Elektriksel değerleri (gerilim, frekans, akım, faz farkı) ışıklı çizgiler şeklinde gösteren aygıta osilaskop denir.
Osilaskobun Yapısı
Bu aygıt katot ışınlı tüp (ekran, CRT), dikey saptırma, yatay
saptırma ve hızlandırma devresinden oluşmuştur.
Osilaskobun Çalışma Prensibi
Katot ışınlı tüpün arka bölümünde bulunan flâman ısıtıldığında
elektron yaymaya başlar. Yayılan elektronlar, elektron merceği ve
hızlandırıcı elektrottan geçtikten sonra saptırma levhalarının
arasından ekrana ulaşır. İç yüzeyi fosfor tabakasıyla kaplı olan
ekranda elektron hüzmesi nokta (benek) şeklinde bir görüntü oluşturur.
Osilâskobun giriş uçlarından uygulanan sinyalin şekline göre dikey ve
yatay saptırma bobinlerinin gerilimleri elektron hüzmesini yönlendirir
(saptırır).
Elektron hüzmesinin giriş gerilimiyle saptırılması sonucu ekranda
istenilen görüntü oluşur. Örneğin girişe sinüsoidal şekilli bir sinyal
uygulanırsa ekranda da sinüsoidal biçimli görüntü belirir.
Osilaskobun Önemi ve Kullanım Alanları
Elektriksel değerleri görünür hâle getiren osilaskoplar, elektronik
cihaz onarımcıları, devre tasarımcıları ve îmalâtçılar tarafından
yoğun olarak kullanılmaktadır. Örneğin karmaşık elektronik devrelere
sahip, TV, video, kamera gibi aygıtların onarımı yapılırken osilaskop
büyük kolaylık sağlar. Bu cihazları üreten firmaların sunduğu devre
şemalarında belirli noktalarda olması gereken sinyalin şekli
gösterilmiştir. Teknisyen, kontrollerini yaparken şemadaki sinyal ile
ölçtüğü sinyali karşılaştırarak arızanın niteliğini belirler.
B. Osilâskobun ön panelindeki komütatör, pot ve anahtarların
işlevleri
Power (on-off) Anahtarı
Aygıtı çalıştırıp durdurmaya yarar.
Intensity:
Ekranda oluşan görüntünün (çizginin) parlaklığını
(şiddetini) ayarlar.
Focus
Ekranda oluşan ışıklı çizginin netliğini ayarlar.
X-Position
Işıklı çizginin sağa sola kaydırılmasını sağlar.
Y-Position
Işıklı çizginin yukarı aşağı kaydırılmasını sağlar.
AC:
Alternatif akım sinyallerini ölçer.
DC:
Doğru akım sinyallerini ölçer.
AC-GND-DC:
Osilâskobun girişine uygulanan sinyalin cinsine
göre üç kademeli komütatör ayarlanır.
Volts/div.
Ekrandaki ışının dikey düzlemde bir kare mesafe
için kaç voltu belirteceğini ayarlamamızı sağlar. Örneğin sinüsoidal
sinyal dikeyde 2 karelik bir alanı kaplasın. Volts/div komütatörü de 2
V kademesinde bulunsun. Buna göre ekranda oluşan sinyalin tepeden
tepeye gerilim değeri 4 V olacaktır.
Time/div.
Ekrandaki ışının yatay düzlemde bir kare mesafe
için kaç saniyeyi belirteceğini ayarlamamızı sağlar. Örneğin
sinüsoidal sinyal yatayda 4 karelik bir alanı kaplasın. Time/div
komütatörü de 2 milisaniye kademesinde bulunsun. Buna göre ekranda
oluşan sinyalin periyot değeri 8 milisaniye olacaktır. 8 milisaniye,
0,008 saniye olduğuna göre ekrandaki sinyalin frekansı f = 1/T =
1/0,008 = 125 Hz dir.
CH1 ve CH2
Osilâskobun giriş uçlarıdır. Scaleillum (illum): Ekranın aydınlatılmasını sağlayan lâmbanın ışık şiddetini ayarlayan pottur.
Test sinyali noktası (cal.)
Ön panelde cal .5 V ibaresinin bulunduğu yerdir. Çoğunlukla 1 kHz çıkışlı ve 0,5 volt gerilimli olur. Bu nokta kullanılarak osilaskobun doğru ölçüm yapmasını sağlamak için gerekli ayarlama işlemi yapılabilir.
Trace rotation
Ekrandaki ışığı yatay eksene paralel hâle getirir.
Variable, pull x mag
Volts/div'in hassasiyetini 5 kat büyütür. Bu düğme basılı ve 5 mV konumundayken, öne doğru çekildiğinde iki çizgi aralığı 1 mV olur.
Add
Kanal 1 ve kanal 2 sinyallerinin matematiksel olarak toplanmasını sağlar. (Eğer position düğmesi öne doğru çekilirse bu kez iki kanalın farkı görülür.)
Dual
CH1 ve CH2 düğmeleri basılı konumdaysa ekranda iki sinyalde izlenebilir.
Auto
Trigger (tetikleme) sinyali uygulanmadığında ya da sinyal frekansı 50 Hz nin altında olduğunda cihaz otomatik olarak tarama yapar.
Position pull x 10 mag
Ekranda taranan görüntünün yatay posizyonunu ayarlar. Yani bu düğme öne çekildiğinde ekranda taranan dalganın uzunluğu 10 kat genişler.
Level
Ekrandaki ışıklı sinyalin durdurulmasını sağlar.
Uncall
Seçilen kısmın ayarı aşıldığında îkaz eder.
Ext. input
Dışardan tetikleme sinyalinin uygulanmasını sağlayan konnektördür.
Ext-trig.
Osilâskobun kendi tetiklemesini keser ve dışardan tetiklemeye hazırlar.
Norm
Sınırlamasız frekans tetiklemesi yapar.
X-Y
Ekrandaki şekli dikey bir çizgi hâline getirir.
LF
Ses frekansında tetiklemeyi sağlar.
Line
Şebeke frekanslı (50-60 Hz) gerilimlerde tetiklemeyi sağlar.
Trace rotation
Yatay ışık çizgisinin tam yatay hâle getirilmesinde kullanılır.
HF
Yüksek frekansta tetiklemeyi sağlamak için kullanılır.
Trigger selector
Tetikleme seçici
Time-base
Yatayda tarama hızını ayarlar. Bu komütatörün üzerinde bulunan pot yataydaki tarama hızının hassas ayarının yapılmasında kullanılır.
Invert I
Birinci düşey kanala uygulanmış sinyalin fazını 180° ters çevirir.
Dual
Çift ışınlı osilâskoplarda iki kanal girişini aynı anda gösterir.
Slope +/-
Işıklı sinyalin (+) ve (-) kısımlarını seçmek için kullanılır.
Fuse
Osilaskobu koruyan sigorta
Filter
Dalga şeklinin görüntüsünü düzeltir.
Input
Giriş
Test sinyalinin gerilim ile frekansının ölçülmesi ve kalibrasyon
Osilaskop ile doğru ölçüm yapabilmek için aygıtın tüm ayarlarının doğru yapılmış olması gerekir. Osilaskop kullanılacağı zaman şu hazırlıklar yapılmalıdır:
8. Işını düşey ve yatay kaydırmada kullanılan potlar orta değere getirilmelidir.
9. Focus (odaklama) potuyla çizgi netleştirilmelidir.
10. Osilaskop uzun süre kullanılmamışsa prob cal noktasına bağlanarak hassasiyet ayarı (calibration, kalibrasyon) yapılmalıdır.
Cal. (calibration) işleminin yapılışı
Time/div. komütatörü .2 mS (0,2 milisaniye), volt/div. komütatörü ise .1 V (0,1 volt), prob x1 konumuna alındıktan sonra cal. noktasından yapılan ölçümde ekranda oluşan görüntünün yatayda ve dikeyde 5 karelik bir yer kaplaması gerekir.
Osilaskop ile frekans ve gerilimin ölçülmesi
Osilaskop ekranında oluşan sinyalin frekans değerini bulmak için bir alternansın yatay düzlemde kapladığı alan (kare sayısı) belirlenir. Bulunan değer sinyalin periyodudur. Saniye cinsinden olan periyot bulunduktan sonra f = 1/T denklemi kullanılarak girişe verilen sinyalin frekansı belirlenir.
Şöyle ki;
Periyot (T) = (Time/div) x Sinyalin bir saykılının yatay düzlemde kapladığı kare sayısı [saniye]
Frekans (f) = 1/periyot = 1/T [Hz]
Bu açıklamalardan yararlanarak cal. noktasından girişe uygulanan test sinyalinin frekansını belirleyelim.
Time/div.: 0,2 milisaniye
Periyot (T) = 0,2x5 = 1 mSn = 0,001 saniye
f = 1/0,001 = 1000 Hz = 1 kHz
Test sinyalinin gerilim değeri
Volts/div.: 0,1 V
U = (volts/div.) x Sinyalin dikey eksende kapladığı kare sayısı = 0,1x5 = 0,5 V
Kalibrasyon
Ölçme işlemlerinde kullanılacak osilaskobun kalibrasyon işlemi
yapılırken cal. noktasından yapılan ölçüm 1 kHz ve 0,5 volt
değerini göstermezse diğer ölçümlerin tümü hatalı olacaktır. O
nedenle kalibrasyonda işleminde hatalı ölçüm görülürse volts/div.
ve time/div. komütatörlerinin üst kısmında bulunan
potansiyometreler çevrilerek ekranda 1 kHz ve 0,5 V değerinde bir
görüntünün oluşması sağlanır.
Osilaskobun kalibrasyonunda ekranda oluşan görüntü
Kalibrasyon potansiyometreleri
Osilaskop ile DC ve AC gerilimin ölçülmesi
1. DC gerilim ölçmek
AC-GND-DC anahtarı DC konumuna alınır. Ölçümde
kullanılan probun zayıflatma özelliği varsa bu işlemi yapan
anahtar x1 konumuna getirilir. Volts/div. komütatörünün değeri
değiştirilerek DC sinyalin ekranda görünmesi sağlanır. Sinyalin
dikey eksende X noktasından yukarıya doğru kapladığı kare sayısı
belirlenir. Kare sayısı volts/div. komütatörünün gösterdiği değer
ile çarpılıp sonuç bulunur.
Örnek:
DC sinyalin dikey eksende bulunduğu nokta X
ekseninden 2 kare yukarıdadır. Volts/div. komütatörü ise x2 V
konumundadır. Girişe uygulanan DC gerilimin değerini bulunuz.
Çözüm: U = (volts/div) x kare sayısı = 2x2 = 4 V Not:
Eğer osilâskobun probunun zayıflatma komütatörü x10 konumunda
duruyorsa bulunan değer 10 ile çarpılır. Yani bu durumda giriş
gerilimi 40 V olur.
2. AC gerilim ölçmek
AC-GND-DC anahtarı AC konumuna alınır. Ölçümde
kullanılan probun zayıflatma özelliği varsa bu işlemi yapan
anahtar x1 konumuna getirilir. Volts/div. komütatörünün değeri
değiştirilerek AC sinyalin ekranda görünmesi sağlanır. Sinyalin
dikey eksende kapladığı kare sayısı belirlenir. Kare sayısı volts/div.
komütatörünün gösterdiği değer ile çarpılıp 2'ye bölünerek
gerilimin maksimum (tepe) değeri bulunur.
Örnek:
AC sinyal dikey eksende 4 karelik bir alan
kaplamıştır. Volts/div. komütatörü ise x5 volt konumundadır.
Girişe uygulanan AC gerilimin maksimum, etkin ve ortalama değerini
bulunuz.
Çözüm:
Maksimum değer (U maks) = [(volt/div) x kare sayısı] / 2 =
5x4/2 = 20/2 = 10 V
Etkin değer (U et) = U maks .0,707 = 10.0,707 = 7,07 V
Ortalama değer (U ort) = U maks .0,636 = 10.0,636 = 6,36 V
Eğer osilaskobun probunun zayıflatma komütatörü x10 konumunda
duruyorsa bulunan değerler 10 ile çarpılır.
Uygulamada en çok etkin değer kullanılır. Örneğin konutlardaki
prizlerde yapılan ölçümde bulunan 220 voltluk gerilim değeri eve
gelen enerjinin etkin değeridir. 220 V luk gerilimin maksimum
değeri ise U maks = 220 / 0,707 = 310,2 V tur.
