Урок по теме "Электронный осциллограф"

ДЕЙСТВИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

ДЕЙСТВИЯ УЧАЩИХСЯ

1. Введение в тему урока

Вопрос 1. Кто из Вас изготовил к сегодняшнему уроку электронные макеты?

Вопрос 2. Когда мы имеем дело с электрическими схемами, то какие физические величины нам приходится измерять?

Вопрос 3. Какие для этого нам нужны приборы?

Вопрос 4. А есть ли приборы, с помощью которых мы можем измерить сразу все эти параметры?

Пояснение: с помощью тестера мы можем измерить напряжение, ток, сопротивление. А вот есть прибор, с помощью которого мы можем измерять сразу все параметры, снимать вольтамперные характеристики, например, диода, транзистора, изучать свойства магнитных материалов, наблюдать форму исследуемого сигнала. А сигналы, которые выдают собранные вами устройства, самые разнообразные по форме: это может быть синусоида, прямоугольные импульсы, пилообразное напряжение. И этот прибор – осциллограф, изучением которого мы сегодня и займемся.

Предлагает ученикам с помощью микрофона наблюдать на экране осциллограмму (форму сигнала) при произношении различных звуков. (Форма звукового сигнала определяет тембр голоса).

Показывают макеты, перечисляют: акустическое реле, мультивибратор, световой индикатор, номеронабиратель, электрическую сирену.

Демонстрируют работу своих макетов.

Перечисляют: электрический ток, напряжение, частоту сигнала, фазу, мощность, сопротивление.

Амперметр, вольтметр, ваттметр, частотомер, фазометр.

Возможный ответ: тестер

2. Принцип работы осциллографа

ОБЪЯСНЕНИЕ.

Слайд 1. Электронный осциллограф – прибор для наблюдения на экране электронно-лучевой трубки переменных во времени электрических процессов. Электронная пушка служит для создания электронного луча и фокусирования его на экране. Отклоняющая система смещает луч в двух взаимно-перпендикулярных направлениях и состоит из двух пар пластин Х-Х и Y-Y. Экран покрыт люминофором, свечение которого и вызывает электронный луч. Для визуального наблюдения сигнала на пластины Х-Х через усилитель подают напряжение пилообразной формы. В начальный момент времени пятно находится в левой части экрана. По мере роста напряжения оно смещается слева направо, т.е. луч совершает прямой ход. После достижения максимального значения, происходит резкий спад напряжения и электронный луч совершает обратный ход. Затем процесс повторяется и в результате послесвечения люминофора на экране трубки появляется горизонтальная светящаяся линия, служащая осью времени. Если теперь на пластины У-У через усилитель подавать исследуемое напряжение, например, синусоидальной формы, то это вызовет отклонение луча в вертикальном направлении. В результате одновременного действия полей на электронный луч (развертывающего и исследуемого сигнала) на экране возникает его временная развертка. Для получения устойчивого изображения необходимо, чтобы отношение периодов пилообразного напряжения и изучаемого сигнала составляло целое число( ручка синхронизации). Есть ручки для регулировки яркости луча, его фокусировки.

Активное восприятие информации.

3. Измерение амплитуды, периода, частоты. Теоретическая часть.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ. Electronics WorkBench. При помощи осциллографа имеется возможность не только наблюдать осциллограмму исследуемого сигнала, но предусматривается возможность измерения амплитуды напряжения, периода и частоты, а также других параметров. Для этих целей в осциллографах имеются калибро-ванные значения усиления вертикального отклонения (ручка пер. "V/дел") и дли-тельности развертки (ручка пер."mS/дел"). На экран электронно-лучевой трубки нанесена т.н. масштабная сетка. Каждая позиция указанных переключателей обозначена определенным числом, обозначающим цену деления масштаб- ной сетки (К). Для определения численного значения измеряемого параметра исследуемого сигнала достаточно воспользоваться формулой (1). A = К * N (1), где : А - численное значение параметра исслед. сигнала, К - цена деления масштабной сетки. N - число делений масштабной сетки, в которые укладывается измеряемый параметр.

П р и м е р. Предположим, что ручка пер. "V/дел" находится в положении "0.5" т.е. К = 0.5 V/дел , изображение амплитуды синусои-дального сигнала по вертикали укладыва- ется в 3 деления, т.е. N = 3 . Амплитуда напряжения сигнала будет Um = 0.5 * 3 =1,5 V. Аналогично определяются временные пара-метры сигналов. При этом учитывается значение коэффициента длительности развертки (пер."mS/дел") и число делений масштабной сетки по горизонтали, уклады-ваемых (допустим) на осциллограмму сигнала, cоответствующей периоду. Период определя-ется по формуле 2. Т = К * N (2) Если известен период синусоидального сигнала Т, то частота этого сигнала определяется по формуле 3. f = 1 / Т Hz (3)

П р и м е р 2. Допустим, пер." mS/дел" установлен в положение 0.5.В осциллограмму, соответствующую периоду исследуемого сигнала укладывается 4 деления. Тогда период

Т =0.5 * 4 = 2 mS. Частота f =1 / 2 * 10 = 500 Hz

Активное восприятие информации

4. Измерение амплитуды, периода. Практическая часть. Работа с осциллографом.

РАЗБИВКА НА КОМАНДЫ. Игровой элемент «Восхождение на пик знаний». Получение заданий (с помощью кубика или юлы) по работе с осциллографом.

ЗАДАНИЕ 1. Определить амплитуду неизвестного сигнала.

ЗАДАНИЕ 2. Определить период неизвестного сигнала.

Работают с осциллографом, определяют параметры.

На фоне слайда «Ум заключается не только в знании, но и в умении приложить их на деле».

5. ФИГУРЫ ЛИССАЖУ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ.

ВОПРОС. Отключаем от входа Х-Х генератор пилообразного напряжения, находящийся внутри осциллографа и теперь будем подавать сюда сигнал от внешнего генератора синусоидальных колебаний. Итак, на взаимно перпендикулярные пластины Х-Х и У-У подаем две синусоиды со сдвигом по фазе 90⁰ Что будем получать на экране осциллографа?

Показ в Electronics WorkBench.

Если частота исследуемого сигнала неизвестна, то, меняя частоту на генераторе стандартных сигналов и, получив круг на экране осциллографа, мы, тем самым, определим неизвестную частоту.

Если частоты не совпадают, то на экране будем наблюдать так называемые фигуры Лиссажу, по которым тоже можно определить частоту неизвестного сигнала, подаваемого на пластины У-У по формуле: n_x

f_y = --- f_x

n_y

Показ в Electronics WorkBench.

ОТВЕТ: окружность.

РАССУЖДЕНИЯ: х = Аsin ωt

y = Аcos ωt

x ² + y² = А² - уравнение окружности.

Частоты при этом должны совпадать.

6. Работа с осциллографом. Определение частоты сигнала по фигурам Лиссажу.

ПРОДОЛЖЕНИЕ РАБОТЫ КОМАНДА-МИ. Игровой элемент «Восхождение на пик знаний». Получение заданий (с помощью кубика или юлы) по работе с осциллографом.

ЗАДАНИЯ 1, 2 Определить частоту неизвестного сигнала.

Работают с осциллографом, определяют параметры.

На фоне слайда «Ум заключается не только в знании, но и в умении приложить их на деле».

7. П О Д В Е Д Е Н И Е И Т О Г О В У Р О КА, Д О М А Ш Н Е Е З А Д А Н И Е

Определение победившей команды.

Вопрос. Что мы сегодня узнали, чему мы сегодня научились?

А теперь вернемся к нашим поделкам и исследуем форму их сигналов с помощью осциллографа (может быть на следующем уроке).

Узнали: для чего нужен осциллограф, как он работает, научились измерять с его помощью амплитуду, период, частоту неизвестного сигнала.