اسیلوسکوپ یکی از مهم‌ترین ابزارهای اندازه‌گیری در دنیای الکترونیک است و بدون آن تحلیل صحیح سیگنال‌ها عملاً غیرممکن است. این دستگاه به شما کمک می‌کند شکل موج‌ها، تغییرات ولتاژ، فرکانس، نویز و رفتار واقعی مدار را زیر نظر بگیرید. در این آموزش قصد داریم کار با اسیلوسکوپ را از پایه تا مراحل عملی یاد بدهیم، تفاوت میان مدل دیجیتال و آنالوگ را بررسی کنیم و رایج‌ترین اشتباهات افراد مبتدی را مرور کنیم. در پایان، توانایی خواندن شکل موج، تنظیمات اصلی، کار با تریگر و تحلیل سیگنال را خواهید داشت.

شرکت رسام سال‌هاست در زمینه تامین تجهیزات و واردات قطعات الکترونیک فعالیت می‌کند. برای خرید اسیلوسکوپ و دیگر ابزارهای اندازه‌گیری می‌توانید به فروشگاه اینترنتی رسام مراجعه کنید و تنها با چند کلیک مدل مناسب کارتان را انتخاب و تهیه کنید.

اجزای اصلی اسیلوسکوپ

شناخت اجزای اسیلوسکوپ اولین قدم برای کار کردن با این ابزار است، چون هر تنظیم اشتباه روی این بخش‌ها می‌تواند نمایش سیگنال را کاملاً خراب کند. هر اسیلوسکوپ چه دیجیتال و چه آنالوگ چند بخش ثابت و حیاتی دارد که کاربر باید کاربرد هر کدام را به خوبی بفهمد. در ادامه مهم‌ترین قسمت‌ها را با توضیح کاربرد و نقش‌شان بررسی می‌کنیم تا هنگام استفاده بدانید هر دکمه یا تنظیم دقیقاً چه کاری انجام می‌دهد.

صفحه نمایش (Display)

صفحه‌نمایش جایی است که شکل موج به‌صورت بصری نمایش داده می‌شود و معمولاً شامل خطوط شبکه (Grid) است که هر خانه آن نشان‌دهنده مقدار مشخصی ولتاژ و زمان است.

• این خطوط به کاربر کمک می‌کنند ولتاژ پیک تا پیک، دوره موج و شیب سیگنال را به‌صورت چشمی تخمین بزند.
• در مدل‌های دیجیتال، امکان زوم، ذخیره تصویر و اندازه‌گیری خودکار هم وجود دارد.

پروب (Probes)

پروب رابط بین مدار و اسیلوسکوپ است و در عملکرد دستگاه نقش حیاتی دارد.

• پروب‌ها معمولاً دو حالت ×1 و ×10 دارند که حالت ×10 برای سیگنال‌های سریع‌تر و دامنه‌های بالاتر مناسب‌تر است.
• اتصال صحیح بخش Ground پروب اهمیت زیادی دارد، و اشتباه در آن می‌تواند نویز زیاد یا حتی اتصال کوتاه ایجاد کند.

بخش عمودی (Vertical Section)

این بخش ولتاژ سیگنال را کنترل می‌کند و تعیین می‌کند هر خانه عمودی روی صفحه چه مقدار ولتاژ را نشان می‌دهد (Volts/Div). همچنین از این قسمت می‌توان کانال موردنظر را انتخاب کرد و نوع اتصال سیگنال (AC / DC / Ground) را مشخص نمود. پهنای‌باند اسیلوسکوپ نیز روی کیفیت نمایش سیگنال‌های سریع تاثیر مستقیم دارد.

بخش افقی (Horizontal Section)

این بخش زمان را تنظیم می‌کند و نقش مهمی در خوانایی شکل موج دارد.

• Timebase تعیین می‌کند هر خانه افقی چه مقدار زمان را نمایش می‌دهد و اگر درست تنظیم نشود، موج یا خیلی فشرده و نامفهوم می‌شود یا بیش از حد کشیده و بی‌معنی.
• این بخش برای مشاهده فرکانس، زمان‌خیز (Rise Time) و جزئیات موج حیاتی است.

تریگر (Trigger)

تریگر باعث می‌شود تصویر شکل موج روی صفحه ثابت بماند و نوسان نکند. بدون تنظیم صحیح تریگر، موج دائماً روی صفحه می‌لغزد و تحلیل آن تقریباً غیرممکن می‌شود. با انتخاب نوع تریگر (Edge، Pulse، Auto، Normal) و سطح تریگر می‌توان تصویر را منجمد و پایدار کرد.

درگاه‌ها و امکانات جانبی

اسیلوسکوپ‌ها دارای ورودی‌های BNC، پورت USB، حافظه داخلی و دکمه‌هایی مانند Auto-Set هستند. Auto-Set می‌تواند تنظیمات را به‌صورت خودکار انجام دهد اما برای کار حرفه‌ای نباید همیشه به آن تکیه کرد. در مدل‌های دیجیتال، قابلیت ذخیره‌سازی و اتصال به کامپیوتر هم وجود دارد.

برای آگاهی از قیمت اسیلوسکوپ‌ های مختلف موجود در بازار و مقایسه آن‌ها از نظر عملکرد، کیفیت و برند، پیشنهاد می‌کنیم به بخش محصولات فروشگاه ما سری بزنید و با توجه به نیاز خود، بهترین انتخاب را داشته باشید.

آموزش مرحله‌به‌مرحله کار با اسیلوسکوپ

در این بخش وارد آموزش عملی و کاربردی می‌شویم؛ یعنی همان چیزی که کاربر برای استفاده واقعی از دستگاه نیاز دارد. این روش به ترتیب صحیح ارائه شده تا اگر همین الان اسیلوسکوپ جلوی شما باشد، بتوانید از صفر تا مشاهده شکل موج، همه مراحل را انجام دهید.در ادامه، روش کار با اسیلوسکوپ را توضیح می‌ دهیم:

مرحله 1: روشن کردن و آماده‌سازی دستگاه

• در ابتدا باید دستگاه را روشن کرده و اجازه دهید چند ثانیه پایدار شود، خصوصاً اگر مدل آنالوگ باشد.
• دقت کنید دستگاه روی سطح ثابت قرار گیرد و سیم برق مشکلی نداشته باشد.
• اگر از مدل دیجیتال استفاده می‌کنید، مطمئن شوید حافظه و تنظیمات قبلی دستگاه ریست شده باشد.

مرحله 2: اتصال پروب

پروب را به ورودی BNC وصل کرده و گیره Ground آن را به نقطه زمین مدار متصل کنید. اتصال اشتباه زمین می‌تواند باعث نویز شدید یا حتی آسیب به مدار شود. انتخاب ×1 یا ×10 بستگی به نوع و دامنه سیگنال دارد؛ برای سیگنال‌های سریع یا بالای 5 ولت، حالت ×10 توصیه می‌شود.

مرحله 3: تنظیم بخش عمودی (Volts/Div)

ولتاژ نمایش داده‌شده روی صفحه را با Volts/Div تنظیم کنید تا موج نه خیلی کوچک باشد و نه از صفحه بیرون بزند.

اگر دامنه موج را نمی‌دانید، از مقدارهای بالاتر شروع کرده و کم‌کم آن را کاهش دهید. این روش مانع از اشباع شدن صفحه می‌شود.

مرحله 4: تنظیم Timebase (بخش افقی)

Timebase باید طوری تنظیم شود که حداقل دو یا سه دوره کامل موج را ببینید. اگر Timebase خیلی کم باشد، موج بیش از حد کشیده می‌شود؛ اگر زیاد باشد، موج تبدیل به یک توده فشرده می‌شود. انتخاب مقدار مناسب به نوع سیگنال و فرکانس آن بستگی دارد.

مرحله 5: تنظیم تریگر

یکی از مهم‌ترین مراحل، تنظیم تریگر است.

1. نوع تریگر را روی Edge بگذارید، لبه بالا رونده یا پایین رونده را انتخاب کنید.
2. سپس سطح تریگر را تا جایی تنظیم کنید که تصویر ثابت شود.
3. اگر موج حرکت می‌کند، حالت Auto را امتحان کنید اما برای اندازه‌گیری دقیق، حالت Normal بهتر است.

مرحله 6: خواندن و تحلیل سیگنال

در این مرحله می‌توانید دامنه، فرکانس، دوره و شکل موج را بخوانید. مدل‌های دیجیتال ابزارهای Measure و Cursor دارند که اندازه‌گیری را بسیار دقیق‌تر می‌کند. همچنین می‌توانید Offset سیگنال، نویز و تغییرات لحظه‌ای موج را مشاهده کنید.

اگر قصد دارید هم‌زمان دو سیگنال را مقایسه کنید، استفاده از اسیلوسکوپ دو کاناله بهترین انتخاب است، چون امکان مشاهده و تحلیل هم‌زمان هر دو موج را روی یک صفحه فراهم می‌کند.

مرحله 7: استفاده از قابلیت‌های ویژه در مدل دیجیتال

اسیلوسکوپ‌های دیجیتال امکان ذخیره شکل موج، تحلیل FFT، زوم، مقایسه کانال‌ها و پردازش ریاضی را دارند. این قابلیت‌ها برای تحلیل سیگنال‌های پیچیده یا نویزدار بسیار کاربردی‌اند. امکان ارسال داده به کامپیوتر نیز در بسیاری از مدل‌ها وجود دارد.

توجه داشته باشید که تنظیمات و مراحل دقیق کار با اسیلوسکوپ ممکن است بسته به نوع اسیلوسکوپ، سیگنال مورد نظر و کاربردهای خاص متغیر باشند. به دفترچه راهنمایی اسیلوسکوپ خود و منابع مرتبط دسترسی پیدا کنید تا با تنظیمات دقیق و ویژگی‌ های خاص اسیلوسکوپ خود آشنا شوید.

مثال عملی: مشاهده موج سینوسی 1 kHz

برای اینکه آموزش فقط تئوری نباشد، یک مثال واقعی در نظر می‌گیریم. فرض کنید از یک فانکشن ژنراتور موج 1 kHz تولید کرده‌اید و می‌خواهید آن را روی اسیلوسکوپ مشاهده کنید. ابتدا پروب را به خروجی سینوسی دستگاه وصل کنید، سپس Volts/Div را روی مقدار متوسط (مثلاً 1V/div) قرار دهید، Timebase را روی حدود 0.2 ms/div بگذارید و تریگر را روی لبه مثبت فعال کنید. نتیجه باید یک موج سینوسی پایدار با فرکانس مشخص باشد.

تفاوت اسیلوسکوپ دیجیتال و آنالوگ

تفاوت میان مدل دیجیتال و آنالوگ بخش مهمی است که روی انتخاب دستگاه و روش کار تأثیر می‌گذارد. مدل آنالوگ سیگنال را مستقیماً نمایش می‌دهد و برای موج‌های سریع بسیار طبیعی عمل می‌کند، اما امکان ذخیره و تحلیل حرفه‌ای ندارد. مدل دیجیتال پردازش بیشتری انجام می‌دهد، ابزارهای تحلیلی دارد و برای کارهای آموزشی و صنعتی بسیار مناسب است.

بیشتر بخوانید : بهترین برند اسیلوسکوپ کدام برند است ؟

نکات حرفه‌ای هنگام استفاده از اسیلوسکوپ

• Cursorها برای اندازه‌گیری دقیق ولتاژ، زمان، فرکانس و اختلاف فاز ضروری‌اند؛ مخصوصاً وقتی اتکا به صفحه‌نمایش چشم‌سنجی خطا ایجاد می‌کند.

• تریگرهای پیشرفته (Slope، Pulse، Edge هوشمند) کمک می‌کنند فقط لحظه‌ای که می‌خواهی را ببینی؛ اگر از آن‌ها استفاده نکنی، نصف قابلیت اسیلوسکوپت بلااستفاده می‌مونه.

• پروب تفاضلی برای کار با ولتاژهای بالا یا نقاطی که زمین مشترک نداری الزامیه؛ استفاده از پروب معمولی در این شرایط هم خطرناک است، هم اندازه‌گیری را خراب می‌کند.

• FFT برای دیدن محتوای فرکانسی و تشخیص هارمونیک‌ها ضروری است؛ کسی که FFT را نادیده می‌گیرد عملاً نصف تحلیل سیگنال را از دست می‌دهد.

• ابزارهای ریاضی داخلی (Math Operation) مثل جمع/تفریق کانال‌ها، میانگین‌گیری، فیلتر پایین‌گذر و بالاگذر، و محاسبه RMS برای کار حرفه‌ای غیرقابل‌جایگزین‌اند.

کلام پایانی

در این مقاله، به معرفی اجزای اصلی اسیلوسکوپ و نحوه کار با اسیلوسکوپ پرداختیم. اسیلوسکوپ‌ ها ابزارهای بسیار مهم در علوم الکترونیک و اندازه ‌گیری‌ های الکتریکی هستند، که به کمک آنها می‌ توان سیگنال ‌های الکتریکی را مشاهده و تحلیل کرد. تفاوت‌ های مهم میان کار با اسیلوسکوپ آنالوگ و دیجیتال را نیز بررسی کردیم و به نتیجه رسیدیم، که هر یک از این دستگاه‌ ها دارای قابلیت‌ ها و محدودیت‌ های خاص خود می باشند.

سوالات متداول

اسیلوسکوپ دو کاناله چه مزیتی دارد؟

این مدل اجازه می‌دهد دو سیگنال را به‌صورت هم‌زمان مشاهده و مقایسه کنید؛ کاری که برای تحلیل اختلاف فاز، بررسی ورودی و خروجی یک مدار یا مقایسه دو بخش مختلف سیگنال ضروری است.

چطور می‌توان اسیلوسکوپ را کالیبره کرد؟

معمولاً از خروجی Reference دستگاه (مثلاً ۱kHz / 1V) استفاده می‌شود و پروب‌ها و تنظیمات عمودی/افقی با آن تنظیم می‌شوند.

چرا سیگنال روی اسیلوسکوپ ثابت نمی‌شود؟

معمولاً به‌خاطر تنظیم نادرست تریگر، انتخاب لبه اشتباه یا سطح تریگر نامناسب است. گاهی هم از نویز یا اتصال ضعیف پروب‌ها ایجاد می‌شود.

برای شروع کار با اسیلوسکوپ چه تنظیماتی ضروری است؟

تنظیم Timebase، تنظیم حساسیت (V/div)، انتخاب کانال صحیح، تنظیم تریگر و چک‌کردن اتصال پروب‌ها.

اسیلوسکوپ برای چه کارهایی استفاده می‌شود؟

برای مشاهده شکل موج، اندازه‌گیری ولتاژ، فرکانس، دوره زمانی، بررسی نویز، تست مدارهای الکترونیکی و عیب‌یابی سیگنال‌ها استفاده می‌شود.