ΜΕΡΟΣ Α: Απαραίτητε γνώσει

Transcript

1 ΜΕΡΟΣ Α: Απαραίτητε γνώσει 1. ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ Ο παλμογράφο είναι η συσκευή που μα επιτρέπει να βλέπουμε γραφικά διάφορε κυματομορφέ τάση.υπάρχουν διαφορετικά είδη παλμογράφων ανάλογα με τον κατασκευαστή και το μοντέλο. Οι περισσότερε λειτουργίε είναι κοινέ σε όλα τα μοντέλα.στην εικόνα 1 παρουσιάζεται ο παλμογράφο που χρησιμοποιείται για τι εργαστηριακέ μετρήσει των ασκήσεων των Ηλεκτρονικών. Ο παλμογράφο είναι του οίκου HAMEG μοντέλο HM Τα βασικά τεχνικά χαρακτηριστικά του παλμογράφου καταγράφονται κάτω από την παρουσιαζόμενη εικόνα. Εικόνα 1. Ο παλμογράφο HAMEG μοντέλο HM Στην εικόνα 2 απεικονίζεται η πρόσοψη του παλμογράφου και ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή των διαφόρων υποδοχών και περιστρεφόμενων κομβίων. Καλύτερη γνωριμία και γνώση των δυνατοτήτων καθώ και για την εκμάθηση τη χρήση του παλμογράφου ο φοιτητή μπορεί να ανατρέξει στο manual. ΑΣΚΗΣΗ 4 η ~ 1 ~

2 Εικόνα 2. ΑΣΚΗΣΗ 4 η ~ 2 ~

3 2. ΞΕΚΙΝΩΝΤΑΣ ΜΙΑ ΜΕΤΡΗΣΗ α) Οι ακροδέκτε εισόδου (20) Ο παλμογράφο του εργαστηρίου διαθέτει δύο κανάλια εισόδου σημάτων, τα οποία θα χρησιμοποιηθούν αρχικά για μέτρηση (πλάτου ) τάση και περιόδου. Προκειμένου να μεταφέρετε το σήμα στον παλμογράφο θα χρησιμοποιήσετε ειδικά καλώδια όπω απεικονίζεται στην εικόνα 3 Εικόνα 3. Τα καλώδια αυτά έχουν στην μία άκρη συνδετήρα τύπου BNC(αυτή η άκρη συνδέεται στον ακροδέκτη 20) ενώ η άλλη άκρη έχει αφενό τον ακροδέκτη γείωση (που θα συνδέεται στη γείωση του κυκλώματο που θα μετράτε) και αφετέρου το probe που θα μανταλώνει στο σημείο στο σημείο του κυκλώματο που θέλετε να λάβετε μέτρηση. Μπορείτε να ρυθμίσετε το probeώστε να αφήνουν το σήμα ανέπαφο (1Χ) ή νατο διαιρούν με το 10 (10Χ) ή το 100 (100Χ) δίνοντα μα την δυνατότητα να μετράμε μεγαλύτερε τάσει. ΑΣΚΗΣΗ 4 η ~ 3 ~

4 β) Επιλογή Καναλιού Στη συνέχεια πρέπει να επιλέξετε από ποιο κανάλι θα μετρήσετε (σε ποιο κανάλι έχετε συνδέσει το probeσα?). Αν επιλέξετε να μετρήσετε από το κανάλι 1 τότε το κουμπί 24 πρέπει να μην είναι πατημένο. Αν επιλέξετε να μετρήσετε από το κανάλι 2 τότε το κουμπί 21 πρέπει να είναι πατημένο. Αν επιθυμείτε να μετρήσετε δύο σήματα (κανάλι 1 & 2) τότε πρέπει να είναι πατημένο το κουμπί 25. γ) ρυθμίσει θέση σήματο κάθε παλμογράφο έχει ρυθμιστικάκόμβια που επιτρέπουν να ρυθμίσουμεποιομέρο από το σήμα θα φαίνεται στην οθόνη του. Τα ρυθμιστικά αυτά ανήκουν σε δύο ομάδε : Οριζόντια(Χ-POS)ρύθμιση κουμπί 5 Κάθετε (Υ-POS) ρυθμίσει κουμπί 18 (ανεξάρτητο για κάθε κανάλι). Πριν από κάθε μέτρηση να μετακινείτε το σήμα επί τη οθόνη προκείμενου να διευκολύνετε τη μέτρηση σα. (Π.χ. στην εικόνα 4 έγινε ρύθμιση θέση του σήματο ώστε να είναι εύκολη η μέτρηση του πλάτου του παλμού. Εύκολα βλέπουμε ότι αντιστοιχεί σε 5 τετραγωνάκια) Εικόνα 4 Προσοχή! Οι ρυθμίσει θέση του παλμογράφου αλλάζουν μόνο τον τρόπο απεικόνιση του σήματο ΔΕΝ επηρεάζουν τα χαρακτηριστικά του σήματο. δ) Διαβαθμίσει Η οθόνη του παλμογράφου είναι χωρισμένη σε 80 τετραγωνάκια (10 οριζόντια Χ 8 κάθετα). Κάθε τετραγωνάκι αποτελεί μία ακέραιη διαβάθμιση (DIVision). Οι κάθετε διαβαθμίσει αντιστοιχούν σε μονάδε τάση (Volts) ενώ οι οριζόντιε σε μονάδε χρόνου (secs). Όταν απεικονίζουμε (και στη συνέχεια μετράμε) ένα σήμα στην οθόνη του παλμογράφου, αυτό που μετράμε είναι διαβαθμίσει (και υποδιαιρέσει αυτών:.3,.4,.8 κ.ο.κ). Για να καταλήξουμε σε αποτελέσματα τάση ή χρόνου απαιτείται να γνωρίζουμε σε πόσα Volt ή πόσα sec αντιστοιχεί η κάθε διαβάθμιση (DIV) Κάθετη Διαβάθμιση Oεπιλογέα τη κάθετη διαβάθμιση τη οθόνη (επιλογέα 21) σημειώνεται με το VOLTS/DIV(Volts/Division)και ουσιαστικά καθορίζει σε τι υποδιαίρεση τη τάση αντιστοιχεί το κάθε τετραγωνάκι. Γυρίζοντα τον επιλογέα αριστερόστροφα έχουμε μεγέθυνσητη απεικόνιση του σήματο στην οθόνη, δηλαδή κάθε τετραγωνάκι αντιστοιχεί σε μικρότερηυποδιαίρεση. Αντίθετα δεξιόστροφα έχουμε σμίκρυνση του σήματο έτσι το κάθε τετραγωνάκιαντιστοιχεί σε μεγαλύτερη υποδιαίρεση. Η τιμή του Volts/Divλαμβάνεται από τι εξωτερικέ ενδείξει του επιλογέα. (π.χ. στην εικόνα 2 βρίσκεται στη θέση 1Volt/Div που σημαίνει ότι αν το σήμα που είχαμε στη οθόνη ήταν αυτό που απεικονίζεται στην εικόνα 4 τότε το πλάτο του παλμού θα ήταν 5DIVx 1Volt/DIV = 5Volts). Κάθε κανάλι έχει ξεχωριστό επιλογέα Volts/Div. ΑΣΚΗΣΗ 4 η ~ 4 ~

5 Οριζόντια (Χρονική) Διαβάθμιση Ο επιλογέα οριζόντια διαβάθμιση είναι το περιστρεφόμενο κομβιο 9.Ονομάζεται ΤΙΜΕ/DIVκαικαθορίζει ακριβώ την τιμή σε δευτερόλεπτα που αντιστοιχεί σε κάθε διαβάθμιση. Χρησιμεύει για την καλύτερη αναπαράσταση του σήματο (πλήθο περιόδων). Η διαδικασία μέτρηση του χρόνου είναι παρόμοια με πρίν: πολλαπλασιάζουμε τον αριθμό των διαβαθμίσεων με την ένδειξη του επιλογέα TIME/DIV. ε) Σύζευξη Εναλλασσόμενη /Συνεχού τάση και γείωση (AC-Ground-DCCoupling) Με χρήση του διακόπτη 19 μπορείτε να επιλέξετε το είδο εισόδου το σήματο στον παλμογράφο ανάλογα με τη μέτρηση που επιθυμείτε να κάνετε. Η επιλογή Groundμα δίνει ένα σήμα με μηδενικόπλάτο το οποίο αντιστοιχεί σε σημείο όπου το δυναμικό είναι μηδέν. Η επιλογή DCCoupling (εικόνα 5 αριστερά) παρουσιάζει το σήμα εισόδου συμπεριλαμβάνοντα και τυχών μετατόπιση συνεχού τάση πουμπορεί να έχει το σήμα. Αντίθετα η επιλογή ACCoupling(εικόνα 5 δεξιά) μα δίνει το σήμα εισόδου αγνοώντα οποιαδήποτε DC συνιστώσα τη τάση εισόδου. Η πρακτική του σημασία είναι ότι παρουσιάζει τοσήμα κεντραρισμένο ω προ τι ρυθμίσει τη προηγούμενη παραγράφου και έτσι οι μετρήσει είναι πιο εύκολε. Εικόνα 5 3. ΜΕΤΡΩΝΤΑΣ.. Οι συνήθει μετρήσει που θα πραγματοποιήσετε κατά τη διάρκεια του εξαμήνου είναι α) μέτρηση τάση Μέτρηση αιχμή τάση (Voltage peak to peak, Vp-p).Είναι η μέτρηση που αναφέρεται στη διαφορά τη τάση μεταξύ τη μεγαλύτερη και τη μικρότερη τιμή τη. Μέτρηση πλάτου τάση (Voltageamplitude, Vamp ή Vmax). Χρησιμοποιείται συνήθω σε ημιτονοειδή σήματα για να καθορίσει το πλάτο τάση τουσήματο. Στην περίπτωση αυτή η τιμή του πλάτου είναι ίση με το μισό τη τιμή τη αιχμή τάση. Μέτρηση Μέση Τάση (VoltageAverage, Vavg).Είναι ο μέσο όρο τη τάση που φαίνεται στην οθόνη του παλμογράφου. Μέτρηση Μέση Τετραγωνική Τάση (VoltageRootMeanSquare, Vrms). Είναι η τιμή τη τάση που προκύπτει από τον τύπο ΑΣΚΗΣΗ 4 η ~ 5 ~

6 Σε περίπτωση ημιτονικού σήματο g(t) = V amp * sin (2ωt + φ) γίνεται Συνοπτικά, οι παραπάνω μετρήσει απεικονίζονται στην εικόνα 6 Εικόνα 6 β) μέτρηση χρόνου Οι συνήθει χρονικέ μετρήσει είναι η συχνότητα (frequency) και η περίοδο (period). Περίοδο Ορίζεται το χρονικό διάστημα που απαιτείται για ένα πλήρη κύκλο (π.χ. από τη μια κορυφή τουσήματο στην αμέσω επόμενη). Μετριέται σε δευτερόλεπτα (seconds). Συχνότητα Ορίζεται ο αριθμό των κύκλων (επαναλήψεων) του σήματο σε ένα δευτερόλεπτο. Μετριέταισε Hertz, (Hz) ή (κύκλου /δευτερόλεπτο). ΑΣΚΗΣΗ 4 η ~ 6 ~

7 Η ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ Η γεννήτρια συναρτήσεων είναι η συσκευή που θα χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή εναλλασσόμενων σημάτων. Μπορεί να παράγει ημιτονικό, τετραγωνικό ή τριγωνικό σήμα, μεταβλητή συχνότητα και πλάτου. Με χρήση των ανωτέρω σημάτων ω διεγέρσει σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα μπορούμε να υπολογίσουμε (μετρώντα το σήμα εξόδου) σημαντικά χαρακτηριστικά του κυκλώματο τόσο για αναλογικά όσο και για ψηφιακά κυκλώματα (π.χ. ενίσχυση, καθυστέρηση, προσαρμογή κ.λ.π) Οι γεννήτριε που θα χρησιμοποιήσετε στο εργαστήριο είναι 2 τύπων (όπω παρουσιάζονται στην εικόνα 7). Στη συνέχεια θα αναφερθούμε στι κοινέ του λειτουργίε Εικόνα 7 1) -Ακροδέκτε εξόδου. Από εδώ λαμβάνεται το σήμα εξόδου τη γεννήτρια συναρτήσεων με χρήση ακροδέκτη BNC. Η αντίσταση εξόδου που παρουσιάζει η γεννήτρια στο σημείο αυτό είναι 50Ω 2) - Επιλογεί μορφή σήματο. Πατώντα τον αντίστοιχο διακόπτη επιλέγετε τη μορφή του σήματο εξόδου (ημιτονικό, τετραγωνικό ή τριγωνικό) 3α και 3β) - Έλεγχο Πλάτου. Με συνδυασμό των επιλογέων 3α και του ρυθμιστικού 3β ρυθμίζουμε το πλάτο του σήματο εξόδου (σε Volts). Οι επιλογεί 3α, αν ενεργοποιηθούν, εξασθενούν το σήμα εξόδου κατά το ποσό που αναφέρεται ω ετικέτα στον καθένα. Θα του χρησιμοποιείτε όταν χρειάζεστε σήμα εξόδου σχετικά ασθενέ. Το ρυθμιστικό 3β προσφέρει αναλογική ρύθμιση του πλάτου του σήματο εξόδου στα όρια που επιτρέπουν οι επιλογεί 3α. Π.χ αν οι επιλογεί δεν είναι ενεργοποιημένοι τότε η ρύθμιση τη τάση εξόδου γίνεται από μία χαμηλή τιμή Α (μεγαλύτερη τη ελάχιστη που μπορεί να δώσει η γεννήτρια) έω τη μέγιστη τιμή τη. Αντιστοίχω, αν όλοι οι επιλογεί 3α είναι ενεργοποιημένοι, τότε η ρύθμιση του σήματο εξόδου γίνεται από την ελάχιστη δυνατή τιμή έω μία μέγιστη Β (μικρότερη από τη μεγίστη που μπορεί να δώσει η γεννήτρια). 4 α και 4β) - Έλεγχο Συχνότητα. Η συχνότητα του σήματο εξόδου καθορίζεται και εδώ ω συνδυασμό των επιλογέων 4α και του ρυθμιστικού 4β. Ειδικότερα, η ένδειξη του επιλογέα 4α μα καθορίζει τη μέγιστη συχνότητα που μπορούμε να ρυθμίσουμε με το ρυθμιστικό 4β. Π.χγια σήμα εξόδου με συχνότητα 1.5ΚΗz επιλέγετε (για την αριστερή γεννήτρια) 3ΚΗz με τον 4α (αρα η μέγιστη συχνότητα που μπορείτε να έχετε είναι 3ΚΗz) και στη συνέχεια ρυθμίζετε τον 4β στην ένδειξη 1.5) ΠΡΟΣΟΧΗ Τόσο οι μετρήσει τάση όσο και οι μετρήσει συχνότητα είναι θα επαληθεύονται με παλμογράφο 5) Στάθμη DCσυνιστώσα. Το ρυθμιστικό αυτό σα επιτρέπει να ρυθμίσετε τη στάθμη του μηδενό για συμμετρικά σήματα. Στι μετρήσει σα θα βρίσκεται στη μεσαία θέση (DC=0V). ΑΣΚΗΣΗ 4 η ~ 7 ~