Osiloskop Nedir?

Osiloskop

Osiloskop nedir?

Osiloskop nedir? Faz farkı, akım, gerilim, frekans gibi elektriksel değerleri ölçerek gösteren, elektriksel gözlem ve ölçüm cihazlarına osiloskop (ossiloscope) denir. İşaretin dalga şeklinin görüntülenmesini, frekans ve genliğinin kolayca ölçülmesini sağlar. Bir adı da salınım ölçerdir. Osilaskop teknik servislerde bulunması gereken bir ölçü aletidir. Osiloskop ölçü aleti deneyimli kişiler tarafından kullanılır.

Osiloskop Özellikleri

İçerisinde geniş ölçme imkanları olan osiloskoplar elektrik enerjisini dalga biçiminde gösterir. Osilaskop, akım ve gerilim değerlerin değişimleri ile genliği zamana bağlı grafik olarak gösteren cihazlardır. Bu grafiklerden sinyalin darbe ve boşluk süreleri, genliği, frekansı ve periyodu elde edilebilir. Elektrik devrelerinden çok, elektronik devrelerdeki ölçümlerde kullanılır. Kare veya sinüzoidal girişli devrelerin çıkışlarını ve karakteristiklerini belirlemek üzere tasarlanmışlardır.

Elektriksel işaretlerin ölçülüp değerlendirilmesinde kullanılan aletler içinde en geniş ölçüm imkanlarına sahip olan osiloskop, işaretin dalga şeklinin, frekansının ve genliğinin aynı anda tespit edilmesini sağlar.

• Osiloskop gerilim uygulayarak çalışan bir alettir.
• Işık izinin sapma miktarı saptırıcı levhalara uygulanan gerilimle doğru orantılıdır.
• Eğer osiloskobun sapma hassaslığı bilinirse osiloskop hem doğru gerilimi hem de alternatif gerilimi ölçmek için voltmetre olarak kullanılır
• Osiloskop ile alternatif gerilim ölçümünde AC voltmetreden daha iyi sonuç alınır.
• Bir sakıncası sapma hassaslığının kalibrasyonudur.

Osiloskop Kalibrasyonu: 

Bahsedilen kalibrasyon, teknik anlamdaki kalibrasyondan farklı olarak cihazın kendi uyumluluğunu sağlamak üzere yapılan bir doğrulama işlemidir. Osiloskopun doğru ölçüm yapabilmesi için zaman zaman kalibrasyon/ ayarlama yapılması gerekebilir. Bunun sebebi, eğer osiloskopun ayarı bozulmuş ise ölçmelerde hata oluşabilir. Bundan dolayı osiloskopun doğru ölçüm sonuçlarını verdiğinden emin olmak için kalibrasyon/ayarlama işlemi yapılır.

Osiloskop Avantajları

• Giriş empedansı yüksektir
• Geniş frekans bandındaki gerilimleri aynı hassaslıkla ölçer.
• Dalga şekli ne olursa olsun gerilim değerini gösterir.
• Ölçülecek gerilimin maksimum değerini gösterir. Eğer sinüzoidal  ise voltmetreden maksimum değer hesaplanır. Eğer sinyal sinüzoidal  değilse ölçülemez.

Osiloskop Dezavantajları

• İyi bir kalibrasyon gerektirir
• Okuma hatası meydana gelir.

Bir osiloskop ile işaretin gerilim değeri ve zamanı ölçülür. İşaretin salınım frekansı hesaplanır. İşaretin ne kadarının DC, ne kadarı AC olduğu ölçülür. İşaretin dalga şeklini ve bozulma olup olmadığını belirlenir.

Histersiz, B ve H eğrilerinin çıkarılmasında elektronikte kullanılan bütün transistör ve lamba karakteristiklerinin çıkarılmasında, ses, basınç, gerilme, ivme, hız gibi fiziksel hareketleri ölçmekte, “Lissajous” yardımı ile frekans ve faz farkı ölçmekte, radyasyon ölçmekte vb . Elektriksel olayların ve elektrik akımına çevrilebilen bütün fiziksel hareketlerin incelenmesinde kullanılan bu cihazlar diğer ölçü aletlerinden farklı bir üstünlüğe sahiptirler.

Aşağıda bir osiloskop örneği verilmiştir;

Osiloskop Nasıl Kullanılır?

Osiloskop Kullanımı: Osiloskop girişine uygulanan elektriksel işareti genlik ve zaman bilgisi verecek şekilde ekranında görüntüleyen ölçü aletleridir. Sinuzodial  yada kare girişli olan devrelerin çıkış ve karekteristiklerinin belirlenmesi amacıyla yapılmıştır. AC gerilim değişimleri takip edilirken osiloskop kullanılır. Osiloskop kullanımı ile bir ekranda yapılacak ölçümlerde frekansta belirlenir. Eş zamanlı iki değişik gerilim izlenebilir ve bu gerilimlerin faz ilişkiside ölçülebilir. Osiloskopla izlenen frekans aralığı geniştir. Birde analog sinyalleri sayısal (dijital) hale dönüştürerek bir bellekte saklayan ve istenildiği zaman ekrana getiren osilioskoplar vardır. Analog sinyalini sayısal hale dönüştüren bir kartı olan (A/D converter) bir pc osiloskop ile yapılanlar yapılır daha fazla bilgi saklanabilir.  Osiloskobun yapısı katot ışınlı lamba (ekran CRT), yatay saptırma, dikey saptırma ve hızlandırma devresinden meydana gelir. 

Osiloskobun Çalışma Prensibi

Osiloskop

Katot ışınlı lambanın (tüpün) çalışması: Katot ışın tüpü osiloskobun vazgeçilmez elemanıdır. Lambanın içindeki gaz basıncı 0,01 ile 0,001 arasında civa basıncına düşürülüp flamanına 10-20 voltluk bir gerilim uygulanırsa lambanın flamanı akkor hale gelir. Akkor haline gelen flamanın ısıttığı K katodu elektron salar.

Bu lambanın katotundan doğan ve anoduna giden elektronlar, tüpün içindeki negatif toplayıcı G silindiri, A2  odaklama ve V hızlandırma anotlarından geçirilerek ince bir ışık hüzmesi haline sokulur. Bu kontrol düzenleri ile daraltılıp bir araya demetlenen elektron ışını V ve U saptırma levhaları ile lambanın fosforlu ekranı üzerine yöneltilirse bu hüzmenin  çarptığı yerde ekran nokta halinde bir ışık verir. Nokta halindeki bu ışına benek de denir. Demet modülasyonu denen bu işlemin, bilgisayar ve televizyon ekranlarında görüntü meydana gelmesinde önemli rol oynar.

Lambanın ekranı üzerinde nokta halindeki bu ışına verilen yön, V ve U saptırma levhalarının uçlarına uygulanan gerilimin büyüklüğüne göredir. Katot Işınlarını; V levhası dikey yönde U levhası da yatay yönde saptırır.

Bir noktada odaklanan ışık demetleri (luminesans) parlak bir ışık noktası oluşturur. Bu nokta bir ekran üzerine düşürülüp değişik hareketler verilirse ekranda da değişik hareketleri yapan bir nokta görülür. Bu değişik hareketler ise, katot ışınlı lamba içerisindeki saptırma düzenleri ile yaptırılır. Ayrıca cihazın dış etkilerden etkilenmemesi için lamba iletken bir bandajla kapatılır.

Osiloskop kullanma kılavuzunda osiloskobun nasıl bağlanacağı anlatılır. Osilaskop devreye paralel bağlanır. Yüksek olan iç direnci sebebi ile seri bağlanması durumunda ölçüm yapılmak istenen devreden akım akmasını engeller. Akım dalga şekillerini incelemek için akımın aktığı devreye küçük değerli bir direnç (ölçüm direnci, şönt direnç) seri bağlanarak uçlarında düşen gerilimin dalga şekli incelenir. Bir omik dirençte içinden akan akım ve uçlarında düşen gerilimin dalga şekilleri ve fazlarının aynı oldukları göz önüne alınarak ve ohm kanunu göre V=I. R bağıntısı doğrultusunda akım incelenir. Dikkat gerektiren nokta, kullanılan direncin değerinin devre akımını çok fazla sınırlamayacak kadar küçük seçilmesi (genel olarak akıma bağlı olarak 10 ile 200 miliohm arası) ve gücünün bu akıma dayanabilecek kadar büyük olmasıdır.

Osiloskop Çeşitleri

Kullanımda analog ve dijital prensiplere göre çalışan iki tip osiloskop çeşidi bulunmaktadır.

• Analog osiloskop
• Dijital osiloskop
• Taşınabilir osiloskop

Osiloskop Kullanım Alanları

Elektriksel değerleri görünür duruma getiren osiloskoplar, devre tasarımcıları, elektronik devre cihaz tamircileri ve osiloskop imalatı yapan firmalar tarafından kullanılmaktadır. Örnek olarak;  video, kamera, bilgisayar, elektronik devrelere sahip tv  vb gibi cihazların tamiratı sırasında osilaskop kolaylık sağlar. Bu cihazların üretimini yapan firmaların sunduğu devre şemalarında belirli yerlerinde gereken sinyalin şekli gösterilmiştir. Kontrolü yapan teknisyen şemadaki sinyali ve ölçtüğü sinyali karşılaştırıp arızanın niteliğini tespit ederler.

Piyasada osiloskop firmaları tarafından imalatı yapılan çeşitli osiloskop markaları vardır. Bunlardan bazıları; Good Will Osiloskop, Uni-T Osiloskop, Matrix Osiloskop, Protek Osiloskop, Tektronix Osiloskop, Rigol Osiloskop, Promax Osiloskop, Escort Osiloskop, Hioki Osiloskop, Wittig Osiloskop vb gibi dijital osiloskop markaları vardır. Osiloskop fiyatları markalara göre değişmektedir. Ayrıca kullanılan el tipi osiloskop, mini osiloskop da  vardır.

Sanal olarak osiloskop kullanılmak istendiğinde osiloskop simülatörü (oscilloscope simulator) kullanılabilir.

Sağlamlık Kontrolü

Kare dalga sinyali ile osilaskopun sağlamlık kontrolü ve labaratuvar deneyleri yapılır. Kare dalga sinyali, bir sinyal üreten cihazdan sağlanır. Sinyal üreten cihazın bulunmadığı hallerde osiloskobun CAL (Calibration) çıkışından test sinyali alınır, deney ve kontrolleri yapılır. Osilaskoptan üretilen test sinyali genel olarak 0,5 volt kare dalga ve frekansı 1 kHz ‘dir. Test sinyaliyle osiloskop probu sağlamlık kontrolü ve X1 ile X10 arasında ayar, kontrolü yapılır.

Osiloskop İle Frekans Ölçümü ( Lissajous şekilleri)

Bilinmeyen frekansların bilenen frekanslarla karşılaştırılması yoluyla frekans ölçülmesine yarayan bağlantı şekli görülmektedir. Genellikle; dikey levhalara frekansı bilinmeyen gerilimin potansiyometre ile bölünmüş 5- 10 volt kadarlık değeri, yatay levhalara da frekansı bilinen gerilimin küçültülmüş değeri uygulanırsa osiloskobun ekranında aşağıdaki gibi bir görüntü elde edilir.

Elde edilen bu görüntü ile bilinmeyen frekansın değeri;

Osiloskop ekranında gördüğümüz ve şekle göre aletin yatay levhalarına uygulanan gerilim 50 c/s ise, dikey levhalara uygulanan gerilim frekansı

fd / fy = Ty/ Td,    fd /50= 2/1 buradan   fd= 100 c / s bulunur.

İki gerilim frekansı birbirine eşit ise ekranda, tam bir daire elde edilir. Bu osiloskop ile; frekansı bilinmeyen gerilimin frekansını, aşağı yukarı iki sınır arasında  tahmini olarak doğrudan doğruya da ölçebiliriz.