Tìm Hiểu Về Dao động Ký Và Mô Phỏng Một Số Chức Năng đo Bằng ...

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.doc) (31 trang)

Trang chủ

Kỹ thuật

Điện - Điện tử - Viễn thông

Tìm hiểu về dao động ký và mô phỏng một số chức năng đo bằng Proteus

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.29 MB, 31 trang )

MỞ ĐẦUI. Lý do chọn đề tàiTrong kỹ thuật đo lường điện tử, một trong những yêu cầu cơ bản để xácđịnh tín hiệu là quan sát dạng của tín hiệu. Các tín hiệu trong kỹ thuật điện tửthường được biểu diễn theo quan hệ biến thiên của thời gian hay quan hệ tần số.Do vậy, cần phải có thiết bị để vẽ được trực tiếp đồ thị biến thiên của tín hiệu( ví dụ u = f(t) ) để có thể quan sát dạng và đo lường các thông số cường độ vàthời gian của tín hiệu. Đo lường bằng phương pháp quan sát dạng như vậy có cácưu điển là có thể tận dụng được một cảm giác nhạy cảm nhất của con người là thịgiác. Phép đo như vậy cho phép định tính một cách nhanh chóng, phân biệt đượccụ thể các loại tín hiệu, và cũng có thể định lượng được chính xác các đại lượngcần đo. Cũng vì vậy mà các loại thiết bị này thường được dùng rất phổ biếntrong kỹ thuật đo.Thiết bị trực tiếp dùng để nghiên cứu dạng của tín hiệu là dao động ký. Daođộng ký điện tử thực hiện vẽ đồ thi dao động của tín hiệu gằng một ống tia điệntử. Nó là một loại máy đo có nhiều tính năng tốt như: trở kháng vào lớn, độ nhạycao, quán tính ít, chỉ thị bằng ống tia điện tử…, nên có nhiều khả năng đo lường,và là một trong số những máy đo cơ bản nhất, được sử dụng phổ biến nhất tronglĩnh vực đo lường trong điện tử.Dao động ký còn có tên gọi là “máy hiện sóng”, nó là một loại máy đo cácthông số của tín hiệu đồng thời quan sát được dạng sóng của tín hiệu mà ta đangkhảo sát. Trong kỹ thuật điện tử, muốn quan sát, đo lường tín hiệu điện, ví dụnhư: các dạng tín hiệu cao tần điều chế, các dạng tín hiệu xung; xác định cácthành phần trong phổ tín hiệu; đo lường biên độ, tần số, đọ di pha…, của tínhiệu, thì dao động ký là loại thiết bị đo lường hiệu quả, và có chính xác cao.Ngoài ra, nó còn được dùng để đo lường rất nhiều các đại lượng biến đổikhác, như các biến đổi trong cơ học, sinh vật học, y học… Cách đo thường đượcthực hiện bằng cách dùng một bộ chuyển đổi để chuyển hóa các dạng nănglượng cần đo sang dạng năng lượng điện rồi dùng dao động ký để nghiên cứu.Vì vậy, dao động ký có thể coi là một máy đo vạn năng không những được dùngrộng rãi trong nghành điện tử, mà còn được dùng trong rất nhiều các ngành côngnghiệp khác nữa.Nguyễn thị Loan – KTCN4Trang 1Được sự đồng ý hướng dẫn của thầy giáo bộ môn, tôi chọn đề tài “Tìm hiểuvề dao động ký và mô phỏng một số chức năng đo bằng Proteus” để nghiên cứuhoàn thành tiểu luận của mình.II. Mục tiêu nghiên cứuNắm vững được cấu tạo chung và cấu tạo chi tiết của dao độngNắm vững nguyên lý hoạt động của máy dao động kýBiết cách thiết kế, lắp mạch, đo các thông số, phân tích, nhận xét mạch dao độngđơn giảnIII. Mục đích nghiên cứuNhằm hiểu sâu hơn về máy dao động ký để từ lý thuyết vận dụng vào thực tế.Trang bị những kiến thức nền tảng cơ bản vững chắc giúp cho việc giảng dạybộ môn công nghệ ở trường phổ thông sau này được tốt hơn.IV. Nhiệm vụ nghiên cứuNghiên cứu về cấu tạo chung, cấu tạo chi tiết của dao động kýNghiên cứu các khối chức năng, cơ cấu hoạt động, cách điều chỉnh củađộng kýdaoNghiên cứu về phần mềm Proteus và mô phỏng phần mềm trong các mạchdao độngV. Phương pháp nghiên cứuThu thập, lựa chọn các tài liệu liên quan dao động kýThu thập, lựa chọn các tài liệu liên quan đến phần mềm Proteus.Nguyễn thị Loan – KTCN4Trang 2NỘI DUNGA. TÌM HIỂU VỀ DAO ĐỘNG KÝI.Giới thiệu về dao động kýDao động ký (oscilloscope) hay còn gọi là máy hiện sóng là một dụng cụhiển thị dạng sóng rất thông dụng. Nó chủ yếu được sử dụng để vẽ dạng của tínhiệu điện thay đổi thao thời gian.Hình 1.1: Dao động kýVề cơ bản thì dao động ký dùng để đo điện áp, nhưng cũng có thể đo dòngđiện, nếu dòng điện được biến đổi thành điện áp khi cho dòng chảy qua một điệntrở cố định. Tương tự, dao động ký có thể đo điện trở nếu dòng điện từ mộtnguồn hằng được chảy qua điện trở cần đo như đối với DMM. Dao động ký haitia có thể dùng để so sánh hai dạng sóng khác nhau, để so sánh các thay đổi vềNguyễn thị Loan – KTCN4Trang 3pha liên quan đến hai dạng sóng. Dao động ký có thể sử dụng hiệu quả để quansát dạng sóng thực tế trên màn hình và để định lượng dạng sóng. Bằng cách sử dụng máy hiện sóng ta xác định được:• Giá trị điện áp và thời gian tương ứng của tín hiệu• Tần số dao động của tín hiệu.• Góc lệch pha giữa hia tín hiệu.• Dạng sóng tại mỗi điểm khác nhau trên mạch điện từ.• Thành phần của tín hiệu gồm thành phần một chiều và xoay chiều nhưthế nào. Trong tín hiệu có bao nhiêu thành phần nhiễu và nhiễu đó có thay đổi theothời gian hay không.Dao động ký giống như một máy thu hình nhỏ nhưng có màn hình được kẻô và có nhiều phần điểu khiển hơn tivi. Hình 1.2 là panel của một dao động kýthông dụng với phần hiển thị sóng, phần điều khiển theo trục X, trục Y, đồng bộvà chế độ màn hình và kết nồi đầu đo.Màn hình của dao động ký được chia ô, 10 ô theo chiều ngang và 8 ô theochiều đứng. Ở chế độ hiển thị thông thường, dao động ký hiện dạng sóng biếnđổi theo thời gian : Trục đứng Y là trục điện áp, trục ngang X là trục thời gian.Độ chói hay độ sáng của màn hình đôi khi còn gọi là trục Z.Hình 1.2: Panel của dao động kýNguyễn thị Loan – KTCN4Trang 4Dao động ký có thể được dùng ở rất nhiều lĩnh vực khác nhau chứ khôngđơn thuần chỉ trong lĩnh vực điện tử. Với một bộ chuyển đổi hợp lý ta có thể đođược thông số của hầu hết tất cả các hiện tượng vật lý. Bộ chuyển đổi ở đây cónhiệm vụ tạo ra tín hiệu điện tương ứng với đại lượng cần đo ví dụ như các bộcảm biến âm thanh, ánh sáng, độ rung, áp suất, nhiệy độ…Các thiết bị điện tử thường được chia thành hai nhóm cơ bản là thiết bịtương tự và thiết bị số, dao động ký cũng vậy. Dao động ký tương tự (analogoscilloscope) sẽ chuyển trực tiếp tín hiệu điện cần đo thành dòng electron bắnlên màn hình. Điện áp làm lệch chùm electron một cách tỉ lệ và tạo ra tức thờidạng sóng tương ứng trên màn hình. Trong khi đó, dao động ký số (digitaloscilloscope) sẽ lấy mẫu dạng sóng, đưa qua bộ chuyển đổi tương tự số (adc).Sau đó nó sử dụng các thông tin dưới dạng số để tái tạo lại dạng sóng trên mànhình.Hình 1.3:Hìnhdao1.4:độngdaokýđộngtươngkýtựsốTùy vào ứng dụng mà người ta sử dụng dao động ký loại nào cho phù hợp.Thông thường, nếu cần hiển thị tín hiệu dưới dạng thời gian thực (khi chúng xảyra) thì sử dụng dao động ký tương tự. Khi cần lưu giữ thông tin cũng như hìnhảnh để có thể xử lý sau hay in ra dạng sóng thì người ta dùng dao động ký số cókhả năng kết nối với máy tính và các bộ vi xử lý. Phần tiếp theo của tài liệuchúng ta sẽ nói đến dao động ký tương tự, loại dùng phổ biến trong kỹ thuật đolường.II.CÁC KHỐI CHỨC NĂNG CỦA MỘT DAO ĐỘNG KÝ THÔNGDỤNGNguyễn thị Loan – KTCN4Trang 5Hình 2.1: Sơ đồ các khối chức năng của dao động kýTín hiệu vào được đưa qua bộ chuyển mạch AC/DC (khóa k đóng khi cầnxác định thành phần DC của tín hiệu còn khi chỉ quan tâm đến thành phầnAC thìmở k). Tín hiệu này sẽ qua bộ phân áp (hay còn gọi là bộ suy giảm đầu vào)được điều khiển bởi mạch núm xoay volts/div, nghĩa là xoay núm này cho phépta điều chỉnh tỉ lệ của sóng theo chiều đứng. Chuyển mạch Y-Pos để xác định vịtrí theo chiều đứng của sóng, nghĩa là có thể di chuyển sóng theo chiều lên hoặcxuống tùy ý bằng cách xoay núm vặn này. Sau khi qua phân áp, tín hiệu vào sẽqua bộ khuếch đại X khuếch đại làm lệch để đưa tới điều khiển cặp làm lệchđứng. Tín hiệu của bộ khuếch đại Y cũng được đưa đến trigơ (khối đồng bộ),trường hợp này gọi là đồng bộ trong, để kích thích mạch tạo sóng răng cưa (cóngọi là mạch phát quét) và đưa tới điều khiển cặp làm lệch ngang (để tăng hiệuquả điều khiển, một số mạch còn sử dụng thêm các bộ khuếch đại X sau khối tạođiện áp răng cưa). Đôi khi người ta cũng cho mạch làm việc ở chế độ đồng bộngoài bằng cách cắt đường tín hiệu từ khuếch đại Y, thay vào đó là cho tín hiệungoài kích thích khối tạo sóng răng cưa.Đi vào khối tạo sóng răng cưa còn có hai tín hiệu điều khiển từ núm vặntime/div và X-Pos. Time/div (có nhiều máy kí hiệu là sec/div) cho phép thay đổitốc độ quét theo chiều ngang, khi đó dạng sóng sẽ dừng trên màn hình với n chukỳ nếu tần số của sóng đó lớn gấp n lần tần số quét). X-Pos là núm điều chỉnhviệc di chuyển sóng theo chiều ngang cho tiện quan sát.Nguyễn thị Loan – KTCN4Trang 6III.Cấu tạo của dao động ký1. Ống phóng tia điện tử CRT (Cathode Ray Tube)Hình 3.1: Cấu tạo của ống phóng tia điện tử CRTCRT là một ống chân không với các hệ thống điện cực và màn hùynhquang, chùm electron do katot phát ra sẽ được hướng tới màn hình theo sự điềukhiển từ bên ngoài và làm phát sáng lớp photpho tại điểm chúng đập vào. Cấu tạo của triôt• Phần 3 cực (triot) gồm katot, lưới và anot.+ Catot làm bằng niken hình trụ đáy phẳng phủ oxit để phát ra điện tử.Một sợi đốt nằm bên trong katot có nhiệm vụ nung nóng katot để tăng cườngthêm số điện tử phát xạ. Sợi đốt có điện thế khỏang 6,3v nhưng catốt có điện thếxấp xỉ 2kv.+ Lưới là một cốc niken có lỗ ở đáy bao phũ lấy catot. Thế của lưới xấp xỉtừ 2kv đến 2,05kv để điều khiển dòng electron từ catot hướng đến màn hình. Khithế của lưới thay đổi sẽ điều chỉnh lượng electron bắn ra khỏi catot, tức làm chođiểm sáng trên màn hình có độ chói khác nhau. Vì vậy thành phân điều khiển thếcủa lưới còn gọi là thành phần điều khiển độ chói.+ Anot gồm 3 anot A1, A2, A3. A1 có dạng hình trụ, một đầu hở và mộtđầu kín có lỗ ở giữa cho electron đi qua. Á tiếp đất nên có thế dương hơn catot,electron được gia tốc từ catot qua lưới và anot đến màn hình. Các anot này đượcNguyễn thị Loan – KTCN4Trang 7gọi là các điện cực điều tiêu hay thấu kính điện tử. Vì các electron cùng mangđiện tích âm nên chúng có xu hướng đẩy nhau, nghĩa là chùm tia điện tử sẽ loerộng ra và khi đập vào màn huỳnh quang sẽ tạo ra một vùng sáng, nghĩa là hìnhảnh hiển thị bị nhòe. Nhờ có các điện cực điều tiêu, chùm electron sẽ bị hội tụ lạilàm cho các electron hướng tới một điểm nhỏ trên màn hình, tức là hình ảnh hiểnthị được rõ nét. A2 có thế 2kv để tạo ra các đường đẳng thế làm cho các electronchuyển động qua anot có tốc độ ổn định.Phần 3 cực trên đôi khi còn được gọi là súng điện tử.• Hệ thống làm lệch (hay còn gọi là lái tia)Khi các tấm làm lệch ngang và đứng được tiếp đất hoặc không nối thìchùm electron có thể đi qua chúng và đập vào tâm màn hình.Khi đặt điện áp lên các tấm làm lệch thì các electron sẽ bị hút vào tấm cóthế dương và bị đẩy ra xa khỏi tấm có thế âm. Để tác dụng của các điện áp làmlệch +/- Gây ra những khoảng lệch như nhau thì thế +e/2 phải đưa vào một tấmvà thế -E/2 đi vào tấm còn lại (với e là thế chênh lệch giữa hai tấm).Điện áp cần thiết để tạo ra một vạch chia độ lệch ở màn hình được gọi làhệ số làm lệch đứng của ống, đơn vị là v/cm.Độ lệch do 1V tạo ra trên màn hình gọi la độ nhạy lái tia, đơn vị là cm/v.Ngoài ra, để tránh ảnh hưởng của điện trường giữa các cặp lái tia người tađôi khi còn sử dụng một màn chắn cách điện giữa cắp lái tia ngang và cặp lái tiadọcMàn hình của crt được mạ một lớp photpho ở mặt trong của ống, khi chùmelectron đập vào màn hình thì các electron bên trong lớp mạ sẽ chuyển lên mứcnăng lượng cao và khi trở về trạng thái bình thường sẽ phát ra ánh sáng. Sự lưusáng của photpho khá dài từ vài ms đến vài s nên mắt người mới nhìn thấy hìnhdạng sóng hiện. Lớp than chì có tác dụng thu hồi các electron thứ cấp vì nếukhông thu hồi lại thì sự tích tụ của các electron có thể tạo ra một thế âm ở mànhình và thế âm này sẽ chống lại sự di chuyển của dòng electron tiến đến mànhình. Ngoài ra, người ta có thể dùng màn nhôm thể thu góp electron và dẫn tớiđất. Màng nhôm này có tác dụng tăng cường độ chói của lớp sáng do phản xạánh sáng về phía màn thủy tinh và tản nhiệt cho màn hình.Nguyễn thị Loan – KTCN4Trang 8Đường xoắn ốc làm bắng chất liệu có điện trở cao kết tủa trong ống thủytinh từ chổ tấm lái tia tới màn hình có tác dụng gia tốc cho electron sau khi làmlệch để có được độ chói cần thiết (nếu gia tốc trước lúc làm lệch thì sẽ làm giảmkhả năng điều chỉnh dòng electron của các tấm làm lệch). Chú ý : Với các máy hiện sóng nhiều kênh (nhiều tia) thì có thể thực hiệntheo hai cách như sau :• Sử dụng cho mỗi kênh một súng điện tử và cặp làm lệch đứng riêngnhưng cùng chung cặp làm lệch ngang.• Sử dụng một súng điện tử, tách chùm tia điện tử thành nhiều phầntrước khi cho qua các cặp làm lệch đứng (ứng với số kênh) và tất cảcùng qua một cặp làm lệch ngang.Hình 3.2: Hệ thống làm lệch Nguyên tắc hiện hình của CRTKatot phát ra electron và được các hệ thống điện cực điều khiển để có sốlượng hạt, vận tốc và độ hội tụ cần thiết. Hệ thống làm lệch sẽ làm cho chùm tiađiện tử di chuyển trên màn hình theo phương ngang và phương đứng để hiệndạng của tín hiệu.Nguyễn thị Loan – KTCN4Trang 9Ở chế độ hiển thị dạng sóng thông thường, tín hiệu cần hiển thị được đưavào cặp làm lệch đứng còn một tín hiệu dạng răng cưa được đưa vào cặp lệchngang.Khi đó với tần số răng cưa (còn gọi là tần số quét) phù hợp trên màn hìnhsẽ có một sóng đứng có dạng sóng cần hiển thị.Hình 3.3: Tín hiệu vào và ra trên dao động ký2. Bộ khuếch đại làm lệch Sơ đồ cấu tạo của bộ làm lệchHình 3.4: Bộ khuếch đại làm lệchMột điện áp bất kỳ nào đó dung để làm lệch tia điện tử cũng đều phải đượcbiến đổi thành hai điện áp bằng nhau và ngược chiều nhau +E/2 và –E/2, muốnNguyễn thị Loan – KTCN4Trang 10vậy cần phải có bộ khuếch đại để khi có tín hiệu đưa vào (một chiều hoặc xoaychiều) tín hiệu sẽ ra có dạng vi sai. Mạch khuếch đại như vậy vẽ trên hình 3.1Trong đó T2 và T3 tạo thành bộ khuếch đại ghép emitter chung. T1 và T4 làcác mạch gánh emitter tạo điện trở vào lớn. Khi điện áp vào bằng không, thếbazơ của T1 ở mức đất, thế T4 cũng điều chỉnh ở mức đất thì các bazơ của T1 vàT3 đều ở mức thế âm so với đất. (-U B2=-UB3). Do đó IC2= IC3 và điện áp rơi trênr3 R6 điều chỉnh colecter của T2 và T3 ở mức đất. Các colecter đó là đầu ra củakhuếch đạinvà chúng được mắc trực tiếp với các tấm lái tia (UC2 và UC3)Con trượt của chiết áp R4 thường nằm điểm giữa và giữ vai trò điện trở điềuchỉnh cân bằng các đầu ra vi sai của khuếch đại. Khi điện áp vào khác không,qua bộ pgân áp đặt vào bazơ của tranzitor T 1 lúc đó IE1#0, dòng IE1 qua R1 và R2tạo thành điện đặt áp vào tranzitor T 2 khiến cho dòng IC2 tăng và IC3 giảm. Khi IC2tăng, điện áp ra UC2 giảm xuống mặt khác IC3, điện áp UC3 tăng.Nếu độ biến thiên của UC2 là ∆ UC2 = -1V thì ∆ UC3 = +1V. Khi tín hiệu vàobộ phân áp tăng theo chiều âm, IC2 giảm, IC3 tăng và ∆ UC2 > 0 và ∆ UC3 < 0.Thông thường điện áp qua phân áp nhỏ nhất là 2mV tương ứng với 1 vạch chiađộ lệch. Chiết áp R10 (hình 3.1) làm nhiệm vụ điều chỉnh điện áp Bazơ của T 4 đểdịch chuyển chùm tia điện tử lên hoặc xuống khỏi tâm màn hình.3. Tín hiệu quétHình 3.2 biểu diễn dạng sóng trên màn hìnhkhi ta đặt tín hiệu cần quan sát vào bản cực Y,tia điện tử nếu không có tác động kéo ngang tachỉ thấy 1 vạch thẳng đứng duy nhất. Để kéo tínhiệu nằm ngang người ta dùng một tín hiệu tạogốc thời gian đặt vào hai bản cực X và gọi tínhiệu quét ngang. Tính hiệu này có dạng sóngrăng cưa (hoặc sóng dốc lặp đi lặp lại). Nếu tầnsố của tín hiệu cần quan sát lớn hơn 10 lần tầnsố tín hiệu quét thì trên màn hình sẽ nhìn thấy nchu kì tín hiệu quan sát.aNếu tỉ số các tần số đó là một số nào đócủa hai số nguyên thì trên màn hình xuấtNguyễn thị Loan – KTCN4Trang 11b.T thuậnTTT ngượchiện dạng đường cong đứng yên.Nếu ngược lại đường cong sẽ chuyển động vàkhông quan sát được vì vậy cần thiết phải có sự đồng bộ giữa tín hiệu vào và tínhiệu quét. Đạt được điều đó bằng cách điều chỉnh tần số quét nhờ một núm điềuchỉnhtrên mặt dao động ký.Hình 3-5. Tín hiệu quét4. Thiết lập chế độ hoạt động và cách điều khiển một dao động ký Thiết lập chế độ hoạt động cho một dao động kýSau khi nối đất cho dao động ký ta sẽ điều chỉnh các núm vặn hay côngtắc để thiết lập chế độ hoạt động cho máy.Panel trước của dao động ký gồm ba phần chính là vertical (phần điềukhiển đứng), horizontal (phần điều khiển ngang) và trigger (phần điều khiểnđồng bộ). Một số phần còn lại focus (độ nét), intensity (độ sáng)….Có thể khácnhau tùy thuộc vào hãng sán xuất, loại máy và model.Nối các đầu đo vào đúng vị trí (thường có ký hiệu CH1, CH2). Các daođộng ký thông thường sẽ có hai que đo ứng với hai kênh và màn hình sẽ hiệndạng sóng tương ứng với mỗi kênh.Một số dao động ký có chế độ autoset hoặc preset để thiết lập lại toàn bộphần điều khiển, nếu không ta phải tiến hành bằng tay trước khi sử dụng máy. Các bước chuẩn hóa như sau :Bước1.•Đưa tất cả các nút bấm về vị trí out•Đưa tất cả các thanh trượt về vị trí up•Đưa tất cả các núm xoay về vị trí centered•Đưa nút giữa của volts/div, time/div, hold off về vị trí cal.Bước 2. Vặn volts/div và time/div về vị trí 1v/div và .2s/divBước 3. Bật nguồnNguyễn thị Loan – KTCN4Trang 12Bước 4. Xoay Y – Pos để điều chỉnh điểm sang theo chiều đứng (điểmsang sẽ chạy ngang qua màn hình với tốc độ chậm). Nếu vặntime/div ngược chiều kim đồng hồ (theo chiều giảm) thì điểmsang sẽ di chuyển nhanh hơn và khi ở vị trí cỡ µs trên màn hìnhsẽ là một vạch sang thay cho điểm sáng.Bước 5. Điều chỉnh intens để thay đổi độ chói và focus để thay đổi độnét của vạch sáng trên màn hìnhBước 6. Đưa tín hiệu chuẩn để kiểm tra độ chính xác của máy.Đưa đầu đo tới vị trí lấy chuẩn (hoặc là từ máy phát chuẩn hoặcngay trên dao động ký ở vị trí cal 1vpp, 1hz). Với giá trị chuẩnnhư trên nếu volts/div ở vị trí 1v/div và time/div ở vị trí 1ms/divthì trên màn hình sẽ xuất hiện một sóng vuông có biên độ đỉnhđỉnh 1ô trên màn hình và độ rộng xung cũng là một ô trên mànhình. (xoay Y-Pos và X-Pos để đọc một cách chính xác).Sau khi lấy các giá trị chuẩn, tùy theo chế độ làm việc mà ta sử dụngcác nút điều khiển tương ứng.IV. Các phần điều khiển chính1.Điều khiển màn hìnhHình 4.1: Các núm điều khiển chính trên dao động kýPhần này bao gồm :Nguyễn thị Loan – KTCN4Trang 13 Điều chỉnh độ sáng-Intensity- Của dạng sóng. Thông thường khităng tần số quét cần tăng thêm độ sáng để tiện quan sát hơn. Thựcchất đây là điều chỉnh điện áp lưới. Điều chỉnh độ nét – focus của dạng sóng. Thực chất là điều chỉnhđiện áp các anot A1, A2, A3. Điều chỉnh độ lệch của trục ngang- Trace- (khi vị trí của máy ởnhững điểm khác nhau thì tác dụng của từ trường trái đất cũng khácnhau nên đôi khi phải điều chỉnh để có vị trí cân bằng).2.Điều khiển theo trục đứngPhần này sẽ điều khiển vị trí và tỉ lệ của dạng sóng theo chiều đứng. Khitín hiệu đưa vào càng lớn thì volts/div cũng phải ở vị trí lớn và ngược lại.Ngoài ra còn một số phần như: Invert: Đảo dạng sóng. DC/AC/GD: Hiển thị phần một chiều/xoay chiều/nối đất của dạngsóng. Ch I/II: Chọn kênh 1 hoặc kênh 2 Dual: Chọn cả hai kênh Add:Cộng tín hiệu cả hai kênh.Khi bấm nút invert dạng sóng của tín hiệu sẽ bị đảo ngược lại ( đảo pha1800)Khi gạt công tắt về vị trí gd trên màn hình sẽ xuất hiện một đường ngang,dịch chuyển vị trí của đường này để xác định vị trí đất của tín hiệu.Gạt công tắc về vị trí DC nghĩa là trong tín hiệu bao gồm cả thành phầnmột chiều và xoay chiều, gạt về vị trí AC là hiện dạng sóng đã tách thành phầnmột chiều. Xem hình dưới đây: ( bên trái là ở chế độ DC và bên phải ở chế độAC)Khi ấn nút dual để chọn cả hai kênh thì trên màn hình sẽ xuất hiện 2 đồ thịcủa 2 dạng sóng ứng với 2 đầu đo. Add để cộng các sóng với nhau. Nói chung vịtrí của 3 nút CH I/II, dual và add sẽ cho các chế độ hiển thị khác nhau tùy thuộcvào từng loại máy.Nguyễn thị Loan – KTCN4Trang 14Hình 4.2:4.3: Sóng ở chế độ DCACHình 4.2: Sóng ở chế độ DCHình 4.2: Sóng ở chế độ3.DCĐiều khiển theo trục ngangPhần này điều khiển vị trí và tỉ lệ của dạng sóng theo chiều ngang. Khi tínhiệu đưa vào có tần số càng cao thì time/div phải càng nhỏ và ngược lại. Ngoàira một số phần sau:X-Y: Ở chế độ này kênh thứ 2 sẽ làm trục X thay cho thời gian như ở chếđộ thường. Chú ý:Khi máy họat động ở chế độ nhiều kênh thì cũng chỉ có một phần điềukhiển theo trục ngang nên tần số quét khi đó sẽ là tần số quét chung cho cả 2dạng sóng.V. ỨNG DỤNG CỦA MÁY HIỆN SÓNG TRONG KỸ THUẬT ĐOLƯỜNGMáy hiện sóng hiện nay được gọi là máy hiện sóng vạn năng vì không đơnthuần là hiển thị dạng sóng mà nó còn thực hiện được nhiều kỹ thuật khác nhưNguyễn thị Loan – KTCN4Trang 15thực hiện hàm tóan học, thu thập và xử lý số liệu và thậm chí còn phân tích cảphổ tín hiệu … trong phần này chúng ta chỉ nói tới những ứng dụng cơ bản nhấtcủa một máy hiện sóng.1. Quan sát tín hiệuĐể quan sát được tín hiệu chỉ cần thiết lập máy ở chế độ đồng bộ trong vàđiều chỉnh tần số quét và trigơ để dạng sóng đứng yên trên màn hình. Khi này cóthể xác định được sự biến thiên của tín hiệu theo thời gian như thế nào. Các máyhiện sóng hiện đại có thể cho phép cùng một lúc 2 hoặc 4 hoặc 8 tín hiệu dạngbất kỳ cùng một lúc và tần số quan sát có thể lên tới 400 mhz.Hình 5.1: Các dạng tín hiệu2. Đo điện ápViệc tính giá trị điện áp của tín hiệuđược thực hiện bằng cách đếm số ô trên mànhình và nhân với giá trị volts/divVí dụ: Volts/Div chỉ 1V thì tín hiệu cho ởhình trên có :Vp = 2.7 ô x 1v = 2.7 vVpp = 5.4 ô x 1v = 5.4 vVrms = 0.707vp = 1.98 vHình 5.2: Các dạng sóngNgoài ra, với tín hiệu xung người ta còn sử dụng máy hiện sóng để xácđịnh thời gian tăng sườn xung (rise time), giảm sườn xung (fall time) và độ rộngxung ( pulse width) với cách tính như hình bên.3. Đo tần số và khoảng thời gianNguyễn thị Loan – KTCN4Trang 16Khoảng thời gian giữa hai điểm của tín hiệu cũng được tính bằng cáchđếm số ô theo chiều ngang giữa hai điểm và nhân với giá trị của time/div.Việc xác định tần số của tín hiệu được xác định bằng cách tính chu kỳtheo cách như trên. Sau đó nghịch đảo chu kỳ ta tính được tần số.Ví dụ : Ở hình bên time/div là 1ms, chu kỳ của tín hiệu là 16ô, như vậy chu kỳ là16ms, suy ra f = 1/16ms = 62,5hz.Hình 5.3: Dao động hình sin trên dao động ký4. Đo tần số và độ lệch pha bằng phương pháp so sánhHình 5.4. Các dạng đường LissajuoNgoài cách đo tần số thông qua việc đo chu kỳ như ở trên, có thể đo tần sốbằng dao động ký như sau: So sánh tần số của tín hiệu cần đo fx với tần số chuẩnf0. Tín hiệu cần đo đưa vào cực Y, tín hiệu tần số chuẩn đưa vào cực X. Chế độlàm việc này của dao động ký gọi là chế độ X-Y mode và các sóng đều có dạngNguyễn thị Loan – KTCN4Trang 17hình sin. Khi đó trên màn hình sẽ hiện ra một đường cong phức tạp gọi là đườngcong lissajou.Điều chỉnh tần số chuẩn tới khi tần số cần đo là bội hoặc ước nguyên củatần số chuẩn thì trên màn hình sẽ có một đường lissajou đứng yên. Hình dángcủa đường lissajou rất khác nhau tùy thuộc vào tỉ số tần số giữa hai tín hiệu vàđộ lệch pha giữa chúng.Ta có :f0 m=fx nVới n là số múi theo chiều ngang và m là số múi theo chiều dọc (hoặc cóthể lấy số điểm cắt lớn nhất theo mỗi trục hoặc số điểm tiếp tuyến với hìnhlissajou của mỗi trục).Phương pháp hình lissajou cho phép đo tần số trong khoảng tứ 10hz tớitần số giới hạn của máy.Nếu muốn đo độ lệch pha ta cho hai tần số của hai tín hiệu bằng nhau, khiđó đường lissajou có dạng elip. Điều chỉnh Y-Pos và X-Pos sao cho tâm của eliptrùng với tâm màn hình (gốc tọa độ). Khi đó, góc lệch pha được tính bằng : Aϕ = arctg   Với A, B là đường kính trục dài và đường kính trục ngắn của elip.BNhược điểm của phương pháp này là không xác định được dấu của góc pha vàsai số của phép đo khá lớn (5-10%).5.Đo góc lệch phaDao động ký điện tử có thể dùng để đo góc pha của hai tín hiệu. Phươngpháp đo đơn giản là sử dụng dao động ký hai tia hoặc dùng hình Lissajuo Đo góc lệch pha bằng dao động ký hai tiaVới chế độ quét tuyến tính và tần số của hai tín hiệu như nhau phươngpháp đo được thực hiện như sau:u1(t) = U1msinωtNguyễn thị Loan – KTCN4Trang 18u2(t) =U2msin(ωt -ψ), trong đó ψ góc lệch pha của 2 tín hiệuHình 5.5: Tín hiệu dao độngTa đặt u1(t) và u2(t) vào các bản cực Y của hai kênh, điều chỉnh cho haitín hiệu trùng nhau theo trục thời gian t và trên cùng một trục tọa độ( hình 5.5).Ta thấy rằng a và c là điểm qua zero của tín hiệu u1(t), b là là điểm qua zero củau2(t). Các đoạn thẳng ab và ac tương ứng với khoảng thời gian gian ∆t và T. Từđó ta tính được góc lệch pha cần đo là: Đo góc pha sử dụng hình LissajuoPhương pháp này được thực hiện bằng cách đưa điện áp u1(t) vào bản cựcY và điện áp u2(t) vào bản cực X. Trên màn hình sẽ xuất hiện một hình elip. Điềuchỉnh cho tâm elíp trùng với gốc tọa độ.Tìm điểm cắt của hình elíp với trục hoành và hoành độ lớn nhất cuae elíp.Khi t = 0 hoặc t = π/2, điện áp đặt vào bản cực Y là U1 = 0 và trên bản cực X cóU2 = U2msinω hay U2 = -U2msinω. Đoạn thẳng ab của elíp tỉ lệ với 2U2msinω, còna’b’ tỉ lệ với 2U2m (tương ứng với độ lệch lớn nhất của tia điện tử theo chiều nằmngang – hình 5.6), ta có góc lệch pha sẽ là:Nguyễn thị Loan – KTCN4Trang 19Hình 5.6: Xác định góc lệch pha sử dụng LissajuoNhược điểm của phương pháp này là không xác định được dấu của góc pha.Sai số của phép đo đạt được 5 – 10%.Trong bài này chỉ giới thiệu về dao động ký điện tử một tia. Bao gồm cácnội dung chính đã trình bày ở trên, đó là giới thiệu chung về dao động ký, cáckhối chức năng, cấu tạo, cách điều chỉnh và ứng dụng của dao động ký trong kỹthuật đo lường.Ngoài ra còn có dao động ký điện tử hai tia. Loại dao động ký này cũngtương tự như dao động ký một tia nhưng chùm tia được phát ra từ súng phóng tiađiện tử được tách thành hai phần riêng biệt trước khi đi qua các tấm làm lệch.Loại dao động ký này cũng được sử dụng khá rộng rãi, thông thường sử dụng đogóc lệch phaNguyễn thị Loan – KTCN4Trang 20 Và ngoài ra còn có một số loại dao động ký nữa:•Dao động ký điện tử nhớ tương tự•Dao động ký lấy mẫu•Dao động ký điện tử nhớ số•Dao động ký điện tủ vạn năng•Dao động ký điện tử tốc độ nhanh•Dao động ký điện tử cài đặt µp.B.MÔ PHỎNG ỨNG DỤNG CỦA DAO ĐỘNG KÝ BẰNG PROTEUSI. Cho mạch dao động hình sin dùng cầu xoay phaNguyễn thị Loan – KTCN4Trang 21Hình 1.1: Mạch cầu xoay phaChúng ta sẽ sử dụng phần mềm Proteus để mô phỏng mạch dao động trên vàsử dụng máy Oscilloscope để hiện thị dạng sóng của mạch.Hình 1.2: Sơ đồ sử dụng Oscillcope để đo mạchSau khi tiến hành mô phỏng mạch và kết quả hiển thị trên Oscilloscope nhưsau:Nguyễn thị Loan – KTCN4Trang 22Hình 1.3: Dao động tạo sóng hình sinDạng sóng này hiện thị ở kênh D(Channel D). Dạng sóng trên hiển thị biênđộ, tần số, điện áp, góc lệch pha.+ Biên độ dao động (A): A = 3.5(ô) × 1V = 3.5 V+ Điện áp (U): U = 7(ô) × 1V = 7V+ Tần số (f): Để tính f trước hết ta sẽ tính thời gian của một chu kỳ (T),T = 6.66(ô) × 50µs = 333µs, vậy tần số sẽ là: f =3003Hz Ngoài ra để đo tần số người ta còn sử dụng phương pháp Lissajuo.Nguyễn thị Loan – KTCN4Trang 23Dưới đây là hình ảnh tần số khi sử dụng phương pháp Lissajuo để đo mạch cầuxoay phaHình 1.4: Hình ảnh hiện thị dạng của tần sốSau đây là kết quả đo được:Hình 1.5: Kết quả khi sử dụng phương pháp Lissajuo Sau đây là một số hình ảnh hiện thị dạng sóng của tần số khi so sánh với tầnsố ban đầu (ở mạch cầu xoay pha).Nguyễn thị Loan – KTCN4Trang 24•Tần số gấp đôi tần số ban đầuHình 1.6: Hình dạng tần số gấp đôi tần số ban đầuĐây là kết quả sau khi đo:Hình 1.7: Bảng hiện thị tần số• Tần số gấp ba lần tần số ban đầuNguyễn thị Loan – KTCN4Trang 25

Tài liệu liên quan

Tìm hiểu về công nghệ Zigbee và vai trò cũng như tiềm năng của nó trong cuộc sống
- 111
- 1
- 6
Mở đầu tìm hiểu về virus máy tính và cách phòng chống
- 3
- 1
- 9
Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - tìm hiểu về virut máy tính và cách phòng chống doc
- 234
- 2
- 2
Báo cáo "Tìm hiểu về hư từ "Đã" dưới góc nhìn cấu trúc - chức năng " docx
- 14
- 592
- 0
TÌM HIỂU VỀ DAO ĐỘNG KÝ ĐIỆN TỬ
- 10
- 595
- 1
TÌM HIỂU VỀ DAO ĐỘNG KÝ ĐIỆN TỬ
- 36
- 730
- 1
Tìm hiểu về tấn công XSS và cách phòng thủ
- 75
- 1
- 5
LUẬN VĂN VIỄN THÔNG THỰC HIỆN TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG MỘT SỐ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ BẰNG MATLAB
- 74
- 779
- 1
Tìm hiểu về công nghệ GSM và mô phỏng tín hiệu qua kênh truyền Rayleigh Fading trong GSM
- 150
- 748
- 1
Tìm hiểu về công nghệ CDMA và mô phỏng trải phổ DS SS
- 120
- 496
- 0