اسیلوسکوپ چیست؟

اسیلوسکوپ (Oscilloscope) یک دستگاه اندازه‌گیری و تحلیل پیشرفته است که سیگنال‌های الکتریکی را در قالب یک (Waveform) بصری روی صفحه نمایش می‌دهد. در واقع، اسیلوسکوپ مانند یک “چشم” برای مهندسان و تکنیسین‌های الکترونیک عمل می‌کند تا بتوانند رفتار سیگنال‌ها را در گذر زمان مشاهده و بررسی کنند.

تاریخچه اسیلوسکوپ

تاریخچه اسیلوسکوپ به اوایل قرن نوزدهم برمی‌گردد؛ زمانی که پژوهش روی امواج و پدیده‌های الکتریکی آغاز شد. در دهه‌ٔ ۱۸۸۰ نخستین ابزارهای نمایش موج ساخته شدند و با پیشرفت لامپ پرتو کاتدی، نسل اولیه اسیلوسکوپ‌های واقعی شکل گرفت.

نقطه عطف آن با اختراع تیوب پرتو کاتدی (CRT) توسط کارل فردیناند براون در سال ۱۸۹۷ رقم خورد. این اختراع پایه‌گذار اولین اسیلوسکوپ‌های آنالوگ شد.

در قرن بیستم، استفاده از فرکانس‌های بالاتر، ورود ترانزیستورها و سپس فناوری دیجیتال، دقت و توانایی این دستگاه را به‌طور جدی افزایش داد. امروزه اسیلوسکوپ یکی از ابزارهای کلیدی در الکترونیک، مهندسی و حتی کاربردهای پزشکی است.

انواع اسیلوسکوپ: از آنالوگ تا دیجیتال

اسیلوسکوپ دیجیتال چیست ؟

اسیلوسکوپ دیجیتال نسل پیشرفته‌ای از این ابزارهاست که سیگنال‌های آنالوگ را نمونه‌برداری و به داده‌های دیجیتال تبدیل می‌کند. این کار امکان ذخیره‌سازی، بازبینی و تحلیل دقیق‌تر سیگنال‌ها را فراهم می‌کند. قابلیت پردازش دیجیتال، مشاهده رفتار سیگنال‌ها در بازه‌های زمانی مختلف، اندازه‌گیری خودکار و تحلیل‌های پیشرفته مانند FFT را آسان و سریع می‌سازد.

بیشتر بخوانید : اسیلوسکوپ دو کاناله چیست ؟

کاربرد اسیلوسکوپ چیست

اسیلوسکوپ ابزاری کلیدی برای مشاهده و تحلیل امواج الکتریکی است و در حوزه‌های مختلفی از جمله الکترونیک، مخابرات، فیزیک، مهندسی و پزشکی کاربرد دارد. با استفاده از اسیلوسکوپ می‌توان عملکرد مدارها و قطعات الکترونیکی را بررسی، مشکلات احتمالی را شناسایی و عیب‌یابی دقیق انجام داد. کاربرد های اصلی اسیلوسکوپ عبارتند از:

۱. الکترونیک:

برای مشاهده و تحلیل سیگنال‌های ولتاژ و جریان، بررسی شکل موج‌ها، فرکانس و زمان‌بندی مدارها. به مهندسان و تکنسین‌ها کمک می‌کند عملکرد مدارها و قطعات الکترونیکی را بررسی و عیب‌یابی کنند.

۲. مخابرات:

برای تجزیه و تحلیل سیگنال‌های رادیویی و دیجیتال، تشخیص مشکلات در انتقال و دریافت اطلاعات و بررسی عملکرد اجزای مدارهای مخابراتی.

۳. فیزیک:

در آزمایش‌ها و تحقیقات فیزیکی برای مشاهده سیگنال‌های تولید شده توسط تجهیزات آزمایشگاهی مانند لیزرها و اینترفرومترها.

۴. مهندسی:

در مهندسی برق، کنترل و مکانیک برای تست و اندازه‌گیری سیگنال‌های الکتریکی و حتی مکانیکی، به ویژه در عیب‌یابی و بهبود عملکرد سیستم‌ها.

۵. پزشکی:

برای ثبت و بررسی امواج الکتریکی بدن، مانند فعالیت قلب (ECG)، مغز (EEG) و عضلات، که در تشخیص و پایش بیماری‌ها کاربرد دارد.

اجزای اصلی تشکیل‌ دهنده اسیلوسکوپ

درک وظیفه‌ی هر یک از این اجزا، کلید تسلط بر کار با اسیلوسکوپ است. این بخش‌ها در کنار هم امکان مشاهده، اندازه‌گیری و تحلیل دقیق سیگنال‌های الکتریکی را با جزئیات کامل فراهم می‌کنند.

1. صفحه نمایش (Display): برای نمایش waveform.

2. ورودی‌های کانال: نقطه اتصال پروب به دستگاه.

3. کنترل‌های عمودی (Vertical): برای تنظیم مقیاس ولتاژ (ولت/دیوژن).

4. کنترل‌های زمانی (Horizontal): برای تنظیم مقیاس زمان (ثانیه/دیوژن).

5. سیستم تریگر (Trigger): برای ثابت کردن waveform و ثبت کردن رویدادهای خاص.

6. کنترل‌های پروب (Probe Compensation): برای کالیبره کردن پروب.

نحوه ی کار با اسیلوسکوپ

استفاده از اسیلوسکوپ برای تحلیل و مشاهده امواج الکتریکی نسبتاً ساده است، اما نیاز به آشنایی با برخی اصول اساسی دارد. در اینجا نحوه کار با اسیلوسکوپ به طور خلاصه توضیح داده شده است:

۱. اتصال به مدار

پروب اسیلوسکوپ را به کانال مورد نظر وصل کرده و سر دیگر آن را به نقطه تست در مدار متصل کنید.برای کالیبراسیون اولیه، پروب را به پایه سیگنال مربعی “Comp” وصل کرده و با پیچ تنظیم، موج مربعی را صاف کنید تا overshoot یا undershoot نداشته باشد.

۲. تنظیم ولتاژ و زمان

• ولت/دیوژن (Volt/Div): برای تنظیم ارتفاع موج روی صفحه، به گونه‌ای که به‌خوبی جا شود.

• ثانیه/دیوژن (Sec/Div): برای تنظیم بازه زمانی تا چند سیکل موج روی نمایشگر قابل مشاهده باشد.

۳. استفاده از تریگر (Trigger)

تریگر باعث می‌شود اسیلوسکوپ نمایشگر را در لحظه مشخصی از سیگنال ثابت کند.با تعیین سطح تریگر روی موج، می‌توان سیگنال‌های خاص و مکرر را به‌صورت پایدار مشاهده کرد.

۴. مشاهده و تحلیل سیگنال

• نمایشگر اسیلوسکوپ نمودار ولتاژ (محور عمودی) بر حسب زمان (محور افقی) را نشان می‌دهد.

• می‌توان شکل موج، فرکانس، دوره، زمان تأخیر و دیگر ویژگی‌ها را بررسی کرد.

• ابزارهای داخلی امکان اندازه‌گیری خودکار ولتاژ، فرکانس و زمان را فراهم می‌کنند.

بیشتر بخوانید :بهترین برند اسیلوسکوپ کدام است ؟

نکات کاربردی و ایمنی هنگام استفاده از اسیلوسکوپ

الف. نکات کاربردی:

1. کالیبراسیون پروب: همیشه قبل از شروع اندازه‌گیری، پروب اسیلوسکوپ را به سیگنال مرجع (Comp) وصل کنید و کالیبره کنید تا تصویر دقیق و بدون اعوجاج داشته باشید.

2. تنظیم مناسب مقیاس‌ها: ولت/دیوژن و ثانیه/دیوژن را طوری تنظیم کنید که موج کاملاً در صفحه جای بگیرد و بخش‌های مهم سیگنال قابل مشاهده باشند.

3. استفاده دقیق از تریگر: برای مشاهده سیگنال‌های گذرا یا ناپایدار، تنظیم صحیح تریگر ضروری است تا نمایشگر ثابت و قابل تحلیل شود.

4. کانال‌ها و پروب‌ها: از کانال‌های صحیح و پروب مناسب برای نوع سیگنال (AC/DC) استفاده کنید و مطمئن شوید که اتصال زمین پروب برقرار است.

5. ثبت و ذخیره داده‌ها: در اسیلوسکوپ‌های دیجیتال، داده‌ها را ذخیره کنید تا تحلیل دقیق‌تر بعدی امکان‌پذیر شود.

ب. نکات ایمنی:

1. اجتناب از ولتاژهای خطرناک: هرگز پروب اسیلوسکوپ را به مدارهایی با ولتاژ بالاتر از محدوده مجاز دستگاه متصل نکنید، زیرا هم به شما و هم به دستگاه آسیب می‌رسد.

2. اتصال زمین پروب: اتصال زمین پروب به نقطه مناسب در مدار ضروری است تا از شوک الکتریکی و اختلال در اندازه‌گیری جلوگیری شود.

3. دستکاری کابل‌ها و پروب‌ها: کابل‌ها و پروب‌ها باید سالم و بدون ترک یا آسیب باشند تا از اتصال کوتاه یا خطرات دیگر جلوگیری شود.

4. محیط ایمن: هنگام کار با اسیلوسکوپ، محیط خشک و عاری از رطوبت باشد و دستگاه روی سطح پایدار قرار گیرد تا از سقوط یا آسیب جلوگیری شود.

5. خاموش کردن دستگاه: در مواقعی که اتصال پروب یا تغییر مدار انجام می‌دهید، بهتر است دستگاه خاموش باشد تا خطای ناخواسته یا آسیب رخ ندهد.

تمرین مداوم، بررسی دقیق نمایشگر، و یادگیری کار با پروب‌ها و تنظیمات مختلف، باعث می‌شود کار با اسیلوسکوپ سریع، دقیق و ایمن شود.

جمع بندی

اسیلوسکوپ ابزاری برای اندازه‌گیری و تحلیل سیگنال‌های الکتریکی است که شکل موج‌ها را به صورت گرافیکی نمایش می‌دهد. این دستگاه با استفاده از تریگرها، نمایش سیگنال را در زمان مشخص ثابت می‌کند و ولتاژ و جریان مدار را به صورت دقیق ثبت می‌کند.اسیلوسکوپ در زمینه‌های مختلفی از جمله الکترونیک، مخابرات، مهندسی برق، اخترفیزیک، تست و تعمیرات مدارهای الکتریکی کاربرد دارد.برای اطلاعات بیشتر و خرید تجهیزات مرتبط، می‌توانید به سایت شرکت ریز موج الکترونیک رسام مراجعه کنید.