משקף תנודות: הבדלים בין גרסאות

מתוך מעבדת מבוא בחשמל
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
מ (תיקון שגיאת כתיב ב-SchemeIt)
(הוספת קישורים, הרחבת מושגים)
שורה 1: שורה 1:
 
[[File:DSO-X_2002A.png|thumb|left|450px|DSO-X 2002A Oscilloscope: 70 MHz, 2 Analog Channels]]
 
[[File:DSO-X_2002A.png|thumb|left|450px|DSO-X 2002A Oscilloscope: 70 MHz, 2 Analog Channels]]
מכשיר מדגם [{{lab}}1/DSO_X%202002A%20USER%20GUIDE.pdf Agilent DSO_X 2002A], כיום קוראים לחברה [http://www.keysight.com Keysight].
+
מכשיר מדגם [{{lab}}1/DSO_X%202002A%20USER%20GUIDE.pdf Agilent DSO-X 2002A], כיום קוראים לחברה [http://www.keysight.com Keysight].
  
 
= מידע כללי =
 
= מידע כללי =
שמו בעברית הוא '''משקף-תנודות''', שמו המלא באנגלית הוא אוסצילוסקופ או בקיצור '''סקופ'''.
+
שמו בעברית הוא '''משקף-תנודות''', שמו המלא באנגלית הוא '''[[wikipedia:Oscilloscope|אוסצילוסקופ]]''' או בקיצור '''סקופ'''.
  
 
זהו מכשיר דו-ערוצי המאפשר הצגת האות ומדידת פרמטרים של האות על גבי המסך.
 
זהו מכשיר דו-ערוצי המאפשר הצגת האות ומדידת פרמטרים של האות על גבי המסך.
  
= קריאת מסך משקף התנודות =
+
= קריאת מסך '''משקף-התנודות''' =
[[File:Scope-Image.png|frame|center|תמונת מסך של משקף התנודות בעת מדידת מתח על מעגל יישור]]
+
[[File:Scope-Image.png|frame|center|תמונת מסך של '''משקף-התנודות''' בעת מדידת מתח על מעגל יישור]]
בתמונה לעיל רואים דוגמא של תמונת מסך מהסקופ, להלן פירוט הדברים העיקריים:
+
בתמונה לעיל רואים דוגמא של תמונת מסך מה'''סקופ''' עבור [[wikipedia:he:מיישר חצי גל|מעגל יישור חד-דרכי]] (נגד עומס ו[[wikipedia:he:דיודה|דיודה]]), להלן פירוט הדברים העיקריים:
 
# ישנם שני ערוצים:
 
# ישנם שני ערוצים:
## ערוץ 1 בצבע צהוב
+
## ערוץ 1 בצבע צהוב - קצת קשה לראות אך אלו המחזורים החיוביים בלבד של גל הסינוס (המתח על העומס במחזורים החיוביים).
## ערוץ 2 בצבע ירוק
+
## ערוץ 2 בצבע ירוק - קצת קשה לראות אמנם אך אלו המחזורים השליליים בלבד של גל הסינוס (המתח על ה[[wikipedia:he:דיודה|דיודה]] במחזורים השליליים).
## הגל השלישי בצבע סגול הוא חישוב מתימטי אותו עושה הסקופ על שני הערוצים, במקרה זה הוא עושה פעולת חיבור של ערוץ 1 וערוץ 2.
+
## הגל השלישי בצבע סגול הוא חישוב מתימטי אותו עושה ה'''סקופ''' על שני הערוצים, במקרה זה הוא עושה פעולת חיבור של ערוץ 1 וערוץ 2.
 
# ישנן ארבע מדידות בצד ימין אותן ניתן לבחור מתוך רשימה של עשרות סוגי מדידות:
 
# ישנן ארבע מדידות בצד ימין אותן ניתן לבחור מתוך רשימה של עשרות סוגי מדידות:
 
#* Freq - התדר של האות המופיע בסוגריים (ערוץ 1 במקרה זה)
 
#* Freq - התדר של האות המופיע בסוגריים (ערוץ 1 במקרה זה)
#* DCRMS - מתח RMS כולל רכיב ה-DC של האות המופיע בסוגריים (ערוץ 1 במקרה זה)
+
#* DCRMS - מתח [[wikipedia:he:שורש ממוצע הריבועים|RMS]] כולל רכיב ה-DC של האות המופיע בסוגריים (ערוץ 1 במקרה זה)
#* ACRMS - מתח RMS לא כולל רכיב ה-DC של האות המופיע בסוגריים (ערוץ 1 במקרה זה)
+
#* ACRMS - מתח [[wikipedia:he:שורש ממוצע הריבועים|RMS]] לא כולל רכיב ה-DC של האות המופיע בסוגריים (ערוץ 1 במקרה זה)
 
#* Avg - מתח ממוצע, שזהו אך ורק רכיב ה-DC ללא מרכיב ה-AC של האות המופיע בסוגריים (ערוץ 1 במקרה זה)
 
#* Avg - מתח ממוצע, שזהו אך ורק רכיב ה-DC ללא מרכיב ה-AC של האות המופיע בסוגריים (ערוץ 1 במקרה זה)
 
#* '''הערה''': המתחים קשורים ביניהם עפ"י הנוסחא <math>DCRMS=\sqrt{Avg^2+ACRMS^2}</math>
 
#* '''הערה''': המתחים קשורים ביניהם עפ"י הנוסחא <math>DCRMS=\sqrt{Avg^2+ACRMS^2}</math>
שורה 23: שורה 23:
 
# בצד ימין למעלה רואים את המאפיינים של הטריגר:
 
# בצד ימין למעלה רואים את המאפיינים של הטריגר:
 
#* רואים שהוא בעליית שעון
 
#* רואים שהוא בעליית שעון
#* רואים שהוא מכוון להסתנכרן על מתח הרשת - האות L מלשון Line (בתמונה האמיתית של הסקופ רואים סינכרון על ערוץ 1)
+
#* רואים שהוא מכוון להסתנכרן על מתח הרשת - האות L מלשון Line (בתמונה האמיתית של ה'''סקופ''' רואים סינכרון על ערוץ 1)
#* לא רואים את המתח ממנו הטריגר מסתנכרן כיוון שבחרנו סינכרון על פי מתח הרשת (ניתן לראות בתמונה האמיתית של הסקופ ששינו אותו למינוס 2.55 מילי-וולט).
+
#* לא רואים את המתח ממנו הטריגר מסתנכרן כיוון שבחרנו סינכרון על פי מתח הרשת (ניתן לראות בתמונה האמיתית של ה'''סקופ''' ששינו אותו למינוס 2.55 מילי-וולט).
 
# בשורה העליונה רואים את ההגדרות של רשת הרקע, אם נסתכל על כל המספרים הלבנים מצד שמאל לימין נראה את ההגדרות הבאות:
 
# בשורה העליונה רואים את ההגדרות של רשת הרקע, אם נסתכל על כל המספרים הלבנים מצד שמאל לימין נראה את ההגדרות הבאות:
#* גובה כל קוביה של ערוץ 1 הוא 5V כלומר על כל המסך רואים 8 קוביות כפול 5V שזה יוצא <math>5\,V\cdot 8=40\,V</math>
+
#* כל קוביה על המסך נקראת DIV מלשון Division
 +
#* גובה כל קוביה של ערוץ 1 הוא 5V, לכן יש לנו חמישה וולט ל-DIV, כלומר על כל המסך רואים 8 קוביות כפול 5V שזה יוצא <math>5\,V\cdot 8=40\,V</math>
 
#* גובה כל קוביה של ערוץ 2 זהה במקרה זה לערוץ 1 אך לא מחייב
 
#* גובה כל קוביה של ערוץ 2 זהה במקרה זה לערוץ 1 אך לא מחייב
#* תזוזת הגרף בזמן, כרגע מכוון על 0.0s לכן הגרף מתחיל בדיוק מראשית הצירים של המסך - בדיוק באמצע (בתמונה האמיתית של הסקופ ניתן לראות תזוזה של 69 מילי-שניות וגם את החץ הכתום בראש המסך שמראה את התזוזה)
+
#* תזוזת הגרף בזמן, כרגע מכוון על 0.0s לכן הגרף מתחיל בדיוק מראשית הצירים של המסך - בדיוק באמצע (בתמונה האמיתית של ה'''סקופ''' ניתן לראות תזוזה של 69 מילי-שניות וגם את החץ הכתום בראש המסך שמראה את התזוזה)
#* רוחב כל קוביה של שני הערוצים יחד הוא 10.00ms כלומר אם יש על המסך 10 קוביות כפול 10ms מקבלים שרוחב המסך הוא <math>10\,ms\cdot 10=100\,ms=0.1\,s</math> ואם סופרים 5 שיאים של הגלים זה אומר שהתדר הוא <math>f=1/(0.1\,s/5)=50\,Hz</math> כפי שרשום במדידות בצד ימין
+
#* רוחב כל קוביה של שני הערוצים יחד הוא 10.00ms, לכן יש לנו עשר מילי-שניות ל-DIV, כלומר אם יש על המסך 10 קוביות כפול 10ms מקבלים שרוחב המסך הוא <math>10\,ms\cdot 10=100\,ms=0.1\,s</math> ואם סופרים 5 שיאים של הגלים זה אומר שהתדר הוא <math>f=1/(0.1\,s/5)=50\,Hz</math> כפי שרשום במדידות בצד ימין
 
#* '''הערה''': רשת הרקע נקראת בלועזית Graticule - ניתן לכוון את עוצמתה ע"י כפתור Display
 
#* '''הערה''': רשת הרקע נקראת בלועזית Graticule - ניתן לכוון את עוצמתה ע"י כפתור Display
  
= שמירת תמונת משקף-התנודות =
+
= שמירת תמונת '''משקף-התנודות''' =
 
ישנן שלוש אפשרויות לשמור את התמונות:
 
ישנן שלוש אפשרויות לשמור את התמונות:
 
# שמירה ישירה על כונן אצבע - האפשרות הכי מהירה
 
# שמירה ישירה על כונן אצבע - האפשרות הכי מהירה
שורה 44: שורה 45:
 
#* לוחצים על כפתור Utility
 
#* לוחצים על כפתור Utility
 
#* בצד שמאל לוחצים על I/O על המסך
 
#* בצד שמאל לוחצים על I/O על המסך
#* את כתובת ה-IP רושמים בדפדפן במחשב, אם ה-IP לא מופיע צריך לחכות כמה דקות עד שהוא יתעדכן במקרה ורק הדליקו את הסקופ.
+
#* את כתובת ה-IP רושמים בדפדפן במחשב, אם ה-IP לא מופיע צריך לחכות כמה דקות עד שהוא יתעדכן במקרה ורק הדליקו את ה'''סקופ'''.
 
#* בדפדפן עושים Preview של התמונה
 
#* בדפדפן עושים Preview של התמונה
#* שומרים בתור תמונה מסוג PNG ולא SCP אחרת זה ישמור רק את ההגדרות.
+
#* '''חשוב מאוד!''' יש לבחור קובץ <code>PNG</code>! לא להשתמש בברירת המחדל של קובץ <code>SCP</code> כיוון שהוא שומר רק את ההגדרות.
#* '''הערה''': כל פעם שלוקחים תמונה בדפדפן, הסקופ עושה Stop אוטומטי (כפתור בצבע אדום), לכן צריך ללחוץ על Run (והכפתור הופך בחזרה לירוק כפי שרואים בתמונה).
+
#* '''הערה''': כל פעם שלוקחים תמונה בדפדפן, ה'''סקופ''' עושה Stop אוטומטי (כפתור בצבע אדום), לכן צריך ללחוץ על Run (והכפתור הופך בחזרה לירוק כפי שרואים בתמונה).
 
# המוצא האחרון
 
# המוצא האחרון
 
#* הדרך הכי פחות עדיפה במקרה ושתי הדרכים הקודמות לא פועלות - לצלם בעזרת הטלפון הנייד (או כל מצלמה אחרת).
 
#* הדרך הכי פחות עדיפה במקרה ושתי הדרכים הקודמות לא פועלות - לצלם בעזרת הטלפון הנייד (או כל מצלמה אחרת).
 
#* למקרה שסטודנטים מתעניינים - לא אמורים להעתיק את הגרפים באופן ידני אל המחברת.
 
#* למקרה שסטודנטים מתעניינים - לא אמורים להעתיק את הגרפים באופן ידני אל המחברת.
  
= תחילת עבודה עם הסקופ =
+
= תחילת עבודה עם ה'''סקופ''' =
כדי למנוע בעיות בעבודה עם הסקופ יש לפעול כלהלן:
+
כדי למנוע בעיות בעבודה עם ה'''סקופ''' יש לפעול כלהלן:
 
# ללחוץ על Default setup לפני תחילת העבודה כדי לאפס הגדרות.
 
# ללחוץ על Default setup לפני תחילת העבודה כדי לאפס הגדרות.
 
# לבדוק שהפרובים מאופסים כפי שרואים בתמונה בצד ימין למעלה על הערך DC 1:1, זה מונע שני דברים
 
# לבדוק שהפרובים מאופסים כפי שרואים בתמונה בצד ימין למעלה על הערך DC 1:1, זה מונע שני דברים
## שהאות המוצג על הסקופ לא יוכפל אלא יציג את הערך האמיתי
+
## שהאות המוצג על ה'''סקופ''' לא יוכפל אלא יציג את הערך האמיתי
## שמרכיב ה-DC של האות לא יונחת ע"י הסקופ
+
## שמרכיב ה-DC של האות לא יונחת ע"י ה'''סקופ'''
 
#* כדי לאפס הגדרה זו יש ללחוץ על הכפתור של הערוץ (נורה עם הספרה 1 או 2), ואז על המסך ללחוץ על הגדרות ה-Probe ולכוון את מה שצריך
 
#* כדי לאפס הגדרה זו יש ללחוץ על הכפתור של הערוץ (נורה עם הספרה 1 או 2), ואז על המסך ללחוץ על הגדרות ה-Probe ולכוון את מה שצריך
  
= עבודה נכונה עם משקף התנודות =
+
= עבודה נכונה עם '''משקף-התנודות''' =
'''חשוב ביותר''': שלושת האדמות של הסקופ מקוצרות - ערוץ 1, ערוץ 2 וערוץ הסינכרון החיצוני.
+
'''חשוב ביותר''': שלושת האדמות של ה'''סקופ''' מקוצרות - ערוץ 1, ערוץ 2 וערוץ הסינכרון החיצוני.
  
[[File:ScopeSetupWrong.svg|left|thumb|450px|מערך מדידה לא נכון בחיבור למשקף התנודות (נוצר באמצעות [http://www.digikey.com/schemeit/ Scheme-It])]]
+
[[File:ScopeSetupWrong.svg|left|thumb|450px|מערך מדידה לא נכון בחיבור ל'''משקף-התנודות''' (נוצר באמצעות [http://www.digikey.com/schemeit/ Scheme-It])]]
לדוגמא אם נחבר [[מחולל אותות]] אל הסקופ, בהתאם לאיור בצד שמאל, כיוון ששתי האדמות של רגלי ערוץ 1 וערוץ 2 (מסומנות בצבע שחור) מקוצרות דרך הסקופ, נגרום לכך שגם הרגל החיובית של ערוץ 2 (בצבע ירוק) תהיה מקוצרת לרגל השלילית של ערוץ 1 ולכן נקצר את הנגד התחתון R2, כתוצאה מכך כל המתח שיוצא מה[[מחולל אותות|מחולל]] ייפול על R1.
+
לדוגמא אם נחבר [[מחולל אותות]] אל ה'''סקופ''', בהתאם לאיור בצד שמאל, כיוון ששתי האדמות של רגלי ערוץ 1 וערוץ 2 (מסומנות בצבע שחור) מקוצרות דרך ה'''סקופ''', נגרום לכך שגם הרגל החיובית של ערוץ 2 (בצבע ירוק) תהיה מקוצרת לרגל השלילית של ערוץ 1 ולכן נקצר את הנגד התחתון R2, כתוצאה מכך כל המתח שיוצא מה[[מחולל אותות|מחולל]] ייפול על R1.
  
[[File:ScopeSetupRight.svg|left|thumb|450px|מערך מדידה מתוקן בחיבור למשקף התנודות: גם האדמות משותפות וגם עושים INVERT בסקופ (נוצר באמצעות [http://www.digikey.com/schemeit/ Scheme-It])]]
+
[[File:ScopeSetupRight.svg|left|thumb|450px|מערך מדידה מתוקן בחיבור ל'''משקף-התנודות''': גם האדמות משותפות וגם עושים INVERT ב'''סקופ''' (נוצר באמצעות [http://www.digikey.com/schemeit/ Scheme-It])]]
 
כדי לפתור בעיה זו יש לבצע שתי פעולות אותן רואים באיור השני בצד שמאל:
 
כדי לפתור בעיה זו יש לבצע שתי פעולות אותן רואים באיור השני בצד שמאל:
# לדאוג שכל האדמות של הסקופ יהיו מחוברות לאותו המקום.
+
# לדאוג שכל האדמות של ה'''סקופ''' יהיו מחוברות לאותו המקום.
# ברגע שחיברנו את שני הערוצים בכיוונים הפוכים אחד לשני, כלומר אחד מהם חיברנו בכיוון של זרימת הזרם במעגל, ואילו את השני חיברנו בכיוון מנוגד לזרימת הזרם, לכן נקבל באחד מהם מתח חיובי ובשני נקבל מתח שלילי (במקרה של DC, במקרה של AC נקבל הפרש מופע של 180 מעלות), כדי לפתור בעיה זו צריך לומר לסקופ להפוך את אחד הערוצים, פעולה זו נקראת INVERT בשפת-הסקופ ועושים אותה ע"י לחיצה על כפתור הערוץ (הנורה של 1 או 2 כפי שרואים בצילום הסקופ) ולאחר מכן בצד שמאל על המסך ישנו כפתור שאומר INVERT, כדי לוודא שאכן כך הדבר - נוצר גג קטן מעל מספר הערוץ בצד שמאל למעלה של המסך כפי שרואים בצילום-מסך של הסקופ.
+
# ברגע שחיברנו את שני הערוצים בכיוונים הפוכים אחד לשני, כלומר אחד מהם חיברנו בכיוון של זרימת הזרם במעגל, ואילו את השני חיברנו בכיוון מנוגד לזרימת הזרם, לכן נקבל באחד מהם מתח חיובי ובשני נקבל מתח שלילי (במקרה של DC, במקרה של AC נקבל הפרש מופע של 180 מעלות), כדי לפתור בעיה זו צריך לומר ל'''סקופ''' להפוך את אחד הערוצים, פעולה זו נקראת INVERT בשפת-ה'''סקופ''' ועושים אותה ע"י לחיצה על כפתור הערוץ (הנורה של 1 או 2 כפי שרואים בצילום ה'''סקופ''') ולאחר מכן בצד שמאל על המסך ישנו כפתור שאומר INVERT, כדי לוודא שאכן כך הדבר - נוצר גג קטן מעל מספר הערוץ בצד שמאל למעלה של המסך כפי שרואים בצילום-מסך של ה'''סקופ'''.
  
 
<u>'''הערות'''</u>
 
<u>'''הערות'''</u>
* כאשר מחברים את מוצא הסינכרון של ה[[מחולל אותות]] אל כניסת הסינכרון החיצוני של הסקופ אנו מקצרים את כל שלושת האדמות יחד, ויש שתי דרכים לפתור בעיה זו:
+
* כאשר מחברים את מוצא הסינכרון של ה[[מחולל אותות]] אל כניסת הסינכרון החיצוני של ה'''סקופ''' אנו מקצרים את כל שלושת האדמות יחד, ויש שתי דרכים לפתור בעיה זו:
 
*# כל שלושת האדמות חייבות להיות מחוברות לאותו המקום. במקרה זה נהיה חייבים להשתמש במתמטיקה כיוון שערוץ אחד יראה את המתח VR2 לדוגמא, ערוץ שני יראה את סכום המתחים VT=VR1+VR2, והמתמטיקה בעזרת הפרש של הערוצים תראה לנו את VT-VR2=VR1+VR2-VR2=VR1 כנדרש.
 
*# כל שלושת האדמות חייבות להיות מחוברות לאותו המקום. במקרה זה נהיה חייבים להשתמש במתמטיקה כיוון שערוץ אחד יראה את המתח VR2 לדוגמא, ערוץ שני יראה את סכום המתחים VT=VR1+VR2, והמתמטיקה בעזרת הפרש של הערוצים תראה לנו את VT-VR2=VR1+VR2-VR2=VR1 כנדרש.
*# או שלחלופין ניתן לחבר את המחולל דרך שנאי בידוד שיגרום לאדמה שלו "לצוף" ולכן לא יהיה חיבור גלווני (חיבור ישיר) בין ה[[מחולל אותות]] והסקופ.
+
*# או שלחלופין ניתן לחבר את המחולל דרך שנאי בידוד שיגרום לאדמה שלו "לצוף" ולכן לא יהיה חיבור גלווני (חיבור ישיר) בין ה[[מחולל אותות]] וה'''סקופ'''.
 
* למה צריך לקצר את האדמות? למה לא להשאיר אותן "צפות"? כדי לחסוך את חיבור האדמה, אם כל האדמות מקוצרות אנו יכולים רק לחבר את הרגליים החיוביות (צבעים אדום, צהוב וירוק) ללא הצורך לחבר אדמות בכלל או לחלופין חיבור רק של אחת האדמות.
 
* למה צריך לקצר את האדמות? למה לא להשאיר אותן "צפות"? כדי לחסוך את חיבור האדמה, אם כל האדמות מקוצרות אנו יכולים רק לחבר את הרגליים החיוביות (צבעים אדום, צהוב וירוק) ללא הצורך לחבר אדמות בכלל או לחלופין חיבור רק של אחת האדמות.
  
= מנגנון הסינכרון של משקף התנודות =
+
= מנגנון הסינכרון של '''משקף-התנודות''' =
 
[[File:Trigger.gif|frame|center|גל סינוס לא יציב עקב חוסר סינכרון]]
 
[[File:Trigger.gif|frame|center|גל סינוס לא יציב עקב חוסר סינכרון]]
כאשר מחברים את [[מחולל אותות|מחולל האותות]] אל משקף-התנודות ומתקבל גל סינוס לא יציב על המסך כפי שרואים באיור לעיל, צריך לגרום לאות להסתנכרן, זאת עושים באמצעות מנגנון הטריגר, לוחצים על כפתור טריגר ובוחרים בצד שמאל את האפשרויות הבאות:
+
כאשר מחברים את [[מחולל אותות|מחולל האותות]] אל '''משקף-התנודות''' ומתקבל גל סינוס לא יציב על המסך כפי שרואים באיור לעיל, צריך לגרום לאות להסתנכרן, זאת עושים באמצעות מנגנון הטריגר, לוחצים על כפתור טריגר ובוחרים בצד שמאל את האפשרויות הבאות:
 
# על איזה ערוץ להסתנכרן?
 
# על איזה ערוץ להסתנכרן?
 
#* ערוץ 1 - הגל הצהוב
 
#* ערוץ 1 - הגל הצהוב
 
#* ערוץ 2 - הגל הירוק
 
#* ערוץ 2 - הגל הירוק
#* ערוץ External - האות אשר מחובר אל הסקופ דרך היציאה החיצונית אשר נמצאת בצד האחורי של הסקופ בצד שמאל הקיצוני, ניתן למשל לחבר את יציאת הסינכרון של [[מחולל אותות|מחולל האותות]] לשם, מקרים בהם רצוי להסתנכרן עפ"י יציאה זו:
+
#* ערוץ External - האות אשר מחובר אל ה'''סקופ''' דרך היציאה החיצונית אשר נמצאת בצד האחורי של ה'''סקופ''' בצד שמאל הקיצוני, ניתן למשל לחבר את יציאת הסינכרון של [[מחולל אותות|מחולל האותות]] לשם, מקרים בהם רצוי להסתנכרן עפ"י יציאה זו:
 
#*# גלים שהתדר שלהם משתנה כמו למשל ב[[מחולל_אותות#סריקת_תדרים|סריקת-תדרים]] ב[[מחולל אותות|מחולל האותות]]
 
#*# גלים שהתדר שלהם משתנה כמו למשל ב[[מחולל_אותות#סריקת_תדרים|סריקת-תדרים]] ב[[מחולל אותות|מחולל האותות]]
 
#*# גלים מאופננים בהם גל עם תדר נמוך רוכב על גל נושא עם תדר גבוה
 
#*# גלים מאופננים בהם גל עם תדר נמוך רוכב על גל נושא עם תדר גבוה
#*# גלים עם מתחים מאוד נמוכים שהסקופ בקושי יצליח לזהות עקב [[wikipedia:he:SNR|יחס אות לרעש]] נמוך מדי (יותר מדי רעש).
+
#*# גלים עם מתחים מאוד נמוכים שה'''סקופ''' בקושי יצליח לזהות עקב [[wikipedia:he:SNR|יחס אות לרעש]] נמוך מדי (יותר מדי רעש).
 
#* ערוץ Line - סינכרון עפ"י מתח הרשת, מקרה זה טוב עבור מקרים בהם משתמשים במעגלי יישור המבוססים על מתח הרשת
 
#* ערוץ Line - סינכרון עפ"י מתח הרשת, מקרה זה טוב עבור מקרים בהם משתמשים במעגלי יישור המבוססים על מתח הרשת
 
# איזה סוג סינכרון?
 
# איזה סוג סינכרון?
שורה 92: שורה 93:
 
#* סינכרון בירידת שעון כפי שרואים באיור השני בצד שמאל [[File:TriggerDown.png|thumb|200px|left|סינכרון בירידת שעון]]
 
#* סינכרון בירידת שעון כפי שרואים באיור השני בצד שמאל [[File:TriggerDown.png|thumb|200px|left|סינכרון בירידת שעון]]
 
# באיזה מתח (Trigger Level) להתחיל לצייר את הגרף מראשית הצירים?
 
# באיזה מתח (Trigger Level) להתחיל לצייר את הגרף מראשית הצירים?
#* בשני הגרפים הקטנים בצד שמאל, רואים שבדיוק כשהגל הגיע ל-0V הסקופ התחיל לאייר אותו מראשית הצירים.
+
#* בשני הגרפים הקטנים בצד שמאל, רואים שבדיוק כשהגל הגיע ל-0V ה'''סקופ''' התחיל לאייר אותו מראשית הצירים.
#* לעומת זאת בגרף לעיל של תמונת המסך של הסקופ, כיוון שהמתח מיושר ע"י דיודה הגרף עלול לא להסתנכרן ולכן צריך לכוון את ה-Trigger Level למתח קצת יותר גבוה מ-0V אך לא גבוה מ-15V כיוון שאז זה יעבור את הגובה של הגל שבאיור והוא שוב לא יצליח להסתנכרן
+
#* לעומת זאת בגרף לעיל של תמונת המסך של ה'''סקופ''', כיוון שהמתח מיושר ע"י [[wikipedia:he:דיודה|דיודה]] הגרף עלול לא להסתנכרן ולכן צריך לכוון את ה-Trigger Level למתח קצת יותר גבוה מ-0V אך לא גבוה מ-15V כיוון שאז זה יעבור את הגובה של הגל שבאיור והוא שוב לא יצליח להסתנכרן
 
#* בנוסף נזכיר שוב שכאשר בוחרים את ערוץ Line האפשרות של Trigger Level נעלמת כיוון שהסנכרון מתבצע באופן אוטומטי.
 
#* בנוסף נזכיר שוב שכאשר בוחרים את ערוץ Line האפשרות של Trigger Level נעלמת כיוון שהסנכרון מתבצע באופן אוטומטי.
כל האפשרויות שנבחרו מוצגות על מסך משקף-התנודות בצד ימין למעלה (ונשמרות כמובן בתמונות).
+
כל האפשרויות שנבחרו מוצגות על מסך '''משקף-התנודות''' בצד ימין למעלה (ונשמרות כמובן בתמונות).

גרסה מתאריך 20:35, 20 בפברואר 2017

DSO-X 2002A Oscilloscope: 70 MHz, 2 Analog Channels

מכשיר מדגם Agilent DSO-X 2002A, כיום קוראים לחברה Keysight.

1 מידע כללי

שמו בעברית הוא משקף-תנודות, שמו המלא באנגלית הוא אוסצילוסקופ או בקיצור סקופ.

זהו מכשיר דו-ערוצי המאפשר הצגת האות ומדידת פרמטרים של האות על גבי המסך.

2 קריאת מסך משקף-התנודות

תמונת מסך של משקף-התנודות בעת מדידת מתח על מעגל יישור

בתמונה לעיל רואים דוגמא של תמונת מסך מהסקופ עבור מעגל יישור חד-דרכי (נגד עומס ודיודה), להלן פירוט הדברים העיקריים:

  1. ישנם שני ערוצים:
    1. ערוץ 1 בצבע צהוב - קצת קשה לראות אך אלו המחזורים החיוביים בלבד של גל הסינוס (המתח על העומס במחזורים החיוביים).
    2. ערוץ 2 בצבע ירוק - קצת קשה לראות אמנם אך אלו המחזורים השליליים בלבד של גל הסינוס (המתח על הדיודה במחזורים השליליים).
    3. הגל השלישי בצבע סגול הוא חישוב מתימטי אותו עושה הסקופ על שני הערוצים, במקרה זה הוא עושה פעולת חיבור של ערוץ 1 וערוץ 2.
  2. ישנן ארבע מדידות בצד ימין אותן ניתן לבחור מתוך רשימה של עשרות סוגי מדידות:
    • Freq - התדר של האות המופיע בסוגריים (ערוץ 1 במקרה זה)
    • DCRMS - מתח RMS כולל רכיב ה-DC של האות המופיע בסוגריים (ערוץ 1 במקרה זה)
    • ACRMS - מתח RMS לא כולל רכיב ה-DC של האות המופיע בסוגריים (ערוץ 1 במקרה זה)
    • Avg - מתח ממוצע, שזהו אך ורק רכיב ה-DC ללא מרכיב ה-AC של האות המופיע בסוגריים (ערוץ 1 במקרה זה)
    • הערה: המתחים קשורים ביניהם עפ"י הנוסחא [math]DCRMS=\sqrt{Avg^2+ACRMS^2}[/math]
  3. בצד שמאל למעלה רואים את הספרה 1 עם גג קטן מעליה, זה אומר שהגל של ערוץ 1 הוא במצב INVERT כלומר רואים אותו הפוך ממה שמודדים אותו.
  4. בצד ימין למעלה רואים את המאפיינים של הטריגר:
    • רואים שהוא בעליית שעון
    • רואים שהוא מכוון להסתנכרן על מתח הרשת - האות L מלשון Line (בתמונה האמיתית של הסקופ רואים סינכרון על ערוץ 1)
    • לא רואים את המתח ממנו הטריגר מסתנכרן כיוון שבחרנו סינכרון על פי מתח הרשת (ניתן לראות בתמונה האמיתית של הסקופ ששינו אותו למינוס 2.55 מילי-וולט).
  5. בשורה העליונה רואים את ההגדרות של רשת הרקע, אם נסתכל על כל המספרים הלבנים מצד שמאל לימין נראה את ההגדרות הבאות:
    • כל קוביה על המסך נקראת DIV מלשון Division
    • גובה כל קוביה של ערוץ 1 הוא 5V, לכן יש לנו חמישה וולט ל-DIV, כלומר על כל המסך רואים 8 קוביות כפול 5V שזה יוצא [math]5\,V\cdot 8=40\,V[/math]
    • גובה כל קוביה של ערוץ 2 זהה במקרה זה לערוץ 1 אך לא מחייב
    • תזוזת הגרף בזמן, כרגע מכוון על 0.0s לכן הגרף מתחיל בדיוק מראשית הצירים של המסך - בדיוק באמצע (בתמונה האמיתית של הסקופ ניתן לראות תזוזה של 69 מילי-שניות וגם את החץ הכתום בראש המסך שמראה את התזוזה)
    • רוחב כל קוביה של שני הערוצים יחד הוא 10.00ms, לכן יש לנו עשר מילי-שניות ל-DIV, כלומר אם יש על המסך 10 קוביות כפול 10ms מקבלים שרוחב המסך הוא [math]10\,ms\cdot 10=100\,ms=0.1\,s[/math] ואם סופרים 5 שיאים של הגלים זה אומר שהתדר הוא [math]f=1/(0.1\,s/5)=50\,Hz[/math] כפי שרשום במדידות בצד ימין
    • הערה: רשת הרקע נקראת בלועזית Graticule - ניתן לכוון את עוצמתה ע"י כפתור Display

3 שמירת תמונת משקף-התנודות

ישנן שלוש אפשרויות לשמור את התמונות:

  1. שמירה ישירה על כונן אצבע - האפשרות הכי מהירה
    • מכניסים כונן אצבע לשקע ה-USB
    • לוחצים Save בצד ימין
    • משתמשים במקשים הרכים (על המסך) לבחירת התיקייה
    • חשוב מאוד! יש לבחור קובץ PNG! לא להשתמש בברירת המחדל של קובץ SCP כיוון שהוא שומר רק את ההגדרות.
    • לוחצים על המסך על Save ולדאוג לרשום את שם הקובץ במחברת כדי שיהיה אפשר לקשר בין התמונות לבין הניסוי בעת הכנת הדו"ח המסכם
    • הערה: השמירה אמורה להיות איטית יחסית ואמורים לראות מד התקדמות על המסך תוך כדי השמירה, במידה ולא כך הדבר - כנראה שהשמירה לא מתבצעת בהצלחה ולכן רצוי לבדוק אם התמונות אכן נשמרו ע"י העברת ה-DiskOnKey אל המחשב.
  2. שמירה דרך הרשת - האפשרות הכי בטוחה
    • לוחצים על כפתור Utility
    • בצד שמאל לוחצים על I/O על המסך
    • את כתובת ה-IP רושמים בדפדפן במחשב, אם ה-IP לא מופיע צריך לחכות כמה דקות עד שהוא יתעדכן במקרה ורק הדליקו את הסקופ.
    • בדפדפן עושים Preview של התמונה
    • חשוב מאוד! יש לבחור קובץ PNG! לא להשתמש בברירת המחדל של קובץ SCP כיוון שהוא שומר רק את ההגדרות.
    • הערה: כל פעם שלוקחים תמונה בדפדפן, הסקופ עושה Stop אוטומטי (כפתור בצבע אדום), לכן צריך ללחוץ על Run (והכפתור הופך בחזרה לירוק כפי שרואים בתמונה).
  3. המוצא האחרון
    • הדרך הכי פחות עדיפה במקרה ושתי הדרכים הקודמות לא פועלות - לצלם בעזרת הטלפון הנייד (או כל מצלמה אחרת).
    • למקרה שסטודנטים מתעניינים - לא אמורים להעתיק את הגרפים באופן ידני אל המחברת.

4 תחילת עבודה עם הסקופ

כדי למנוע בעיות בעבודה עם הסקופ יש לפעול כלהלן:

  1. ללחוץ על Default setup לפני תחילת העבודה כדי לאפס הגדרות.
  2. לבדוק שהפרובים מאופסים כפי שרואים בתמונה בצד ימין למעלה על הערך DC 1:1, זה מונע שני דברים
    1. שהאות המוצג על הסקופ לא יוכפל אלא יציג את הערך האמיתי
    2. שמרכיב ה-DC של האות לא יונחת ע"י הסקופ
    • כדי לאפס הגדרה זו יש ללחוץ על הכפתור של הערוץ (נורה עם הספרה 1 או 2), ואז על המסך ללחוץ על הגדרות ה-Probe ולכוון את מה שצריך

5 עבודה נכונה עם משקף-התנודות

חשוב ביותר: שלושת האדמות של הסקופ מקוצרות - ערוץ 1, ערוץ 2 וערוץ הסינכרון החיצוני.

מערך מדידה לא נכון בחיבור למשקף-התנודות (נוצר באמצעות Scheme-It)

לדוגמא אם נחבר מחולל אותות אל הסקופ, בהתאם לאיור בצד שמאל, כיוון ששתי האדמות של רגלי ערוץ 1 וערוץ 2 (מסומנות בצבע שחור) מקוצרות דרך הסקופ, נגרום לכך שגם הרגל החיובית של ערוץ 2 (בצבע ירוק) תהיה מקוצרת לרגל השלילית של ערוץ 1 ולכן נקצר את הנגד התחתון R2, כתוצאה מכך כל המתח שיוצא מהמחולל ייפול על R1.

מערך מדידה מתוקן בחיבור למשקף-התנודות: גם האדמות משותפות וגם עושים INVERT בסקופ (נוצר באמצעות Scheme-It)

כדי לפתור בעיה זו יש לבצע שתי פעולות אותן רואים באיור השני בצד שמאל:

  1. לדאוג שכל האדמות של הסקופ יהיו מחוברות לאותו המקום.
  2. ברגע שחיברנו את שני הערוצים בכיוונים הפוכים אחד לשני, כלומר אחד מהם חיברנו בכיוון של זרימת הזרם במעגל, ואילו את השני חיברנו בכיוון מנוגד לזרימת הזרם, לכן נקבל באחד מהם מתח חיובי ובשני נקבל מתח שלילי (במקרה של DC, במקרה של AC נקבל הפרש מופע של 180 מעלות), כדי לפתור בעיה זו צריך לומר לסקופ להפוך את אחד הערוצים, פעולה זו נקראת INVERT בשפת-הסקופ ועושים אותה ע"י לחיצה על כפתור הערוץ (הנורה של 1 או 2 כפי שרואים בצילום הסקופ) ולאחר מכן בצד שמאל על המסך ישנו כפתור שאומר INVERT, כדי לוודא שאכן כך הדבר - נוצר גג קטן מעל מספר הערוץ בצד שמאל למעלה של המסך כפי שרואים בצילום-מסך של הסקופ.

הערות

  • כאשר מחברים את מוצא הסינכרון של המחולל אותות אל כניסת הסינכרון החיצוני של הסקופ אנו מקצרים את כל שלושת האדמות יחד, ויש שתי דרכים לפתור בעיה זו:
    1. כל שלושת האדמות חייבות להיות מחוברות לאותו המקום. במקרה זה נהיה חייבים להשתמש במתמטיקה כיוון שערוץ אחד יראה את המתח VR2 לדוגמא, ערוץ שני יראה את סכום המתחים VT=VR1+VR2, והמתמטיקה בעזרת הפרש של הערוצים תראה לנו את VT-VR2=VR1+VR2-VR2=VR1 כנדרש.
    2. או שלחלופין ניתן לחבר את המחולל דרך שנאי בידוד שיגרום לאדמה שלו "לצוף" ולכן לא יהיה חיבור גלווני (חיבור ישיר) בין המחולל אותות והסקופ.
  • למה צריך לקצר את האדמות? למה לא להשאיר אותן "צפות"? כדי לחסוך את חיבור האדמה, אם כל האדמות מקוצרות אנו יכולים רק לחבר את הרגליים החיוביות (צבעים אדום, צהוב וירוק) ללא הצורך לחבר אדמות בכלל או לחלופין חיבור רק של אחת האדמות.

6 מנגנון הסינכרון של משקף-התנודות

גל סינוס לא יציב עקב חוסר סינכרון

כאשר מחברים את מחולל האותות אל משקף-התנודות ומתקבל גל סינוס לא יציב על המסך כפי שרואים באיור לעיל, צריך לגרום לאות להסתנכרן, זאת עושים באמצעות מנגנון הטריגר, לוחצים על כפתור טריגר ובוחרים בצד שמאל את האפשרויות הבאות:

  1. על איזה ערוץ להסתנכרן?
    • ערוץ 1 - הגל הצהוב
    • ערוץ 2 - הגל הירוק
    • ערוץ External - האות אשר מחובר אל הסקופ דרך היציאה החיצונית אשר נמצאת בצד האחורי של הסקופ בצד שמאל הקיצוני, ניתן למשל לחבר את יציאת הסינכרון של מחולל האותות לשם, מקרים בהם רצוי להסתנכרן עפ"י יציאה זו:
      1. גלים שהתדר שלהם משתנה כמו למשל בסריקת-תדרים במחולל האותות
      2. גלים מאופננים בהם גל עם תדר נמוך רוכב על גל נושא עם תדר גבוה
      3. גלים עם מתחים מאוד נמוכים שהסקופ בקושי יצליח לזהות עקב יחס אות לרעש נמוך מדי (יותר מדי רעש).
    • ערוץ Line - סינכרון עפ"י מתח הרשת, מקרה זה טוב עבור מקרים בהם משתמשים במעגלי יישור המבוססים על מתח הרשת
  2. איזה סוג סינכרון?
    • סינכרון בעליית שעון כפי שרואים באיור הראשון בצד שמאל
      סינכרון בעליית שעון
    • סינכרון בירידת שעון כפי שרואים באיור השני בצד שמאל
      סינכרון בירידת שעון
  3. באיזה מתח (Trigger Level) להתחיל לצייר את הגרף מראשית הצירים?
    • בשני הגרפים הקטנים בצד שמאל, רואים שבדיוק כשהגל הגיע ל-0V הסקופ התחיל לאייר אותו מראשית הצירים.
    • לעומת זאת בגרף לעיל של תמונת המסך של הסקופ, כיוון שהמתח מיושר ע"י דיודה הגרף עלול לא להסתנכרן ולכן צריך לכוון את ה-Trigger Level למתח קצת יותר גבוה מ-0V אך לא גבוה מ-15V כיוון שאז זה יעבור את הגובה של הגל שבאיור והוא שוב לא יצליח להסתנכרן
    • בנוסף נזכיר שוב שכאשר בוחרים את ערוץ Line האפשרות של Trigger Level נעלמת כיוון שהסנכרון מתבצע באופן אוטומטי.

כל האפשרויות שנבחרו מוצגות על מסך משקף-התנודות בצד ימין למעלה (ונשמרות כמובן בתמונות).