Обзор портативных осциллографов с алиэкспресс: какой мобильный осциллограф лучше выбрать

Как измерить частоту

При помощи осциллографа можно провести измерения временных интервалов, в частности, периода сигнала. Вы понимаете, что частота любого сигнала всегда пропорциональна периоду. Измерение периода можно провести в любой области осциллограммы. Но удобнее и точнее провести замер в тех точках, в которых график пересекается с горизонтальной осью. Следовательно, перед началом измерений обязательно установите развертку четко на горизонтальную линию, расположенную по центру. Так как пользоваться портативным цифровым осциллографом намного проще, нежели аналоговым, последние давно канули в лету и редко используются для измерений.

Далее, используя рукоятку, обозначенную горизонтальной двунаправленной стрелкой, необходимо сместить начало периода с крайней левой линией на экране. После вычисления периода сигнала можно, используя простую формулу, рассчитать частоту. Для этого нужно единицу разделить на вычисленный ранее период. Точность измерений бывает различной. Чтобы увеличить ее, необходимо как можно сильнее растягивать график по горизонтали.

Обратите внимание на одну закономерность: при увеличении периода уменьшается частота (пропорция ведь обратная). И наоборот – при уменьшении периода происходит увеличение частоты. Низкое значение погрешности – это когда она составляет менее 1 процента

Но такую высокую точность не каждый осциллограф способен обеспечить. Только на цифровых, в которых линейная развертка, можно получить такие точные измерения

Низкое значение погрешности – это когда она составляет менее 1 процента. Но такую высокую точность не каждый осциллограф способен обеспечить. Только на цифровых, в которых линейная развертка, можно получить такие точные измерения.

Преимущества осциллографов

Высокая точность измерений — один из плюсов этих приборов. Современные модели осциллографов обладают компактными размерами, т. е. при желании их можно взять с собой. Другие плюсы оборудования:

• Понятный интерфейс. Устройства имеют понятную панель управления с обозначением главных функций. К каждому прибору разработчики прикладывают подробную инструкцию, где расписаны все методы настройки.
• Увеличенная полоса пропускания. Благодаря ей удалось снизить процент погрешности при измерениях, появилась возможность фиксировать одиночные явления.
• Автоматические вычисления. Аппаратура самостоятельно рассчитывает необходимые сигнальные параметры, а затем выдает их на экран. Это снижает процент ошибок при определении характеристик электрических сигналов.

Много моделей аппаратуры укомплектованы дополнительными опциями, делающими процесс анализа электрических сигналов проще и быстрее. Измерительные приборы способны не только отображать информацию о событии в конкретный момент времени, но и хранить её. Для извлечения данных часто достаточно подключить к аппаратуре флэш-носитель, кликнуть пару кнопок.

Как функционирует осциллограф

Если смотреть на быстро пробегающие объекты, то увидим размытую линию. Но если периодически открывать «окошко», то будут выхватываться статичные кадры. Это принцип стробоскопа, так же, но в электронной форме работает Oscilloscope.

Действие «окошка» синхронизуется (главное условие) со скоростью объектов (сигнала), поэтому при его открытии их место стабильно. В противном случае возникнет рассинхронизация.

Аппарат визуализирует периодические изменения в реальном времени на табло синусоидой или линией другой формы (пила, меандр и прочее). Каждый будущий отрезок схожий с прошедшим, он «останавливается» и показывается (в 1 момент — 1 период).

Измеряем напряжение

Для уменьшения погрешности, так как наблюдение визуальное, рекомендовано, чтобы график занимал 80–90 % монитора. Когда делают замеры напряжения и по частоте (есть временный интервал), надо регуляторы усиления и скорости развертки разместить в крайние правые позиции.

Порядок действий

Напряжение измеряется масштабированием по вертикали. Алгоритм:

1. Перед началом замыкают сигнал щупа на свой же земляной проводок (иглу на «крокодил») или выставляют тумблер режима входа в позицию «земля».
2. Высветится «пульс трупа», если нет, то надо подвигать смещение, стабилизацию и уровень — возможно изображение спряталось, не запустилось.
3. Регулируем селекторами смещение полосы на ноль и регулятором «вверх-вниз» выставляем развертку на горизонталь сетки, так можно будет корректно рассчитать высоту осциллограммы. Если осциллограф старый или аналоговый, то надо ему дать прогреться минут 5.
4. Выставляем предел измерений по напряжению, рекомендовано брать с запасом, потом можно уменьшить.
5. На вход дают сигнал (или его переключатель переводится в одно из рабочих позиций). На мониторе появится график.
6. Проиллюстрируем процесс: батарейка имеет 1.5 V, если прикоснуться земляным отростком щупа к ее минусу, а сигнальным — к плюсу, то появится скачок графика на 1.5 Вольта.

Для нахождения высоты графика осциллограмму подвигают селектором, чтобы отметка, по которой исчисляется амплитуда, была на центральной вертикали с долями. Получим чувствительность отклонения — 1 в/дел, размер осциллогр. — 2.6 дел., а отсюда ампл. = 2.6 В.

Ниже иллюстрация на аналоговом аппарате: 3.4 дел. — макс. напряжения. На соседнем рисунке — масштабирование по вертикали. Регулятор «плавно» (часть с зеленой риской) – в правой предельной позиции, черточка тумблера чувствительности — 0.5 в/дел. Множитель по масшт. — ×10. Расчет напряжения:

Tektronix MSO5 — самая новая и наиболее технологичная серия

В серии Tektronix MSO5 есть три осциллографа с 500 МГц. Это модели MSO54-BW-500 (4 аналоговых канала), MSO56-BW-500 (6 аналоговых каналов) и MSO58-BW-500 (8 аналоговых каналов). Данная серия очень функциональна, она относится к новейшей линейке осциллографов Tektronix, снабжённых большим сенсорным Full HD экраном с разрешением 1920 на 1080 точек и продуманным до мелочей интерфейсом пользователя.

В серии Tektronix MSO5 впервые появилась , благодаря которой любой из аналоговых каналов осциллографа простым подключением пробника TLP058 может быть преобразован в 8 цифровых каналов. Это позволяет прямо в процессе работы добавлять необходимое количество цифровых каналов, вплоть до 64 штук у 8-ми канальной модели. Стандартно обеспечивается 34 вида автоматических измерений, а с помощью дополнительных опций можно выполнять последовательных цифровых протоколов.

Осциллографы MSO5 снабжены большой памятью (62,5 млн. точек на канал), при этом оцифровка сигналов выполняется с помощью точных 12-ти разрядных АЦП. Быстрый поиск редких аномалий сигналов возможен благодаря технологии DPO с измерением более 500 000 осциллограмм в секунду. При необходимости расширения полосы пропускания этих моделей до 1 ГГц, достаточно просто активировать в меню осциллографа специальный цифровой код.

Модели осциллографов серии Tektronix MSO5 с полосой 500 МГц рекомендуются для лабораторий с хорошим финансированием, которые работают над сложными проектами многоканальных аналоговых и цифровых систем.

Что такое осциллограф

Осциллографом (O-Scope, Oscilloscope) регистрируют изменения (амплитуды, колебания) напряжений сигналов электроцепи с выводом в виде синусоид, пилообразных и других линий на координатную сетку на мониторе. Прибор применяют для изучения динамики системы во время ее работы. Характерный пример: тестирование импульсных, генераторных устройств (источники питания). Oscilloscope покажет форму напряжения, электросигналов во времени, уровень колебаний, изменения при определенных условиях и факторах (поломки, температура, магнитные поля, помехи, экранирование).

Назначение

O-Scope измеряет такие величины и решает следующие задачи:

• тестовые меры для электросхем, сборок, изделий при их выпуске, починке, в исследовательских учреждениях;
• всегда используется при проверке измерительных устройств;
• электро, теле и радио сфера: свойства сигналов, степень шумов, искажений;
• для узкоспециализированного аппаратного оснащения, для анализа АСУ, исполнительных приспособлений;
• замеры частот и амплитуд при отладке;
• визуальный мониторинг сигналов, фазных сдвигов;
• анализ функционирования датчиков автомобиля.

Если кратко отобразить функции, то аппарат позволяет наблюдать изменения напряжения:

во времени: частоту, промежутки, скважность, циклы, скачки, спады, всплески;
на физике: колебания, амплитуды, макс./мин. среднеквадратичные значения.. Осциллограф — это «глаза», позволяющие посмотреть внутрь цепи во время ее работы

Кроме простого измерения электросигнала, современные изделия могут делать математические преобразования в реальном времени (Фурье и пр.)

Осциллограф — это «глаза», позволяющие посмотреть внутрь цепи во время ее работы. Кроме простого измерения электросигнала, современные изделия могут делать математические преобразования в реальном времени (Фурье и пр.).

Где применяется

Сферы применения:

• всегда в научных, технических лабораториях, исследовательских отделениях на заводах, выпускающих электроприборы, например, производитель должен знать, как реагирует его продукция на помехи;
• при углубленном анализе сборок, при наладке, ремонте электроустройств: от радио и сотовой связи до цепей двигателей машин. Для радиолюбителей прибор незаменим.

Аппарат выдает визуальную информацию о характеристиках сложных сигналов, показывает временные и амплитудные данные изменений, что важно для расчетов и определения, как будет себя вести изучаемый объект за периоды в конкретных условиях

Что может измерить осциллограф

Осциллограф может измерить:

• покажет по сигналам: форму;
• частотность;
• период;
• амплитуду;
• угол сдвига фазы;
• сравнение сигналов;

АЧХ (ампл.-частотную х-ку);
через закон Ома по показателям прибора исчисляют ток (при этом его преобразовывают в напряжение резисторами).

O-Scope — фактически это вольтметр, но отображающий изменения напряжения онлайн, им можно обозначить форму тока, подключив последовательно к обслуживаемой сети резистор (Rt, «t» — токовый, он же шунтирующий). Его число Ом подбирают намного меньшим, чем у цепи, чтобы отсутствовали влияния на схему. Далее, вычисляют по формуле и, зная величину Rt, можно найти ток.

Измеряем сдвиг фаз

Иногда бывает, что фазы напряжения и тока расходятся (при проходе через конденсаторы, индуктивность). С двухканальным O-scope возможно посмотреть уровень различий.

Сдвиг фаз покажет два процесса в движении, их положение с колебаниями. Измеряют не в ед. времени (горизонталь), а в долях промежутка сигнала (ед. угла). Одинаковому взаимному размещению сигналов соответствует такой же сдвиг, и он не зависит от периода и частоты. Поэтому измерения достовернее при максимальном растяжении периодов на мониторе.

Порядок действий

Этапы (модель С1-83):

1. Крутилками со стрелками 2 каналов (по вертикали) развертку ставят на центральную линию (сигнал на входе отсутствует).
2. Усил. (вертикаль) на первом канале устанавливают (ступени и плавно) большую амплитуду, на втором — делают ее меньшей.
3. Скор. разв. настраивают, чтобы на табло поместился 1 определенный промежуток.
4. Уровнем синхронизации выставляют старт графика с временной линии (развертки, т. А), а селектором с горизонтальной чертой с двумя стрелками — чтобы с крайней левой грани экрана (т. А);
5. Скор. разв. (ступени и плавно) добиваются финиша графика на крайней правой вертикальной грани.
6. Повторяют описанное, растягивая диаграмму на весь монитор, стартовая и финишная точка должны совпадать с полосой развертки.
7. Определяют опережение, угол сдвига (φ) зависит от этого. Ниже на первом рис., ток отстает его старт позже (т. А и Б). На соседнем рисунке (б) он первый, его старт не показывается, поэтому смотрят на финиш первого полупериода: первым к 0 придет диаграмма, начавшаяся раньше (отметка Г подходит быстрее В).

φ — модуль угла, промежуток между начальной и финишной точками периода. Далее, φ узнаем по правилу: 1 промежуток любого колебания = 360° (это стабильная пропорция).

Замеры возможны и по концам периодов (Д и Е), но в правом сегменте монитора линейность плохая, вероятность погрешностей увеличивается.

Пример исчисления с графической иллюстрацией:

ТОП-13 лучших портативных осциллографов с Алиэкспресс

Какой бы вы выбрали портативный осциллограф на Алиэкспресс или посоветовали?

Принять участие в опросе

Осциллографы на 10 В

В схемах с подобным напряжением применяются резисторы закрытого типа и стабилитрон. Их параметры чувствительности по вертикали подбираются до 2 мВ. При расчёте полосы пропускания максимальное сопротивление устройства согласовывается с ёмкостью проводных конденсаторов. Диоды подбирают с напряжением 2 В, резисторы желательно выбирать полевые. Выбор диодов на такое напряжение позволит снизить частоту дискретизации до минимума и увеличить скорость передачи. Из-за быстрой развёртки данных предельная частота резко падает. Использование стабилитрона или делителя, выполненного из модулятора, поможет решить эту проблему.

Схема на 10 В

Радиолюбитель

Простая схема низкочастотного осциллографа, в которой можно использовать любую электронно-лучевую трубку

Доброго дня уважаемые радиолюбители! Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

В этой статье мы рассмотрим очередную простую радиолюбительскую схему – низкочастотный осциллограф.

Эта радиолюбительская конструкция выполнена по простой и легкой в повторении схеме (единственная сложность – намотка силового трансформатора). Схема осциллографа такова, что в ней можно использовать практически любую осциллографическую электронно-лучевую трубку, которую удастся приобрести.

Канал горизонтального отклонения собран на трех транзисторах VT1-VT3, первые два из них образуют синхронизируемый высоковольтный мультивибратор, а третий – генератор пилообразного напряжения. На коллекторе VT3 образуется пилообразное напряжение, а на коллекторе VT2 импульсы гашения обратного хода луча. Пилообразное напряжение поступает на горизонтальные отклоняющие пластины, а импульсы гашения – на модулятор ЭЛТ. Усилитель вертикального отклонения выполнен на транзисторах VT4, VT5. Резисторы R1-R5 образуют входной делитель и регулятор усиления “Y”. Для работы каскада на коллектор VT5 нужно подать отрицательное напряжение 10 вольт. Каскад сделанный по такой схеме отличается хорошей линейностью и большим коэффициентом усиления. Система питания ЭЛТ обычная, путем подачи отрицательного напряжения около 1200 вольт на катод относительно заземленного второго анода. Резисторы R23 и R24 служат для центровки изображения, они изменяют постоянное напряжение смещения на отклоняющих пластинах.

Детали. Трансформатор питания содержит: сетевая обмотка №5 1000 витков ПЭВ 0,16; высоковольтная обмотка состоит из двух частей №1 3400 витков, №2 1100 витков провода ПЭВ 0,06. Эту обмотку надо делать с особой тщательностью, сначала наматывают слой №2 а затем №1, оба слоя наматываются в одну сторону, между слоями необходимо проложить лакоткань. Выводы этих обмоток надо сделать с разных сторон каркаса. Обмотка №3 выполнена проводом ПЭВ 0,43 и содержит 30 витков. Обмотка №4 – 60 витков ПЭВ 0,16. Вместо диодов КД209 можно использовать любые кремниевые выпрямительные диоды, на обратное напряжение не ниже 400 вольт. Диод VD2 – любой выпрямительный. Стабилитрон КС210Ж – любым другим на напряжение стабилизации 10-11 вольт. Переменные резисторы – СП-2. Переключатель S2 галетный на 11 положений. При желании можно сделать 11 положений переключения развертки подобрав соответствующие конденсаторы (вместо С4-С6), например: 2,2 мкФ; 0,47 мкФ; 0,22 мкФ; 0,1 мкФ; 0,047 мкФ; 4700 р; 2200 р; 1000 р; 470 р; 180 р. Источник питания должен выдавать: на С14 +10 вольт, на С16 +250…270 вольт, на С17 -1000…-1300 вольт. При исправных деталях прибор функционирует сразу, налаживание сводится только к калибровке входного делителя и частоты развертки. Если генератор “пилы” не хочет работать – необходимо подобрать R10.

Виды осциллографов

В зависимости от принципа работы, выделяется несколько типов (видов) осциллографов.

Осциллограф — прибор, предназначенный для исследования амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала

1. Аналоговые. Это классические модели, в которых изменения характеристик электрического тока незамедлительно отражаются на экране с покрытием из люминофора. Подобные устройства не способны с высокой точность измерить характеристики тока и запоминать измеренные значения, однако продолжают пользоваться спросом ввиду своей дешевизны. Встречаются модели как с однолучевыми ЭЛТ, так и с нескольколучевыми от (2 до 16).
2. Цифровые. В моделях данного перед отображением результата на экране производится анализ характеристик тока. Результаты обработки выводятся на экран, чаще всех — жидкокристаллический. Цифровые осциллографы способны не только отображать изменения характеристик тока в цепи, но и запоминать полученные результата для подробного изучения.
3. Цифровые люминофорные. Разновидность цифровых осциллографов, однако выводят изображение на классическую ЭЛТ.
4. Цифровые стробоскопические. От обычных отличаются способностью считывать сигнал не в непрерывном режиме, а периодически. С каждым циклом анализируемого импульса точка измерения параметров тока немного смещается во времени. Таким образом удается получить полную форму сигнала, не прибегая к необходимости проведения всего ряда измерений за один цикл. Это снижает требования к вычислительной мощности устройства, а также позволяет добиться эффекта сжатия спектра, когда частота измерений осциллографа оказывается многократно меньше фактической частоты изучаемого импульса.

Видео — Как научиться пользоваться Осциллографом

Также существует деление на стационарные и портативные модели цифровых осциллографов. Последние обрели значительную популярность благодаря появлению компактной, но мощной вычислительной электроники, позволяющие реализовать в корпусе переносного устройства потенциал полупрофессионального стационарного осциллографа почти любого класса точности. Именно портативные модели представляют наибольший интерес для домашней или полупрофессиональной электронной лаборатории, а также для сервисных служб.

Виды

У цифровых моделей есть функция записи и архивирования, что расширяет возможности. Для сопоставления результатов онлайн используют аппараты с несколькими каналами. Есть экземпляры, подключаемые к ПК и комбинации с другими измерительными девайсами.

Выбор аналоговых моделей (кроме простых и учебных) подразумевает наличие познаний во множестве настроек, регулировка усложненная. С другой стороны, такие приборы дают углубленную практику.

Цифровые модели — это рекомендованный выбор, на таком аппарате можно быстро освоить основы. Это вычислительные комплексы, с ними получение данных, интерпретация проще и намного быстрее. Есть также модели аналогово-цифровые.

Аналоговый осциллограф

Что такое осциллограф

Осциллограф – прибор, используемый для наблюдения формы сигнала напряжения во времени. Выглядеть он может примерно вот так:

Здесь мы видим экран, на котором отображается сигнал. Форма сигнала на осциллографе называется осциллограммой.

Ниже на картинке можно увидеть щуп для осциллографа.

Если у мультиметра щуп состоит из простого провода, то щуп осциллографа состоит кабеля. А в кабеле два провода-щупа, которые в конце разветвляются. Этот кабель способен измерять высокочастотные напряжения без помех. Пипочка посередине – это сигнальный щуп, а экран – это щуп масса или земля. Электронщики по разному его называют, но я привык так. На конце щупа зажим белый крокодильчик – это земля, а сигнальный – с иголочкой.

Подключаем кабель в разъем. На моем осциллографе имеется два разъема. В моем случае осциллограф двухканальный. На некоторых крутых осциллографах можно увидеть даже по 4 и более каналов.

Бывает ситуация, когда надо определить сигнальный провод, для этого берем один из проводов, касаемся пальцем и смотрим на дисплей осциллографа. Если сигнал не исказился – это земля. Если исказился – это сигнальный. На фото ниже пример определения сигнального провода.

Как пользоваться осциллографом

Осциллографом мы можем измерять только форму напряжения, силу тока измерять напрямую не можем! Если только косвенно, используя шунт. Для того, чтобы измерить величину напряжения постоянного тока, нам понадобится источник постоянного напряжения. Это может быть простая батарейка или блок питания. В моем случае – это Блок питания. Для наглядности выставляем 1 Вольт.

Единица измерения осциллографа – сторона квадратика на дисплее. Для того, чтобы измерять в масштабе 1:1, мы ставим щелкунчик по У на 1.

Цепляемся землей на “минус” блока питания, сигнальным на “плюс” блока питания. Видим такую картину:

Линия сдвинулась вверх на 1 квадратик. Это значит, что во времени сигнал с блока питания все время 1 Вольт.

А как же измерить сигналы, которые скажем 100 Вольт? Для этого и придуман щелкунчик по У :-). Оставляем на блоке питания 1 Вольт и щелкаем на риску “2”.

Что это значит? Это значит, что полученный сигнал на дисплее надо умножить на 2.

На осциллограмме мы видим значение по У=0,5. Умножаем это значение на то, которое на риске осциллографа и получаем искомое значение. То есть 2х0,5=1 Вольт.

А вот такой будет сигнал, если мы поставим щелкунчик на 5.

Если же прикладываем щупы наоборот, то ничего страшного не происходит. Например, выставляем 2 Вольта на блоке питания. Земля осциллографа к “плюсу” блока, а сигнальный к “минусу” блока – то есть все подцеплено наоборот. Линия у нас просто ушла вниз, но от этого ничего не меняется. 2 Вольта как есть , так и осталось.

А вот для практики, как я уже говорил, требуется знать форму сигнала. В электронике используются на 90 % периодические сигналы. Это значит, что они повторяются через какой-то промежуток времени. Очень часто нужно узнать период и частоту переменного сигнала. Для этого и используется наш электронно-лучевой приборчик.

Для того, чтобы не спалить осциллограф, я взял трансформатор. Благодаря понижающему трансформатору, на выходе у меня амплитуда напряжения (это значит от нуля и до самого верхнего или нижнего пика) в пределах 1,5 Вольта, а заходит на первичную обмотку напряжение 220 Вольт.

Цепляемся ко вторичной обмотке трансформатора щупами осциллографа и выводим показания на дисплей.

В идеале нам должна доставляться в розетки чистая синусоида. Россия, что же еще сказать))). Ну и ладно. Думаю в ваших дом в розетку идет синусоида почище моей :-).

Период и частота сигнала

В периодическом сигнале нам важны такие параметры, как частота сигнала и его форма. Поэтому, чтобы определить частоту, мы должны знать период. T – период, V – частота. Они взаимосвязаны между собой формулами:

Определим период сигнала. Период – это время, через которое сигнал опять повторяется.

Считаем стороны квадратиков по Х. Я насчитал 4 стороны квадратика.

Далее смотрим на крутилку, по Х, которая у нас отвечает за временную развертку. Риска стоит на 5. Сверху написана цена этого деления – msec/div . То есть получается 5 миллисекунд на одну сторону квадратика.

Милли – это тысяча. Следовательно 0,005 сек. Это значение умножаем на наши сосчитанные стороны квадратов. 0,005х4=0,02. То есть один период у нас длится 0,02 сек или 20 миллисекунд. Зная период, находим по формуле выше частоту сигнала. V= 1/0,02=50 Гц. Частота напряжения в нашей розетке 50 Гц, что и требовалось доказать.

В настоящее время я себе купил уже цифровой осциллограф

Подробнее про цифровой осциллограф вы можете прочитать по этой ссылке.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине