Методразработка урока

Министерство образования и науки Донецкой Народной Республики

Государственное профессиональное образовательное учреждение

Донецкий политехнический колледж

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ЭЛЕКТРОННЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ, НАЗНАЧЕНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ, РЕЖИМЫ РАБОТЫ

2 017

Методическая разработка «Электронный осциллограф, назначение, конструкция, режимы работы». – ГПОУ ДПК: Донецк, 2017. – 19 с.

Дисциплина: «Электрические измерения»

Специальность: 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)».

Составитель: Борисенко И.В. преподаватель квалификационной категории «Специалист высшей категории» цикловой комиссии электротехники и автоматики

Розработанная методика представляет собой вспомогательный материал для проведения лекции с использованием новейших информационных технологий и методов обучения для дисциплины «Электрические измерения» на тему «Электронный осциллограф, назначение, конструкция, режимы работы».

Цель разработки – продемонстрировать возможности использования новейших информационно-коммуникационных технологий и мультимедийного оборудования при изучении нового материла для активизации умственной деятельности студентов, получения ими навыков творческого подхода к изучению нового материала и практическому применению современных технологий в области электрических измерений, в частности, измерений с применением электронных измерительных приборов.

Для преподавателей «Электрических измерений» учреждений среднего профессионального образования

Рецензенты: В.А Бурьянова, преподаватель электротехнических дисциплин Государственного профессионального образовательного учреждения «Донецкий промышленно-экономический колледж», преподаватель квалификационной категории «высшая категория»

Л.Н. Корощенко, председатель ЦК электротехники и автоматики Государственного профессионального образовательного учреждения «Донецкий политехнический колледж», преподаватель квалификационной категории «высшая категория»

Одобрена и рекомендована

с целью практического применения

цикловой комиссией электротехники и автоматики

протокол № 1 от «31» августа 2017 г.

Председатель ЦК ____________________Л.Н. Корощенко

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Программой дисциплины «Электрические измерения» предусматривается изучение измерительных приборов, погрешностей измерения, измерительных схем и схем контроля оборудования отрасли. Одним из наиболее универсальных и точных измерительных приборов, используемых при технической эксплуатации и обслуживании электрического и электромеханического оборудования, является осциллограф. В данной разработке рассмотрен электронный осциллограф, его назначение, конструкция, режимы работы.

Изучение материала, которое сопровождается демонстрацией большого количества рисунков, схем и видеороликов сложно представить без применения современных информационно – коммуникационных технологий и мультимедийного оборудования.

В данной разработке продемонстрировано применение информационно-коммуникационных технологий в учебном процессе. Обосновывается важность решения задач, связанных с применением информационных, мультимедийных технических и программных средств с использованием Интернета на всех этапах учебного процесса.

В качестве примера применения информационно-коммуникационных технологий в учебном процессе рассмотрено построение занятия на тему: «Электронный осциллограф, назначение, конструкция, режимы работы». Разработка может быть использована на уроках дисциплины «Электрические измерения». Дополнительно показана разработка мультимедийной презентации и опорного конспекта для закрепления знаний по этой теме.

Использование современных информационно – коммуникационных технологий в преподавании дисциплины «Электрические измерения» позволяет наглядно демонстрировать возможности изучаемых средств измерения и контроля, устройств электрических и электронных измерительных приборов. Использование мультимедийных презентаций, видеоуроков, анимационных роликов позволяет повысить эффективность и мотивацию обучения.

Использование информационно – коммуникационных технологий может обеспечить наглядность, которая способствует комплексному восприятию и лучшему запоминанию материала. Мультимедийные презентации облегчают показ фотографий, рисунков, графиков. Используя анимацию и вставки видеофрагментов, возможно демонстрировать динамичные процессы. Другим преимуществом информационно – коммуникационных технологий является быстрота и удобство воспроизведения всех этих фотографий, графиков и т. п.

На данном занятии с помощью презентации рассмотрены назначение, конструкция электронного осциллографа, с помощью видеороликов показан принцип работы, применение в измерительных схемах.

Материал лекции базируется на достижениях отечественной и зарубежной науки и техники, опыте работы предприятий в области технической эксплуатации и обслуживании электрического и электромеханического оборудования.

ПЛАН ЗАНЯТИЯ

Група: ________ Дата: _____________

Специальность: 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)»

Тема занятия: Электронный осциллограф, назначение, конструкция, режимы работы.

Цель занятия:

Методическая Совершенствовать методику проведения лекций с использованием информационно-коммуникационных технологий

Дидактическая

• изучить принцип работы электронно – лучевой трубки осциллографа;

• изучить структурную схему осциллографа;

• изучить режимы работы осциллографа;

• научиться измерять параметры электрических сигналов с помощью осциллографа;

Развивающая

• развивать познавательную активность студентов;

• развивать творческие навыки в познавательной деятельности;

• развивать память и внимание;

• развивать практические навыки при получении новых знаний.

Воспитательная

• формировать ответственное отношение к своим профессиональным обязанностям;
• формировать интерес к изучаемому предмету лекции, развитию технических умений и профессиональных навыков;
• воспитывать чувство ответственности, творческое мыщление;
• совершенствовать профессиональное внимание, сосредоточенность и активность.

Вид занятия: лекция

Тип занятия: подача нового материала

Форма проведения занятия: эвристическая беседа

Методы и приёмы: репродуктивная и эвристическая беседа с элементами наглядного метода.

Междисциплинарные связи:

Обеспечивающие: Электротехника и электроника

Математика

Инженерная графика

Метрология, стандартизация и сертификация

Материаловедение

Обеспечиваемые: Экологические основы природопользования

Безопасность жизнедеятельности

Охрана труда

Методическое обеспечение занятия

• рабочая программа;

• методическая разработка занятия;

• опорный конспект (Приложение А);

• раздаточный материал (Приложение Б);

• мультимедийная презентация (Приложение В);

• карточки для тестового опроса (Приложение Г);

• видеоматериалы;

• наглядные пособия.

Технические средства обучения:

• мультимедийный проектор;

• экран;

• компьютер.

Програмное обеспечение:

• MS Offise, Word, Power Point;

• KMPlayer;

• AVS Video Editor.

Литература

Базовая

1. Котур В. И. и др. Электрические измерения и электроизмерительные приборы. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 400 с.

2. Гуржій А. М., Поворознюк Н. І. Електричні і радіотехнічні вимірювання. – К.: Навч. книга, 2002. – 287 с.

3. Шаповаленко О. Г., Бондар В. М. Основи електричних вимірювань. – К.: Либідь, 2002. – 320 с.

Вспомогательная

4. Электрические измерения электрических и неэлектрических величин. Под ред. Е. С. Полищука. – К.: Вища. шк., 1984. – 359 с.

5. Данилов И. А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. – М.: Высшая школа, 1990, 418 с.

6. Мамонов П. Н. Сборник задач по электрическим измерениям. – Л.: Судостроенеие, 1986. – 108 с.

7. Панфилов В.А. Электрические измерения. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 288с.

Структура занятия

1. Организационный момент. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..................................1мин.

2. Ознакомление студентов с темой, целью, планом занятия.............................2мин.

3. Мотивация обучения ..........................................................................................2мин.

4. Актуализация опорных знаний ........................................................................10мин.

5. Комментарии к ответам студентов ...................................................................2мин.

6. Изложение нового материала по теме: Электронный осциллограф, назначение, конструкция, режимы работы...............................................................................55мин.

План занятия:

6.1 Конструкция электронного осциллографа|осциллограф|

6.2 Электронно-лучевая трубка

6.3 Характеристики электронно – лучевых трубок

6.4 Принцип работы осциллографа

6.5 Основные характеристики и параметры осциллографа

7. Закрепление знаний студентов...........................................................................3мин.

8. Подведение итогов занятия.... . . . . . . . . . . . . ... . . . ......................... . . . .... . . 2мин.

9. Объявление оценок..............................................................................................2мин.

10. Домашнее задание. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................................1мин.

Общее время занятия 80мин.

ХОД ЗАНЯТИЯ

1. Организационный момент

1.1. Преподаватель проводит проверку присутствия студентов, проверяет готовность студентов к занятию. Проверяет готовность аудитории к занятию.

2. Ознакомление студентов с темой, целью, планом занятия

Преподаватель объявляет тему, цель занятия(тема и цель занятия на слайде, Приложение В).

Тема занятия: «Электронный осциллограф, назначение, конструкция, режимы работы».

Цель занятия:

Дидактическая

• изучить принцип работы электронно – лучевой трубки осциллографа;

• изучить структурную схему осциллографа;

• изучить режимы работы осциллографа;

• научиться измерять параметры электрических сигналов с помощью осциллографа;

Развивающая

• развивать познавательную активность студентов;

• развивать творческие навыки в познавательной деятельности;

• развивать память и внимание;

• развивать практические навыки при получении новых знаний.

Воспитательная

• формировать ответственное отношение к своим профессиональным обязанностя;
• формировать интерес к изучаемому предмету лекции, развитию технических умений и профессиональных навыков;
• воспитывать чувство ответственности, творческое мыщление;
• совершенствовать професстональное внимание, сосредоточенность и активность

Преподаватель объявляет план занятия(план занятия на слайде, Приложение В) :

План занятия:

1. Конструкция электронного осциллографа|осциллограф|

2. Электронно-лучевая трубка

3. Характеристики электронно – лучевых трубок

4. Принцип работы осциллографа

5. Основные характеристики и параметры осциллографа

3. Мотивация обучения

Преподаватель объясняет мотивацию занятия(мотивация занятия на слайде, Приложение В) :

Очень часто при ремонте или наладке электрического и электромеханического оборудования появляется необходимость исследовать электрический сигнал в том или ином узле схемы. Например, чтобы определить влияние паразитных ёмкостей или электромагнитных помех на величину и форму сигнала. В этом случае обычными электроизмерительными приборами нам не обойтись. Для этого мы используем электронный осциллограф, устройство и принцип работы которого изучим на сегодняшней лекции.

Знания, полученные вами на данной лекции, помогут вам в изучении дисциплин: «Экологические основы природопользования», «Безопасность жизнедеятельности», «Охрана труда», «Электротехника и электроника».

4. Актуализация опорных знаний

(репродуктивный метод, тестовый опрос)

Тестовый опрос по предыдущей теме. Тестовые задания даны на карточках.

Демонстрация видеоролика

Студенты просматривают видеоролик «Обзор осциллографов».

5. Комментарии ответов студентов

Преподаватель комментирует результат тестового опроса, обращает внимание на ошибки и указывает на правильные ответы.

6. Изложение и изучение нового материала

(ЛЕКЦИЯ - ПРЕЗЕНТАЦИЯ)

(эвристическая беседа, применение технических средств обучения, наглядный метод)

Преподаватель: Переходим к изучению новой темы.

Преподаватель объявляет тему:

«Электронный осциллограф, назначение, конструкция, режимы работы».

Студенты записывают тему и план лекции.

План лекции

1. Конструкция электронного осциллографа|осциллограф|

2. Электронно-лучевая трубка

3. Характеристики электронно-лучевых трубок

4. Принцип работы осциллографа

5. Основные характеристики и параметры осциллографа

Преподаватель демонстрирует слайды с элементами анимации и видеороликами, с помощью которых знакомит студентов с назначением, конструкцией, принципом работы и применением электронных осциллографов.

По ходу демонстрации слайдов преподаватель комментирует их, предлагает студентам обдумать увиденное и записать краткий конспект в виде тезисов.

Преподаватель: Электронные осциллографы - это|различные| электронные устройства, которые применяются для измерения электрических величин, как на постоянном токе, так и в широкой полосе частот, а также для наблюдения и исследования формы радиосигналов и характеристик радиоэлектронных устройств. Осциллограммы сигналов (картинки, наблюдаемые на экране осциллографа)|осциллограмма| имеют большую|великую| информативность и дают возможность во время анализа сигналов обнаруживать|выявлять,проявлять| сложные закономерности, распознавать|опознавать| природу исследуемых явлений, измерять параметры непрерывных, импульсных, периодических|периодичных| и непериодических сигналов в широком диапазоне частот.

Чтобы понять, как работает осциллограф и как с его помощью можно наблюдать и измерять электрические сигналы, рассмотрим конструкцию осциллографа.

6.1. Конструкция электронного осциллографа|осциллограф|

(Текст лекции, который сопровождается демонстрацией слайдов, Приложение В)

Основными структурными элементами осциллографа (рис.1) являются:

1) электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) со схемами фокусировки луча, управления лучом и высоковольтного питания;

2) канал вертикального отклонения (канал Y);

3) канал горизонтального отклонения (канал X);

4) канал управления яркостью луча (канал Z);

5) канал внешней|наружной| синхронизации (канал S).

В состав осциллографа входят также калибратор амплитуды и длительности и синхронизатор.

Электронно-лучевая трубка предназначена для формирования изображения электрического сигнала.

Канал вертикального отклонения (канал Y) состоит из входного делителя| напряжения, входного усилителя, линии задержки, выходного|выходного| усилителя.

Входной делитель| напряжения обеспечивает высокое входное сопротивление осциллографа в широком диапазоне частот и служит для согласования выходного|выходного| сопротивления источника|истока,родника| измеряемого сигнала и входного сопротивления усилителя.

Основное усиление исследуемого сигнала осуществляется предварительным|предварительным| усилителем канала вертикального отклонения. Усилитель построен по схеме балансного (дифференциального) усилителя. Кроме основной функции — усиления, усилитель выполняет|исполняет| еще некоторые|некие| вспомогательные функции: плавное изменение|смену| коэффициента усиления, балансирования постоянной составляющей, преобразования|преобразования,претворения| сигнала из несимметричного относительно|в отношении,касательно| земли в симметричный.

Линия задержки обеспечивает задержку исследуемого сигнала относительно|в отношении,касательно| начала развертки, которая дает возможность наблюдать передний фронт импульса.

Выходной|выходной| усилитель канала обеспечивает усиление сигнала до|до| значения, необходимого для отклонения луча в пределах экрана|.

Канал горизонтального отклонения (канал X). В состав канала входит генератор развертки, выходной|выходной| усилитель, устройство синхронизации и запускания развертки.

Генератор развертки предназначен для формирования пилообразных| импульсов, необходимых для отклонения электронного луча по горизонтали, пропорционально времени. Генератор развертки имеет три режима работы: автоколебательный, ждущий и одноразовой|однократной| развертки.

Автоколебательный режим предназначен для отображения периодических|периодичных| импульсных и синусоидальных| сигналов. Сигналы внешней|наружной| или внутренней синхронизации поступают на генератор и обеспечивают кратность частоты развертки частоте сигнала.

Ждущий режим используется для отображения кратковременных|| импульсов низкой частоты. Генератор в этом режиме находится в состоянии|стане| готовности к|до| рабочему ходу развертки. Как только импульс запуска есть на входе, начинается рабочий ход развертки. По окончании|по завершении,по истечении| рабочего хода генератор опять|снова| переходит в режим ожидания нового рабочего хода. Яркость изображения импульса на экране пропорциональна частоте импульсов.

Режим одноразовой|однократной| развертки предназначен для запоминания или фотографирования отдельных одиночных импульсов. Генератор развертки находится в состоянии|стане| готовности к|до| запуску. При нажатии кнопки «Пуск» генератор запускает очередной|очередным| импульс.

Чтобы получить изображение большего масштаба, во многих осциллографах|осциллографе| предусмотрен режим «растягивания» во времени. Это достигается увеличением коэффициента усиления выходного|выходного| усилителя канала X в определенное количество раз. Яркость изображения в таком случае уменьшается.

Часто необходимо наблюдать часть импульса, которая|какая| появляется значительно позже начала развертки. Для этого используют две развертки: медленную, которая|какая| дает возможность наблюдать весь импульс и выбирать на нем с помощью|посредством| специальной отметки|метки| нужный участок сигнала, и быструю, которая|какая| запускается несколько ранее|раньше| выбранного|избрал| участка и тем самым обеспечивает изображение большего масштаба.

В большинстве осциллографов|осциллографа| наравне с|наряду с| режимом развертки во времени используется режим отклонения (режим Х-Y) исследуемого сигнала по горизонтали, аналогично тому, как это выполняется|исполняет| в канале Y. Этот режим используется для исследования зависимости одного сигнала от другого, например, для исследования вольт-амперных|вольт| характеристик устройств.

Выходной|выходной| усилитель канала X по назначению и строением|стройкой| аналогичный выходному|выходному| усилителю канала Y.

Устройство синхронизации и запускания развертки предназначено для обеспечения стойкого изображения на экране осциллографа. Для этого начало рабочего хода должно точно совпадать|сбегаться| с одной и той же характерной точкой исследуемого сигнала. В автоколебательном режиме этот процесс привязки начала развертки к|до| началу сигнала называется синхронизацией, а при ждущем и разовом запуске — запуском развертки. Для обеспечения синхронизации и запуска развертки устройство синхронизации генерирует импульс с крутым фронтом в момент времени, когда входной сигнал достигает заданного уровня. Этим импульсом корректируется длительность обратного хода развертки или ее запуск.

Канал управления яркостью луча (канал Z), или управление током электронного луча, служит для установления яркости изображения на экране трубки. Регулировка выполняется|исполняет| как вручную (изменяя|меняет| напряжение на модуляторе), так и с помощью|посредством| усилителя, на вход которого|какого| подают|дают| внешний|наружный| или внутренний сигналы. Основное назначение канала Z заключается в подсветке рабочего хода развертки, для чего во время рабочего хода на вход усилителя подается|дает| прямоугольный импульс подсветки, которая создается генератором развертки и после усиления подается|дает| на модулятор трубки.

Калибратор амплитуды и длительности — это специальный генератор, как правило, прямоугольных колебаний в форме меандра, амплитуда и длительность которых|каких| известны с заданной точностью. Имея на экране изображение такого эталонного сигнала, можно с помощью|посредством| регулировочных устройств устанавливать необходимые параметры осциллографа.

Преподаватель: Основным элементом осциллографа является электронно-лучевая трубка. Именно она позволяет сделать измерение параметров электрического сигнала таким наглядным.

6.2. Электронно-лучевая трубка

С

8

7

теклянный баллон электронно-лучевой трубки изготовляется в форме колбы (рис. 2), в которой|какой| образован высокий вакуум|вакуум-насос|. Электронный прожектор, или электронная пушка, состоит из подогревного катода, модулятора или управляющего электрода| и анодов, которые|какие| фокусируют электронный луч на экране. Подогревной катод 2 — это никелевый| цилиндр, в середине|средине| которого|какого| размещен вольфрамовый нагреватель| 1. На торцевой|торцовой| части катода с внешней|наружной| стороны нанесен слой оксида|оксида|, который обеспечивает эмиссию электронов в сторону экрана|. Катод окружен управляющим электродом (модулятором) 3|с|, который|какой| изготовляется в виде металлического цилиндра с отверстием в торце и предназначен для регулировки плотности|густоты| электрического луча. На модулятор подается|дает| отрицательный относительно|в отношении,касательно| катода потенциал и электроны, которые вылетают из|с| катода и направ-ляются|устремляют| в сторону|сторону| модулятора, под действием электрического поля между катодом и модулятором изменяют|меняют| направление своего движения, отклоняясь|отклоняющийся| к|до| оси луча.

С увеличением отрицательного потенциала модулятора часть электронов приобретет большое|великое| отклонение и не пройдет сквозь отверстие, то есть, изменяя|меняет| потенциал модулятора, можно регулировать плотность|густоту| луча и яркость светящегося пятна на экране.

Для последующей фокусировки луча предназначены аноды 4 и 5. Оба они цилиндрические с диафрагмой для ограничения поперечного сечения луча. У первого фокусирующего| анода положительный|положительный| потенциал относительно|в отношении,касательно| катода составляет 200...500 В. Под действием сил электрического поля первого анода электронный луч сжимается (фокусируется). Второй анод, ускоряющий, размещен на определенном расстоянии от первого на оси трубки и находится|перебывает,пребывает| под положительным|положительным| потенциалом 1000...2000В относительно|в отношении,касательно| катода. Между двумя анодами возникает электрическое поле, попав в которое|какое| электроны отклоняются|отклоняющийся| к|до| оси луча и приобретают ускорение в направлении движения к|до| экрану 7.

Экран электронно-лучевой трубки покрыт специальной смесью (люминофором), которая|какая| светится под действием ударов электронов (то есть когда сфокусированный луч попадает в определенную точку экрана|, эта точка начинает светиться). Для изготовления люминофоров используют оксиды|оксид| цинка, бериллиевого| цинка, смесь сульфата цинка с сульфатом кадмия и тому подобное. Эти материалы имеют послесвечение| — они продолжают светиться определенное время после прекращения действия электронного луча.

Часть энергии электронного луча превращается в световую энергию в виде светящегося пятна диаметром| меньше 1 мм. Остальная энергия передается|передает| электронам экрана|, предопределяя вторичную эмиссию. Вторичные электроны улавливаются проводящим графитовым слоем, называемым аквадагом (8), который|какой| покрывает внутреннюю цилиндрическую и коническую части колбы и соединен со вторым анодом.

Отклоняющие пластины 6 предназначенные для отклонения электронного луча от оси в двух взаимно перпендикулярных|перпендикуляр| направлениях. Первая пара пластин отклоняет|отклоняющий| электронный луч в вертикальной плоскости и называется вертикальными отклоняющими| пластинами, а вторая — в горизонтальной плоскости и называется горизонтальными отклоняющими| |пластинами. С помощью|посредством| системы отклоняющих| пластин можно осуществить произвольное движение луча, разложив его на вертикальную и горизонтальную составляющую.

Электронно-лучевые трубки с магнитным управлением состоят из катода, модулятора и первого анода такой же конструкции|стройки| и назначения, что и в трубке с электронным управлением. Роль второго анода выполняет|исполняет| аквадаг. Для фокусировки луча предназначена специальная фокусирующая| катушка. Отклоняющая система состоит из двух пар|пары| отклоняющих| катушек, оси которых|каких| взаимно перпендикулярны|перпендикуляр|.

Демонстрация видеоролика

Студенты просматривают видеоролик «Конструкция ЭЛТ».

Преподаватель: Рассмотрим, какими параметрами характеризуется электронно-лучевая трубка.

6.3. Характеристики электронно – лучевых трубок

К|до| основным характеристикам электронно-лучевых трубок относятся чувствительность, полоса пропускания, длительность послесвечения|, рабочая площадь экрана| и другие характеристики.

Чувствительность трубки S определяется отклонением l луча на экране, вызванным напряжением U, приложенным к|до| отклоняющим| пластинам:

По большей части чувствительность трубок находится в пределах (0,5...5) мм/В. С увеличением частоты чувствительность трубок уменьшается. Верхней частотой полосы пропускания трубки считается частота, на которой|какой| чувствительность трубки уменьшается в √2| раз (на 3дБ) по сравнению с|в сравнении с| чувствительностью трубки на нижних частотах. В большинстве электронно-лучевых трубок верхняя частота составляет около|порядка| 100 МГц.

Длительность послесвечения| характеризуется интервалом времени от момента прекращения действия электронного луча до|до| момента, когда яркость изображения уменьшится до 1 % от начальной|первоначальной| яркости. Чтобы облегчить наблюдение кратковременных| одиночных или медленных сигналов, применяют трубки с длительным послесвечением| (большим, чем 0,1с|). Специальные запоминающие| трубки дают возможность хранить|беречь| изображение сигналов на время от нескольких минут до нескольких суток.

Рабочая площадь экрана| определяется диаметром| трубки. Цвет изображения определяется типом люминофора. Наибольшее распространение получили трубки с зеленым свечением. Для фотографирования осциллограмм|осциллограммы| более приемлемы трубки с голубым свечением.

Преподаватель: А теперь, когда мы знаем, как устроен осциллограф, знаем, как устроена и работает его электронно-лучевая трубка, самое время перейти к рассмотрению того, как работает электронный осциллограф.

6.4. Принцип работы осциллографа

Принцип действия осциллографа заключается в превращении|преобразовании,претворении| исследуемых электрических сигналов в видимое изображение (осциллограмму) на экране электронно-лучевой трубки. Сигнал измерительной информации подается|дает| на вход Y канала вертикального отклонения. Делитель напряжения вместе с входным и выходным|выходным| усилителем обеспечивают широкий диапазон амплитуд исследуемых сигналов. Коэффициент делителя| напряжения, а также коэффициент усиления можно изменять|менять| в широких пределах|границе,черте|. Пропорциональный по амплитуде сигнал из|с| выходного|выходного| усилителя поступает на пластины вертикального отклонения электронно-лучевой трубки. Отклонение луча по вертикали прямо пропорциональное амплитуде переменного|изменяемого,меняющегося,обменного,сменного| сигнала А:

y = k ·А.

Коэффициент пропорциональности зависит от коэффициента делителя| напряжения и коэффициентов усиления входного и выходного|выходного| усилителя и имеет ряд|вереницу| фиксированных значений. С помощью|посредством| переключателя на передней панели осциллографа можно выбрать|избрать| и установить любое|какое-нибудь| фиксированное значение коэффициента пропорциональности k. Значения коэффициента усиления проградуированы по напряжению, которое|какое| приходится|приникает| на одно вертикальное деление| (обозначение « вольт/деление| »).

Синхронизатор. Чтобы получить на экране изображение сигнала, развернутого по времени, на горизонтальные пластины электронно-лучевой| трубки нужно подавать|давать| напряжение, которое|какое| линейно растет|вырастает| с течением времени. Такое пилообразное| напряжение формируется|формующий| генератором развертки, усиливается усилителем канала X и подается|дает| на горизонтальные пластины.

Изображение периодического|периодичного| сигнала на экране осциллографа будет стойким в том случае, когда длительность развертки кратна периоду сигнала. Для достижения этой кратности служит синхронизатор, с помощью|посредством| которого|какого| можно изменять|менять| длительность развертки.

Синхронизатор работает|трудится| в режиме «внутренняя синхронизация», если он запускается импульсами исследуемого сигнала. В режиме «внешняя|наружная| синхронизация» синхронизатор запускается импульсами внешнего|наружного| сигнала, который|какой| подается|дает| на вход синхронизатора.

Изменения|смена| длительности развертки в широких пределах|границе,черте| выполняют|исполняют| степенями. Переключатель, на котором|каком| проградуирована горизонтальная шкала осциллографа, находится на передней панели.

Для повышения точности измерения горизонтальную и вертикальную шкалы осциллографа необходимо периодически калибрировать|калибровать| с помощью|посредством| калибратора напряжения и калибратора длительности.

Для наблюдения, регистрации и измерения параметров одноразовых|однократных| сигналов или сигналов с большим|великим| периодом повторения предназначены запоминающие| осциллографы|осциллограф|, изображение на которых|каких| может сохраняться|храниться| долгое время (до нескольких часов).

Демонстрация видеоролика

Студенты просматривают видеоролик «Принцип работы осциллографа».

Линейная развертка. В режиме линейной развертки сигнал с частотой, которую|какую| необходимо измерять|вымеривать,вымерять|, подается|дает| на вход канала вертикального отклонения. С помощью|посредством| синхронизации достигают стойкого изображения на экране осциллографа. Частоту измеряют, подсчитывая визуально количество полных колебаний за единицу времени. Период колебаний измеряют также визуально с помощью|посредством| шкалы, нанесенной на экране осциллографа.

Если осциллограф двухканальный или двухлучевой, то можно измерять|вымеривать,вымерять| сдвиг|смещение| фаз между двумя колебаниями одинаковой частоты, подавая|дает| их на входы каналов вертикального отклонения.

Сдвиг|смещение| фаз можно измерять|вымеривать,вымерять| также и с помощью|посредством| одноканального осциллографа, если один сигнал подать на вход вертикального отклонения, а второй — на вход внешней|наружной| синхронизации.

С инусоидная развертка. Если сигнал с измеряемой частотой подать на вход канала вертикального отклонения осциллографа, а сигнал с известной образцовой частотой подать на вход канала горизонтальной развертки, то на экране осциллографа можно получить так называемые фигуры Лиссажу — сложные траектории|траекторию| движения электронного луча, вид которых|каких| зависит от соотношения частот f_X/f₀ и от угла сдвига|смещения| фаз

(рис. 3).

Циклическая|цикличная| развертка. В этом режиме на вход горизонтального и вертикального каналов подаются|дают| сигналы одной и той же образцовой частоты, известной с заданной точностью, и сдвинутые друг относительно|в отношении,касательно| друга на π/2. На экране осциллографа электронный луч будет двигаться вдоль окружности|окружности|, причем длительность одного оборота равняется периоду образцового сигнала.

Сигнал с измеряемой частотой f_X| подается|дает| на модулятор электронно-лучевой трубки и таким образом модулируется яркость изображения — в положительный полупериод| изображения ярче, а в отрицательный — менее яркое. Если f_X| f₀|, то в изображении окружности|окружности| на экране осциллографа появляются светлые и темные участки. Количество светлых или темных участков равняется кратности n измеряемой f_X| и образцовой f₀| частот

n = f_X / f₀

f_X = n · f₀

Пунктирное изображение окружности|окружности| на экране неподвижно только при условии кратности f_X| / f₀|, потому|оттого| визуально добиваются кратности, изменяя|меняет| образцовую частоту f₀|.

Демонстрация видеоролика

Студенты просматривают видеоролик «Фигуры Лиссажу».

Преподаватель: Если нам потребуется выбрать электронный осциллограф для выполнения ремонта или наладки электрического и электромеханического оборудования, то необходимо знать, на какие параметры и характеристики осциллографа следует обратить внимание.

6.5. Основные характеристики и параметры осциллографа.

Коэффициент отклонения (m_U|) — это отношение напряжения входного сигнала U_X| к|до| отклонению луча l_X|, вызванного этим напряжением, то есть: m_U=U_X/l_X. В наиболее распространенных осциллографах|осциллографе| коэффициент отклонения находится в диапазоне 50 мкВ/деление...10 В/деление. Коэффициент отклонения — это параметр, обратнопропорциональный|обращенный| к|до| чувствительности осциллографа S_U| по напряжению:

Полоса пропускания — это диапазон частот, в пределах которого|какого| коэффициент отклонения уменьшается не больше, чем 3дБ (в 0,707 раз|) по сравнению с|в сравнении с| коэффициентом отклонения на некоторой|некоей| средней (опорной) частоте. Для низкочастотных осциллографов|осциллографа| полоса пропускания находится в пределах|границе,черте| от нуля|ноля| до 5 МГц; для универсальных осциллографов|осциллографа| верхняя частота диапазона достигает десятков мегагерц, для высокочастотных — сотен мегагерц.

Коэффициент развертки (m_t|) — отношение интервала времени ∆t к отклонению луча l под действием напряжения развертки за это время: m_t=∆_t/l_X. Современные осциллографы|осциллограф| имеют широкий диапазон коэффициентов развертки от сотых долей|доли,части| микросекунд на деление| к|до| единицам секунд на деление|.

Входное сопротивление осциллографа определяется сопротивлением входного делителя| напряжения. Для уменьшения|сбавки| погрешности взаимодействия входное сопротивление должно быть как можно большим.

Входное сопротивление и входная емкость осциллографа характеризуют степень влияния осциллографа на режим работы исследуемой электрической цепи|окружности| и определяют погрешность взаимодействия. Чтобы уменьшить эту погрешность, необходимо увеличивать входное сопротивление и уменьшать входную емкость.

Усилители канала Y вносят амплитудную и фазовую динамические|динамичные| погрешности, предопределенные ограниченностью полосы пропускания усилителей. Нелинейность амплитудных характеристик усилителей также искажает|уродует| форму сигнала.

Визуальный отсчет параметров сигналов по осциллограммам|осциллограммой| приводит к|до| погрешностям, предопределенным параллаксом, конечной|концевой| шириной луча и дискретностью отсчета по шкале. Параллакс может возникнуть в процессе отсчета по шкале, размещенной на некотором расстоянии от экрана| трубки. В современных осциллографах|осциллографе| применяются безпараллаксные| экраны со шкалой, нанесенной на внутренней поверхности экрана| трубки. Погрешность, предопределенная шириной луча, оценивается|оценивает| половиной его ширины, а погрешность дискретности – половиной цены деления| шкалы.

Преподаватель: Давайте посмотрим на характеристики осциллографа, который мы рассматривали на сегодняшнем занятии. Они записаны в «Техническом паспорте» изделия или в «Руководстве по эксплуатации».

Технические характеристики осциллографа ОМЛ – 2М

Коэффициент отклонения (m_U|) — от 0,01 до 50,0 В/деление (12 фиксированных значений)

Полоса пропускания — от 3Гц до 5МГц

Коэффициент развертки (m_t|) — от 0,1 мкс/деление до 50,0 мс/деление (18 фиксированных значений)

Входное сопротивление осциллографа — 1МОм.

И, конечно, стандартные для любых электроприборов – эксплуатационные характеристики: питающее напряжение (220 В); потребляемая мощность (не более 40 ВА); продолжительность работы (не более 8 часов); габаритные размеры; масса.

Применим полученные знания при решении задач.

Пример. На пластины горизонтального и вертикального отклонения ЭЛТ подано постоянное напряжение 5 В. Определить расстояние от центра до светящейся точки, если чувствительность вертикально и горизонтально отклоняющих устройств соответственно равна 3 и 5 мм/В.

Решение. Чувствительность 3 мм/В означает, что при подаче на вертикально отклоняющее устройство напряжения 1 В точка сместится вверх на 3 мм. Тогда при подаче 3 В точка сместится на 3 * 5 = 15 мм.

Аналогично рассуждая, получим, что вправо точка сместится на 5 * 5 = 25 мм.

Расстояние между точками Т1 и Т2 составит:

7. Закрепление знаний студентов

Преподаватель предлагает студентам посмотреть видеоролик для закрепления материала. После просмотра преподаватель задает студентам вопросы, комментирует их ответы, делает оценку относительно внимательности студентов и степени усвоения ими лекционного материала.

Демонстрация видеоролика

Студенты просматривают видеоролик «Измерение параметров электрического сигнала с помощью осциллографа».

Контрольные вопросы

1. Для чего используется катод в электронно – лучевой трубке (ЭЛТ)?

2. Почему модулятор ЭЛТ называют управляющим электродом?

3. Какой потенциал подают|дают| на первый (фокусирующий) анод?

4. Для чего в ЭЛТ используется второй анод?

5. Как называется система отклонения электронного луча?

6. За счет чего точка на экране ЭЛТ светится?

7. Из|с| какого материала изготовляют аквадаг?

8. Для чего используется входной усилитель в осциллографе?

9. Что входит в канал вертикального отклонения (канал Y)?

10. Что входит в канал горизонтального отклонения (канал X)?

11. Для чего предназначен генератор развертки в осциллографе?

12. Зачем на экран осциллографа нанесена масштабная сетка?

13. Как с помощью|посредством| осциллографа можно измерять|вымеривать,вымерять| амплитуду напряжения?

14. Как с помощью|посредством| осциллографа можно измерять|вымеривать,вымерять| период и частоту электрического сигнала?

8. Подведение итогов занятия

Преподаватель комментирует результат фронтального опроса, правильность ответов при фронтальном опросе, комментирует активность студентов на лекции. Далее преподаватель подводит общий итог занятия, акцентируя внимание на достижении цели занятия.

9. Объявление оценок

Преподаватель объявляет оценки, полученные студентами в ходе занятия.

10. Домашнее задание.

Преподаватель задаёт домашнее задание.

(Домашнее задание и литература на слайде, Приложение В).

[1], стр. 297— 316., 339— 377;

[2], стр. 258— 268., 233— 235;

[3], стр. 72— 85.

Преподаватель ______________ И.В.Борисенко

21