Osiloskop Ile AC Ve DC Gerilim Ölçme - Nedir ?

Güncelleme 15/06/2020

Sayfa içindekiler

Toggle

• Osiloskop ile Hangi Değerler Ölçülebilir ?
• Osiloskop ile AC Gerilim Ölçümü
• Osiloskop ile DC Gerilim Ölçümü
• OSİLOSKOP İLE FREKANS ÖLÇME
• ÖRNEK PROGRAM CRO TUTOR
  • GENLİK ÖLÇÜMÜ
  • PERİYOT VE FREKANS ÖLÇÜMÜ
  • TEST

Osiloskop ile Hangi Değerler Ölçülebilir ?

AC ve DC gerilim değerleri Değişen elektriksel büyüklüklerin dalga şekilleri Devreden geçen akım Faz farkı Frekans Diyot, transistör gibi yarı iletken elemanların karakteristikleri Kondansatörün şarj ve deşarj eğrileri Osiloskop ile Ölçüm Yapmak

Osiloskop ile ölçüm yapmaya geçmeden önce, osiloskopu ölçmeye hazırlamak gerekir.Bunun için:

Osiloskop besleme kablosu uygun gerilime bağlanır. POWER on/off düğmesine basılarak osiloskop açılır. INTEN düğmesi ile ekrandaki işaretin parlaklığı ayarlanır. FOCUS düğmesi ile ekrandaki işaretin netliği ayarlanır. Eğer ekrandaki işaret sağa veya sola kaymışsa X-POS düğmesi ile işaret ekranı ortalayacak şekilde ayarlanır. Eğer ekrandaki işaret aşağı veya yukarı kaymış ise Y-POS düğmesi ile işaret ekranı ortalayacak şekilde ayarlanır.

Osiloskop ile AC Gerilim Ölçümü

Osiloskop ile AC gerilim ölçülürken ilk önce AC-GND-DC düğmesi AC konuma alınıp VOLT/DIV kontrol düğmesini ve yatay PSITION düğmesini kalibre noktalarına getiriniz. Sinyal osiloskop ekranında düzgün şekilde görüntülenene kadar bu düğmeler yardımıyla ayarlanmalıdır. Sinyal ekranda düzgün şekilde görüntülendikten sonra sinyalin tepeden tepeye kaç kare olduğu sayılmalıdır. Daha sonra aşağıdaki formüller yardımıyla Alternatif gerilim değeri hesaplanır. Tepeden Tepeye Gerilim (VP-P) =VOLT/DIV x Kare Sayısı Tepe Gerilim Değeri (VP) =2p p V − Efektif Gerilim (rms)= VP x 0,707 Ortalama Değer (Vort) = 0,637 x VP Örnek : Osiloskop ekranında görülen sinyal aşağıdaki şekilde görüldüğü gibidir. Bu sinyalin; a) Tepeden tepeye gerilim değerini (VP-P) b) Tepe gerilim değerini (VP) c) Efektif Gerilim değerini (Vrms) d) Ortalama Derilim Değeri (Vort) bulunuz. Not: CH1’de ölçüm yapılmaktadır. Prob 1:1 durumunda kullanılmıştır.

Çözüm: a) VP-P= VOLTS/DIV x Kare Sayısı VOLTS/DIV kademesi 1V değerini göstermektedir. Tepeden tepeye kare sayısı 2’dir. VP-P= 1 x 2 VP-P= 2V b) VP=2p p V − VP= 2/2 VP= 1V c) Efektif Gerilim (Vrms)= VP x 0,707 Efektif Gerilim= 1 x 0,707 Efektif Gerilim= 0,707V d) Ortalama Gerilim (Vort) = 0,637 x VP Vort=0,637 x 1 Vort=0,637 V

Osiloskop ile DC Gerilim Ölçümü

Osiloskop ile DC gerilim şu şekilde ölçülür: AC GND DC düğmesi GND konumuna alınır. Dikey POSITION (Y Pos) düğmesi ile ekrandaki şekil O Volt (orjin) referansına ayarlanır. Sonra düğmeyi DC durumuna getiriniz. Ekrandaki şekil aşağıya veya yukarıya doğru hareket eder. Bu hareketin miktarı DC gerilimi gösterir. DC gerilimin değeri şu şekilde hesaplanır. DC gerilim= Hareket miktarı(dikey kare sayısı) x VOLT/DIV Görülen sinyal orjinin çizgisinin üzerinde ise pozitif gerilim, altında kalırsa negatif gerilim olduğu anlaşılır. Örnek : Osiloskop ekranındaki sinyal şekilde görüldüğü gibidir. Bu sinyalin gerilim değerini bulunuz (CH1’de ölçüm yapılmaktadır.).

Çözüm: Sinyalin hareket miktarı 2 karedir. VOLT/DIV kademesi 1 V değerini göstermektedir. DC gerilim = Hareket miktarı x VOLT/DIV DC gerilim=2 x 1 DC gerilim= 2 Volt

Örnek

Aşağıdaki osiloskop ekranında görülen sinyalin max(tepe) ve tepeden tepeye voltaj değerlerini bulunuz. Volt/div düğmesinin 5 mV değerini gösterdiği bilinmektedir, yani dikey karelerden herbirinin voltaj değeri 5mV’tur.

Çözüm : Referans noktamız ekranın ortasında bulunan yatay çizgidir. Bu çizgiden pozitif(yukarıya doğru) veya negatif(aşağıya doğru) tepe noktasına kadar olan kare sayısı 2 ‘dir. Buna göre sinyalin tepe(max) voltaj değeri;

Vt = Vp = Vm = 2 x 5 mV = 10 mV olur.

Tepeden tepeye voltaj değeri ise;

Vt-t = Vpp = 2 x Vm = 20 mV olur.

Örnek

Aşağıdaki osiloskop ekranında görülen sinyalin max(tepe) ve tepeden tepeye voltaj değerlerini bulunuz. Volt/div düğmesinin 10 V değerini gösterdiği bilinmektedir, yani dikey karelerden herbirinin voltaj değeri 10 V’tur.

Çözüm : Referans noktamız ekranın ortasında bulunan yatay çizgidir. Bu çizgiden pozitif(yukarıya doğru) veya negatif(aşağıya doğru) tepe noktasına kadar olan kare sayısı 3’tür. Buna göre sinyalin tepe(max) voltaj değeri;

Vt = Vp = Vm = 3 x 10 V = 30 V olur.

Tepeden tepeye voltaj değeri ise;

Vt-t = Vpp = 2 x Vm = 2 x 30 V = 60 V olur.

Örnek

Aşağıdaki osiloskop ekranında görülen sinyalin max(tepe) ve tepeden tepeye voltaj değerlerini bulunuz. Volt/div düğmesinin 0,5 V değerini gösterdiği bilinmektedir.

Çözüm : Bu örnekte referans noktamız orta çizgi olarak ayarlanmamıştır. Dolayısı ile ilk başta, negatif tepe ile pozitif tepe arasındaki voltaj değerini(Vpp) bulalım. Dikkat edersek şekil üzerinde negatif ve pozitif tepe noktalarından hiçbiri yatay çizgilerden birisi ile çakışmamaktadır. Buna rağmen orta çizgiler, her bir kareyi(1 cm’yi) 5 eşit parçaya bölmüştür. Bu çizgiler tüm osiloskop ekranlarında bulunur. Burada dikey karelerin beşe bölünmüş herbir parçası 0,2 cm’ye denk gelmektedir. Bu bilgiler ışığında ekranda görülen kare dalganın negatif ve pozitif tepe noktaları arasında kalan mesafesinin 4 kare(=4 cm) olduğu görülebilir. Volt/div = 0,5 V olduğuna göre;

Tepeden tepeye voltaj değeri,

Vt-t = Vpp = (dikey kare sayısı) x (Volt/div) = 4 x 0,5 V = 2 V olur.

Diğer taraftan tepe veya max voltaj değeri ise,

Vt = Vp = Vm = Vpp/2 = 2 V / 2 = 1 V olur.

OSİLOSKOP İLE FREKANS ÖLÇME

6 Osiloskop ekranındaki yatay kareler, çizilen grafiğin zaman boyutunu göstermektedir. Her bir yatay karenin(1 cm) zaman cinsinden karşılığı ise Time/div düğmesinin değerine eşittir. Buna göre herhangi bir sinyalin frekansını bulabilmek için, öncelikle o sinyalin periyodunu belirlemek gerekmektedir. Periyot sinyalin kendini tekrarlama süresi olduğuna göre, ekranda bir referans noktası belirlemek, daha sonrada bu noktadan başlayarak sağa doğru sinyalin kendini tekrarladığı ilk nokta arasında kalan sürenin belirlenmesi, periyodun süresini verir. Osiloskop ekranından periyot okumaya örnek olarak Şekil-1 ve 2`de bir sinüs ve kare dalganın periyotları gösterilmiştir. Periyot genelde P veya T harfleri ile gösterilir.

Şekil-1:  Osiloskop ekranında periyot ölçümü

Şekil-1`de görüldüğü gibi sinyal kendini yatay olarak her beş karede bir tekrarlamaktadır. Bu karelerin temsil ettiği zaman ise sinyalin periyoduna eşittir. Yatay karelerden her birinin değeri Time/div düğmesinin değerine eşit olduğuna göre, yukarıdaki sinyalin periyodu,

T = (5 kare) x (Time/div değeri)

Eşitliği ile bulunabilir. Sinyalin frekansı(saniyede kendini tekrarlama sayısı) ise, eşitliğinden bulunur. Bu eşitlikte T`nin birimi saniye(S), f`nin birimi ise Hertz (Hz)dir. Eğer osiloskop ekranından bulunan periyot birimi saniye`nin alt ve üst birimlerinden birine eşitse, frekansı Hz cinsinden bulmak için saniye`ye çevirmek gereklidir.

Şekil-2: Osiloskop ekranında periyot ölçümü

Şekil-2`de görülen kare dalganın periyodu ise 4 kare değerine eşittir. Periyodu bulmak için sinyalin kendini tekrarladığı herhangi iki nokta arasında kalan mesafe alınabilir. Kolaylık olması bakımından, ekrandaki dalga şekli yatay olarak X-POS düğmesi ile sağa veya sola doğru kaydırılarak, referans olarak belirlediğimiz herhangi bir nokta veya çizgi ile çakıştırılabilir. Bu bize okumada kolaylık sağlayacaktır.

Not : Burada unutulmaması gereken bir diğer konuda, osiloskop ekranındaki şeklin yatay ve dikey olarak büyüklüğünün ne olması gerektiğidir. Ölçümün hassas olabilmesi için, şeklin büyüklüğünü Volt/div ve Time/div düğmeleri ile değiştirerek, ekrana sığabilecek en büyük konuma getirmek gereklidir. Dalga şeklinin ekrandan taşmamasına dikkat edilmelidir. Böylece gözümüz daha hassas ve az hata ile okuma yapacaktır.

Frekans ölçüm konusundaki bilgilerimizi şimdi örnekler üzerinde uygulayalım.

Örnek

Aşağıdaki osiloskop ekranında görülen sinyalin frekansını hesaplayınız. Osiloskobun Time/div kademesi 1 mS konumundadır.

Şekilden görüldüğü gibi sinyal kendini her 5 karede bir tekrarlamaktadır(yatay olarak),

yine  Time/div = 1 mS    olduğuna göre, sinyalin periyodu;

T = (5 kare) x (1 mS) = 5 mS olur.

Frekans ise;

Hz olur.

Not: 5 mS değeri saniye`ye çevrilmiştir.

Örnek

Aşağıdaki osiloskop ekranında görülen sinyalin frekansını hesaplayınız.

Osiloskobun Time/div kademesi 1 µS konumundadır.

Şekilden görüldüğü gibi sinyal kendini her 4 karede bir tekrarlamaktadır, yine

Time/div= 1 µS olduğuna göre, sinyalin periyodu;

T = (4 kare) x (1 µS) = 4 µS olur.

1 Mikrosaniye (µs) =  Milisaniye (ms). 10-3 = Saniye (s). 10-6

Frekans ise;

Örnek 

Aşağıdaki osiloskop ekranında görülen sinyalin frekansını hesaplayınız.

Osiloskobun Time/div kademesi 500 µS konumundadır.

Şekilden görüldüğü gibi sinyal kendini her 2 karede bir tekrarlamaktadır,

yine Time/div = 500 µS olduğuna göre, sinyalin periyodu;

T = (2 kare) x (500 µS) = 1000 µS = 1 mS olur.

1 Mikrosaniye (µs) =  Milisaniye (ms). 10-3 = Saniye (s). 10-6

Frekans ise;

Örnek 

Aşağıdaki osiloskop ekranında görülen sinyalin frekansını hesaplayınız.

Osiloskobun Time/div kademesi 10 mS konumundadır.

Şekilden görüldüğü gibi sinyal kendini her 2 karede bir tekrarlamaktadır, yine Time/div= 10 mS olduğuna göre, sinyalin periyodu;

T = (2 kare) x (10 mS) = 20 mS olur.

Frekans ise;

ÖRNEK PROGRAM CRO TUTOR

CRO TUTOR programı, analog osiloskobu tanıtan ve osiloskop kullanarak sinyallerin Voltaj, periyot ve frekans ölçümünün nasıl yapılabileceğini öğreten bir programdır.

Programı Cro3s.exe dosyasına çift tıklayarak çalıştırabilirsiniz.

Program penceresi ekranda açıldıktan sonra, program ile çalışmak için, Volts/div kutucuğunun sağ tarafında bulunan On (Aç) butonuna tıklayınız. Bu durumda osiloskop ekranında bir sinüs eğrisi belirecektir. Bu aşamada sizden yapılması istenen Volts/Division(Volt/div) ve Time base(Time/div) seçici anahtarlarını kullanarak, ekranda görünen şekli yatay ve dikey olarak(ekrandan taşmamak kaydı ile) en büyük konuma getirmenizdir. Bunun için ilgili düğmelerin etrafında bulunan kutucuklara tıklayarak ayarlamaları yapabilirsiniz.

Bu işlemi doğru olarak yaptığınız takdirde, osiloskop ekranında sinyalin dalga şeklini net bir şekilde göreceksiniz.

GENLİK ÖLÇÜMÜ

Bundan sonra sinyalin max (Vm) genlik değerini bulmanız gerekiyor. Bu işlemin nasıl yapılacağı ders notları içerisinde anlatılmıştı. Kısaca özetlersek Vm gerilimi, ekrandaki referans noktası ile negatif veya pozitif tepe noktası arasında kalan kare sayısının temsil ettiği voltaj değerine eşittir. Formül olarak verecek olursak;

Vm = (Dikey kare sayısı) x (Volt/div değeri)

Buradan bulduğunuz değeri kontrol etmek için CRO TUTOR penceresinde bulunan Show Values(Değerleri göster) menüsünden Show AC Amplitude(AC genlik değerini göster) seçeneğini seçiniz. Açılacak yeni pencerede;

Amplitude = XX,XX Volts peak

şeklinde ekranda görünen sinyalin max(peak=tepe) voltaj değeri verilecektir. Bu değerin yaklaşık olarak sizin bulduğunuz değere eşit olması gerekmektedir.

PERİYOT VE FREKANS ÖLÇÜMÜ

Sinyalin periyodunu bulmak için, sinyalin kendini tekrarladığı süreyi bulmalıyız. Yine bu konudaki geniş açıklamalar için ders notlarına başvurunuz. Kısaca periyot ölçümünü özetlersek, sinyalin yatay olarak kendini kaç karede bir tekrarladığı bulunmalı ve bu değer Time/div seçeneğindeki değerle çarpılmalıdır. Formül olarak yazacak olursak;

T=P= (sinyalin kendini tekrarladığı yatay kare sayısı)x(Time/div değeri)

Ekrandan ölçtüğünüz değeri not ediniz ve şimdi bulduğunuz değeri Show Values menüsünden, Show Period(Peryodu göster) seçeneğini seçerek kontrol ediniz. Açılacak pencerede

Period = XXX,XX micro-Sec

şeklinde bir değer görünecektir. Bu değer ekranda görülen sinyalin periyot değeridir ve sizin bulduğunuz değere eşit olmalıdır. Bu pencerede çıkabilecek bazı İngilizce terimlerin karşılıkları;

Period = Periyot micro = mikro mili = mili Sec = saniye

şeklindedir. Sinyalin frekansı ise;

f= 1/ T şeklinde özetlenebilir. Burada T saniye, f ise Hertz(Hz) birimindedir. Bulduğunuz periyot değerini formülde yerine koyarak, frekans değerini bulunuz ve bir yere not ediniz. Şimdi değerinizin doğruluğunu test için, Show Values menüsünden, Show Frequency(Frekansı göster) seçeneğini seçiniz. Açılacak pencerede,

Frequency = XX,XX Hz, KHz veya MHz olarak bir metin görülecektir. Burada gösterilen değerin, sizin bulduğunuz değerle aynı olması gerekmektedir. Eğer yaklaşık olarak aynı değeri bulamadı iseniz, yukarıdaki işlemleri tekrarlayınız.

İlk sinyal ile ilgili değerleri doğru olarak ölçtü iseniz bir sonraki sinyale geçebilirsiniz. bunun için, Next Waveform(Sonraki dalga şekli) menüsünden, New Sinewave(yeni sinüs dalgası) seçeneğini seçerek, ekrana yeni bir sinüs eğrisi çizdirin. Daha sonra yukarıdaki ölçüm ve test işlemlerini tekrarlayınız.

Time base seçeneklerinin bulunduğu karenin altında Shift left(sola kaydır) ve shift right(sağa kaydır) olarak etiketlenmiş kaydırma çubuğu ile, ekranda görünen sinyali sağa veya sola kaydırabilirsiniz. Bu seçenek, referans noktası seçerken size yardımcı olacaktır. Bu seçenek gerçek bir osiloskopta bulunan X-POS kaydırma düğmesine karşılık gelmektedir.

Eğer ekrandaki şekli yukarı veya aşağı kaydırmak isterseniz(osiloskopta bulunan Y-POS düğmesinde olduğu gibi), Level(seviye) menüsünden Intermediate(orta) seçeneğini seçiniz. Bundan sonra Volt/div seçeneklerinin sağında, aşağı ve yukarı kaydırma çubuğu çıkacaktır. Bu çubuğu kullanarak şekli aşağı veya yukarıya kaydırabilirsiniz. Bu durumda önce referans noktası belirlemeniz gerekmektedir. Kaydırma işleminden sonra, Volt/div düğmesinin altında bulunan DC-GND-AC seçeneklerinden, GND(Toprak-Şase) seçeneğine tıklayarak, referans çizgisini yatay bir çizgi olarak görünüz. Bu çizginin çakıştığı yatay çizgi(ekranda bulunan) sizin yeni referans çizginizdir, bundan sonraki ölçümlerde bu çizgiyi referans noktası olarak kullanınız.

TEST

Osiloskop kullanma ve ölçüm işlemlerinde yeterince çalıştıktan sonra artık bilginizi test edebilirsiniz. Bunun için Test menüsü altından Mastery Test seçeneğine tıklayınız(Not: Level menüsündeki Basic(temel) seçeneğinin aktif olduğundan emin olun). Bu durumda ekranın alt kısmında TEST BOX(Test kutusu) açılacaktır. Bu kutucuk içerisinde sizin değer girebileceğiniz bir Amplitude(genlik- bu sinyalin max genlik değerine karşılık) ve Period(periyot) kutucuğu olacaktır. Bu kutucuklara Volt/div ve Time/div düğmelerini kullanarak ekrandan ölçtüğünüz genlik ve periyot değerlerini giriniz(birimlerinin kutucukların kenarında yazan volt ve uS- mikro saniye cinsinden olmasına dikkat ediniz.) Değerleri girdikten sonra Check Answer(cevabı kontrol et) butonuna basınız, eğer genlik değeri doğru ise 1. seçeneğin kenarındaki ilk kutucuk yeşil, yanlış ise kırmızı olacaktır. İkinci kutucuk ise Periyot değerinin doğru veya yanlış olduğunu gösterecektir.

İlk soru bittikten sonra Next Wave(sonraki dalga şekli) butonuna tıklayarak ikinci soruyu yükleyin ve birinci sorudaki işlemleri tekrarlayın. Beş soruyuda cevapladığınızda, ekranda You scored …. out of 10 şeklinde bir mesaj belirecektir. Bunun anlamı sizin testten 10 üzerinde kaç aldığınızı göstermesidir. Yeterince başarılı değilseniz(en az %80) program sizi Try again(yeniden dene) diyerek uyaracaktır. Bu durumda test işlemini yeniden başlatın. Testten çıkmak için Quit Test butonuna tıklayınız.