Oscilloskop Trigger Controls

#11: Tektronix Oscilloscope Triggering controls and their usage (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Oscilloskop Trigger Controls

AC elektriske kredsløb


Spørgsmål 1

Et meget nyttigt værktøj til at observere roterende objekter er et strobe lys . Dybest set er et strobe-lys ikke mere end en meget lysende flashpære forbundet til et elektronisk pulsgenereringskredsløb. Blitzpæren udsender med jævne mellemrum en lys, kort lyspuls i overensstemmelse med frekvensen indstillet af pulskredsløbet. Ved at indstille perioden for et strobelys til perioden for en roterende genstand (således at pæren blinker en gang pr. Omdrejning af objektet), vil objektet fremstå som en hvilken som helst menneskelig observatør for at være still snarere end at rotere:

Et problem ved brug af et strobe lys er, at lyspulsernes frekvens skal nøjagtigt matche frekvensen af ​​objektets rotation, ellers vil objektet ikke synes at stå stille. Hvis flashfrekvensen er uoverensstemmende, selvom den mindste mængde, ser objektet sig langsomt at rotere i stedet for at stå stille.

Analoge (CRT-baserede) oscilloskoper ligner i princippet. En gentagen bølgeform ser ud til at "stå stille" på skærmen på trods af at sporet er lavet af en lyspotte af lys, der konstant bevæger sig over skærmen (bevæger sig op og ned med spænding og fejer venstre mod højre med tiden). Forklar, hvordan svinghastigheden af ​​et oscilloskop er analog med flashhastigheden for et strobe-lys.

Hvis et analogt oscilloskop er placeret i "free-run" -tilstanden, vil det udvise det samme frekvens mismatch-problem som strobe-lyset: hvis fejningsraten ikke er nøjagtigt tilpasset til den periode, hvorpå bølgeformen vises (eller et helt tal flere deraf ), vil bølgeformen langsomt rulle horisontalt over oscilloskopskærmen. Forklar hvorfor dette sker.

Reveal svar Skjul svar

Det bedste "svar" jeg kan give til dette spørgsmål er at få et analogt oscilloskop og en signalgenerator og eksperimentere for at se, hvordan "free-run" -funktionen virker. Hvis dit oscilloskop ikke har en "free-run" -tilstand, kan du efterligne det ved at indstille triggerstyringen til "EXTERNAL" (uden nogen sonde forbundet til "EXTERNAL TRIGGER" -indgangen. Du skal indstille svejsekontrollen meget nøje for at få enhver bølgeform "låst" på displayet. Indstil signalgeneratoren til en lav frekvens (10 Hz er god), så den venstre til højre fejning af prikken er tydeligt synlig, og brug "vernier" eller "Fin" timebase justeringsknap for at variere sweep-frekvensen som nødvendigt for at få bølgeformen til at stå stille.

Bemærkninger:

Virkelig, den bedste måde jeg har fundet for eleverne at lære dette princip er at eksperimentere med et rigtigt oscilloskop og signalgenerator. Jeg anbefaler stærkt at oprette et oscilloskop og signalgenerator i klasseværelset under diskussionstid, så dette kan demonstreres live.

Spørgsmål 2

Antag, at en metaldetekteringsføler var forbundet til et strobe-lys, så at lyset blinkede hver gang et blæserblad passerede af sensoren. Hvordan ville denne opsætning variere i drift fra en, hvor strobe-lyset er fritgående "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/01918x01.png">

Reveal svar Skjul svar

I dette system synes ventilatoren altid at stå stille i en position, hvor et blæserblad ligger nær sensoren.

Opfølgningsspørgsmål: Hvordan ville strobe-lyset reagere, hvis blæserhastigheden blev ændret? Forklar dit svar i detaljer.

Bemærkninger:

Dette spørgsmål fortæller begrebet oscilloskop udløsende: venter indtil en begivenhed opstår, før du tegner formen af ​​en bevægende bølgeform. Ofte finder jeg nye studerende, der er bedre forbundet med sådanne mekaniske analogier end direkte til elektroniske abstraktioner, når de først lærer oscilloskopoperation.

En vigtig detalje at bemærke i dette scenario er, at stroben vil blinke fire gange per ventilatorrotation!

Spørgsmål 3

Den eneste måde at konsekvent garantere en gentagen bølgeform vil fremkomme "stadig" på en analog oscilloskopskærm er for hvert venstre-til-højre feje af CRTs elektronstråle for at begynde på samme punkt på bølgeformen. Forklar hvordan "udløsersystemet" på et oscilloskop virker for at opnå dette.

Reveal svar Skjul svar

"Trigger" kredsløbet på et oscilloskop initierer hvert venstre-til-højre sweep af elektronstrålen kun, når visse betingelser er opfyldt. Normalt er disse betingelser, at det indgangssignal, der måles, opnår et bestemt spændingsniveau (indstillet af teknikeren) i en bestemt retning (enten stigende eller faldende). Andre betingelser for udløsning er dog mulige.

Bemærkninger:

Udløsning er en kompleks funktion for eleverne at forstå selv simple analoge oscilloskoper. Brug så meget tid med eleverne som du skal for at give dem forståelse på dette område, da det vil være meget nyttigt i deres labwork og i sidste ende i deres karriere.

Spørgsmål 4

På dette oscilloskop skal du identificere placeringen af ​​triggerniveaukontrollen og forklare hvad den gør:

Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Knappenes placering bør være let for eleverne at bestemme. Sværere er måske forklaringen på knobens funktion.

Spørgsmål 5

Antag at et oscilloskop er oprettet for at vise en trekantbølge:

Den vandrette positionsknap drejes derefter med uret, indtil den venstre kant af bølgeformen er synlig:

Nu er det punkt, hvor bølgeformen udløser, tydeligt synlig, ikke længere skjult for visning forbi venstre side af skærmen:

Hvad sker der nu, hvis udløserknappen drejes med uret "# 5"> Reveal svar Skjul svar

Bølgeformen skifter til venstre, da udløserniveauet er hævet:

Bemærkninger:

Der er ikke noget særligt om en trekantbølge her. For at være helt ærlig var det den nemmeste bølgeform for mig at tegne, som havde en skrånende kant til at udløse!

Af den måde, at eleverne virkelig forstår hvordan udløsende værker er, er det vigtigt for dem at bruge tid på at "lege" med et oscilloskop og en signalgenerator forsøger ting som dette. Der er kun så meget man kan lære om driften af ​​en maskine ved at læse!

Spørgsmål 6

Antag at et oscilloskop er blevet oprettet for at vise en trekantbølge, mens den vandrette positionskontrol drejes med uret, indtil den venstre kant af bølgeformen er synlig:

Derefter ændrer teknikeren hældningskontrollen, ændrer den fra "stigende" til "faldende":

Tegn bølgeformens nye udseende på oscilloskopskærmen, med hældningskontrollen omvendt.

Reveal svar Skjul svar

Bølgeformen begynder på samme spændingsniveau, kun på "nede" side i stedet for på "op" side:

Bemærkninger:

Der er ikke noget særligt om en trekantbølge her. For at være helt ærlig var det den nemmeste bølgeform for mig at tegne, som havde en skrånende kant til at udløse!

Af den måde, at eleverne virkelig forstår hvordan udløsende værker er, er det vigtigt for dem at bruge tid på at "lege" med et oscilloskop og en signalgenerator forsøger ting som dette. Der er kun så meget man kan lære om driften af ​​en maskine ved at læse!

Spørgsmål 7

En studerende eksperimenterer med et oscilloskop og lærer at bruge udløserkontrollen. Mens drejeknappen drejes med uret, ser den den effekt, den har på bølgeformens position på skærmen. Derefter forsvinder bølgeformen med et yderligere drejning af niveauknap. Nu er der absolut ingenting vist på skærmen! Når niveauet drejes modsat (mod uret), vises bølgeformen pludselig på skærmen igen.

Baseret på den beskrevne adfærd har denne studerende oscilloskop udløserkontrollen indstillet til Auto- tilstand eller i Norm- tilstand "# 7"> Reveal svar Skjul svar

Denne elevs oscilloskop er indstillet i Norm- tilstanden. Hvis den blev indstillet i Auto- tilstanden, ville sporet som standard være "free-running", uanset om triggerniveauet blev sat over eller under bølgeformens amplitude. I stedet for fuldstændigt at forsvinde vil bølgeformen rulle horisontalt og ikke "stå stille", hvis triggerniveauet blev sat for højt eller for lavt.

Bemærkninger:

Bed dine elever om at forklare, hvilken tilstand de mener, oscilloskopet skal normalt indstilles til til almindelig brug.

Spørgsmål 8

Hvordan vil oscilloskopet udløse, hvis kontrollen er indstillet til Linjekilde i stedet for A- eller B- indgange:

Reveal svar Skjul svar

I denne tilstand udløser oscilloskopet strømlinjebølgeformen.

Opfølgningsspørgsmål: Hvilken omstændighed kan du tænke på, der ville kræve denne udløsende kilde "noter skjult"> Noter:

"Line" triggering er en meget nyttig funktion, især til at arbejde på line-powered og line-synkroniseret kredsløb. SCR- og TRIAC-baserede motorstyringskredsløb kommer straks i tankerne her, ligesom brute-force (lineære) strømforsyningskredsløb!

Spørgsmål 9

Store elektriske motorer og andre stykker roterende maskiner er ofte udstyret med vibrationssensorer til at opdage ubalancer. Disse sensorer er typisk forbundet med et automatisk afbrydelsessystem, så maskinen slukker for det, sensoren registrerer for stor vibration.

Nogle af de mest populære industrielle sensorer genererer en jævnspænding, der er proportional med den fysiske afstand mellem sensorens ende og nærmeste metalliske overflade. En typisk sensorinstallation kan se sådan ud:

Hvis maskinen kører glat (eller hvis den lukkes og ikke drejer overhovedet), vil udgangsspændingen fra sensoren være ren DC, hvilket angiver en konstant afstand mellem sensorenden og akseloverfladen. På den anden side, hvis akslen bliver ubalanceret, vil den bøje alligevel så lidt, hvilket bevirker, at afstanden til sensortoppen varierer periodisk, når den roterer under sensoren. Resultatet vil være et sensorudgangssignal, der er en AC "ripple" overlejret på en DC-forspænding, idet frekvensen af ​​denne krusningsspænding er lig med frekvensen af ​​akselens rotation:

Vibrationskontrolkredsløbet måler amplituden af ​​denne krusning og initierer en shutdown, hvis den overstiger en forudbestemt værdi.

En ekstra sensor, der ofte leveres på store roterende maskiner, er en synkroniseringsimpulsføler . Denne sensor fungerer ligesom de andre vibrationssensorer, bortset fra at den er bevidst placeret i en sådan stilling, at den "ser" en nøglebane eller anden uregelmæssighed på den roterende akseloverflade. Følgelig udsender "synkroniseringssensoren" en kvadratbølge "hak" puls, en gang pr. Akselrevolution:

Formålet med denne "synkroniseringspuls" er at tilvejebringe et vinkelreferencepunkt, så enhver vibrationstoppe set på nogen af ​​de andre sensorsignaler kan være placeret i forhold til synkroniseringspulsen. Dette gør det muligt for en tekniker eller ingeniør at bestemme hvor i hver aksel drejning er der nogen toppe.

Dit spørgsmål er dette: Forklar hvordan du vil bruge synkroniseringspulsudgangen til at udløse et oscilloskop, således at hvert feje af elektronstrålen over oscilloskopets skærm begynder på det tidspunkt.

Reveal svar Skjul svar

Tilslut "synkroniser" pulsudgangen til "External Input" -stikket på oscilloskopets frontpanel, og indstil triggerkilden i overensstemmelse hermed:

Bemærkninger:

Der er mange elektroniske (ikke-mekaniske) eksempler man kunne bruge til at illustrere brugen af ​​ekstern udløsning. Jeg vil gerne introducere noget som dette en gang imellem for at udvide elevernes tanker ud over verden af ​​små komponenter og printkort. De praktiske anvendelser af elektronik er legion!

Spørgsmål 10

En studerende forsøger at måle en AC-bølgeform overlejret på en jævnspænding, som udføres af følgende kredsløb:

Problemet er, hver gang eleverne bevæger kredsløbets DC-biasjusteringsknap, taber oscilloskopet dens udløsende og bølgeformen begynder at vildt rulle over bredden af ​​skærmen. For at få oscilloskopet til at udløse AC-signalet igen, skal eleven ligeledes flytte udløserknappen på oscilloskoppanelet. Undersøg indstillingerne på elevernes oscilloskop (vist her) og afgøre, hvad der kunne konfigureres forskelligt for at opnå ensartet udløsning, så den studerende ikke behøver at justere udløserniveauet igen hver gang hun justerer kredsløbets DC-biaspænding igen:

Reveal svar Skjul svar

Sæt udløserkoblingskontrollen fra "DC" til ÄC ".

Bemærkninger:

For at de studerende skal kunne besvare dette spørgsmål, skal de forstå selve kredsløbets funktion. Diskuter med dem hvorfor og hvordan reostat er i stand til at ændre mængden af ​​DC "bias" -spænding på AC-signalet, og derefter udvikle sig til at diskutere oscilloskopets udløsning.

Spørgsmål 11

En studerende ønsker at måle spændingsspændingen fra en AC-DC strømforsyning. Dette er den lille vekselstrøm, der er overlejret på DC-udgangen på strømforsyningen, hvilket er en naturlig konsekvens af vekselstrøm til DC-konvertering. I en veludformet strømforsyning er denne "ripple" -spænding minimal, normalt i intervallet mellem millivolt peak-to-peak, selvom DC-spændingen er 20 volt eller mere. At vise denne "ripple" -spænding på et oscilloskop kan være en udfordring for den nye studerende.

Denne særlige studerende ved allerede om AC / DC-koblingskontrollerne på oscilloskopets input. Indstillet til "DC" koblingsfunktionen er ripplen en knap synlig snigle på en ellers lige linje:

Efter at indgangskanalens koblingskontrol er blevet skiftet til "AC", øger eleven den vertikale følsomhed (færre volt per division) for at forstørre rippelspændingen. Problemet er, at rippelbølgeformen ikke går i gang med oscilloskopets udløsning. I stedet ser alle de studerende en sløring, da bølgeformen hurtigt ruller vandret på skærmen:

Forklar hvilke indstillinger de studerende kan ændre på oscilloskopet for at udløse denne bølgeform korrekt, så den vil "holde stille" på skærmen.

Reveal svar Skjul svar

Måske den nemmeste ting at gøre er at sætte triggerkilden til "Line" i stedet for "A", så at oscilloskopet har et større signal til at udløse. Dette er dog ikke den eneste mulighed, den studerende har!

Bemærkninger:

Dette er et meget realistisk scenario, en som dine elever sikkert vil støde på, når de bygger deres egne AC-DC strømforsyningskredsløb. Ripplespænding, der er så lille AC-mængde overlejret på en sådan (relativt) stor DC-forspænding, er en udfordring for den nye studerende at "låse ind" på hans eller hendes oscilloskopskærm.

Sørg for at diskutere andre muligheder end line triggering. Vær også sikker på at diskutere, hvorfor line triggering virker i denne situation. Det er ikke et middel til at udløse alle lav-amplitude bølgeformer, på nogen måde! Det sker bare med at arbejde i dette scenario, fordi krusningsspændingen er en direkte funktion af AC-spændingen og som sådan er harmonisk relateret.

Spørgsmål 12

Alle elmotorer udviser en stor "inrush" -strøm, da den oprindeligt startede på grund af den fuldstændige mangel på mod-EMF, når rotoren endnu ikke er begyndt at dreje. I nogle applikationer er det meget vigtigt at vide, hvor stor denne forbigående strøm er. Vist her er en måleopsætning for et oscilloskop til at tegne indgangsstrømmen til en DC-motor:

Forklar, hvordan denne kredsløbskonfiguration gør det muligt for oscilloskopet at måle motorstrøm, når det klart er et spændingsmåleinstrument.

Forklar også, hvordan oscilloskopet kan indstilles til kun at vise en "feje" over skærmen, når motoren startes, og hvor de vertikale og vandrette følsomhedsknapper skal indstilles til korrekt læsning af indgangsstrømmen.

Reveal svar Skjul svar

Shunt-modstanden udfører den aktuelle til spændingskonvertering, der er nødvendig for oscilloskopet til måling af strømmen.

For at vise kun ét "feje" skal oscilloskopudløsningen indstilles til single mode. Af den måde virker det exceptionelt godt på digitale lagringsoscilloskoper, men ikke så godt på analoge oscilloskoper.

Der er ingen "nemme" svar til, hvordan du indstiller de vertikale og vandrette kontroller. Emner at overveje (og diskutere i klassen!) Omfatter:

Forventet startstrøm (flere gange fuld load current)
Skaleringsfaktor tilvejebragt af resistiv shunt
Typisk rampetid for motor, i sekunder

Udfordringsspørgsmål: Jo større shunt-modstandsværdien er, desto stærkere er signalet modtaget af oscilloskopet. Jo mindre shunt-modstanden er, desto svagere er signalet modtaget af oscilloskopet, hvilket gør det vanskeligt at præcist udløse og måle strømens toppværdi. Baseret på disse oplysninger kan man være tilbøjelig til at vælge den største shuntmodstandsstørrelse til rådighed - men det vil medføre andre problemer. Forklar hvad de andre problemer er.

Bemærkninger:

Dette spørgsmål stammer fra direkte, personlig erfaring. Jeg har engang arbejdet med konstruktionen af ​​et servomotorstyringssystem til positionering af roterende ventiler, og vi havde problemer med at motorerne slog over grænseværdierne ved opstart. Jeg havde brug for at måle den typiske indgangsstrøm magnitude og varighed. Heldigvis havde jeg et digitalt lagringsoscilloskop til min rådighed, og jeg satte op for dette kredsløb for at gøre målingerne. Om en halv times arbejde opsatte alle komponenterne, og jeg havde de oplysninger, jeg havde brug for. Det digitale oscilloskop gav mig også digitale "screenshot" -billeder, som jeg kunne sende til de ingeniører, der arbejder med projektet med mig, så de kunne se de samme data, som jeg så.

Spørgsmål 13

Antag at du kiggede på denne bølgeform i et oscilloskop display:

Dette er en vanskelig bølgeform at udløse, fordi der er så mange identiske førende og bageste kanter at udløse fra. Uanset hvor triggerniveaustyringen er indstillet, eller om den er indstillet til stigende eller faldende kant, vil bølgeformen tendens til at "jitter" frem og tilbage vandret på skærmen, fordi disse kontroller ikke kan diskriminere den første puls fra de andre impulser i hver klynge af pulser. Ved starten af ​​hver "feje" er nogen af disse impulser tilstrækkelige til at starte udløsning.

En udløsende kontrol, som hjælper med at stabilisere en sådan bølgeform, er trigger-hold-off- kontrollen. Forklar, hvad denne kontrol gør, og hvordan det kan virke for at gøre denne bølgeform mere stabil på skærmen.

Reveal svar Skjul svar

"Holdoff" -kontrollen indstiller en justerbar periode efter hver trigger, selv hvor efterfølgende begivenheder ignoreres.

Bemærkninger:

Et målrettet minimalt svar (som sædvanligt!) Vises i svarafsnittet for dette spørgsmål. Forståelse af, hvordan holdoff fungerer kan meget vel kræve praktisk erfaring for nogle studerende, så jeg anbefaler stærkt at oprette en demonstration i klasseværelset til brug under diskussionen af ​​denne oscilloskopfunktion.

Spørgsmål 14

En tekniker måler to bølgeformer af forskellig frekvens samtidig på et dual-sporoscilloskop. Bølgeformen målt ved kanal Ä "synes at udløses helt fint, men den anden bølgeform (kanal" B ") ser ud til at være udtræk: waveshape ruller langsomt vandret over skærmen som om sporet var fritgående.

Dette giver et problem for teknikeren, fordi kanal B's bølgeform er den mere vigtige at have "låst" på plads til visning. Hvad skal teknikken gøre for at gøre kanal B's display stabil "# 14"> Reveal svar Skjul svar

Skift triggerkildestyringen fra Ä "til" B ".

Opfølgningsspørgsmål: Hvis ovenstående råd er taget, vil kanal B's bølgeform blive "låst" på plads, men kanal A's bølgeform begynder nu at rulle over skærmen. Er der nogen måde at låse begge bølgeformer på plads, så ingen synes at rulle over skærmen?

Bemærkninger:

Ligesom så mange oscilloskopprincipper, forstås det måske bedst ved at bruge et oscilloskop. Prøv at oprette to signalgeneratorer og et oscilloskop i dit klasseværelse, så du kan demonstrere disse kontroller, mens du diskuterer dem med dine elever.

Spørgsmål 15

En anden udfordrende slags bølgeform til at "låse ind" på en oscilloskop-skærm er en, hvor en højfrekvent bølgeform overlejres på en lavfrekvent bølgeform. Hvis de to frekvenser ikke er heltalsmultipler (harmoniske) af hinanden, vil det være umuligt at få dem begge til at holde stille på oscilloskopdisplayet.

Imidlertid har de fleste oscilloskoper frekvensspecifikke afvisningskontroller tilvejebragt i udløserkredsløbet for at hjælpe brugeren med at diskriminere mellem blandede frekvenser. Identificer disse kontroller på oscilloskoppanelet, og forklar hvad der vil blive brugt til hvilke omstændigheder.

Reveal svar Skjul svar

Opfølgningsspørgsmål: Identificer filterkretserne internt til oscilloskopet, der er forbundet med hver af disse "afvisning" -kontroller.

Bemærkninger:

At finde kontrollerne på oscilloskoppanelet bør ikke indebære nogen vanskelighed for de fleste studerende, i hvert fald når de indser, hvad kontrollerne kaldes. Nøglen til at besvare dette spørgsmål er at undersøge ordene "afvisning" og "udløser" i forbindelse med oscilloskopkontrol.

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →