontalni pomak = 1,6 cm ili 1,6 podjeljaka

    • Fazni pomak = = 43°/cm *

      b) Koeficijent razvlačenja Mx = 5

    • Fazni pomak

    • Slika a)slika b)


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime45

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Mjerenje faznog pomaka u X-Y načinu rada osciloskopa

    Napone što ih dovodimo na otklonske sustave možemo definirati općenitim izrazima koji definiraju njihov fazni položaj:


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime46

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Mjerenje faznog pomaka u X-Y načinu rada osciloskopa

    Napone što ih dovodimo na otklonske sustave možemo definirati općenitim izrazima koji definiraju njihov fazni položaj:

    Proračun faznog pomaka na temelju vrijednosti karakterističnih parametara elipse:

    arc sin arc sin


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime47

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Mjerenje faznog pomaka i frekvencije u X-Y načinu rada osciloskopa


    Mjerenja u elektrotehnici osciloskop i mjerenje njime48

    MJERENJA U ELEKTROTEHNICIOsciloskop i mjerenje njime

    Mjerenje faznog pomaka i frekvencije u X-Y načinu rada osciloskopa


  • Login