اسیلوسکوپ چیست و چگونه کار می‌کند؟

هرکس که حتی اندکی در زمینه برق و الکترونیک دستی بر آتش دارد، باید با اسیلوسکوپ آشنا باشد. اسیلوسکوپ یک ابزار اندازه‌گیری است که معنای نوسان‌نما یا نوسان‌سنج می‌دهد. اسیلوسکوپ هم مانند مولتی متر، ولتاژ موج را اندازه‌گیری می‌کند اما نه آنگونه مانند مولتی متر کُند، بلکه به صورت لحظه‌ای! در واقع، اسیلوسکوپ شکل موج را در حال حرکت نمایش می‌دهد و بنابراین، بیشتر برای نمایش دقیق موج از آن استفاده می‌شود. پهنای باند اولیه اسیلوسکوپ‌های قدیمی یک مگاهرتز است و تا چند مگا هرتز نیز می‌رسد. پهنای باند بیشتر برابر با اسکن بیشتر در ثانیه است که منجر به شکل‌گیری موج دقیق می‌شود.

علاوه بر دامنه، معمولاً نوسان‌نماها قادر به اندازه‌گیری و نمایش دیگر پارامترها مانند عرض پالس، دوره تناوب و زمان بین دو حادثه نیز هستند. اسیلوسکوپ‌ها می‌توانند دو یا چند شکل موج ولتاژ را در واحد زمان به طور همزمان روی صفحه نمایش خود، نمایش دهند. همچنین این دستگاه‌، قابلیت این را دارد که یک شکل موج ولتاژ را برحسب دیگری نمایش دهد.

انواع اسیلوسکوپ با وجود اینکه کاربرد تقریبا مشابهی با مولتی‌متر دارند، دستگاه‌های سبک وزن و قابل حملی هستند که حتی در برخی مواقع می‌توان آن‌ها را به کامپیوتر نیز نصب کرد. از سوی دیگر، در یک اسیلوسکوپ اندازه نمایشگر، در مقایسه با نمایشگر کوچک مولتی متر، بزرگ است. به طوری که صفحه نمایش حدود 50 درصد از بدنه دستگاه را پوشش می‌دهد. این عدد برای مولتی متر، تنها 25 درصد است و بقیه بدنه دستگاه، به کنترل‌ها و ورودی‌ها اختصاص داده شده است. افزون بر این، بر روی صفحه یک اسیلوسکوپ، یک شبکه با مربع‌های کوچک وجود دارد که به تقسیمات معروف است و تطبیق‌پذیری و انعطاف پذیری را ارائه می‌دهد.

قابل توجه است که اسیلوسکوپ‌های دیجیتال می‌توانند تصاویری از گراف نمایش داده شده روی صفحه را گرفته ذخیره کنند. این تصویر را نیز می‌توان منتقل کرد. اسیلوسکوپ نه تنها می‌تواند تصاویر را ذخیره کند، بلکه می‌تواند نمودارهای زنده با محدودیت زمانی خاص را نیز ذخیره کند. به دلیل این ویژگی، اسیلوسکوپ‌ها برای اهداف تحقیقاتی محبوب‌تر هستند، زیرا می‌توانند داده‌های حساس را برای مطالعه در آینده ذخیره کنند.

انواع اسیلوسکوپ

اسیلوسکوپ ها در دو نوع آنالوگ و دیجیتال عرضه می‌شوند که اسیلوسکوپ‌های آنالوگ از لامپ پرتو کاتدی استفاده می‌کنند. این دستگاه‌ها، معمولا سنگین وزن و دارای صفحه نمایش کوچک تک رنگ هستند و پارامترهای شکل موج را باید به صورت دیداری بدست آورد. در حالی که نسل جدید اسیلوسکوپ های رومیزی و اسیلوسکوپ پرتابل دیجیتال‌اند و علاوه بر وزن کمی که دارند، از نمایشگرهای رنگی و محاسبه اتوماتیک نیز بهره می‌برند. از دیگر ویژگی‌های اسیلوسکوپ دیجیتال، حافظه‌دار بودن، امکان اتصال به کامپیوتر، کالیبره خودکار و قابلیت حمل است.

اسیلوسکوپ چه چیزهایی را می‌سنجد؟

1. سیگنال ولتاژ: ابتدایی‌ترین پارامتری که اسیلوسکوپ، قادر به سنجش آن است، سیگنال ولتاژ است. یک ولتاژ در هر لحظه در طول زمان، مقدار متفاوتی دارد که به آن سیگنال الکتریکی گفته می‌شود. سیگنال، درواقع تابعی متغیر با زمان است که اصلی‌ترین کاربرد اسیلوسکوپ نیز، اندازه‌گیری آن محسوب می‌شود.

2. فرکانس سیگنال: تغییرات سیگنال در هر یک ثانیه فرکانس مدار نامیده می‌شود. به بیان بهتر، فرکانس مولفه‌های تشکیل دهنده یک سیگنال الکتریکی است.

3. دامنه سیگنال: این پارامتر، بیشترین مقداری است که یک سیگنال در واحد زمان به خود می‌گیرد.

4. دوره تناوب سیگنال: فاصله بین رخ دادن دو ماکسیمم سیگنال یا دو قله سیگنال را یک تناوب می‌گویند که به زمان آن، دوره تناوب گفته می‌شود. این پارامتر، معکوس فرکانس است.

5. مقدار موثر سیگنال: مقدار موثر سیگنال، مفهومی مشابه میانگین یا مقدار متوسط دارد با این تفاوت که حاصل جذر میانگین مربعات مقادیر سیگنال در هر لحظه است. به عبارت دیگر، مثلا، 220 ولت مقدار موثر سیگنال برق شهر است.

6. مقدار پیک تا پیک موج: اختلاف بین مقدار ماکسیمم و مینیمم یک موج الکترونیکی را مقدار پیک تا پیک می‌نامند که معمولا دو برابر مقدار پیک یا ماکسیمم یا همان دامنه موج است.

اسیلوسکوپ از چه اجزایی تشکیل شده است؟

نوسان‌نماها ممکن است دارای یک یا چند کانال باشند. دستگاه‌های دارای یک کانال فقط می‌توانند یک سیگنال را روی صفحه خود نمایش دهند اما آن هایی که دارای چند کانال هستند، همزمان می توانند چند سیگنال را، نمایش دهند. اسیلوسکو‌ پ ها دارای یک صفحه نمایش نیز هستند که این صفحه نمایش در راستای افقی به ١٠ قسمت و در راستای عمودی به ٨ قسمت تقسیم می‌شود. جهت دقت بیشتر در اندازه گیری، در راستاهای افقی و عمودی، خطوط وسط دارای تقسیمات ریزتری نیز هستند به طوری که هر خانه به ۵ قسمت تقسیم شده و هر قسمت معادل ٠.٢ خانه است.

در خرید اسیلوسکوپ به چه چیزی توجه کنیم؟

پهنای باند

نکته‌ای که در خرید اسیلوسکوپ باید به آن دقت کرد، پهنای باند است. پهنای باند سیگنال، در واقع دقت اندازه‌گیری سیگنال آنالوگ است که برحسب فرکانس بیان می‌شود اما نباید آن را با مفهوم فرکانس اسیلوسکوپ، اشتباه گرفت. در واقع پهنای باند یک سیگنال، توانایی اندازه گیری دقیق مقدار سیگنال آنالوگ وقتی که به اندازه 3 db  افت کرده، با دقت دو صدم است.

به عبارت دیگر، اگر بخواهیم با یک اسیلوسکوپ 100 مگاهرتزی، دقتی دو صدمی داشته باشیم،  بیشترین فرکانس اعمالی به دستگاه 20 مگاهرتز می‌تواند باشد.

تعداد کانال‌ها

در خرید اسیلوسکوپ، باید به تعداد شکل موج‌هایی که می‌تواند در لحظه نمایش دهد نیز، توجه کرد؛ این مسئله، بستگی به تعداد کانال‎های ورودی آن دارد. اسیلوسکوپ‌های دو و چهار کاناله پرکاربرد ترین نوع اسیلوسکوپ‌ها هستند. همچنین، تعداد کانال‌های یک اسیلوسکوپ، در قیمت آن نیز موثر است.

نرخ نمونه برداری

نرخ نمونه‌برداری در اسیلوسکوپ، شبیه همان تعداد فریم عکس در فیلمبرداری است؛ هرچه تعداد این فریم‌ها بیشتر باشد، کیفیت فیلم نیز بیشتر شده و تعداد لحظات از دست رفته بسیار ناچیز خواهد بود. بنابراین هرچه نرخ نمونه برداری از سیگنال بیشتر باشد، سیگنال نمونه برداری شده از سیگنال آنالوگ، از کیفیت بالاتری برخوردار خواهد بود.

تریگر

تریگر بخشی از سیگنال ورودی را به صورت تکراری و پشت سر هم نشان می‌دهد. به این ترتیب اگر روی اسیلوسکوپ شکل یک موج ایستا را تماشا کنید، خواهید دید که یک سیگنال مدام تکرار می‌شود. بنابراین از تریگر برای ثابت کردن سیگنال پردازش شده، توسط اسیلوسکوپ در صفحه نمایشگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع این ولوم تریگر است که پس از پیدا کردن اولین نقطه تکرار یک سیگنال، فرکانس جاروب افقی خود را برای نمایش ثابت سیگنال تنظیم می‌کند.

مقدارحافظه

توانایی ثبت و ذخیره سیگنال در اسیلوسکوپ دیجیتال، به ظرفیت حافظه داخلی این دستگاه، بستگی دارد. مقدار حافظه داخلی اسیلوسکوپ نیز همانند تعداد کانالهای ورودی نقش مهمی در تعیین قیمت اسیلوسکوپ دارد.

قابلیت اتصال به کامپیوتر

اتصال سیستم‌های اندازه‌گیری مانند اسیلوسکوپ به کامپیوتر، علاوه بر در اختیار قرار دادن تمامی امکانات دستگاه در صفحه نمایش رایانه، امکانات دیگری همچون مشاهده چندین سیگنال از دستگاه‌های متفاوت در یک صفحه و امکان تحلیل همزمان آن را نیز برای کاربر فراهم می کند.

از کجا اسیلوسکوپ بخرم؟

خرید اسیلوسکوپ ، خرید مولتی متر و انواع منبع تغذیه و بسیاری از تجهیزات الکترونیکی دیگر از وبسایت پارس الکترونیک به صورت آنلاین فراهم است. این مجموعه با اتکا بر دانش خود در زمینه واردات، می‌تواند موجودی ابزار و تجهیزات را برای آموزشگاه‌های فنی حرفه‌ای، دانشگاه‌ها و هنرستان‌ها نیز تامین کند. متقاضیان برای آشنایی بیشتر با این مجموعه و ثبت سفارش می‌توانند به وبسایت آن مراجعه کنند.