אוסצילוסקופ

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

אוסצילוסקופ בפעולה

אוסצילוסקופ (בקיצור הנפוץ: סקופ ובעברית: משקף תנודות) הוא מכשיר מדידה שמציג על צג אותות מתח חשמלי (בציר האנכי) כפונקציה של הזמן או מתח חשמלי אחר בציר האופקי.

[עריכה] תאור

שרטוט סכמתי של חזית אוסצילוסקופ מודרני

אוסצילוסקופ טיפוסי הוא מכשיר בצורת תיבה ובחזיתו צג קטן, מחברים חשמליים רבים וכפתורי בקרה, וחיבור לרשת החשמל מאחור. כדי לשפר את דיוק המדידה מצוירת על המסך רשת עדינה המחלקת אותו לריבועים קטנים, בדרך כלל בצלע שאורכה כסנטימטר. כל צלע כזו נקראת חלוקה. את האות הנמדד מחברים לאחד ממחברי הקלט (המכונים כניסות). כל כניסה היא בדרך כלל מחבר קואקסיאלי מסוג BNC, שכבל קואקסיאלי מחבר אותה לנקודה בה נמדד המתח. חלק מהאוסצילוסקופים נמכרים עם התקני מדידה מיוחדים (probes) שכוללים לעתים הגבר פנימי, ואלה מחוברים לסקופ בכבל מיוחד.

במצב הפעולה הרגיל חוזר האוסצילוסקופ ומציג צורת גל באמצע גובה הצג, משמאל לימין. אחד הכפתורים, בסיס הזמן (timebase) מגדיר את המהירות שבה מוצג האות, ביחידות של שניות (או מילישניות, מיקרושניות וכדומה) לכל חלוקה אופקית. כשהמתח הנמדד הוא אפס הוא מוצג על הציר האופקי. כשהוא חיובי הוא מוצג מעליו, וכדומה. כפתור אחר שולט על הציר האנכי, וקובע את הרגישות שבה מוצג האות, ביחידות של וולט (או מיליוולט) לכל חלוקה אנכית. העקומה המוצגת מראה את השתנות המתח כפונקציה של הזמן שמתעדכנת ללא הפסקה. בגלל שהתצוגה מכוילת בשני הצירים אפשר למדוד קצב של תופעות או הפרעות באות הנמדד, ולאמוד בדיוק טוב את גודל שינויי המתח.

כשהאות הנמדד משתנה באופן מחזורי ניתן לראות אותו בצורה יציבה למדי על ידי בחירת חלוקת זמן שמתאימה לתדירות האות. לדוגמה, אם מודדים סינוס בתדירות 50 הרץ, כלומר זמן מחזור של 20 מילישניות, ניתן לשנות את חלוקת הזמן כך שהזמן הכולל שבו האות יוצג הוא 20 מילישניות. במצב זה אמור להיות מוצג מחזור יחיד של האות באופן יציב. לרוע המזל, חוסר יציבות של הסקופ או של מקור האות גורם במקרים רבים לאות המוצג לרטט על המסך והדבר מקשה על המדידה.

כדי להתגבר על בעיות אלה נמצאת ברוב הסקופים כניסת סינכרון המכונה טריגר (trigger). במצב טריגר אין הסקופ חוזר ומצייר את צורת האות ללא הפסקה, אלא לאחר הצגה יחידה הוא ממתין לאירוע מסוים לפני שהוא חוזר ומציג את האות שוב. האירוע הפשוט והנפוץ ביותר הוא השוואה של המתח בכניסת הטריגר למתח סף מסוים, והמתנה עד שהמתח חוצה סף זה (עולה מעליו או יורד מתחתיו). הסינכרון מאפשר להציג את המתח הנמדד בצורה יציבה, אם הוא מחזורי, או להציג כראוי אותות מיוחדים שאינם מחזוריים, כגון פולס יחיד.

[עריכה] שימושים נפוצים

אחד השימושים בנפוצים באוסצילוסקופ הוא כציוד בדיקה לאיתור תקלות בציוד אלקטרוני. בניגוד לוולטמטר האוסצילוסקופ יכול להציג באופן גרפי את השתנות האות, והדבר מאפשר להבין את מקור התקלה בהסתמך על התנהגות המתח כפונקציה של הזמן. בבדיקה של ציוד אלקטרוני על ידי סקופ ניתן לראות את צורת המתח בנקודות שונות במעגל. אם על רכיב מסוים האות איננו או שצורתו אינה תקינה, עוברים ובודקים את צורת האות בדרגות מוקדמות יותר, עד שנמצא המקור לתקלה.

שימוש אחר הוא בפעילות של פיתוח מעגלים. במקרים רבים מעגלים שתכנונם הושלם ומיוצרים בפעם הראשונה אינם פועלים לפי הדרישה, אם בגלל בעיות בייצור המעגל, הרכבת הרכיבים עליו, או בגלל טעויות תכנון. הסקופ מאפשר בדיקה של התנהגות האותות בכל נקודה במעגל והשוואתם לאות שאמור היה להיות באותה נקודה. כאשר יש הבדל נדרש תיקון המעגל, באמצעים שונים.

[עריכה] אופן הפעולה

[עריכה] אוסצילוסקופ שק"ק

האוסצילוסקופ הפשוט והוותיק ביותר שנבנה מבוסס על שפופרת קרן קתודית (שק"ק), בסיס זמן, מגבר אופקי ומגבר אנכי, וספק כוח. סקופ כזה מכונה היום "סקופ אנלוגי" כדי להבחין בינו ובין "סקופים דיגיטליים" שנעשו נפוצים מאז שנות ה-90.