نوسان‌سنج چیست؟

شیوه استفاده از نوسان‌سنج

برخلاف مولتی‌متر که فقط ولتاژ آر.ام.اس را اندازه‌گیری می‌کند،‌ نوسان‌سنج ولتاژهای مختلف را اندازه‌گیری می‌کند و آنها را به شکل الگوهای موجی روی یک گراف ارائه می‌دهد.(آموزش برق ساختمان)

چکیده

نوسان‌سنج ابزاری قوی برای تست ولتاژ یک سیگنال الکتریکی است. نوسان‌سنج نتیجه سنجش خود را به شکل الگویی موجی‌شکل روی یک گراف نمایش می‌دهد که به شما به‌صورت تصویری نشان می‌دهد که جریان در طول زمان چه رفتاری دارد. در این مقاله می‌خوانید که نوسان‌سنج چطور کار می‌کند و چطور باید از آن برای تست سیگنال الکتریکی استفاده کنید.

نوسان‌سنج چیست؟

نوسان‌سنج یا اسیلوسکوپ (oscilloscope) چه چیز را اندازه‌گیری می‌کند؟ نوسان‌سنج ولتاژ یک جریان الکتریکی را اندازه‌گیری می‌کند. برخلاف مولتی‌متر که فقط ولتاژ آر.ام.اس (RMS voltage) را اندازه‌گیری می‌کند،‌ نوسان‌سنج ولتاژهای مختلف را اندازه‌گیری می‌کند و آنها را به شکل الگوهای موجی روی یک گراف ارائه می‌دهد. این کار به شما کمک می‌کند ببینید ولتاژ در طول زمان چه تغییری می‌کند.

صفحه نمایش نوسان‌سنج ولتاژ را در طول زمان نشان می‌دهد و آن را به شکل موج در می‌آورد. محور افقی در نمایشگر نوسان‌سنج نشان‌دهنده زمان است. اغلب بازه زمانی نشان‌ داده شده روی صفحه نمایش چند میلی‌ثانیه است.

محور عمودی در نمایشگر نوسان‌سنج ولتاژ را نشان می‌دهد. موج‌ها نشان داده شده بیانگر بالا و پایین رفتن ولتاژ در طول زمان هستند. مربع‌های روی صفحه را تقسیمات صفحه می‌نامند. از آنها برای نشان دادن واحدهای اندازه‌گیری استفاده می‌شود. اینکه هر قسمت چه مقداری دارد بستگی به این دارد که پارامترهای عمودی و افقی تنظیم‌شده بر روی نوسان‌سنج چه مقدار باشند.

اغلب نوسان‌سنج‌ها بین دو تا چهار کانال دارند. هر کانال یک ورودی مجزا دارد که می‌توان آشکارساز را به آن وصل کرد. این امکان باعث می‌شود بتوانید ولتاژ چندین قطعه را همزمان اندازه‌گیری کنید. موج مربوط به هر ورودی با رنگی متفاوت روی صفحه نمایش داده می‌شود.

تفاوت بین امواج متناوب و نامتناوب

امواج حاصل از الگویی ثابت که در طول زمان تغییر نمی‌کنند، امواج متناوب نامیده می‌شوند. امواجی که مرتباً در حال تغییر هستند و الگویی غیرقابل پیش‌بینی دارند، امواج نامتناوب نامیده می‌شوند. امواج نامتناوب اغلب حاصل ورودی‌های بیرونی هستند، مانند دستگاه‌های کنترلی (انواع دکمه‌ها)، تداخلات محیطی یا اتفاق دیگری در مدار.

شناخت انواع مختلف موج

چندین نوع الگوی موجی مختلف وجود دارد که آنها را در صفحه نمایش نوسان‌سنج می‌بینید. این امواج مختلف متناظر هستند با انواع مختلف جریان الکتریکی که قرار است آنها را اندازه‌گیری کنید. برخی از این انواع موج عبارت‌اند از:

• امواج سینوسی: موج سینوسی همواره در حال نوسان به بالا و پایین است و حرکتی منظم را تولید می‌کند که بالا میرود، به اوج می‌رسد و بعد پایین می‌آید. موج سینوسی بیشتر در اندازه‌گیری جریان متناوب یا ای.سی دیده می‌شود.
• امواج مربعی: هنگام اندازه‌گیری جریان مستقیم (دی.سی) نوسان‌سنج ولتاژ را به شکل خطوط صاف نشان می‌دهد. بسیاری از قطعات الکترونیکی دیجیتال و زمان‌دار در ثانیه هزاران بار جریان را قطع و وصل می‌کنند. این کار باعث ایجاد امواج مربعی یا مستطیل‌شکل می‌شود که وقتی جریان وصل می‌شود، ناگهان بالا می‌رود و وقتی جریان قطع می‌شود، ناگهان پایین می‌آید. به این امواج، امواج نبضی یا پالس هم می‌گویند.
• امواج مثلثی: امواج مثلثی به‌طور منظم بالا می‌روند، به نقطه اوج می‌رسند و سپس به‌طور منظم به همان شکل قبل پایین می‌آیند و این باعث ایجاد موجی مثلثی‌شکل می‌شود. امواجی که به‌طور تدریجی بالا می‌روند و سپس ناگهان پایین می‌آیند (یا ناگهان بالا می‌روند و به‌طور تدریجی پایین می‌آیند، امواج دندان‌اره‌ای (sawtooth waves) نامیده می‌شوند. این امواج اغلب در جریان‌های تبدیل آنالوگ به دیجیتال دیده می‌شوند یا در منابع تغذیه سوئیچی یا مدارهای کنترل.
• امواج پیچیده: امواج پیچیده اغلب نامتناوب‌اند و ترکیبی از امواجی هستند که در بالا توضیح دادیم.

نوسان‌سنج چه چیزی را نشان می‌دهد؟

• نوسان‌سنج در اصل ولتاژ را اندازه‌گیری می‌کند اما بسیاری اندازه‌گیری‌های دیگر را نیز می‌توان با نوسان‌سنج انجام داد که از این قرارند:
• اندازه‌گیری ولتاژ: ولتاژ حداکثر میزان پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه از مدار است. این دو نقطه اغلب یکی قطعه الکترونیکی و دیگری زمین هستند. شما می‌توانید ولتاژ را با کم کردن کمترین نقطه موج از بیشترین نقطه موج به دست بیاورید.
• اندازه‌گیری فرکانس: با نوسان‌سنج علاوه بر اندازه‌گیری ولتاژ یک جریان الکتریکی، می‌توانید زمان بین هر دو موج را نیز اندازه‌کیری کنید.
• طول موج: با استفاده از نوسان‌سنج می‌توانید طول هر موج یا پالس را در یک مدار الکتریکی اندازه‌گیری کنید.
• طول شیب: همچنین نوسان‌سنج می‌تواند اندازه بگیرد که چقدر طول می‌کشد تا هر موج به نقطه اوج برسد و بعد دوباره پایین بیاید.

تنظیم جبران آشکارساز

یک. نوسان‌سنج را روشن کنید. کابل هم‌محور (coaxial) آشکارساز ممکن است باعث اختلال در اندازه‌گیری ولتاژ شود، به‌ویژه هنگام اندازه‌گیری فرکانس بیش از چند مگاهرتز. برای رسیدن به دقیق‌ترین اندازه‌گری باید جبران را برای آشکارساز تنظیم کنید. لازم نیست این کار را در هر بار استفاده از نوسان‌سنج انجام دهید، اما بهتر است هر چند وقت یک بار آن را بررسی کنید.

دو. آشکارساز را به کانال یک وصل کرده و آن را روشن کنید. آشکارساز را به ورودی کانال یک وصل کنید و سپس دکمه روشن کردن کانال یک را بزنید. باید بقیه کانال‌ها خاموش باشند.

سه. آشکارساز را روی ۱۰ایکس بگذارید. بیشتر آشکارسازها سوئیچی دارند که می‌توانید به کمک آن می‌توانید میزان تضعیف (attenuation) را تنظیم کنید. درجه ۱ایکس برای فرکانس تا چند مگاهرتز کافی است و به جبران نیاز ندارد. اما درجه ۱۰ایکس برای سیگنال‌های الکتریکی بالاتر به کار می‌رود و بیشتر از این درجه باید استفاده کنید. برای خوانش دقیق‌تر باید آن را جبران کنید.

چهار. آشکارساز را به مولد فرکانس وصل کنید. بیشتر نوسان‌سنج‌ها یک مولد فرکانس در جعبه دکمه جلویی خود دارند. سر آشکارساز را به مولد فرکانس وصل کنید.

پنج. اتصال زمین را به زمین مولد فرکانس متصل کنید. سیمی که از آشکارساز رها شده است سیم زمین است. آن را به بخش زمین مولد فرکانس وصل کنید.

شش. صفحه نمایش را بررسی کنید. احتمالاً یک موج مربعی روی صفحه نمایش می‌بینید. اما شاید این اشکال مربع کامل نباشند. اگر پس از بالا رفتن یا پایین آمدن موج گوشه‌های منحنی یا غیرقائمه می‌بینید، به این دلیل است که آشکارساز به‌خوبی جبران نشده است. اگر نمی‌توانید در صفحه نمایش امواج را ببینید، دکمه‌های وضعیت عمودی و افقی را تنظیم کنید تا امواج روی صفحه نمایش آشکار شوند.

هفت. جبران آشکارساز را تنظیم کنید. بیشتر آشکارسازها روی خود یا نزدیک پایه‌ در جایی که به نوسان‌سنج متصل می‌شود سرپیچ دارند. با پیچ‌گوشتی سرصاف سرپیچ را بچرخانید و جبران را تنظیم کنید. سرپیچ را تا جایی بچرخانید شکل موج روی صفحه نمایش کاملاً مربع شود.

اندازه‌گیری سیگنال

یک. آشکارساز را به نوسان‌سنج وصل کنید. آشکارساز را با استفاده از پلاگ آن به ورودی یکی از کانال‌ها متصل کنید.

دو. روی آشکار ساز ۱ایکس یا ۱۰ایکس را انتخاب کنید. بسیاری از آشکارسازهای نوسان‌سنج دکمه‌ای دارند که می‌توانید بین این دو درجه یکی را انتخاب کنید. تنظیم ۱۰ایکس آشکارساز را ده برابر تضعیف می‌کند. درجه ۱ایکس برای فرکانس‌های کمتر از چند مگاهرتز مناسب است، اما بیشتر وقت‌ها باید از ۱۰ایکس استفاده کنید.

سه. کانالی را که آشکارساز به آن وصل است روشن کنید. دکمه بالای ورودی کانال آشکارساز این کانال را روشن و خاموش می‌کند. با فشار دادن آن کانال را روشن کنید. باید سایر کانال‌هایی که از آنها استفاده نمی‌کنید خاموش باشند.

چهار. زمین آشکارساز را به زمین مدار خود وصل کنید. زمین سیمی رهاست که از کنار آشکارساز آویزان است. آن را به زمین مدار خود متصل کنید.

پنج. آشکارساز را به خروجی مدار وصل کنید. خروجی جایی است که جریان از مدار خارج می‌شود. بیشتر آشکارسازهای نوسان‌سنج یک دستگیره فنری دارند که دور سیم یا پین قرار می‌گیرد. در بیشتر آشکارسازها می‌توانید دستگیره را بردارید و در زیر آن یک پین آشکارساز کوچک‌تر هست که می‌توانید آن را به جاهای غیرقابل دسترسی مدار متصل کنید.

شش. محور افقی را تنظیم کنید. محور افقی نوسان‌سنج، مقیاس زمانی نمایشگر آن را تنظیم کرده و این مقیاس را کوچک‌تر یا بزرگ‌تر می‌کند. این کار باعث می‌شود بازه زمانی نشان‌ داده شده روی صفحه نمایش کوچک‌تر یا بزرگ‌تر شود.

هفت. محور عمودی را تنظیم کنید. محور عمودی شیوه خواندن ولتاژ را تنظیم می‌کند. این تنظیم باعث بزرگ‌تر و کوچک‌تر شدن نقاط اوج و تاج‌های موج می‌شود. این کار اندازه موج‌ها را روی نمایشگر بزرگ و کوچک می‌کند.

هشت. موقعیت افقی را تنظیم کنید. این دکمه که اغلب کوچک‌تر است و بالای دکمه محور افقی قرار دارد، تعیین می‌کند که اندازه‌گیری زمانی چه هنگامی روی صفحه نمایشگر آغاز شود. 

نه. موقعیت عمودی را تنظیم کنید. این دکمه که اغلب کوچک‌تر است و بالای دکمه محور عمودی قرار دارد امواج را روی صفحه نمایش بالا و پایین می‌برد. برخی نوسان‌سنج‌ها برای تنظیم موقعیت عمودی و افقی تنها یک دکمه دارند که هر دو کار را انجام می‌دهد.

ده. موج را تثبیت کنید. اگر موجی که صفحه نمایش می‌بینید لرزان است، دلیلش این است که نوسان‌سنج نمی‌داند چه زمانی اندازه‌گیری موج را شروع و متوقف کند. از این دکمه استفاده کنید و با چرخاندن آن خطی را که در نمایشگر می‌بینید در جایی بین حداقل و حداکثر موج قرار دهید. این کار به نوسان‌سنج می‌گوید وقتی موج به ولتاژ معینی رسید اندازه‌گیری را آغاز کند. بیشتر نوسان‌سنج‌ها به شما امکان می‌دهند انتخاب کنید در بالا رفتن موج اندازه‌گیری آغاز شود یا در پایین رفتن آن.

یازده. دکمه اندازه‌گیری را فشار دهید. با این کار صفحه نمایش برخی اندازه‌گیری‌ها مانند اندازه‌گیری ولتاژ بین دو پیک و فرکانس موج را انجام می‌دهد. بسیاری از نوسان‌سنج‌ها دارای مکان‌نما هستند که به کمک آن می‌توانید اندازه‌گیری مربوط به بخش خاصی از موج را ببینید. برای استفاده از مکان‌نما دکمه «Cursor» را فشار دهید و مکان‌نمای عمودی یا افقی را انتخاب کنید. با دکمه تنظیم، مکان‌نما را در دو نقطه مورد نظر (A و B) در صفحه نمایش قرار دهید. 

اندازه‌گیری سیگنال نامتناوب

یک. نوسان‌سنج را روشن کنید. هنگام اندازه‌گیری موج متناوب فقط باید آشکارساز را به مدار متصل کنید و یک سیگنال ثابت روی صفحه نمایش نشان داده خواهد شد. اما سیگنال‌های نامتناوب پراکنده هستند و پیش از آنکه بتوانید آنها را بخوانید ناپدید می‌شوند و دوباره ظاهر می‌شوند. برای خواندن این سیگنال‌ها باید از دکمه‌ای استفاده کنید که به نوسان‌سنج می‌گوید چه زمانی اندازه‌گیری را شروع کند و یک خوانش سریع انجام دهد و بعد از اندازه‌گیری اول، اندازه‌گیری را متوقف کند.

دو. آشکارساز را به نوسان‌سنج متصل کنید. آشکارساز را به ورودی کانالی که می‌خواهید روی نوسان‌سنج از آن استفاده کنید متصل کنید.

سه. روی آشکارساز درجه ۱ایکس یا ۱۰ایکس را انتخاب کنید. بسیاری از آشکارسازهای نوسان‌سنج دکمه‌ای دارند که به کمک آن می‌توانید یکی از درجات ۱۰ یا ۱ایکس را انتخاب کنید. ۱ایکس برای فرکانس‌هایی خوب است که کمتر از چند مگاهرتز هستند اما بیشتر مواقع لازم است از ۱۰ایکس استفاده کنید.

چهار. کانال را روشن کنید. دکمه بالای ورودی کانال آشکارساز، کانال را روشن و خاموش می‌کند. آن را فشار دهید تا کانال روشن شود. لازم است بقیه کانال‌هایی که از آنها استفاده نمی‌کنید خاموش باشند.

پنج. زمین آشکارساز را به زمین مدار متصل کنید. زمین سیمی رهاست که از کنار آشکارساز آویزان است. آن را به زمین مدار متصل کنید.

شش. آشکارساز را به خروجی مدار متصل کنید. خروجی قطعه‌ای از مدار است که جریان از آن خارج می‌شود. بیشتر آشکارسازهای نوسان‌سنج‌ها دستگیره‌ای دارند که سیم یا پین‌ها را درون خود نگه می‌دارد.

هفت. در صورت نیاز دکمه‌های بخش عمودی و افقی نمایشگر را تنظیم کنید. از دکمه وضعیت برای تنظیم نمایشگر استفاده کنید و آن را بچرخانید تا جایی که بتوانید تصویر امواج را به‌وضوح و کامل ببینید.

هشت. نقطه شاخص را در صفحه نمایش مشخص کنید. دستگیره را طوری تنظیم کنید که نقطه شاخص روی نمایشگر در جایی بین بخش حداقل و حداکثر موج قرار بگیرد.

نه. دکمه «Single» را فشار دهید. بیشتر نوسان‌سنج‌ها دکمه‌ای دارند که به نوسان‌سنج می‌گوید یک بار اندازه‌گیری را انجام بده. این اندازه‌گیری نوعی خوانش لحظه‌ای است که مستمر نیست که در طول زمان با اندازه‌گیری‌های متعدد و تغییر مدام صفحه نمایش همراه باشد. با این دکمه می‌توانید در نوسان‌سنج امواج غیرمتناوب را اندازه‌گیری کنید.

در ویدیوهای زیر می‌توانید دقیق‌تر برخی مطالبی را که در بالا گفته‌ شد ببینید:

صفحه نمایش نوسان‌سنج

https://www.youtube.com/watch?v=lSHAE_Y6snc

امواج دندان‌اره‌ای

https://www.youtube.com/watch?v=-_Ny8YjPY-U

دکمه اندازه‌گیری نوسان‌سنج

https://www.youtube.com/watch?v=u4zyptPLlJI

جمع‌بندی

برخلاف مولتی‌متر که فقط ولتاژ آر.ام.اس (RMS voltage) را اندازه‌گیری می‌کند،‌ نوسان‌سنج ولتاژهای مختلف را اندازه‌گیری می‌کند و آنها را به شکل الگوهای موجی روی یک گراف ارائه می‌دهد. این کار به شما کمک می‌کند ببینید ولتاژ در طول زمان چه تغییری می‌کند. صفحه نمایش نوسان‌سنج ولتاژ را در طول زمان نشان می‌دهد و آن را به شکل موج در می‌آورد. محور افقی در نمایشگر نوسان‌سنج نشان‌دهنده زمان است. اغلب بازه زمانی نشان‌ داده شده روی صفحه نمایش چند میلی‌ثانیه است.

محور عمودی در نمایشگر نوسان‌سنج ولتاژ را نشان می‌دهد. موج‌ها نشان داده شده بیانگر بالا و پایین رفتن ولتاژ در طول زمان هستند. مربع‌های روی صفحه را تقسیمات صفحه می‌نامند. از آنها برای نشان دادن واحدهای اندازه‌گیری استفاده می‌شود. اینکه هر قسمت چه مقداری دارد بستگی به این دارد که پارامترهای عمودی و افقی تنظیم‌شده بر روی نوسان‌سنج چه مقدار باشند. آیا تا به حال به نوسان‌سنج کار کرده‌اید؟ تجربه خود را در کامنت برای ما بنویسید.

نویسنده: تراویس بویلز (Travis Boylls)

منبع: WikiHow

مترجم: بهناز دهکردی

در دنیای کسب‌وکار امروز، تحصیلات دانشگاهی برای حفظ ارزش شما به‌عنوان نیروی کار بااستعداد و کارآمد کافی نیستند. برای‌ اینکه مزیت رقابتی شخصی خود را حفظ کنید، باید بر آموزش مستمر و مادام‌العمر خود سرمایه‌گذاری کنید. خانواده بزرگ مجتمع فنی تهران هرساله به هزاران نفر کمک می‌کند تا در مسیر شغلی خود پیشرفت کنند.

اگر شاغل هستید و وقت ندارید در دوره‌های آموزشی حضوری شرکت کنید، مجتمع فنی تهران گزینه‌هایی عالی برای آموزش مجازی، آنلاین، آفلاین و ترکیبی ارائه می‌دهد. با شرکت در دوره‌های کوتاه‌مدت مجتمع فنی تهران و دریافت مدارک معتبر و بین‌المللی می‌توانید با اعتماد به نفس مسیر ترقی را طی کنید و در سازمان خود به مهره‌ای ارزشمند تبدیل شوید.

 «شناخت قطعات الکترونیکی (بخش نخست)»