1. Η συχνότητα µιας κυµατοµορφής. 2. Η διαφορά φάσης µεταξύ δύο κυµατοµορφών. 3. Το σχήµα µιας κυµατοµορφής. 4. Το πλάτος µιας κυµατοµορφής

Transcript

1 Ο παλµογράφος Είναι το βασικότερο όργανο ενός εργαστηρίου ηλεκτρονικών. Χρησιµοποιείται για την παρατήρηση και τη µέτρηση ορισµένων χαρακτηριστικών µεγεθών ενός ηλεκτρονικού ή ηλεκτρονικού κυκλώµατος. Μερικά από τα χαρακτηριστικά αυτά µεγέθη είναι: 1. Η συχνότητα µιας κυµατοµορφής 2. Η διαφορά φάσης µεταξύ δύο κυµατοµορφών 3. Το σχήµα µιας κυµατοµορφής 4. Το πλάτος µιας κυµατοµορφής Ο παλµογράφος διπλής δέσµης Με τον παλµογράφο αυτόν µπορούµε να παρατηρήσουµε στην οθόνη συγχρόνως δύο κυµατοµορφές. (4) (5) (6) (7) (3) (2) (1) (3) (9)

2 Βασικοί ρυθµιστές του παλµογράφου ιακόπτης Volts/Div (1) ιακόπτης AC- GND-DC Υπάρχουν δύο οµοαξονικά κουµπιά για τον έλεγχο αυτόν. Όταν θέλουµε να µετρήσουµε το πλάτος του σήµατος, το εσωτερικό κουµπί πρέπει να είναι κλειδωµένο τέρµα δεξιά. Το εσωτερικό κουµπί έχει την ένδειξη Volts/Div και ανάλογα µε τη θέση που θα τεθεί προσδιορίζει την τάση που θα αντιστοιχεί σε κάθε τετραγωνάκι της οθόνης του παλµογράφου. Η θέση AC είναι για να παρατηρούµε εναλλασσόµενα σήµατα. (2) Η θέση GND δείχνει τη στάθµη του µηδενός Η θέση DC είναι για να παρατηρούµε συνεχή σήµατα ιακόπτης Time/Div Ανάλογα σε ποια θέση έχει τεθεί προσδιορίζει τον χρόνο που χρειάζεται η δέσµη για να κινηθεί κατά µήκος ενός (3) τετραγώνου της οθόνης. ηλαδή ανάλογα µε τη θέση που θα τεθεί προσδιορίζει τον χρόνο που θα αντιστοιχεί σε κάθε τετραγωνάκι της οθόνης του παλµογράφου. Intensity (4) Μεταβάλλει την ένταση της δέσµης πάνω στην οθόνη. Focus (5) Ελέγχει την αποσαφήνιση της µορφής στην οθόνη. ILLUM (6) Ρυθµίζει τη φωτεινότητα της οθόνης. Position (7) κουµπί οριζόντιας µετατόπισης της κυµατοµορφής. Position (8) κουµπί κάθετης µετατόπισης της κυµατοµορφής. Έλεγχος triggering Με τον ρυθµιστή αυτόν κανονίζουµε τον τρόπο µε τον (9) οποίο ένας παλµός ενεργοποιεί τη γεννήτρια σάρωσης του παλµογράφου ώστε να παραµείνει ακίνητη η κυµατοµορφή στην οθόνη του.

3 Γεννήτρια συχνοτήτων Οι γεννήτριες συχνοτήτων είναι συσκευές που µπορούν να δώσουν σήµατα ηµιτονικά, τριγωνικά και τετραγωνικά µεταβλητού πλάτους και συχνότητας. Σε κάθε γεννήτρια υπάρχουν δυο ακροδέκτες για τη λήψη του σήµατος. Ο ένας έχει το σύµβολο της γείωσης και πρέπει να συνδέεται πάντα (εκτός µερικών περιπτώσεων) στο κοινό σηµείο του κυκλώµατος µέσω ενός µαύρου καλωδίου. Ο άλλος ακροδέκτης συνδέεται πάντα µέσω ενός κόκκινου καλωδίου στο σηµείο του κυκλώµατος που θα δώσουµε το σήµα Ρύθµιση της συχνότητας Η ρύθµιση της συχνότητας γίνεται µέσω ενός βαθµολογηµένου ρυθµιστή (1). Υπάρχουν κουµπιά µε την ένδειξη x1k, x10k, x100k που χρησιµοποιούνται για τη χονδρική ρύθµιση της συχνότητας (2). Το γινόµενο των ενδείξεων του βαθµολογηµένου ρυθµιστή και του κουµπιού που έχει πατηθεί, δίνει τη συχνότητα του σήµατος εξόδου. Παράδειγµα: Έστω ότι θέλουµε να ρυθµίσουµε τη γεννήτρια στους 15 khz. Για να κάνουµε τη ρύθµιση αυτή πατάµε το κουµπί µε την ένδειξη x1k και τοποθετούµε των βαθµολογηµένο ρυθµιστή στην ένδειξη 15. ηλαδή έχουµε 15 Ηz x 1 k=15 khz. Ρύθµιση του πλάτους Το πλάτος του σήµατος της γεννήτριας ρυθµίζεται από έναν ρυθµιστή που βρίσκεται κοντά στους ακροδέκτες εξόδου (3). Υπάρχει επίσης ρυθµιστής µε την ένδειξη attenuate (4) και µε ενδείξεις 10 db, -20 db, -40 db. Αυτό σηµαίνει ότι στη θέση 20 db το σήµα της γεννήτριας υποβιβάζεται κατά 20 db (3 φορές µείωση περίπου).

4 Σύνδεση παλµογράφου µε τη γεννήτρια : Ο µαύρος ακροδέκτης µπανάνα συνδέεται πάντα στη γη (κοινό σηµείο) του κυκλώµατος (5). Ο κόκκινος συνδέεται στο σηµείο που θέλουµε να πάρουµε την κυµατοµορφή (6). Μέτρηση του πλάτους µιας a. c. κυµατοµορφής Ακολουθούµε τα εξής βήµατα: 1. Εφαρµόζουµε την κυµατοµορφή που θέλουµε να µετρήσουµε στην είσοδο του παλµογράφου. 2. Τοποθετούµε µετά τον διακόπτη AC-GND-DC στη θέση ΑC. 3. Μετράµε τα τετραγωνάκια που αντιστοιχούν στην τιµή «από κορυφή σε κορυφή» της κυµατοµορφής. 4. Πολλαπλασιάζουµε τον αριθµό των τετραγώνων µε την ένδειξη του διακόπτη volts/div. Έτσι έχουµε την τιµή «από κορυφή σε κορυφή» της κυµατοµορφής. Παράδειγµα Έστω ότι ο παλµογράφος έχει τεθεί στα 20 volts/div και το σήµα από τη µια κορυφή του ως την άλλη κατέχει τρία τετράγωνα. Η τιµή V p-p του σήµατος τότε είναι: 20x3=60 Volts Μέτρηση της συχνότητας a.c. κυµατοµορφής Όπως είναι γνωστό η περίοδος Τ είναι το αντίστροφο της συχνότητας. Έτσι εάν γνωρίζουµε την περίοδο µιας κυµατοµορφής µπορούµε να υπολογίσουµε τη συχνότητα. Για να µετρήσουµε την περίοδο µιας AC κυµατοµορφής ακολουθούµε τα παρακάτω βήµατα: 1. Μετράµε τον αριθµό των τετραγώνων από την αρχή µέχρι το τέλος µιας περιόδου της κυµατοµορφής, κατά την οριζόντια κατεύθυνση. 2. Πολλαπλασιάζουµε τον αριθµό των τετραγώνων µε την ένδειξη time/div και έτσι έχουµε την περίοδο της κυµατοµορφής Για να µετρήσουµε συνεχή τάση DC: 1. Τοποθετούµε τον διακόπτη AC-GND-DC στη θέση GND. Φέρνουµε τη δέσµη στο µέσον της οθόνης ή και σε άλλη θέση αν επιθυµούµε και σηµειώνουµε τη θέση αυτή. 2. Τοποθετούµε µετά τον διακόπτη AC-GND-DC στη θέση DC. 3. Μετράµε τον αριθµό των τετραγώνων που είναι πάνω (θετική τάση) ή κάτω (αρνητική τάση) από τη θέση GND που είχαµε σηµειώσει στο βήµα Πολλαπλασιάζουµε τον αριθµό των τετραγώνων µε την ένδειξη του διακόπτη volts/div. Έτσι έχουµε την τιµή της τάσης που θέλουµε να µετρήσουµε.

5 Εύρεση φορτίου δέσµης Χρησιµοποιώντας τον παλµογράφο είναι εύκολο να διαπιστώσουµε πως το φορτίο της δέσµης είναι αρνητικό (ηλεκτρόνια). Αυτό γίνεται ως εξής: 1) Θέτουµε τον παλµογράφο σε λειτουργία. 2) Ενεργοποιύµε το CH1 και παρατηρούµε στην οθόνη µια ευθεία γραµµή (Εικόνα 1) Εικόνα 1 3) Πλησιάζουµε στην οθόνη έναν πεταλοειδή µαγνήτη, όπως ακριβώς φαίνεται στις παρακάτω εικόνες, έτσι ώστε οι δυναµικές του γραµµές να είναι παράλληλες µε την ευθεία. Παρατηρούµε εκτροπή της δέσµης (Εικόνα 2) : Εικόνα 2 Παρατηρούµε την προς τα πάνω εκτροπή της δέσµης, όταν ο µαγνήτης έχει τους πόλους του όπως στην εικόνα 4) Πλησιάζουµε τώρα το µαγνήτη έχοντας αντιστρέψει τη θέση των πόλων του. Παρατηρούµε τώρα εκτροπή της δέσµης, αλλά προς τα κάτω ( Εικόνα 3) : Αλλάζοντα τη θέση των πόλων παρατηρούµε ότι η δέσµη εκτρέπεται προς τα κάτω. Εικόνα 3

6 Μετά το πέρας της διαδικασίας που περιγράψαµε µπορούµε να εκτιµήσουµε το είδος του φορτίου που φέρει η δέσµη, χρησιµοποιώντας τον κανόνα των τριών δαχτύλων: είκτης : Β (ένταση µαγνητικού πεδίου) Μεσαίο δάκτυλο : F L (δύναµη Laplace) Αντίχειρας : I (ένταση ρεύµατος) Θα πρέπει να τονίσουµε ότι η δέσµη των ηλεκτρονίων έρχεται µε φορά προς την οθόνη. Μη ξεχνάµε ότι ο παλµογράφος εµφανίζει τη δέσµη στην οθόνη µέσω µιας λυχνίας καθοδικών ακτίνων.