Osiloskop ve Sinyal JeneratĂśrĂź 2. Deney Raporu
Osiloskop ve Sinyal Jeneratörü Deneyin Amacı: Osiloskop ve sinyal jeneratörü kullanmamızdaki asıl amacı öğrenmek ve bu aletlerin çalışma prensiplerini incelemek. Ayrıca osiloskop ve sinyal jeneratörünün deney devrelerinde hangi amaçla ve nasıl kullanıldıklarını öğrenmek.
Deney Düzeni ve Kullanılan Aletler: Deneyde kullanılan aletler; osiloskop, sinyal jeneratörü ve DC kaynaktır. Osiloskop, girişine uygulanan elektriksek işareti genlik ve zaman bilgisi verecek şekilde ekranında görüntüleyen bir ölçü aletidir. Osiloskop ile AC ve DC gerilim, frekans, periyot, genlik ve faz farkı gibi büyüklükler, ölçülür. osiloskobun çalışması, hareket halindeki elektronların yörüngeleri nin bir elektrik alan içerisinden geçerken sapmaları prensibine dayanır. Katot ışın tüpündeki saptırma plakaları adı verilen düzlemsel levhalara uygun potansiyellerde gerilimler uygulanarak oluşturulan elektrik alanlar, plakalar arasından geçen elektronları saptırarakfosfor ekrana çarptığı noktanın yerini değiştirir. Bu noktanın konumu saptırma plakalarına uygulanan gerilimimn ani değeri ve dalga şekline bağlı olarak değişecek ve ekranda ışıklı bir çizgi oluşturacaktır.
Deneyde Osiloskop ile İlgili Şu Bilgiler Öğrenildi: Power düğmesi ile ilk olarak osiloskop açıldı. DC/GND/AC fonksiyonları CH1 ve CH2 için bir konum belirler. GND'de sinyal olmaz çünkü giriş sinyali iptal edilir ve direk toprağa bağlanır. DC'de tüm sinyaller görünür. AC'de ise sadece AC sinyaller gözlenir.Çünkü DC sinyalleri bloke eder. Intensity fonksiyonu ile ekrandaki çizginin parlaklığının ayarlanılacağı öğrenildi. Focus ile ekrandaki çizginin incelik ve kalınlığının ayarlanılacağı öğrenildi. Volt/div anahtarının, sinyalin genliğini 5mV/div ile 5V/div arasında ayarladığı öğrenildi. Volt/div ile ekrandaki her bir karenin kaç voltluk bir değere sahip olduğu öğreniliyor. Ancak volt/div anahtaraında yapılan değişiklikler sinyalin gerçek genliğini değiştirmeyecektir. Time/div anahtarının iç içe geçmiş iki düğmeden oluştuğu gözlendi. Ortadaki Var düğmesi ile sürekli ayar yapılabilirmiş. Bu anahtar üzerinde mS ve S seçenekleri vardır. Hangisi ile ölçüm yapılmak istenirse anahtarın konumu gerekli kısma getirilir. Ekranda sürekli hareket eden bir sinyal elde ettiğimizde bunu sabitleme ihtiyacı duyuldu. Ve bu ihtiyaç da hold off düğmesi ile giderildi. Sinya jeneratörü farklı frekans ve şekillerde sinyal üretebilen bir cihazdır. Amplitude fonksiyonu ile sinyal genliğinin ayarlandığı öğrenildi. Frekansın büyüklüğü ise frequency fonksiyonu ile ayarlandı. Range ile de 1Hz'den 10MHz'e kadar frekans aralığı ayarlandı. Örneğin, Frequency'i 0,3'e getirip Range bölümünden de 1K'ya basarsak uygulanan sinyalin frekansı 1KHz*0,3=300Hz olur. Uygulanacak dalga şeklini de function belirler. Kare, üçgen veya sinüs dalgadan hangisini üretmek istiyorsak gerekli konuma getiriniz. Hatasız ve doğru ölçüm yapabilmek için başlamadan önce gerekli kontroller deney sırasında yapıldı. Bunlar;
ϭ
Osiloskop ve Sinyal Jeneratörü • • • •
Osiloskobun probları doğru bağlanmalı. Osiloskobun CH1 yada CH2'de olup olmadığı kontrol edilmeli. Çünkü gerekli uygulamalar hangi kanalda ise ona göre yapılacaktır. GND'yi sıfıra getirmeliyiz. Aksi taktirde sıfırdan farklı bir noktadan başlayacağı için ölçülen dalgaya ait bilfiler istenikdiği gibi çıkmayacaktır. Var sweep ve Var fonksiyonları en sağ noktaya getirilmelidir.
Ölçme sonuçları: Osiloskopta şu ayarlamalar yapıldı; Focus: ortada
Coupling: AC
Intensity: ortada
Xposition: ortada
Mode: Auto
Time/div: 0.1ms
Source: CH1
Volt/div: 1V
Periyot=(sinyalin bir periyodundaki kare sayısı) X time/div T=10div X 0.1ms/div
T=1ms
Ϯ
Osiloskop ve Sinyal Jeneratörü Sinyal jeneratöründen frekansı 1KHz, tepe değeri 2V olan sinyal üretmek için; osiloskobun volt/div ayarı 1V'a, time/div ayarı da 0.1ms'e getirilerek yukarıdaki şekil elde edilir.CH1 konumunda düz çizgi tam ortalandı ve AC kaynak ayarlandı. Sinyal jeneratöründen kare dalga üretilirse;
elde edilir. Osiloskobun volt/div ayarı 1V'a, time/div ayarı da 0.1ms'e getirildiğinde istenilen dalga ekranda belirmediği için şu ayarlar yapıldı: Volt/div: 5V
Range: 1K
Time/div: 0.5ms
Frequency:1
Osiloskoptan ayarlandı.
Sinyal Jen. ayarlandı.
Yukarıdaki şekildeki devre oluşturulduğunda CH1 girişinin AC,GND,DC konumları için gözlenen dalga şekilleri aşağıdadır.
ϯ
Osiloskop ve Sinyal Jeneratörü
GND konumunda sinyal düz bir çizgi halindedir. Çünkü giriş sinyali iptal edilir ve direk toprağa bağlanır.
Frekansı 200Hz, Vmax'ı 3V olan bir dalga istenildiğinde; sinyal jeneratöründe frequency 0.2'e range de 1K 'a getirilir. Böylece 1KHz X 0.2 = 200Hz elde edilir. Vmax= Vtt/2 olduğundan Vtt=6V olacaktır. Osiloskopta da time/div 1ms'e, volt/div 1V'a getirilir ve aşağıdaki görüntü elde edilir. T =1/f T=1/200Hz T=5ms Osiloskopta yaptığımız ayarların doğruluğunu kanıtlarsak; Periyot=(Sinyalin bir periyodundakş kare sayısı)*Time/div 5ms=5*(time/div) Time/div= 1ms Time/div ayarının teorikte ve pratikte aynı olduğu gözlendi.
ϰ
Osiloskop ve Sinyal Jeneratörü Raporda istenilenler 1) Osiloskopta time/div ve volt/div ayarlarının kademelerinin değiştirilmesi sinyalin gerçek değerini değiştirmez. Sadece görüntüde değişiklik olur. Çünkü dalganın frekansı yada genliği ile oynanmamıştır. Sadece ekrandaki görüntü aralığı değişmiş olur.Örneğin; frekansı 1KHz, tepe değeri 2V olan bir sinyal üretmek için osiloskopta time/div=0.1ms'e, volt/div 1V'a getirildi. Ancak istenilen şmadığı için volt/div 5V'a time/div 0.5ms'e getirilerek hassasiyet değiştirildi. Böylece ilk değerlerde gözükmeyen dalga kademenin değiştirilmesiyle görünür hale geldi.Bu sırada dalgaya bir müdahale olmadı ve sinyalin gerçek değeri değişmedi. 2)Frekansı 200Hz, Vmax'ı 3V olan bir dalganın osiloskop x-y konumunda iken görüntüsü yukarıdaki şekildeki gibi olacaktır.
Sonuç: Bazı ayrıntılar gözden kaçırıldığı zaman, ölçümden tamamen hatalı sonuçlar alınabileceği gözlendi. Örneğin; time/div anahtarı üzerindeki cal düğmesi, cal konumunda olmadığında ekranda gözterilen işaretin okunan süresi gerçekteki süreden çok farklıdır. Bü yüzden de yapılan hata yanlış ölçüme sebep olur. Osiloskobun iki kanalının olduğu gözlendi bu sayede iki farklı sinyal aynı anda elde edilebilir hale gelmektedir. Deneyde kullanılan osiloskobun probu x1 ve x10 olmak üzere 2 çeşittir. x1 tipi problarda ölçülen işaret olduğu gibi osiloskoba uygulanıken, x10 tipi prob işareti 10 kez zayıflatıp osiloskoba gönderir. Osiloskop, devreye daima paralel bağlanır. Çok yüksek olan iç direnci sebebiyle seri bağlanması halinde ölçüm yapılmak istenen devreden akım akmasını engelleyecektir. Giriş direnci çok büyük olduğundan dolayı osiloskop ampermetre olarak kullanılmaz. Bundan dolayı akım ölçümü dolaylı yoldan yapılır. Bir dirençte içinden akan akım ve uçlarında ki gerilimin dalga şekilleri, fazlarının aynı ve V=I.R bağıntısı göz önünde tutularak akım incelenir. Dikkat edilecek nokta kullanılan direnç değerinin devre akımını sınırlamayacak kadar küçük seçilmesi ve gücünün bu akıma dayanabilecek kadar büyük olasıdır.
ϱ