Обозначение осциллографа на схеме

7.2. Структурная схема и устройство аналоговых приборов.

Рис. 7.1. Структурная схема электромеханического прибора

Основными функциональными частями приборов (рис. 7.1) являются:

• измерительная цепь ИЦ;
• измери­тельный механизм ИМ;
• отсчетное устройство ОУ.

В ИЦ происходит преобразование входного сигнала Х в одну или две промежуточные электрические величины У₁ и У₂ (напри­мер, токи I₁ и I₂ или напряжение U), воздействующие на ИМ.

В ИМ происходит преобразование электромагнитной энер­гии в механическую. ИМ состоит из неподвижной и подвижной частей. в измерительном механизме создается вращающий момент МВР, поворачивающий подвижную часть ИМ. В общем случае вращающий момент зависит от измеряемой величины Х и угла поворота подвижной части:

Для примера рассмотрим измерительный механизм прибора магнитоэлектрической системы.

Рис.7.2. Измерительный механизм прибора магнитоэлектрической системы

(постоянный магнит;2- полюсные наконечники; 3- неподвижный сердечник; 4- легкая рамка; 5- полуоси;6- спиральные пружины; 7- стрелка; 8- противовесы)

Неподвижная часть состоит из постоянного магнита 1, его полюсных наконечников 2 и неподвижного сердечника 3. В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником существует сильное магнитное поле.

Подвижная часть измерительного механизма состоит из легкой рамки 4, обмотка которой навивается на алюминиевый каркас, и двух полуосей 5, неподвижно связанных с каркасом рамки. Концы обмотки припаяны к двум спиральным пружинам 6, через которые в рамку подводится измеряемый ток. К рамке прикреплены стрелка 7 и противовесы 8.

В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником устанавливается рамка. Ее полуоси вставляются в стеклянные или агатовые подшипники.

При прохождении тока по обмотке рамки,последняя стремится повернуться, но ее свободному повороту противодействуют спиральные пружины. И тому углу, на который рамка все же развернется, оказывается, соответствует определенная сила тока, который протекает по обмотке рамки. Иными словами, угол поворота рамки (стрелки) пропорционален силе тока. У амперметров и вольтметров измерительные механизмы в принципе одинаковы. Их отличие заключается лишь в электрическом сопротивлении рамок. У амперметра сопротивление рамки значительно меньше, чем у вольтметра.

Принцип действия ИМ различных групп приборов основан на взаимодействии:

Назначение, устройство и описание осциллографа

Если спросить профессионального регулировщика электронной аппаратуры или радиоинженера: "Какой самый главный прибор на вашем рабочем месте?" Ответ будет однозначным: "Конечно, осциллограф!". И это действительно так.

Конечно, невозможно обойтись без мультиметра. Измерить напряжение в контрольных точках схемы, замерить сопротивление и ток, «прозвонить» диод или проверить транзистор все это важно и нужно.

Но когда речь заходит о регулировке и настройке любого электронного устройства от простого телевизора до многоканального передатчика орбитальной станции, то без осциллографа обойтись невозможно.

Осциллограф предназначен для визуального наблюдения и контроля периодических сигналов любой формы: синусоидальной, прямоугольной и треугольной. Благодаря широкому диапазону развёртки он позволяет так развернуть импульс, что можно контролировать даже наносекундные интервалы. Например, измерить время нарастания импульса, а в цифровой аппаратуре это очень важный параметр.

Осциллограф – это своего рода телевизор, который показывает электрические сигналы.

Как работает осциллограф?

Чтобы понять, как работает осциллограф, рассмотрим блок-схему усреднённого прибора. Практически все осциллографы устроены именно так.

На схеме не показаны только два блока питания: высоковольтный источник, который используется для вырабатывания высокого напряжения поступающего на ЭЛТ (электронно-лучевая трубка) и низковольтный, обеспечивающий работу всех узлов прибора. И отсутствует встроенный калибратор, который служит для настройки осциллографа и подготовки его к работе.

Исследуемый сигнал подаётся на вход "Y" канала вертикального отклонения и попадает на аттенюатор, который представляет собой многопозиционный переключатель, регулирующий чувствительность. Его шкала отградуирована в V/см или V/дел. Имеется в виду одно деление координатной сетки нанесённой на экран ЭЛТ. Там же нанесены сами величины: 0,1 В,10 В, 100 В. Если амплитуда исследуемого сигнала неизвестна, мы устанавливаем минимальную чувствительность, например 100 вольт на деление. Тогда даже сигнал амплитудой 300 вольт не выведет прибор из строя.

В комплект любого осциллографа входят делители 1 : 10 и 1 : 100 они представляют собой цилиндрические или прямоугольные насадки с разъёмами с двух сторон. Выполняют те же функции, что и аттенюатор. Кроме того при работе с короткими импульсами они компенсируют ёмкость коаксиального кабеля. Вот так выглядит внешний делитель от осциллографа С1-94. Как видим, коэффициент деления его составляет 1 : 10.

Благодаря внешнему делителю удаётся расширить возможности прибора, так как при его использовании становится возможным исследование электрических сигналов с амплитудой в сотни вольт.

С выхода входного делителя сигнал поступает на предварительный усилитель. Здесь он разветвляется и поступает на линию задержки и на переключатель синхронизации. Линия задержки предназначена для компенсации времени срабатывания генератора развёртки с поступлением исследуемого сигнала на усилитель вертикального отклонения. Оконечный усилитель формирует напряжение, подаваемое на пластины "Y" и обеспечивает отклонение луча по вертикали.

Генератор развёртки формирует пилообразное напряжение, которое подаётся на усилитель горизонтального отклонения и на пластины "X" ЭЛТ и обеспечивает горизонтальное отклонение луча. Он имеет переключатель, градуированный как время на деление ("Время/дел"), и шкалу времени развёртки в секундах (s), миллисекундах (ms) и микросекундах (μs).

Устройство синхронизации обеспечивает начало запуска генератора развёртки одновременно с возникновением сигнала в начальной точке экрана. В результате на экране осциллографа мы видим изображение импульса развёрнутое во времени. Переключатель синхронизации имеет следующие положения:

Синхронизация от исследуемого сигнала.

Синхронизация от сети.

Синхронизация от внешнего источника.

Первый вариант наиболее удобный и он используется чаще всего.

Осциллограф С1-94.

Кроме сложных и дорогих моделей осциллографов, которые используются при разработке электронной аппаратуры, нашей промышленностью был налажен выпуск малогабаритного осциллографа C1-94 специально для радиолюбителей. Несмотря на невысокую стоимость, он хорошо зарекомендовал себя в работе и обладает всеми функциями дорогого и серьёзного прибора.

В отличие от своих более "навороченных" собратьев, осциллограф С1-94 обладает достаточно небольшими размерами, а также прост в использовании. Рассмотрим его органы управления. Вот лицевая панель осциллографа С1-94.

Справа от экрана сверху вниз.

Этими регуляторами можно настроить фокусировку луча на экране, а также его яркость. В целях продления срока службы ЭЛТ желательно выставлять яркость на минимум, но так, чтобы показания были видны достаточно чётко.

Кнопка «Сеть». Кнопка включения прибора.

Кнопка установки времени развёртки. Грубое переключение коэффициентов развёртки. Можно установить миллисекунды (ms) и микросекунды (μs). Напомним, что 1 ms = 1000 μs. Подробнее о сокращённой записи численных величин.

Кнопка режима «Ждущ-Авт».

Это кнопка выбора ждущего и автоматического режима развёртки. При работе в ждущем режиме запуск и синхронизация развёртки производится исследуемым сигналом. При автоматическом режиме запуск развёртки происходит без сигнала. Для исследования сигнала чаще используется ждущий режим запуска развёртки.

Вот этой кнопкой производится выбор полярности запускающего импульса. Можно выбрать запуск от импульса положительной или отрицательной полярности.

Кнопка установки синхронизации «Внутр-Внешн».

Обычно используется внутренняя синхронизация, так как для использования внешнего синхросигнала нужен отдельный источник этого внешнего сигнала. Понятно, что в условиях домашней мастерской это в подавляющем случае не нужно. Вход внешнего синхросигнала на лицевой панели осциллографа выглядит вот так.

Кнопка выбора "Открытого" и "Закрытого" входа.

Тут всё понятно. Если предполагается исследование сигнала с постоянной составляющей, то выбираем "Переменный и постоянный". Этот режим называется "Открытым", так как на канал вертикального отклонения подаётся сигнал, содержащий в своём спектре постоянную составляющую или низкие частоты.

При этом, стоит учитывать, что при отображении сигнала на экране он уйдёт вверх, так как к амплитуде переменной составляющей добавиться и уровень постоянной составляющей. В большинстве случаев лучше выбирать "закрытый" вход (

). При этом постоянная составляющая электрического сигнала будет отсечена и не отображается на экране.

Клемма «корпус» служит для заземления корпуса прибора. Это делается в целях безопасности. В условиях домашней мастерской порой нет возможности заземлить корпус прибора. Поэтому приходится работать без заземления. При этом важно помнить, что во включенном состоянии на корпусе осциллографа может быть потенциал напряжения. При касании корпуса может "дёрнуть". Особенно опасно дотрагиваться одной рукой до корпуса осциллографа, а другой рукой до батарей отопления или других работающих электроприборов. В таком случае опасный потенциал с корпуса пройдёт через ваше тело ("рука" — "рука") и вы получите электрический удар! Поэтому при работе осциллографа без заземления желательно не дотрагиваться до металлических частей корпуса. Это правило справедливо и для прочих электроприборов с металлическим корпусом.

По центру лицевой панели переключатель «развёртка» — Время/дел. Именно этот переключатель управляет работой генератора развёртки.

Чуть ниже располагается переключатель входного делителя (аттенюатора) — V/дел. Как уже говорилось, при исследовании сигнала с неизвестной амплитудой, необходимо выставить максимально возможное значение V/дел. Так для осциллографа С1-94 нужно установить переключатель в положение 5 (5V/дел.). В таком случае одна клетка на координатной сетке экрана будет равна 5-ти вольтам. Если ко входу "Y" осциллографа подключить делитель с коэффициентом деления 1 к 10 (1 : 10), то одна клетка будет равна 50-ти вольтам (5V/дел. * 10 = 50V/дел.).

Также на панели осциллографа имеются:

Ручка «Перемещение луча по горизонтали».

Она служит для корректировки положения луча в горизонтальном направлении. Если покрутить данную ручку, то изображение развёртки будет смешатся либо вправо, либо влево.

Также есть и ручка «Перемещение луча по вертикали».

С помощью её можно отрегулировать положение развёртки на экране по вертикали.

Ручки «Перемещение луча по горизонтали» и «Перемещение луча по вертикали» служат исключительно для настройки комфортного отображения осциллограммы сигнала на экране. Они никак не влияют на настройку работы самого осциллографа.

А вот ручка «Уровень синхронизации» необходима для того, чтобы "остановить" осциллограмму сигнала на экране.

Поворотом этой ручки добиваются того, чтобы изображение сигнала "застыло", а не "убегало". Иногда, чтобы поймать изображение с помощью ручки "Уровень" приходится изменить время развёртки переключателем Время/дел.

Входной разъём "Y" , к которому подключается измерительный щуп или внешний делитель выглядит так.

Внизу указываются параметры входа, а именно входное сопротивление (1 MΩ) и входная ёмкость (40pF). Чем выше входное сопротивление измерительного прибора, тем лучше. Таким образом при измерении прибор не шунтирует элементы тестируемой схемы и не вносит искажений в измеряемый сигнал. Входная ёмкость прежде всего влияет на возможность исследования высокочастотных сигналов.

В настоящее время, с развитием цифровой техники, стали широко внедряться цифровые осциллографы. По сути это гибрид аналоговой и цифровой техники. Отношение к ним неоднозначное, как к мясорубке с процессором или к кофемолке с дисплеем.

Аналоговая аппаратура всегда была надежной и удобной в работе. Кроме того она легко ремонтировалась. Цифровой осциллограф стоит на порядок дороже и очень сложен в ремонте. Плюсов конечно много. Если аналоговый сигнал с помощью АЦП (аналогово-цифрового преобразователя) перевести в цифровую форму, то с ним можно делать всё что угодно. Его можно записать в память и в любой момент вывести на экран для сравнения с другим сигналом, складывать в фазе и противофазе с другими сигналами. Конечно, аналоговая техника это хорошо, но за цифровой электроникой будущее.

Для того чтобы правильно прочитать и понять, что означает та или иная схема или чертеж, связанные с электричеством, необходимо знать, как расшифровываются изображенные на них значки и символы. Большое количество информации содержат буквенные обозначения элементов в электрических схемах, определяемые различными нормативными документами. Все они отображаются латинскими символами в виде одной или двух букв.

Однобуквенная символика элементов

Буквенные коды, соответствующие отдельным видам элементов, наиболее широко применяющихся в электрических схемах, объединяются в группы, обозначаемые одним символом. Буквенные обозначения соответствуют ГОСТу 2.710-81. Например, буква «А» относится к группе «Устройства», состоящей из лазеров, усилителей, приборов телеуправления и других.

Точно так же расшифровывается группа, обозначаемых символом «В». Она состоит из устройств, преобразующих неэлектрические величины в электрические, куда не входят генераторы и источники питания. Эта группа дополняется аналоговыми или многоразрядными преобразователями, а также датчиками для указаний или измерений. Сами компоненты, входящие в группу, представлены микрофонами, громкоговорителями, звукоснимателями, детекторами ионизирующих излучений, термоэлектрическими чувствительными элементами и т.д.

Все буквенные обозначения, соответствующие наиболее распространенным элементам, для удобства пользования объединены в специальную таблицу:

Первый буквенный символ, обязательный для отражения в маркировке

Группа основных видов элементов и приборов

Элементы, входящие в состав группы (наиболее характерные примеры)

A

Лазеры, мазеры, приборы телеуправления, усилители.

B

Аппаратура для преобразования неэлектрических величин в электрические (без генераторов и источников питания), аналоговые и многозарядные преобразователи, датчики для указаний или измерений

Микрофоны, громкоговорители, звукосниматели, детекторы ионизирующих излучений, чувствительные термоэлектрические элементы.

C

D

Микросборки, интегральные схемы

Интегральные схемы цифровые и аналоговые, устройства памяти и задержки, логические элементы.

E

Различные виды осветительных устройств и нагревательных элементов.

F

Обозначение предохранителя на схеме, разрядников, защитных устройств

Плавкие предохранители, разрядники, дискретные элементы защиты по току и напряжению.

G

Источники питания, генераторы, кварцевые осцилляторы

Аккумуляторные батареи, источники питания на электрохимической м электротермической основе.

H

Устройства для сигналов и индикации

Индикаторы, приборы световой и звуковой сигнализации

K

Контакторы, реле, пускатели

Реле напряжения и тока, реле времени, электротепловые реле, магнитные пускатели, контакторы.

L

Дроссели, катушки индуктивности

Дроссели в люминесцентном освещении.

M

Двигатели постоянного и переменного тока.

P

Измерительные приборы и оборудование

Счетчики, часы, показывающие, регистрирующие и измерительные приборы.

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях

Силовые автоматические выключатели, короткозамыкатели, разъединители.

R

Варисторы, переменные резисторы, терморезисторы, потенциометры.

S

Коммутационные устройства в цепях сигнализации, управления, измерительных приборах

Различные типы выключателей и переключателей, а также выключатели, срабатывающие действием различных факторов.

T

Стабилизаторы, трансформаторы напряжения и тока.

U

Различные типы преобразователей и устройства связи

Выпрямители, модуляторы, демодуляторы, дискриминаторы, преобразователи частоты, инверторы.

V

Полупроводниковые и электровакуумные приборы

Диоды, тиристоры, транзисторы, стабилитроны, электронные лампы.

W

Антенны, линии и элементы, работающие на сверхвысоких частотах.

Антенны, волноводы, диполи.

X

Гнезда, токосъемники, штыри, разборные соединения.

Y

Механические устройства с электромагнитным приводом

Тормоза патроны, электромагнитные муфты.

Z

Оконечные устройства, ограничители, фильтры

Кварцевые фильтры, линии моделирования.

Буквенные обозначения из двух символов

Для более точной расшифровки и обозначении элементов на электрических схемах используются двухбуквенные, а в некоторых случаях и многобуквенные обозначения. Маркировка выполняется не только символом общего кода элемента, но и дополнительными буквами, более полно раскрывающими характеристики каждого элемента. С целю упорядочения подобной символики также создана таблица в соответствии с ГОСТом 2.710-81:

Первый буквенный символ, обязательный для отражения в маркировке

Группа основных видов элементов и приборов

Элементы, входящие в состав группы (наиболее характерные примеры)

Символы двухбуквенного кода

A

Устройства общего назначения

B

Различные виды аналоговых или многозарядных преобразователей, указательные или измерительные датчики, устройства, преобразующие неэлектрические величины в электрические, за исключением генераторов и источников питания

BA

BB

Детекторы ионизирующих элементы

BD

BE

BF

BC

BK

BL

BM

BP

BQ

Датчики частоты вращения – тахогенераторы

BR

BS

BV

C

D

Интегральные схемы, микросборки

Схемы интегральные аналоговые

DA

Схемы интегральные, цифровые, логические элементы

DD

Устройства хранения информации

DS

DT

E

EK

EL

ET

F

Защитные устройства, предохранители, разрядники

Дискретные элементы токовой защиты мгновенного действия

FA

Дискретные элементы токовой защиты инерционного действия

FP

FU

Дискретные элементы защиты по напряжению, разрядники

FV

G

Генераторы и другие источники питания

GB

H

Индикаторные и сигнальные элементы

Приборы звуковой сигнализации

HA

HG

Приборы световой сигнализации

HL

K

Контакторы, пускатели, реле

KA

KH

KK

Контакторы, магнитные пускатели

KM

KT

KV

L

Дроссели, катушки индуктивности

Дроссели люминесцентных светильников

LL

M

P

Измерительные приборы и оборудование (недопустимо использование маркировки РЕ)

PA

PC

PF

Счетчики активной энергии

PI

Счетчики реактивной энергии

PK

PR

PS

Измерители времени действия, часы

PT

PV

PW

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях

QF

QK

QS

R

RK

RP

RS

RU

S

Коммутационные устройства в цепях измерения, управления и сигнализации

Выключатели и переключатели

SA

SB

SF

Выключатели, срабатывающие под действием различных факторов:

SL

SP

— от положения (путевые)

SQ

— от частоты вращения

SR

SK

T

TA

TS

TV

U

Устройства связи, преобразователи неэлектрических величин в электрические

UB

UR

UI

Выпрямители, генераторы частоты, инверторы, преобразователи частоты

UZ

V

Приборы полупроводниковые и электровакуумные

VD

VL

VT

VS

W

Антенны, линии и элементы СВЧ

WE

WK

WS

WT

WU

WA

X

Скользящие контакты, токосъемники

XA

XP

XS

XT

XW

Y

Механические устройства с электромагнитным приводом

YA

Тормоза с электромагнитными приводами

YB

Муфты с электромагнитными приводами

YC

Электромагнитные патроны или плиты

YH

Z

Ограничители, устройства оконечные, фильтры

ZL

ZQ

Кроме того, в ГОСТе 2.710-81 определены специальные символы для обозначения каждого элемента.

Условные графические обозначения электронных компонентов в схемах