background image

 

LABORATORIUM METROLOGII  

Ćwiczenie M_5. Oscyloskop 

Wydział Energetyki i Paliw Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie 

1
 

Ćwiczenie 

M_5 

Temat ćwiczenia:  

 Oscyloskop i jego zastosowania 

 

Nr zespołu: 

Wydział, rok, grupa: 

Data 

Nazwisko i imię 

Ocena 

Teoria 

Wykonanie ćwiczenia 

Końcowa z ćwiczenia 

1. 

 

 

 

2. 

 

 

 

3. 

 

 

 

Elementy użyte w ćwiczeniu

1) zestaw laboratoryjny; 

2) oscyloskop 

  

 

 

 

Cel ćwiczenia 

Zapoznanie się z budową oscyloskopu i jego podstawowymi funkcjami. 

 

Wprowadzenie 

Oscyloskop  jest  przyrządem  używanym  najczęściej  do  obserwacji  przebiegu  napięcia  lub  napięć  w 

funkcji  czasu  a  często  do  zapisywania  tych  przebiegów.  Poza  tym  można  go  stosować    do  pomiaru 

napięcia, prądu, czasu, częstotliwości, kąta przesunięcia fazowego, mocy , do badania  charakterystyk 

diod  i  tranzystorów,  a  także  do  badania  bardziej  skomplikowanych  układów  złożonych  z  wielu 

elementów liniowych lub nieliniowych. 

 

Budowa  oscyloskopu 
 

Podstawowym  elementem  oscyloskopu  jest  lampa  oscyloskopowa  wywodząca  się  z  tzw.  „rury 
Brauna” wynalezionej w roku 1897 (Ferdinand Braun fizyk niemiecki - nagroda Nobla w 1909 roku).  

                                        

                 

(

Rysunek z portalu: http:/www.oporek.republika.pl

Rys. 1. 1 - katoda, 2 - grzejnik katody, 3 - siatka, 456 - anody, 7 - płytki odchylania poziomego, 8 - płytki odchylania pionowego, 9 – 

elektroda ekranująca, 10- ekran,   11- powłoka grafitowa, 12 - osłona szklana . 

background image

 

LABORATORIUM METROLOGII  

Ćwiczenie M_5. Oscyloskop 

Wydział Energetyki i Paliw Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie 

2
 

Obwód  żarzenia  2  podgrzewa  do  wysokiej  temperatury  katodę  1,  która  emituje  elektrony.  Między 
katodą i anodą powstaje pole elektryczne, w którym elektrony emitowane z katody są przyciągane do 
anody (4,5,6 i ekran 10). Czym większe jest napięcie anody, tym silniej przyspie- szane są elektrony. 
Na  drodze  między  katodą,  a  anodą  elektrony  nabierają  prędkości,  są  skupiane  w  cienką  wiązkę,  po 
czym  uderzają  w  ekran  pokryty  specjalną  substancją  zwaną  luminoforem.  Tam  energia  elektronów 
zamienia  się  na  światło,  w  kolorze  zależnym  od  użytego  lumiforu.  Między  katodą,  a  główną  anodą 
umieszczone  są  dodatkowe  elektrody,  między  innymi  siatka,  które  powodują  regulację  ilości 
elektronów  biegnących  do  anody.  Ewentualne  dodatkowe  anody  tworzą  tak  zwane  soczewki 
elektronowe,  umożliwiające  ich  zogniskowanie,  aby  trafiały  one  w  jedno  miejsce  ekranu,  tworząc 
świecący punkt (plamkę) o średnicy poniżej 1 milimetra.  

Po wyjściu wiązki z obszaru działa elektronowego, można nią dowolnie sterować. Robi się to 
najczęściej za pomocą pól elektrycznych. Pola te wytwarzane są w lampie przez dwa konden- satory 
płaskie. Te elementy nazywa się płytkami odchylającymi. 

Możliwe jest również sterowanie za pomocą pól magnetycznych. Taka sytuacja ma miejsce w lampach 
kineskopowych. 

Oscyloskop opisywany jest przez: - częstotliwość pracy, - tzw. czułość napięciową i - podstawę czasu. 
Częstotliwość pracy określa nam o jakiej częstotliwości przebiegi elektryczne można zobrazować na 
danym oscyloskopie. Np. przebiegi zbyt wolne nie można przedstawić gdyż czas świecenia lumiforu 
jest za krótki i obraz na ekranie zanika. Zbyt szybkie przebiegi ogranicza  elektronika (pasmo 
przenoszenia wzmacniaczy jest ograniczone od góry). 

Odchylenie plamki na ekranie zależy od czułości napięciowej oscyloskopu a ta zależy od wzmocnienia 
w torach X i Y. Zwykle czułość oscyloskopu podaje się  w cm/V co oznacza, że przy przyłączeniu na 
płytki  Y  napięcia  1V  plamka  na  ekranie  odchyli  się  o  X  cm.  Jeśli  napięcie  sygnału  jest  za  małe 
musimy  go  odpowiednio  wzmocnić.  Na  ogół  każdy  oscyloskop  wyposażony  jest  w  odpowiednie 
wzmacniacze napięcia, gdzie przełącznikami możemy regulować wzmocnienie w granicach od około 
10

-2

 do 10

3

Podstawa czasu informuje jaki czas jest potrzebny by plamka przesunęła się na ekranie o 1 cm a to jest 
istotne  gdy  badamy  szybkie  przebiegi.  Np.  mając  sygnał  napięciowy  o  częstotliwości  1  kHz  by  na 
ekranie zobaczyć dwa okresy musi upłynąć czas  =2 ms. Jeśli ekran oscyloskopu ma 10 cm szerokości 
to w czasie równym 1ms musi przebiec 5 cm. Czyli podstawa czasu musi spełniać warunek <=0.2 ms. 
Zwykle w oscyloskopach podstawa czasu mieści się w granicach od 1  s do 100 ms. 

Budowa współczesnych oscyloskopów może znacznie odbiegać od wyżej przedstawionego opisu. W 
szczególności  lampa  oscyloskopowa  może  być  zastąpiona  ekranem  ciekłokrystalicznym,  na  którym 
realizować można przebiegi w różnych kolorach. Oscykoskop może zawierać pomięć, w której można 
zapisywać przebiegi by je później obrabiać komputerowo.  

Cel ćwiczenia 

 

Celem ćwiczenia jest obserwacja na ekranie oscyloskopu zmiennych przebiegów elektrycznych a to: 

1.Napięcia zmiennego 12V o częstotliwości 50 Hz.  
2.Napięcia po wyprostowaniu jednopołówkowym. 
3.Obserwacji krzywych Lissajouis. 
4. W przygotowywaniu. 

Ćwiczenie realizowane jest na stanowisku, którego schemat ideowy przedstawia  na Rys. 2 oraz na 
oscyloskopie.   Na płytce zmontowany jest układ elektroniczny zasilany z transformatora T,   

background image

 

LABORATORIUM METROLOGII  

Ćwiczenie M_5. Oscyloskop 

Wydział Energetyki i Paliw Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie 

3
 

który w uzwojeniu wtórnym daje na wyjściu napięcie przemienne 2x18 V. Jedno z tych napięć wyko- 
rzystane jest do zasilania układów pokazanych na Rys. 3-5. Wybór poszczególnego zadania 
dokonywany jest przełącznikiem P. Pozycja przełącznika jest zgodna z numerem zadania. 
 
Przed rozpoczęciem ćwiczenia należy płytkę połączyć z oscyloskopem. Po sprawdzeniu przez 
prowadzącego laboratorium, ustawiamy przełącznik w pozycji 1  podłączamy układ i oscyloskop do 
sieci i obserweujemy przebiegi na oscyloskopie. 
 

 

 
 

Rys. 2. Schemat blokowy układu do ćwiczenia. 

 

 
Do realizacji zadania 1 zestawiony jest układ przedstawiony na Rys. 3 pozycja przełącznika na 1
 

  

 

Rys. 3. Schemat blokowy układu do badania przebiegów zmiennych w czasie. 

 

Układ zasilany jest napięciem zmiennym 18 V poprzez transformator z sieci 230 V. Dzielnik złożony 
z dwu rezystorów 50-omowych  dzieli napięcie 18 V na dwie równe części i  napięcie bliższe masie 
podaje  się  na  wejście  Y-Y  oscyloskopu,  który  ustawiamy  na  zakres  20V  na  napięcie  zmienne. 
Podstawę czasu ustawiamy tak by na ekranie obserwować kilka okresów sinusoidy. 
 
Zadanie 2 realizuje układ przedstawiony na schemacie blokowym na Rys. 4, pozycja przełącznika P 
na 2
  

 

  

Rys. 4. Schemat blokowy układu do badania przebiegów jednopołówkowego prostowania. 

 
 

  

background image

 

LABORATORIUM METROLOGII  

Ćwiczenie M_5. Oscyloskop 

Wydział Energetyki i Paliw Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie 

4
 

 

Zadanie 3 realizuje układ przedstawiony na schemacie blokowym na Rys. 5 pozycja przełącznika P 
na 3. 
  

  

 

Rys. 5. Schemat do obserwacji krzywych Lisajouis. 

 
 

Tu obserwuje się krzywe Lissajouis powstające gdy w torach Y-Y i X-X napięcie jest zależne od 
czasu. Podaje się równocześnie na oba tory przebiegi sinusoidalne o tej samej częstotliwości lecz o 
różnej amplitudzie i fazie. Różnicę faz powoduje kondensator C i rezystor R. Opóźnienie toru Y-Y 
względem toru X-X jest równe arctg(2 f

gdzie f jest częstotliwością sygnału a  jest stałą czasową 

równą 2 f
 

  

Zadaniem  studentów  realizujących  to  zadanie  jest  obserwacja  zaistniałych  przebiegów,  ich 

naszkicowaniu  do sprawozdania i dodaniu swojego komentarza. 

 

Do sprawozdania dołączyć komentarze wg poniższego wzoru. 

 

Zadanie nr 1. 

 

 

 

 

 

 

 

Szkic przebiegów. 

 

Komentarz: 

 

 

 

 

background image

 

LABORATORIUM METROLOGII  

Ćwiczenie M_5. Oscyloskop 

Wydział Energetyki i Paliw Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie 

5
 

Zadanie nr 2. 

 

 

 

 

 

 

Szkic przebiegów. 

 

Komentarz: 

 

 

 

 

 

Zadanie nr 3. 

 

 

 

 

 

Szkic przebiegów. 

 

Komentarz: 

 

 

 

 

 

Literatura: 

 Rydzewski Jerzy (1982), Oscyloskop elektroniczny. PWŁ. Warszawa , s. 702.   Dużo informacji na 

stronach internetowych związanych z hasłem oscyloskop czy lampa oscyloskopowa.  

Fabryczna instrukcja obsługi oscyloskopu.