گزارش کار آزمایش آشنایی با اصول اسیلوسکوپ و مشاهده اشکال لیسا ژو

هوالغفار
آشنایی با اصول اسیلوسکوپ ،
ترکیب امواج سینوسی و
مشاهده اشکال لیسا ژو

بسم الله الرحمن الرحیم
عنوان آزمایش:
نحوه کاربا اسیلوسکوپ وآزمایشات مربوط به آن
C گروه:
نویسنده : علیرضا علیپوری
اعضای گروه : هادی علیشاهی،حامدنوروزی
تاریخ انجام آزمایش : 20/08/1393 هجری شمسی
تاریخ تحویل گزارش کار : 04/09/1393 هجری شمسی
مقدمه:
آشنایی بادستگاه اسیلوسکوپ (موج نما):
اسیلوسکوپ یک دستگاه مفیدوچندکاره آزمایشگاه است که برای نمایش دادن واندازه گیری ،تحلیل شکل موج هاودیگرپدیده های مدارهای الکتریکی والکترونیکی بکارمیرود.اسیلوسکوپ ها درحقیقت رسام های بسیارسریعی اندکه سیگنال ورودی رادربرابرزمان یادربرابرسیگنال دیگرنمایش می دهند.اسیلوسکوپ براساس ولتاژکارمی کند.
البته بهکمک مبدلها می توان جریان الکتریکی وکمیت های دیگرفیزیکی ومکانیکی رابه ولتاژ تبدیل کرد . کاربرد دستگاه درمخابرات وفرکانس های رادیویی است که تشکیل شده ازیک لامپ وازهواتخلیه شده که بااشعه کاتدی کارمیکند.فیلامان یک مقاومت سیمی است که به ولتاژ کم وصل میشود ومعمولاولتاژبر3/6 ولت میباشد.
صفحه کاتدازفلزات قلیایی خاکی که دراثرگرم شدن فیلامان کاتدگرم میشودوازآن الکترون خارج میشود.
آندمعمولا ازطلاساخته میشودکه این صفحه وصل به ولتاژ بسیارزیادمیباشد.پس الکترون ها باسرعت بسیارزیاد به سمت آندکشیده میشوندوتعدادی الکترون ازسوراخی که دروسط آنداست خارج میشوند وبه صفحه مقابل برخورد
میکنندودرنتیجه یک لکه روشن درآن صفحه ایجادمیشود.اشعه ازداخل استوانه فلزی عبور میکند(که وصل به ولتاژمنفی است)پس اشعه رافشرده میکندوبه صورت نقطه روشن مشاهده میشود.
هدف آزمایش: آشنایی بااصول کار اسیلوسکوپ ودستگاه سیگنال ژنراتور
وسایل موردنیاز: اسیلوسکوپ-دستگاه سیگنال ژنراتور-سیم های رابط
تئوری آزمایش:
درآزمایشگاه مربوط به مدارالکتریکی ازدستگاه اسیلوسکوپ بسیاراستفاده میشود.دراین آزمایش بااصول کار اسیلوسکوپ ومولدسیگنال مواردزیرموردبررسی قرارمیگیرد:
ایجادومشاهده امواج سینوسی ومربعی ومثلثی- اندازه گیری ولتاژ پیک توپیک،ماکزیمم وموثر-ایجاد موج مرتبی توسط پراب (میله پتانسیل) – تعیین بسامد و زمان تناوب امواج مشاهده شده روی صفحه اسیلوسکوپ- آشنایی بااختلاف فاز-برهم نهی یاترکیب امواج سینوسی-ایجادو مشاهده اشکال لیساژو – تعیین بسامد مجهول یک موج سینوسی بامعلوم بودن بسامد یک موج سینوسی دیگر و داشتن شکل لیساژو – گرفتن امواج بادامنه و بسامدهای مختلف ازمولدسیگنال ودادن آن به اسیلوسکوپ.
دستگاهسیگنال ژنراتور دستگاهی است که میتواندفرکانس های مختلف راایجادنماید.روی این دستگاه ولوم های مختلفی قراردارد که برای تنظیم فرکانس،نوع موج اعم ازمربعی،سینوسی،نوع ولتاژو . . . میباشد.
آزمایش اول:تنظیم پراب
شرح آزمایش:ابتدا بافشردن کلیدpowerاسیلوسکوپ راروشن کرده وبابه کاربردنfocusوintenبهترین وضوح راایجادکرده.بعدپراب رابه ورودی کانال1 (ch1)وزائده ی کالیبراسیون متصل کنیدودرحالتACیک موج مربعه برروی نمایشگرایجادکنید.اگرگوشه های موج قائمه نیست بااستفاده ازپیچ گوشتی مناسب برای تصحیح شکل موج پیچ تنظیم پراب رابچرخانیدتاشکل موج تصحیح شود.اکنون اسیلوسکوپ کالیبره است.
اندازه گیری ولتاژ مستقیم(DC):
ابتدااسیلوسکوپ راکالیبره کرده وبرای اندازه گیری ولتاژ مستقیم(DC ) ابتداکلیدرا برGNDقرارداده و بعدخط نورانی حاصل را برمحورافقی تنظیم کرده ولتاژمستقیم را توسط منبع تغذیه جریان مستقیم به ورودی کانال 1 اسیلوسکوپ متصل میکنیم وکلید را ازوضعیت GND به DC تغییرمی دهیم.خط نورانی به پایین یا بالا حرکت خواهد کرد. میزان تغییر فاصله یا جا به جایی خط نورانی را برحسب تعداد خانه های صفحه ی نمایش تعیین می کنیم.
VDC =× تعدادخانه های عمودی(VOLTs/DIV)
VDC= 1× 5v=5v
V´ DC=(5 ± 0.1) v حال ولتاژی که برروی منبع تغذیه نشان داده رایادداشت می کنیم.
حال خطای آن را حساب می کنیم.
درصدانحراف=|V_DC-〖V´〗_DC |/〖V´〗_DC ×100=(5-5)/5×100=0
اندازه گیری ولتاژپیک توپیک،دوره تناوب وفرکانس موج اسیلوسکوپ:
اسیلوسکوپ رابرای اندازه گیری آماده کنید.کلیدوضعیتی رابرACقرارداده برای اندازه گیری ولتاژ پیک توپیک(vp-p) اسیلوسکوپ موج مربعی دستگاه راتوسط پراب به ورودی کانال1وصل کرده وکلیدکانال موردنظررا ازvertical modeانتخاب کنید.حال زیرزائده کالیبراسیون رابخوانید.
(1KHZ-2Vp-p) سپس پیچ های VOLTs/DIV و TIME/DIV رابه منظور نمایش بهترشکل موج تنظیم کنید.بااستفاده ازپیچ تغییرمکانPOSITIONشکل موج رابه گونه ای تنظیم کنید
که یکی از دوقله موج برمحور افقی ودیگری روی نمایشگراسیلوسکوپ قابل رویت باشد.
حال فاصله عمودی بین قله ودره رااندازه گیری کنید.ولتاژپیک توپیک(vp-p) راازرابطه زیر بدست می آید.
(VOLTs/DIV)× تعدادخانه های عمودی vp-p=
vp-p=4×0.5=2
بااستفاده از مقدارواقعی ولتاژپیک توپیک که روی دستگاه نوشته شده درصدانحراف رابدست می آوریم.
V´p-p=2
درصدانحراف= (2-2)/2×100=0
برای اندازه گیری دوره تناوب موج، فاصله افقی بین دو نقطه یکسان متوالی ازموج را اندازه گیری می کنیم ودوره تناوب را از رابطه زیر بدست می آوریم.
T=تعدادخانه های افقی یک موج کامل×(TIME/DIV)
T=5×0.2 m(s)
که بارابطه f=1/T می توان فرکانس رابدست آورد.
1×1000=1KHZ = f=1/(5×0.2×10^(-3) )
باتوجه به مقدارواقعی که روی دستگاه نوشته شده است می توان درصد انحراف آن رابدست آورد.
f´=1KHZ
=0 ×100 =|(f-f´)/(f´)|درصدانحراف

اندازه گیری ولتاژپیک توپیک، دوره تناوب وفرکانس یک موج دلخواه:
ابتدا سیمی رااز سیگنال ژنراتوردریافت کرده وسردیگر آن رابه کانال 1یا2وصل میکنیم.سپس کلیدرادروضعیتDCقرارداده وکلیدVertical Modeرادروضعیت قرارمی دهیم وبااستفاده ازپیچ
VOLTs/DIV و TIME/DIV رابه منظورنمایش مناسب شکل موج تنظیم می کنیم.باانتخاب شکل موج به انواع سینوسی- مربعی- مثلثی وانتخاب یک فرکانس دلخواه روی دستگاه مولدموج مقادیر خواسته شده درجدول زیر را به کمک اسیلوسکوپ بدست آوریدوجدول راکامل کنید.
(|f_E-f_FG |×100)/f_FG
fFG (Hz)
fE (Hz)
T(s)
vp-p (v)
شکل موج
(0.2×100)/100=0.099 %
200/2 KHz
200KHz
0.5×10-3
20
سینوسی
(0.4×100)/50=0.199 %
200/4 KHz
200KHz
0.5×10-3
20
مربعی
(0.2×100)/100=0.099 %
200/2 KHz
200KHz
0.5×10-3
20
مثلثی

آزمایش:x-y واشکال لیساژو
هدف آزمایش:ترکیب امواج سینوسی ومشاهده اشکال لیساژو
وسایل موردنیاز: اسیلوسکوپ- دستگاه های سیگنال ژنراتور-سیم های رابط
تئوری آزمایش:
صفحات انحراف دهنده شامل دودسته صفحه است . صفحات انحراف قائم که بطور افقی نصب می شوندویک میدان الکتریکی درصفحه ایجادمی کنندکه x نامیده می شوند.صفحات انحراف افقی به صورت قائم نصب می شوندکه y نامیده می شوند.فاصله صفحات به x انحراف افقی ایجاد می کنند و صفحات اندازه کافی زیاد است که باریکه بتواند بدون برخورد با آنها عبورکند.
شرح آزمایش:
اسیلوسکوپ راروشن کنیدودومنبع تغذیه را به دوکانال نوسانگر وصل کنید.توسط یکی از منابع تغذیه موجی به کانال 1 نوسان دهید وفرکانس آن رابگیرید کهfx نام دارد.بعد ولوم TIME/DIV
رادرحالتx-y قراردهید.خط راست روی صفحه اسیلوسکوپ مشاهده می کنیم.این خط مربوط به نوسان در راستای عمودی است.حال منبع تغذیه دوم را به کانال 2 وصل کنیدوفرکانس آن را اندکی ازفرکانس موج اول کمترانتخاب کنید.بعدVertical Modeرا روی حالتDual قرار دهید
تادراین حالت دوموج را به صورت هم زمان مشاهده کنید.سچس فرکانس موج دوم را به آرامی زیاد کنید تا اولین شکل لیساژو که بیضی است روی صفحه نوسان نما ظاهرشود. دراین حالت
nx=ny=2 است.سپس فرکانس موج دوم را به آرامی زیاد کنیدتا اشکال لیساژودیگری روی صفحه نوسان نما ظاهرشود.برای هریک ازاین اشکال nxو ny را اندازه گیری کرده وبا استفاده از فرمول زیر فرکانس سیگنال ژنراتور دوم را محاسبه کنید.
f_y=n_x/n_y f_x

200KHz = f_y □(⇒┬ ) Fx=200 KHz
n_x/n_y = 2/2

400KHz = f_y □(⇒┬ ) Fx=200 KHz
n_x/n_y = 4/2

600KHz = f_y □(⇒┬ ) Fx=200 KHz
n_x/n_y = 6/2

600KHz = f_y □(⇒┬ ) Fx=400 KHz
n_x/n_y = 6/4

2