Lucrarea nr.6MĂSURAREA DURATELOR, FRECVENŢELOR, DEFAZAJELOR, TENSIUNILOR ŞI

CURENŢILOR CU OSCILOSCOPUL CATODIC

1. Chestiuni de studiat

1.1. Studiul osciloscopului catodic cu un singur spot tip E-0102M: elemente de comandă, reglaj,

acces şi semnalizare-control;

1.2. Măsurarea duratelor, frecvenţelor şi nivelelor semnalelor dreptunghiulare şi sinusoidale;

1.3. Măsurarea tensiunilor şi curenţilor în circuite electrice.

1.1. Elemente de comandă, reglaj, acces şi semnalizare-control

Pe panoul frontal al osciloscopului catodic, tip E-0102M, se află următoarele elemente de

comandă-reglaj, acces şi semnalizare-control:

1 – ecranul tubului catodic;

2 – întrerupător basculant de reţea;

3 – 80 mV; 800 mV/1 KHz – borne ieşire semnal calibrare;

4 – „LUMINOZITATE” – buton reglaj luminozitate;

5 – „FOCALIZARE” – buton reglaj focalizare;

6 – „V/DIV” – comutatorul atenuatorului în trepte;

7 – POZIŢIE Y – reglajul axării pe verticală;

8 – Y- borna coaxială de intrare în amplificatorul Y;

9 – „ETALONARE” – reglajul etalonării amplificatorului Y;

10 – „C.C.-C.A.-O” – comutatorul liniar tripoziţional la intrarea în amplificatorul Y;

11. – „NIVEL” – reglajul nivelului de sincronizare;

12. „SINCRONIZARE” – comutatorul modului de sincronizare;

13 – „STABILITATE” – reglajul stabilităţii imaginii;

14. – „SINCRO.EXT” – borna de intrare în amplificatorul de sincronizare;

15. „TIMP/DIV” – comutatorul rotativ în trepte al coeficientului BT (bazei de tinp);

16. „ETALONARE” – reglajul etalonării BT;

17. – „POZIŢIE X” – reglajul axării pe orizontală;

18 – „X – EXT” – borna de intrare în amplificatorul X;

19. – „┴” – borna de masă;

20 – lampă control – semnalizare alimentare;

21 – „ROTIRE TRASA” – rotirea trasei;

1.2. Măsurarea duratelor, frecvenţelor şi nivelului semnalelor dreptunghiulare şi

sinusoidale

1.2.1. Măsurarea duratelor, frecvenţelor şi nivelului semnalelor dreptunghiulare. Studiul

semnalelor cu formă de variaţie dreptunghiulară constituie cel mai larg domeniu de utilizare a OC.

Realizarea (generarea) şi conectarea impulsurilor de studiat se efectuează conform schemei

prezentată în fig. 1.

Fig. 1.

În fig. 1:

- VT – versatester tip E-o502, funcţionând ca generator de impulsuri dreptunghiulare;

- OC – osciloscop catodic E-0102.

Condiţii iniţiale:

- întrerupătoarele de reţea, al versatesterului şi al osciloscopului catodic vor fi deschise;

- butoanele rotative de reglaj în trepte şi continuu a nivelului tensiunii semnalului generat

de VT se poziţionează pe valoarea minimă (poziţia extremă stânga);

- comutatorul cu butoane ale domeniilor de frecvenţă a semnalului generat de VT se va fixa

pe domeniul (1…10) KHz;

- comutatorul rotativ în trepte al coeficientului de deviaţie pe verticală „V/DIV” se

poziţionează pe valoarea 20 V/ div;

- comutatorul liniar al formei semnalului generat „~ - - TTL” se comută pe poziţia ;

În continuare se procedează astfel:

- se conectează aparatele la reţeaua de alimentare (220 V/50 Hz) şi după apariţia tresei şi

reglarea calităţii acesteia pe ecranul OC, cu ajutorul butonului de poziţie verticală se aduce

tresa pe axa orizontală medie a ecranului (reticul central);

- se măreşte nivelul tensiunii la ieşirea VT şi se modifică poziţiile comutatoarelor „ V/DIV”

şi „TIMP/DIV”, de pe panoul frontal al OC, până când se obţine pe ecran imaginea stabilă

şi de dimensiuni convenabile a unui singur impuls, cum este prezentat în fig. 2;

Fig. 2.

- se citeşte valoarea coeficientului de baleiaj Kb selectat şi pe ecran se măsoară, în div.,

segmentul dx;

- perioada impulsului T se calculează cu relaţia:

T=Kb dx.

- pentru determinarea duratei impulsului ti şi a pauzei dintre impulsuri tp se procedează în

mod similar metodologiei descrise pentru determinarea perioadei T;

- se verifică relaţia T=ti + tp;

- Cunoscând valoarea perioadei T se poate determina frecvenţa impulsurilor:

f=1 / T (Hz). Valoarea frecvenţei f se compară cu valoarea frecvenţei impulsurilor citită

pe display-ul VT. În caz de neconcordanţă între cele 2 valori ale frecvenţei, pentru evaluarea

preciziei cu care s-a efectuat măsurătoarea, se va proceda la calculul erorii relative comise:

εf = ( Δ f / f0) *100;

unde f0 este valoarea frecvenţei impulsurilor citite pe display – ul VT.

Nivelul măsurat al tensiunii impulsului dreptunghiular, aplicat la intrarea X a OC, se poate

calcula cu relaţia:

Uvv=Ky*dy, (V)

Rezultatele măsurătorilor se trec în tabelul 1.

Tabelul 1.Nr.crt.

f0 T0 Kb dx dxi dxp ti tp T f Ky dy Uvv

1.2.2. Măsurarea nivelului, duratelor şi frecvenţelor semnalelor sinusoidale

Se procedează ca şi în cazul 1.2.1, dar comutatorul liniar al formei semnalului generat „~

- - TTL” se comută pe poziţia ~.

Se măreşte nivelul tensiunii la ieşirea VT şi se modifică poziţiile comutatoarelor „ V/DIV”

şi „TIMP/DIV”, de pe panoul frontal al OC, până când se obţine pe ecran imaginea stabilă şi de

dimensiuni convenabile a unei sinusoide, cum se prezintă în fig. 3.

Fig. 3.

Cu ajutorul comutatorului rotativ în trepte „ V/DIV” se selectează valoarea coeficientului

de deviaţie pe verticală Ky, astfel încât să se obţină o imagine încadrată convenabil pe ecran. Se

determină lungimea dy, a segmentului vertical obţinut pe ecran, exprimată în div.

Valorile măsurate ale tensiunii sinusoidale aplicate la intrarea Y a OC se pot determina

utilizând relaţia:

- Valoarea de „ vârf-vârf ” : Uvv=Ky ·dy, (V)

- Amplitudinea (valoarea maximă) : Umax=Uvv/2=Ky · dy/2 ,(V)

- Valoarea efectivă: )V(22

dK

2U

U yymax

unde:

Ky – coeficientul de deviaţie pe verticală, citit pe panoul frontal al OC în dreptul reperului de pe

comutatorul „ V/DIV”;

dy – lungimea segmentului vertical măsurată pe ecran în diviziuni.

Rezultatele se înscriu în tabelul 2.

Nr.crt.

Ua(Vef)

Ky(V/div)

dy(div)

Uvv(V)

Umax(V)

U(V)

εu(%)

OBS.

1.2.

Pentru măsurarea perioadei şi frecvenţei semnalului sinusoidal sunt folosite 2 metode:

- Metoda bazei de timp calibrate;

- Metoda figurilor Lissajous.

Metoda bazei de timp calibrate: se foloseşte montajul din figura 1. Având pe ecran

imaginea stabilă a semnalului sinusoidal, se procedează astfel:

- Se citeşte pe panoul frontal al OC, în dreptul reperului de pe comutatorul rotativ în trepte

„TIMP/DIV”, valoarea coeficientului de baleiaj Kb selectat, iar pe ecran se măsoară segmentul dx

(div).

- Perioada şi frecvenţa semnalului sinusoidal se vor calcula cu relaţiile:

T=Kb·dx (sec)

f=1/T= 1/ Kb·dx , (Hz)

Cunoscând valoarea reală a frecvenţei f0, respectiv a perioadei T0 (citite pe display-ul VT)

se compară cu valorile măsurate şi în cazul unei neconcordanţe se vor calcula erorile relative, cu

relaţiile:

(%)100f

ff100

ff

0

0

0r

(%)100T

TT100

TT

0

0

0T

Cu ajutorul butonului rotativ continuu „FRECVENŢA” de pe panoul frontal al VT, se vor

selecta şi alte valori f0 şi pentru fiecare se va proceda similar ca mai sus.

Rezultatele obţinute se înscriu în tabelul 3.

Nr.crt.

f0 T0 Kb dx T f εf εT Obs.(Hz) (sec) (Timp/div) (div) (sec) (Hz) (%) (%)

1.2.

Metoda figurilor Lissajoux: s măsoară o frecvenţă fx necunoscută a unor semnale u variaţie

sinusoidală, prin comparaţie cu frecvenţa f0 a unor semnale cu aceeaşi formă de variaţie,

considerate etalon. Pentru a obţine figurile lui Lissajoux cele două două frecvenţe trebuie să fie

într-un raport raţional (de numere întregi).Se realizează schema din fig. 4, în care ca surse de

semnal sinusoidal sunt folosite VT.

Fig.4.

Se impun următoarele condiţii iniţiale:

- comutatorul liniar „C.C.-C.A.-0” de pe panoul frontal al OC va fi poziţionat pe „C.A.”;

- comutatorul rotativ în trepte al coeficientului de baleiaj „TIMP/DIV” se fixează pe poziţia

„X-EXT”;

- comutatorul rotativ în trepte al coeficientului de deviaţie pe verticală „ V/DIV” se

poziţionează pe valoarea 20V/div;

- comutatorul cu butoane al domeniilor de variaţie a frecvenţei de pe panoul frontal al VT

selectează domeniul 1…10KHz;

- comutatorul liniar al formei de variaţie a semnalului generat „~ - - TTL” se comută

pe poziţia ~;

- butoanele de reglare a nivelului tensiunii la ieşirea VT se poziţionează pe minim;

În continuare pentru obţinerea figurilor Lissajoux pe ecranul OC se va proceda asstfel:

- se măresc nivelele instantanee ale tensiunilor u şi u0 ale celor două semnale aplicate la

intrările „X” şi respectiv „Y” ale OC;

- se modifică corficientul Ky (V/div), până când apare o imagine de dimensiuni convenabile;

de regulă, imaginea reprezintă o multitudine de curbe înscrise într-un dreptunghi, ale cărui

laturi au dimensiuni proporţionale cu nivelul tensiunilor u şi u0;

- se modifică lin frecvenţa f0 până când pe ecranul OC apar curbe închise cvasistabile,

reprezentând figuri relativ simple, numite „figuri Lissajoux”, ca în figura de mai jos.

Fig. 51.3. Măsurarea tensiunilor şi curenţilor în circuite electrice.

Determinarea valorii unui curent electric (cc sau ca) cu ajutorul OC se reduce la măsurarea

unei tensiuni electrice proporţionale cu curentul electric de măsurat. Conform schemei din figura

6, se aplică la intrarea Y a OC căderea de tensiune Ue care apare la bornele unei rezistenţe etalon

parcursă de curentul care trebuie măsurat.

Fig. 6.

În figura 6:

Scc – sursă dublă stabilizată de c.c. tip I-4102M;

A – ampermetru magnetoelectric pe domeniul de măsurare (0-1)A;

Re – rezistenţă etalon.

În cadrul lucrării se măsoară valoarea unui curent continuu I0 prin măsurarea căderii de

tensiune Ue pe rezistenţa etalon.

Valoarea intensităţii curentului se determină cu relaţia:

I=Ue/Re , (A)

Întrebări de control

1.Care este forma normală ,,în sinus,, de scriere a unei mărimi sinusoidale, care sunr mărimilecare intervin în această scriere?

2. Cum se calculează coeficientul de deviaţie verticală efectiv Ky?

3. Cum se calculează coeficientul de deviaţie orizontală efectiv?

4.Ce reprezintă ,,figurile Lissajous,, şi în ce scop folosite ?