R8840711-01.jpg
Oscilloskop
Oscilloskopet er et måleinstrument som primært lar oss se spenning som funksjon av tid. Oscilloskopet måler kun spenning, og vil kun vise oss målinger som innbefatter spenning og tid. Dersom vi for eksempel ønsker å måle strøm, må vi måle spenningsfallet over en gitt motstand, og så regne oss til strømmen. På grunn av at vi har spenning over tid, egner oscilloskopet seg meget bra til måling av peridodetid, fall- og stigetid og andre tidsavhengige spenningsmålinger.

Oscilloskopet kan ikke ødelegges av menyinstillinger. Skulle dere rote dere bort i menyer, kan oscilloskopene lett tilbakestilles til standardinstillinger. Til tross for at menyinstillinger ikke kan ødelegge oscilloskopet, kan uvetting tilkobling gjøre det. Av den grunn må oscilloskopets måleinnganger ALDRI kobles til nettspenningen. Videre bør man være forsiktig med måleprobene. Les gjennom avsnittet om måleprober før disse tas i bruk.

Tilkoblinger

Oscilloskopet har 3 BNC-tilkoblinger på fremsiden. Tilkoblingene CH1 til C24 går henholdsvis til kanal 1 opp til kanal 2. Tilkoblingen merket med EXT-TRIG er for eksternt triggsignal. Ekstern trigging kan ativeres fra tigger-menyen. Normalsett vil ikke denne inngangen bli benyttet. Vær oppmerksom på at jord på innsignalet er koblet til nettspenningens jord. Jordsigalet på alle inngangen er derfor og koblet sammen. For bruk av oscilloskopets prober, les avsnittet om probene for å bruke probene riktig.

Prosedyre for enkelt måleoppsett

  • Start målingen med å tilbakestille oscilloskopet. Trykk på knappen «Default setup». Funksjonen tar noen sekunder for å fullføre.
  • Trykk på «CH1 MENU» og kontroller instillingen «Probe». Dersom måleprobe benyttes, og dempeleddet på proben er satt til 10X, skal probe stå på 10X. Brukes ikke måleprobe, eller at probens dempeledd er satt til 1x, skal probe stå på 1X.
  • Kontroller innstillingen «Coupling». Normalt vil «DC» være instillingen som skal brukes. Dersom et svakt vekselspenningsignal som i tillegg har har en stor likespenning skal måles, må «AC» velges. «AC» medfører at likespenningskomponenten fjernes ved å koble en kondensator i serie med signalet, internt i oscilloskopet. GND er for å se hvor nullpunktet er.
  • Juster VOLTS/DIV og POSITION til spenningskurven dekker minst halve skjermen, men ikke går utenfor.
  • Trykk på «SET TO 50%» under trigger-knappene eller juster LEVEL til ønsket triggnivå.  Juster SEC/DIV til skjermen viser mellom en og tre perioder av signalet. Alternativt mellom 1 til 3 ganger det måleområdet som er av interesse.

Kontroller validiteten av måleresultatet - Volt/div og sec/div

Det er lett å gjøre en feil måling, og ta målingen for gitt. Derfor er det viktig at man i ettertid kontrollerer målingens validitet. I nedre venstre hjørne er volt/div angitt etter CH x. Volt/div sier hvor mange volt en rute er i y-rettning. Bruk dette til å estimere det målte signalets spenning og vurder om dette kan stemme. Gjør samme prosedyre for signalets periode. Under midten av rutenettet står verdien for sec/div. Sec/div angir sekunder på rute i x-rettning. Kontroller det målte signalets periode og eventuelt frekvens, ut fra det forventede signalet.

Måleteknikk

Referansepunkt

Inngangene på oscilloskopet er knyttet sammen i et felles referansepunkt. Denne referansen er viderekoblet til oscilloskopets kasse, som igjen, av sikkerhetsmessige årsaker, er koblet til strømnettets jord. Ved måling med oscilloskopet i en krets vil derfor referansepunktet for alle inngangskanalene være knyttet sammen med strømnettets jord. Denne felles referanse begrenser de mulighetene for å måle fritt med oscilloskopet.

Strømmåling

Oscilloskopet i segselv kan kun måle spenninger. For å måle strøm må vi innføre et system som omgjør strømmen vi skal måle, til spenning. Dette gjør vi ved å sette inn en målemotstand i målekretsen. Denne motstanden må være liten, slik at den får minimal virkning på den oprinnelige kretsen. Strømmen finnes ved å måle spenningen over den insatte motstanden, og deretter beregne strømmen ved hjelp av Ohms lov. Samme teknikk som forklart bruk her, bruker et multimeter for å måle strøm.

Sikkerhet

Oscilloskopets innganger er følsomme for høye spenninger. Spenningen i strømnettet overgår den maskimale innspenningen. I tillegg representerer sammenkoblingen av referansepunktet med nettstrømmens jord en fare for kortsluttning som er kraftig nok til å ødelegge oscilloskopets inngang. Av denne grunn må aldri oscilloskopet begyttes til måling av nettstrøm eller spenning uten spesialutstyr.

Betjeningsknapper

Oscilloskopets betjeningsknapper er delt inn i 5 områder: Vertical - Kanalknapper. Tegning av innspenningen langs Y-aksen. Horizontal - Tidsaksen - Hastigheten tegning skjer langs X-aksen. Trigger - Når opptegning starter. Menus - Undermenyer for instillinger og avansert funksjonalitet. * Skjerm taster - Varierer med hvilken meny som er åpen. Funksjon viser på skjermen.

Hjelp og tilbakestilling av oscilloskopet

Siden oscilloskopene på Hackerspace står i et læringsmiljø hvor det oppfordres til litt prøving og feiling på egenhand, skjer det ofte at oscilloskopets instilling kan være helt på tur.

DEFAULT SETUP En av de første knappene dere bør kjenne til er derfor knappen «DEFAULT SETUP». «Default setup»-knappen stiller oscilloskopet tilbake til standardinstillingen. «Default setup» tar ca 5 sekunder. Ved å etterpå trykke på CH 1 MENU er man tilbake til standardmenyer for kanal 1.

Standardinstilling vil si at kun kanal 1 er på skjermen. Videre blir kanalen satt til 1 volt pr divisjon. Tidsaksen blir satt til 500mikrosek pr. divisjon. Trigging blir satt til kanal 1, stigende flanke ved passering gjennom origo.

OBS: Default settings antar at du bruker en måleprobe med 10 ganger dempning. Inngangen blir derfor satt til å gange inngangspenningen med 10. Dersom det brukes ren BNC-kabel, eller måleprobe som ikke har dempeleddet påslått MÅ denne instillingen endres for å få riktig måleresultat. Dersom «default setup» feilaktig ble trykket, kan man trykke på «Undo Default Setup» I skjerm-menyen. Dette vil bringe oscilloskopet tilbake til de instillinger det hadde før «default setup» ble trykket.

Help-knappen viser oscilloskopets innebygde hjelpmeny. Ved å trykke på help, kommer hjelpsiden for menyen / siden du var på automatisk opp. Videre navigasjon i hjelpmenyen foregår med skjermtastene og posisjons-skru-knappen under «horizontal». Posisjons-skru-knappens endrede funksjon indikeres ved at lysdioden under skru-knappen lyser.

Betjeningsknapper under «VERTICAL»

Tilsvarende knapper på alle kanalene har i utgangspunktet samme funksjon. Posisjonsknappene for kanal 1 og 2 kan utføre alternativ posisjonering på ekstramarkører når disse aktiveres. Når posisjonsknappene har alternativ funksjon, lyser diodene merket «CURSOR 1» og «CURSOR 2». Kanaler aktiveres ved å trykke på «CH1 MENU». Dersom kanalmenyen allerede er fremme på skjermen, og «CH1 MENU» trykkes igjen, deaktiveres kanalen.

VOLTS/DIV

Ved å skru på denne skruknappen endres skaleringen langs Y-aksen på oscilloskopet. Signalet kan ved hjelp av denne gjøres større eller mindre.

CH 1 MENU

Åpner menyen for kanalinstillingene. De forskjellige instillingene kommer opp på skjermen og kan betjenes med skjermknappene.

POSITION CURSOR 1

Flytter kanalens nullpunkt opp eller ned langs Y-aksen. Det nåværende nullpunktet vises ved hjelp av en pil i kanalens farge i venstre side av skjermens rutenett.

MATH MENU

Åpner menyen for matematiske funksjoner. Under denne menyen ligger funksjon som addisjon og subtraksjon av to kanaler, samt FFT-analyse av ønsket kanal. De forskjellige instillingene kommer opp på skjermen og kan betjenes med skjermknappene.

Betjeningsknapper under «HORIZONTAL»

EXT TRIG SEC/DIV

SEC/DIV-skru-bryteren velger hvor mange sekund pr. rute langs X-aksen oscilloskopet har. Ved å skru på denne vil kurven strekkes eller forminskes i X-rettning.

HORIZ MENU

Åpner menyen for tidsinstillingene. De forskjellige instillingene kommer opp på skjermen og kan betjenes med skjermknappene. Disse instillingene ansees for å være utenfor de elementære forklaringene i denne veiledningen og det henvises derfor til oscilloskopets hjelpmeny eller manual for forklaring.

POSITION HELP/SCROLL

Skrubryteren justerer forskyvningen av nullpunktet ut fra der hvor triggingen til oscilloskopet skjer. Justering av denne vil flytte kurven langs X-aksen.

SET TO ZERO

Denne knappen nullstiller X-aksens nullpunkt til å ligge i origo.

Betjeningsknapper under «TRIGGER»

Triggerknappene styrer når på en signalkurve skjermen begynner å tegne signalet.

TRIG VIEW

Når knappen holdes inne tegnes en stipplet linje på skjermen som representerer spenningsnivået trigging skjer på.

FORCE TRIG

Utfører manuelt trigging av sjermtegning. Denne funksjonen er for når oscilloskopet opererer utenfor automatisk trigging.

SET TO 50%

Setter triggpunktet til 50% av amplituden til signalet som triggingen er satt til å følge.

USER SELECT

Skru-knappen «LEVEL» er for å manuelt justere hvor på kurven triggnivået skal ligge. På skjermen viser trignivået ved hjelp av en gul pil til høyre i rutediagramet.

TRIG MENU

Triggfunksjonaliteten har og en egen undermeny med instillinger som kan aksesseres med «TRIG MENU»-knappen.

Knappene print og probe check

PRINT

Printknappen brukes normalr sett ikke. Den er for de tilfeller der oscilloskpet er koblet til skriver, eller når den brukes compct-flash minnekort for lagring av kurver. For lagring av kurver på datamaskin, brukes eget program.

PROBE CHECK

«Probe check»-knappen brukes for automatisert probetest. Ved å koble proben til «Probe comp»-terminalene lokalisert rett venstre for CH1-inngangen, kan oscilloskopet selv teste om proben er feilkalibrert. Problems dempeledd må være aktivert når testen skal utføres. Vær obs på at denne testen bør utføres manuelt om ytterste presissjon kreves av målingene.

PROBE COMP

«Probe comp»-terminalene gir ut en firkant-puls på 5V og 1kHz. Disse terminalene brukes om til kalibrering av proben. Merk at «probe check» ikke tester probene i forhold til kalibrering. Dette må gjøres manuelt. Se neste avsnitt.

Knapper for datainnsamlingsmodus

Loaklisert til høyre på øvre knapplinje, disse knappene styrer oscilloskopets datainnsamling.

AUTO SET

Ved bruk av autoset vil oscilloskopet gjøre en kvalifisert gjettning på hvilken måling du prøver å utføre bassert på signaler på inngangen. Deretter vil det sette instillingene deretter og gi valg om utførelse av noen automatiserte målinger via skjermtastene. Merk at autoset kan være utkoblet for å ivareta opplæringgrunnlaget.

RUN/ STOP

Knappen starter og stopper oscilloskopets innsamling av måledata. Ved å trykke på denne knappen fryses oscilloskopets bilde. Aktiv modus viser i midten over rutenettet på skjermen.

SINGLE SEQ

«Single seq» aktiverer enkel-innsamlingsmodus. Oscilloskopet vil i den modusen kun samle inn data ên gang etter at triggingtilstanden har skjedd. Denne modusen er tiltenkt innsamling av hendelser som skjer sjelden. For å komme tilbake til normal modus trykkes «RUN/STOP»

Menyknapper

Menyknappene gir adgang til oscilloskopets avanserte funksjoner. De fleste menyene styres med skjermknappene. Enkelte menyer bruker og noen av posisjons-skrubknappene for tilleggsstyreing. Når skruknappene endrer funksjon, vil en lysdiode under skruknappen indikere dette.

«Measure» - automatiserte målinger

«Measure»-menyen har 5 målinger tilgjengelig. Disse er automatiserte målinger som kan settes opp for hver kanal.

Oppsett av målingene skjer ved hjelp av skjermtastene. Tilgjengelige målinger er: frekvens, periode, snittverdi, topp-til-topp, eng. peek-to-peek, RMS for første periode, minimumsverdi, maksimumsverdi, stigetid, falltid, positiv pulsbredde og negativ pulsbredde. Videre hjelp om disse målingen finnes ved å trykke på HELP på oscilloskopet. Vær obs på kilder til målefeil når disse automatiserte målingene benyttes.

«Cursor» - målelinjer

«Cursor»-menyen styrer to to målelinjer som enten kan settes opp til å måle spenning, langs y-aksen, eller tid, langs x-aksen. Hvilken måling som nyttes velges under «type» på skjermknappene. «Source» angir hvilken kanal målingene hentes fra.

Når en måling er aktivert, vises verdien ved de to målelinjenes posisjon, samt differansen mellom dem.

Posisjonen til målelinjene kan endres ved hjelp av «position»-skruknappene for kanal 1 og kanal 2. Når disse skruknappene styrer målelinjene, lyser lysdioden under skruknappene.

«Acquire» - Målemetode

Menyen «Acquire» styrer oscilloskopets datainnsamlingsmetode. Normalt sett vil oscilloskopet samle data ved hjelp av enkel punktprøving. Dette vil i de fleste målinger være godt nok. Men enkel punktprøving kan til tider medføre en del støy på målingene. I slike tilfeller vil det være lurt å be oscilloskopet om å ta snitt målinger.

Snittmålinger kan tas som snittet av 4, 16, 64 eller 128 enkeltpunktprøvinger. Vær oppmerksom på at kurvens respons til endinger i påtrykk vil være meget treg når det brukes høy snittmåling. Dette nettopp fordi kurven vist på skjermen er snittet av nåværende måling og et gitt antall tidligere målinger.

I «Peek Detect»-modus vil oscilloskopet tegne to streker, en for øvre grense og en for nedre. Disse strekene representerer de topp- og bunnivåene signalet er mellom.

«Display» - Visningsmetode og kontrast

«Display»-menyen presenterer to måter eller format for å representere de målte verdiene på. Oscilloskopet opereret normalt med tid langs x-aksen og spenning langs y-aksen. Dette er kjent som YT-modus.

Oscilloskopet har og en annen modus, kjent som XY-modus. I XY-modus vil signal på CH1-inngangen angi verdi langs x-aksen, og signal på CH2-inngangen angi verdi langs y-aksen. Dette medfører at signalene nå blir plottet i et x-y-koordinatsystem.

Videre kan vi under displaymenyen spesifisere om vi ønsker å tegne målingene våre som vektorer eller punkter. Som vektoter vil oscilliskopet tegne streker mellom målepunktene slik at vi sår en kontinuerlig kurve. I «Dots»-modus tegner oscilloskopet kun de enkelte målepunktene og vi har ikke lengre en kontinuerlig kurve.

«Persist»-instillingen ser hvor lenge oscilloskopet skal beholde de forrige kurvene på skjermen, til tross for at nye kurver tegnes over. Dette er et «billigalternativ» til digitalfosfor- effekt som finnes på svært dyre oscilloskop.

«Utility» - Generelle instillinger

«Utility»-menyen inneholder oscilloskopets instillinger. Her finnes og filsystemoperasjoner for lagring til minnekort. Videre finnes oppsett av skriver og link til PC.

Skulle oscilloskopet ende opp med en språkinnstilling som er uforståelig, kan dette endres ved å trykke seg inn på «utillity», og så benytte nederste skjernknapp til å bla gjennom de forskjellige språkene.

«Save/Recall» - Lagring på minnekort

I «Save/Recall»-menyen kan man lagre og hente frem instillinger eller skjermbilder. Disse kan enten lagre på et svært begrenset antall plasser internt i oscilloskopet, eller på minnekort satt i på baksiden av oscilloskopet. Bruk helpmenyen for videre veiledning.

Måleprober

Måleprober for oscilloskop er spesiallagde ledninger laget for å gi best mulig målinger.