2.3 Вибір вимірювальної апаратури

Для діагностики і налагоджування блоку СІФУ комплектного електроприводу БТУ 3601 використовуємо такі прилади, як осцилограф мод. АСК-7203, генератор прямокутних імпульсів мод. Г5-54 та комбінований прилад (частотомір, мультиметр) мод. АСК-5021.

Універсальний 3-канальний аналоговий осцилограф мод. АСК-7203 використовується для дослідження форми електричних сигналів в діапазоні 0…200 МГц шляхом візуального спостереження і вимірювання їх амплітуд; для налагодження низькочастотної та високочастотної радіоапаратури як в лабораторіях, так і в цехових умовах.

Рис. 2.3.1 Осцилограф мод. АСК-7203

Технічна характеристика:

• 200 МГц, 3 канала, 8 треків;

• зберігання викликів до 32 настройок;

• швидкодіюча функція установки;

• повна ТВ-синхронізація РАL, NТS, НDTV з вибором кадрів;

• чутливість від 2мВ/діл, розвертка від1нс/діл;

• 5-розрядний частотомір;

• курсивні вимірювання

• 3-й канал з чутливістю 50мВ, 100мВ і 500мВ/діл.

Електронно-променева трубка:

• прямокутна, 6-дюймова форма з підсвіткою шкали;

• робоча область 8?10діл (1діл=10мм);

Вертикальна система відхилення променю (вісь Y):

• вертикальний режим СН1…3, АDD АLT, СНОР (555кГц±1%);

• СН1, СН2:

• чутливість 2мВ/діл…5В/діл (з кроком 1-2-5);

• плавна настройка 2мВ/діл…12.5В/діл;

• точність пропускання ±2%;

• полоса пропускання (-3 дБ);

• граничні полоси (фільтр) 0…20 МГц;

• розрахунковий час наростання 1.75 нс;

• час затримки сигналу на екрані 30 нс;

• режими входів АС (закритий), DС (відкритий), GND (заземлення);

• максимальна вхідна напруга ±400В;

• перемикання полярності завдяки 2-му каналу.

Горизонтальна система відхилення променю (вісь Х):

• горизонтальне відображення А, АLТ, В, Х-Y;

• частотомір:

• 5-розрядний;

• точність ±0.01%;

• діапазон частот 2Гц…100МГц;

• зберігання:

• кількість установок – 32;

• час зберігання 30000год. при 25?С.

Живлення:

• напруга АС 100…240В;

• частота 50…400Гц;

• потужність 110 ВА.

Умови експлуатації:

• температура, при якій гарантовані параметри +10…+35?С;

• температура зберігання -20…+40?С;

• вологість при зберіганні 50…90% (+20…+40?С).

Рис. 2.3.2 Електронно-променева трубка осцилографа

Будова та принцип роботи.

Електронно-променевий осцилограф є одним з най універсальних і найважливіших засобів у сучасній електровимірювальній техніці.

Основним вимірювальним елементом електронного осцилографа є електронно-променева трубка.

Електронно-променева трубка – спеціальний скляний балон, в якому створений вакуум. Всередині балону знаходиться система електродів, що містить катод з ниткою розжарювання, мембрану (або сітку) та аноди, призначена для створення вузького пучка електронів – електронного променя. Катод, який розжарюється під дією струму, що протікає через нитку розжарювання, стає джерелом електронної емісії. Для надання електронному пучку швидкості, достатньої для засвічення люмінофора, яким покрита внутрішня поверхня екрану, використовують прискорювальні електроди (аноди) за допомогою дільника напруги, а його інтенсивність, а отже і яскравість точки світлового пучка на екрані – зміною від'ємної, відносно катода, напруги зміщення на керуючій сітці за допомогою дільника напруги.

На шляху до екрана електронний промінь проходить між двома парами похилих металевих пластин, що регулюються. Наявність напруги між цими пластинами викликає відхилення електронного променя в електростатичному полі між ними. Одна пара пластин відхиляє промінь в горизонтальному напрямку (електроди), а інша – у вертикальному (електроди).

Відхилення точки світлового променя в координатах Х та Y пропорційне відповідним напругам U_Х та U_Y. Для повного відхилення електронного променя (на всю шкалу) ці напруги не повинні бути меншими за 100В. Оскільки досліджувана напруга може мати широкий діапазон значень, то для її узгодження з необхідним значенням напруги на пластинах вертикального відхилення використовують проміжні узгоджувальні дільники та підсилювач досліджуваної напруги. Вони забезпечують зміну чутливості системи вертикального відхилення. В схемі вихідного каскаду передбачено регулювання зміщення променя на екрані по осі Y. Подільники напруги і підсилювач разом з лінією затримки утворюють канал вертикального відхилення. Канал горизонтального відхилення містить генератор розгортки напруги та підсилювач.

Канал Х осцилографа може працювати в двох основних режимах: розгортки або підсилення сигналу поданого на вхід Х. Режим роботи каналу вибирається за допомогою перемикача. В режимі розгортки напруга генератора через підсилювач подається на вхід горизонтальних металевих пластин. В схемі вихідного каскаду також передбачено регулювання зміщення променя на екрані по Х

Якщо на вхід Y осцилографа подається напруга U_Y (t), то вертикальна координата точки світлового пучка пропорційна значенню досліджуваної напруги, тобто:

Y = S_Y ?U_Y (t)

де : S_Y – чутливість осцилографа по вісі Y, яка залежить від параметрів подільника ПН та підсилювача.

Канал горизонтального відхилення (канал Х) формує напругу розгортки, яка синхронізована відносно напруги, поданої на вхід Y, в результаті чого горизонтальна координата точки визначається таким чином:

Х = S_Х ?U_Х (t)

де : S_Х – чутливість осцилографа по вісі Х, яка залежить від параметрів подільника ПН та підсилювача.

В електронному осцилографі є затримка початку горизонтальної розгортки через деяку інерційність як блоків синхронізації і підсилення, так і генератора розгортки, яка становить десятки наносекунд. Для узгодження досліджуваного сигналу Y(t) початком горизонтальної розгортки в блоці вертикального відхилення сигналу (в каналі Y) передбачена лінія затримки.

Щоб отримати на екрані криву досліджуваної напруги U_Y (t) в прямокутній системі координат необхідно, щоб напруга U_Х (t) змінювалася протягом певного часу за лінійним законом. Тому напруга розгортки, що виробляється блоком розгортки має пилкоподібну форму, як на рис. 2.24.

Рис. 2.3.3 Форма напруги часової розгортки

Проміжок часу t₁ називають часом прямого (робочого) ходу променя. Протягом цього часу під дією лінійно-змінної напруги U_Х (t) точка світлового променя переміщується екраном зліва-направо з рівномірною швидкістю і створює на ньому суцільну лінію. Протягом часу t₂ (зворотного ходу) промінь повертається зправа-наліво у початкове положення, щоб у наступний проміжок часу прямого ходу повторити переміщення точки світлового пучка по екрану зліва-направо.

Час t₂ роблять якнайменшим порівняно з часом t₁. З метою збільшення яскравості променя протягом часу t₁ на сітку електронно-променевої трубки подають додаткову напругу. Під час паузи t₃ горизонтальна координата точки світлового променя не змінюється.

При дослідженні змінної періодичної напруги зображення на екрані буде не рухомим і зручним для спостереження в тому випадку, коли період напруги розгортки Т буде кратним або рівним періоду напруги U_Y (t).

Блок розгортки може працювати у двох режимах: безперервному і очікуваному. В режимі безперервної розгортки, який призначений для дослідження тільки періодичних напруг, пауза t₃ відсутня (t₃ = 0). Регулюючи час робочого ходу t₁, можна змінювати період Т і, відповідно, добиватися нерухомості зображення (час зворотного ходу променя t₂ не регулюється). Якщо період Т напруги розгортки в п-разів більший від періоду досліджуваної напруги, а t₂ ≤ t₁, то на екрані осцилографа спостерігається п періодів досліджуваної напруги.

В режимі очікування розгортки момент початку прямого ходу променя синхронізується з початком досліджуваного сигналу. При цьому час прямого ходу t₁ можна встановлювати довільно. Після закінчення зворотного ходу променя блок розгортки "очікує" (час t₃) доти, поки досліджувана напруга знову не досягне початкового рівня запуску. Режим очікувальної розгортки застосовується при дослідженні як періодичних, так і неперіодичних (складних за формою) напруг.

Як вже зазначалося, для утворення на екрані нерухомого зображення необхідно, щоб період розгортки був рівним періоду досліджуваного сигналу або був йому кратним. Примусова генерація напруги за допомогою генератора розгортки з частотою, яка рівна або кратна частоті досліджуваного сигналу, називається синхронізацією. Для здійснення синхронізації, до генератора розгортки подається синхронізуючий сигнал. Як такий можна використати досліджуваний сигнал, що подається на канал Y. Це внутрішня синхронізація. При зовнішній синхронізації до підводиться зовнішня синхронізуюча напруга. Напруга мережі 220В (50Гц) може бути

використана як синхронізуюча [4].