اجهزة قياس كهربية 2ثانوى صناعى
جهاز راسم الذبذبات أو الأوسيلوسكوب Oscilloscope
كثيرا ما يتوقف العمل فى الدوائر الإلكترونية وتتمنى لو تستطيع مشاهدة شكل الموجة أو الفولت فى هذه النقطة لتعلم هل تسير الأمور كما يجب أم لا.
هنا يأتى دور هذا الجهاز العظيم، تقوم بتشغيله، وباستخدام مجس القياس ترى كل شيء أمامك.
كيف يعمل؟ - مهلا ليس لدى وقت أريد كيف أقوم بضبطه
عفوا – بدون معرفة كيف يعمل نكون كمن يحاول ضبط التلفاز دون هوائى لأنه لا يعلم!
لو حاولنا رسم الشكل المتوقع لموجة ما على ورقة، سنبدأ من أحد الجانبين متجهين نحو الآخر و نغير وضع يدنا لأعلى و أسفل (أمام و خلف حسب وضع صفحة الورقة بالنسبة لك) بينما نتحرك بشكل منتظم نحو الجانب الآخر.
هذا بالضبط ما نريد لهذا الجهاز أن يفعله
كيف يرسم؟ إذن نحتاج لشاشة أشبه بشاشة التلفاز، ثم نبدأ من أجد الجانبين، وكما تعودنا نضع الصفر على اليسار وتتزايد القيم لليمين. و أثناء مرورها نحتاج أن نحركها لأعلى و أسفل حسب شكل الفولت المراد قياسه.
ماذا نفعل عندما نصل لأقصى اليمين؟
الورق يحفظ الرسم لكن الشاشة تنطفئ بمجرد عبور الراسم من عليها، لذلك يكب أن نعود فورا لنقطة البدء لنكرر الرسم مرة أخرى حتى نظل نراه. فى حقيقة ليس المهم أن نظل نراه لأننا نستطيع أن نتحايل لتثبيت الصورة ولكن الحقيقة نريد أن نرى كل تغيير يحدث فور حدوثه و نكون على بينة بما يجرى.
حسنا نريد الآن شاشة ونحرك شعاعها من اليسار لليمين ثم نعود فورا و أيضا نضع الفولت لنحركه لأعلى وأسفل
حقا لكن ربما نريد أن نرى موجة اتساعها 100 فولت و فى آن آخر نريد رؤية موجة اتساعها 1 مللى فولت، لهذا نحتاج لمكبر و مجزئ جهد لنكبر الجهد القليل و نقلل الفولت الكبير بما يناسب الشاشة.
هذا أساسا قلب الجهاز و إن كنا سنطوره و نحوله إلى رقمى و نحصل على أجهزة باهرة ولكنها أيضا مكلفة
أود أن أعتذر لمن يريد العربية فلم يصنع جهاز منها باللغة العربية، ولذا شئنا أم أبينا سنضطر لاستخدام المسميات الانجليزية المدونة على الجهاز لنعتادها ونعلم استخدامها.
كلنا نعلم أن الشاشة عبارة عن أنبوب زجاجى مفرغ من الهواء وله عنق طويل نسبيا بداخله ما يسمى بمدفع الالكترونات لأن به فتيلة تسخن وتشع الالكترونات فى الفراغ و عن طريق مجموعة من الأقطاب الموجبة (Anodes) يتم توجيهها نحو وجه الشاشة المسطح ذو الشكل المربع كما يتم تركيزه فى نقطة.
شعاع الكترونات تعنى تيار إذن – كم أمبير يلزم لرؤية النقطة و كم فولت يلزم لتركيزها فى نقطة؟
طبعا هذا يختلف من وحدة لأخرى وحسب عمرها لأن كما نشاهد فى شاشة التلفاز مع التقادم من ضعف إضاءة الصورة و ضياع معالمها، يحدث أيضا هنا، لذا كما فى التلفاز نحتاج لتعديل الإضاءة وضبط البؤرة (قبل أن تعترض – ضبط البؤرة فى التلفاز يتطلب فنى مختص لفتح الجهاز)
لماذا إذن فى الأوسيلوسكوب لا تحتاج لفنى مختص؟
فى الواقع لسببين، أولهما أنك لا تشاهد صورة ذات خواص ثابتة مثل التلفاز ، بل قد تشاهد موجة بطيئة فتكون واضحة فتقلل الإضاءة حتى لا تسبب إحراق طلاء الشاشة الداخلى ثم بعد ذلك تريد مشاهدة أخرى تتغير بمعدل ألف مرة أسرع من سابقتها مما يجعل الصورة غير مرئية، والآن سنزيد الإضاءة أى نزيد عدد الالكترونات مما يجعلها تحتاج لتعديل الفولت للحفاظ على البؤرة، هكذا نرى أن الأمور تداخلت ومن الأفضل أن نوفر مفتاح ضبط للمستخدم
السبب الثانى، ألست متخصصا حتى تطلب جهاز كهذا للتحليل و الدراسة؟
أليس من الممكن أن يكون آليا؟
الآن مع الأجهزة الرقمية لم نعد نحتاجها لكن الأجهزة التقليدية مازالت متداولة و أسعارها أنسب لمن يحتاجها فى ورشته حيث لا يستطيع شراء الأجهزة الأغلى سعرا
الأجهزة ذات الشاشات والتقنية التماثلية Analog Scopes كان يتم تعديل كل من الإضاءة والبؤرة Focus, Intensity مع تغيير السرعة ولكن كانت هناك حالات تحتاج للضبط اليدوى.
تنطلق الالكترونات نحو وجه الشاشة ونحتاج لتحريكها أفقيا ورأسيا كما ذكرنا، أفقيا من اليسار لليمين والعودة فى أقل وقت و أيضا نطفئ الشعاع أثناء العودة ورأسيا مع الفولت المراد رسمه.
شرح مراحل تركيب الجهاز
كما شرحنا المرة السابقة، علمنا أننا نحتاج لشاشة مثل شاشة التلفاز ولكن هناك فرق، شاشة التلفاز عليها ملفات تسمى ملفات الانحراف و المجموعة بما تحتويه من قطع من خامة الفرايت المغناطيسية بهدف زيادة شدة المجال تسمى يوك أى الطوق. يمر تيار الانحراف فيها فيسبب انحراف الشعاع الإلكترونى Electron Beam و لكن هنا نستخدم ألواح يوضع عليها الجهد اللازم للانحراف
ولماذا لا نستخدم أسلوب واحد فى الحالتين؟
الملفات تحتاج تيار كهربى أى يتطلب قدرة و للأسف حساس للتردد لأنه ملف ذو قيمة لا بأس بها ولذلك لا يصلح لجهاز الأوسيلوسكوب كونه يستخدم فى مدى واسع جدا من الترددات ولذلك وضعنا الألواح والتى لا تسحب تيار وهى أشبة بمكثف ذو سعة صغيرة جدا ولا يتأثر كثيرا بالتردد.
إذن لماذا لا نوفر الطاقة فى التلفاز ونستخدمها؟
الملفات تعطى زاوية انحراف واسعة وصلت أكثر من 120 درجة ولكن لو زاد انحراف الشعاع عن 15 درجة بين الألواح فهو سيصطدم بها ولا يصل لوجه الشاشة ولذلك أمكن عمل شاشات ذات أقطار تصل 25 بوصة بالملفات و عمقها (طول العنق) لا يزيد عن 30 سم وهو كل سمك التلفاز ولو صنعت بالألواح لكان طول العنق أكثر من متر ولا يكون التلفاز مناسبا فى أى مكان . جهاز الأوسيلوسكوب أصبح تقليديا ذو شاشة مقاس 8×10 سم و أقصد مقاس التدريج على الوجه وليس
يتبع
جهاز راسم الذبذبات أو الأوسيلوسكوب Oscilloscope
كثيرا ما يتوقف العمل فى الدوائر الإلكترونية وتتمنى لو تستطيع مشاهدة شكل الموجة أو الفولت فى هذه النقطة لتعلم هل تسير الأمور كما يجب أم لا.
هنا يأتى دور هذا الجهاز العظيم، تقوم بتشغيله، وباستخدام مجس القياس ترى كل شيء أمامك.
كيف يعمل؟ - مهلا ليس لدى وقت أريد كيف أقوم بضبطه
عفوا – بدون معرفة كيف يعمل نكون كمن يحاول ضبط التلفاز دون هوائى لأنه لا يعلم!
لو حاولنا رسم الشكل المتوقع لموجة ما على ورقة، سنبدأ من أحد الجانبين متجهين نحو الآخر و نغير وضع يدنا لأعلى و أسفل (أمام و خلف حسب وضع صفحة الورقة بالنسبة لك) بينما نتحرك بشكل منتظم نحو الجانب الآخر.
هذا بالضبط ما نريد لهذا الجهاز أن يفعله
كيف يرسم؟ إذن نحتاج لشاشة أشبه بشاشة التلفاز، ثم نبدأ من أجد الجانبين، وكما تعودنا نضع الصفر على اليسار وتتزايد القيم لليمين. و أثناء مرورها نحتاج أن نحركها لأعلى و أسفل حسب شكل الفولت المراد قياسه.
ماذا نفعل عندما نصل لأقصى اليمين؟
الورق يحفظ الرسم لكن الشاشة تنطفئ بمجرد عبور الراسم من عليها، لذلك يكب أن نعود فورا لنقطة البدء لنكرر الرسم مرة أخرى حتى نظل نراه. فى حقيقة ليس المهم أن نظل نراه لأننا نستطيع أن نتحايل لتثبيت الصورة ولكن الحقيقة نريد أن نرى كل تغيير يحدث فور حدوثه و نكون على بينة بما يجرى.
حسنا نريد الآن شاشة ونحرك شعاعها من اليسار لليمين ثم نعود فورا و أيضا نضع الفولت لنحركه لأعلى وأسفل
حقا لكن ربما نريد أن نرى موجة اتساعها 100 فولت و فى آن آخر نريد رؤية موجة اتساعها 1 مللى فولت، لهذا نحتاج لمكبر و مجزئ جهد لنكبر الجهد القليل و نقلل الفولت الكبير بما يناسب الشاشة.
هذا أساسا قلب الجهاز و إن كنا سنطوره و نحوله إلى رقمى و نحصل على أجهزة باهرة ولكنها أيضا مكلفة
أود أن أعتذر لمن يريد العربية فلم يصنع جهاز منها باللغة العربية، ولذا شئنا أم أبينا سنضطر لاستخدام المسميات الانجليزية المدونة على الجهاز لنعتادها ونعلم استخدامها.
كلنا نعلم أن الشاشة عبارة عن أنبوب زجاجى مفرغ من الهواء وله عنق طويل نسبيا بداخله ما يسمى بمدفع الالكترونات لأن به فتيلة تسخن وتشع الالكترونات فى الفراغ و عن طريق مجموعة من الأقطاب الموجبة (Anodes) يتم توجيهها نحو وجه الشاشة المسطح ذو الشكل المربع كما يتم تركيزه فى نقطة.
شعاع الكترونات تعنى تيار إذن – كم أمبير يلزم لرؤية النقطة و كم فولت يلزم لتركيزها فى نقطة؟
طبعا هذا يختلف من وحدة لأخرى وحسب عمرها لأن كما نشاهد فى شاشة التلفاز مع التقادم من ضعف إضاءة الصورة و ضياع معالمها، يحدث أيضا هنا، لذا كما فى التلفاز نحتاج لتعديل الإضاءة وضبط البؤرة (قبل أن تعترض – ضبط البؤرة فى التلفاز يتطلب فنى مختص لفتح الجهاز)
لماذا إذن فى الأوسيلوسكوب لا تحتاج لفنى مختص؟
فى الواقع لسببين، أولهما أنك لا تشاهد صورة ذات خواص ثابتة مثل التلفاز ، بل قد تشاهد موجة بطيئة فتكون واضحة فتقلل الإضاءة حتى لا تسبب إحراق طلاء الشاشة الداخلى ثم بعد ذلك تريد مشاهدة أخرى تتغير بمعدل ألف مرة أسرع من سابقتها مما يجعل الصورة غير مرئية، والآن سنزيد الإضاءة أى نزيد عدد الالكترونات مما يجعلها تحتاج لتعديل الفولت للحفاظ على البؤرة، هكذا نرى أن الأمور تداخلت ومن الأفضل أن نوفر مفتاح ضبط للمستخدم
السبب الثانى، ألست متخصصا حتى تطلب جهاز كهذا للتحليل و الدراسة؟
أليس من الممكن أن يكون آليا؟
الآن مع الأجهزة الرقمية لم نعد نحتاجها لكن الأجهزة التقليدية مازالت متداولة و أسعارها أنسب لمن يحتاجها فى ورشته حيث لا يستطيع شراء الأجهزة الأغلى سعرا
الأجهزة ذات الشاشات والتقنية التماثلية Analog Scopes كان يتم تعديل كل من الإضاءة والبؤرة Focus, Intensity مع تغيير السرعة ولكن كانت هناك حالات تحتاج للضبط اليدوى.
تنطلق الالكترونات نحو وجه الشاشة ونحتاج لتحريكها أفقيا ورأسيا كما ذكرنا، أفقيا من اليسار لليمين والعودة فى أقل وقت و أيضا نطفئ الشعاع أثناء العودة ورأسيا مع الفولت المراد رسمه.
شرح مراحل تركيب الجهاز
كما شرحنا المرة السابقة، علمنا أننا نحتاج لشاشة مثل شاشة التلفاز ولكن هناك فرق، شاشة التلفاز عليها ملفات تسمى ملفات الانحراف و المجموعة بما تحتويه من قطع من خامة الفرايت المغناطيسية بهدف زيادة شدة المجال تسمى يوك أى الطوق. يمر تيار الانحراف فيها فيسبب انحراف الشعاع الإلكترونى Electron Beam و لكن هنا نستخدم ألواح يوضع عليها الجهد اللازم للانحراف
ولماذا لا نستخدم أسلوب واحد فى الحالتين؟
الملفات تحتاج تيار كهربى أى يتطلب قدرة و للأسف حساس للتردد لأنه ملف ذو قيمة لا بأس بها ولذلك لا يصلح لجهاز الأوسيلوسكوب كونه يستخدم فى مدى واسع جدا من الترددات ولذلك وضعنا الألواح والتى لا تسحب تيار وهى أشبة بمكثف ذو سعة صغيرة جدا ولا يتأثر كثيرا بالتردد.
إذن لماذا لا نوفر الطاقة فى التلفاز ونستخدمها؟
الملفات تعطى زاوية انحراف واسعة وصلت أكثر من 120 درجة ولكن لو زاد انحراف الشعاع عن 15 درجة بين الألواح فهو سيصطدم بها ولا يصل لوجه الشاشة ولذلك أمكن عمل شاشات ذات أقطار تصل 25 بوصة بالملفات و عمقها (طول العنق) لا يزيد عن 30 سم وهو كل سمك التلفاز ولو صنعت بالألواح لكان طول العنق أكثر من متر ولا يكون التلفاز مناسبا فى أى مكان . جهاز الأوسيلوسكوب أصبح تقليديا ذو شاشة مقاس 8×10 سم و أقصد مقاس التدريج على الوجه وليس
يتبع
يطلى الوجه من الداخل بمادة فسفورية حتى يضيء بوقوع الشعاع عليها و ترسم عليها تقسيمات بالسنتيمتر كما ذكرنا 8×10
سنلاحظ أن خطى المنتصف فقط تقسم لخمسة أقسام للحصول على أجزاء من السنتيمتر.
وهل ستنطبق دوما الموجة على هذه الخطوط؟
بالطبع لا لذلك سنحتاج لمفتاح إزاحة أفقية و آخر إزاحة رأسية لوضع الرسم فى المكان الملائم من الشاشة وهو ببساطة يضيف جهد مستمر على فولت الإشارة لكى يرسم أعلى أو أسفل خط المنتصف أو يمينا أو يسارا، وهذا يكون عادة فى مراحل المكبر قبل النهائية للحصول على حركة ناعمة لأن لو وضعت فى مراحل التكبير الأولى، أقل حركة ربما تقذف بالشعاع خارج الشاشة.
هناك خطين مقسمين قرب أعلى و أسفل الشاشة والمشار إليهما بحدود قياس Rise Time, Fall Time، ما فائدتها؟
مهما كانت الدوائر دقيقة فلا يوجد شيء اسمه موجة مربعة أو نبضة ذات جوانب رأسية والسبب؟ ببساطة التردد = معدل تغير الجهد بالنسبة للزمن، وإذا كان زمن صعود الفولت أو هبوطه = صفر، و نعلم أن القسمة على صفر يعطى مالا نهاية، إذن يجب أن يكون النطاق الترددى مالا نهاية وهذا مستحيل. لهذا سيكون شئنا أم أبينا زمن محدد للصعود والهبوط.
بعض التطبيقات يجب أن يكون هذا الزمن أقل من قيمة محددة مثل نبضات الرادار لأنها تؤثر على المدى، ونبضات الإظلام فى التلفاز الخ، كيف نقيس هذا الزمن.
هذا الزمن يقاس بالزمن الذى تأخذه النبضة للتغير من 10% إلى 90% من قيمتها، ولهذا وضعت هذه الخطوط حتى تغير قيمة الرسم لينحصر بين هذين الخطين، ثم تأخذ القراءة عند الخطين التاليينولهذا أيضا نحتاج للتغيير التدريجى لنتمكن من فعل هذا. وهو ببساطة تغيير التكبير أو الكسب للمكبر بمفتاح أشبه بمفتاح تعلية الصوت فى الراديو أو الموسيقى
شرح مراحل تركيب الجهاز - 2
سنرى الآن أين نجد كل الخواص التى تكلمنا عنها المرات الماضية
الشكل التالى لمنظور الجهاز وسنعود دوما له و للمخطط الذى شاهدناه المرة الماضية وهناك أجهزة تحتوى المزيد وسنعرض لها فى حينه
فى مكان ما ستجد مفتاح التغذية ON\Off وهو طبعا يختلف حسب الطراز وهو هنا فى أعلى منتصف الصورة و بجواره مبين لتوضيح أن الجهاز وصله التيار لأن ربما لا ترى شيئا رغم ذلك، و بجواره أيضا مقاومتى ضبط الإضاءة و البؤرة Intensity, Focus وجدير بالذكر لأن الأجهزة ذات الشاشات LCD لا يحتوى ضبط للبؤرة لأنها لا تعمل بشعاع الكترونى. لاحظ أننى لم أقل أجهزة رقمية حيث توجد أجهزة رقمية تعمل بشاشات عادية
تحدثنا أيضا عن أن هناك مكبر ليكبر الإشارة المطلوب رؤيتها لتعطى الجهد اللازم لانحراف الشعاع، ولو رجعنا للمخطط ، سنجد أن هناك مكثف عليه مفتاح Switch مكتوب عليه AC\DC وهذا المفتاح مهم جدا لهذا أعدت وضعه مفصلا هنا
وهو على الجهاز مفتاح منزلق مكتوب عليه AC\GND\DC كما فى الصورة اللاحقة، فلو مثلا أردت قياس جهد فى خرج مكبر (ترانزيستور) حيث يكون قيمة جهد مستمر حوالى 6 فولت (نصف التغذية 12 فولت) و الإشارة 100 مللى فولت، لو حاولت الضبط على المستمر لن ترى المتردد و إن ضبطت على المتردد ، ستخرج الصورة خارج الشاشة، لذا يجب أن تضعها على وضع AC للتخلص من المستمر ثم تضبط على المتردد.
Professor2011-12-10, 4:50 pm