LABORATORIO
DI
TECNOLOGIA DISEGNO E PROGETTAZIONE
TITOLO: Ricerca
sull’oscilloscopio
VALUTAZIONE:
L’oscilloscopio è uno strumento
utilizzato per la misurazione di intensità di corrente, di differenza di
potenziale e misurazioni di frequenza. Il suo principale vantaggio rispetto ad
altri strumenti, però è che permette di visualizzare la variazione nel tempo
dei segnali applicati alle sue entrate.
L’elemento
basilare per la visualizzazione dei segnali è il tubo a raggi catodici, sul cui
schermo si produce la rappresentazione di essi.
Esso
è costituito da un’ampolla di vetro, in cui è stato fatto il vuoto. La faccia
anteriore del tubo costituisce lo schermo, è piatta ed è ricoperta internamente
da uno strato di fosforo che si illumina quando viene colpito in qualche punto
dal fascio elettronico. La quantità di luce emessa dipende dall’intensità con
cui il fascio urta lo schermo.
I
fasci di elettroni o raggi catodici sono generati da un catodo; esso è
costituito da un filamento interno che, per mezzo della corrente, si riscalda,
in modo tale che gli elettroni posti sul catodo si staccano per mezzo del calore.
Durante
il percorso verso lo schermo, il fascio di elettroni incontra diversi elettrodi
disposti lungo il collo del tubo.
Il
primo degli elettrodi che incontra è il Wehnelt, che ha una tensione negativa
rispetto al catodo. Regolando questa tensione per mezzo di un potenziometro, si
può far passare un numero maggiore o minore di elettroni aumentando o
diminuendo, di conseguenza, la luminosità. Questo potenziometro è situato in un
punto esterno dell’apparecchio ed è indicato dalla scritta INTENSITY.
Successivamente
il catodo incontra altri due elettrodi che hanno una funzione di accelerazione
e messa a fuoco.
A
questo scopo ricevono una tensione relativamente elevata, di alcune centinaia
di volt, così da imprimere al fascio di elettroni una velocità piuttosto forte.
La messa a fuoco si ottiene grazie alla differenza di potenziale esistente fra
questi due anodi, in quanto il primo è leggermente più negativo del secondo.
Variando questa differenza di potenziale si può mettere a fuoco il fascio di elettroni su
una zona piccola dello schermo; ciò si effettua tramite un potenziometro posto
all’esterno indicato dalla scritta FOCUS.
Dopo
gli elettrodi si incontrano le placche deflettrici che funzionano secondo un
procedimento elettrostatico; su di esse, infatti, si applica una tensione che
esercita sugli elettroni del fascio un’azione di attrazione o repulsione a
seconda della loro polarità. Queste placche sono collocate in coppia con le facce disposte parallelamente, due in
posizione verticale e due in posizione orizzontale, con un intervallo fra di
loro dipendente dalla geometria del tubo. Le placche verticali sono incaricate
della deflessione orizzontale, mentre quelle orizzontali muovono il raggio
elettronico verticalmente. Il fenomeno della deflessione richiede
l’applicazione di tensioni abbastanza elevate sulle placche, sia orizzontali
che verticali. Le tensioni che si applicano alle placche verticali sono
generate da un circuito denominato BASE DEI TEMPI.
La
tensione applicata tra le placche è regolata dall’esterno mediante alcuni
potenziomentri che agiscono sulla posizione del punto sullo schermo; essi sono
indicati dalle scritte HORIZONTAL POSITION e VERTICAL POSITION.
Oltre
al circuito della base dei tempi, l’oscilloscopio è dotato di un circuito di
sincronizzazione detto TRIGGER che gode della proprietà di commutare da uno
stato all’altro del circuito, in funzione dei valori del segnale in ingresso.
Inoltre è possibile modificare, mediante un potenziometro posto sul pannello
esterno dell’oscilloscopio, i livelli del segnale di ingresso in corrispondenza
dei quali si ha il passaggio dall’uno all’altro degli stati possibili. Il
trigger è particolarmente indicato per la sincronizzazione automatica
dell’oscilloscopio. Infatti, stabilito un valore massimo ed uno minimo del
segnale di ingresso, il trigger fornisce un impulso rettangolare di ampiezza
fissa e durata proporzionale alla variazione di ampiezza del segnale di
ingresso che ha inizio ogni volta che l’uscita dell’amplificatore, crescendo,
giunge ad un determinato livello.
La
maggior parte degli oscilloscopi offre la possibilità di poter rappresentare
simultaneamente due segnali differenti
sullo schermo, applicati attraverso entrate diverse. A questo scopo
l’apparecchio dispone di due canali amplificatori interni indipendenti che
forniscono i segnali al tubo a raggi catodici a doppio fascio oppure a un
sistema che li commuta su un unico fascio, permettendo di rappresentare le due
forme d’onda contemporaneamente.
L’oscilloscopio
presenta ingressi del tipo BNC (Bi Naval Connector) e il collegamento al
circuito avviene poi normalmente tramite un’apposita sonda costituita da un
cavo coassiale terminante con una
sonda a puntale ed un morsetto; quest’ultimo deve essere collegato alla massa
del circuito. Questa sonda prevede due modalità di
funzionamento, selezionabili tramite un apposito selettore (x1 e x10).
Nella
prima modalità la sonda non introduce alcuna attenuazione del segnale e
l’oscilloscopio mantiene la sua impedenza tipica (1 M ohm ); nella seconda la
sonda introduce un’attenuazione pari a 10 ( e quindi il valore misurato
dall’oscilloscopio deve essere moltiplicato per 10) e l’oscilloscopio presenta
una impedenza di ingresso più elevata (10 M ohm). In questo modo la sonda
costituisce un carico meno critico nei confronti della precisione della misura.
TIPI DI SEGNALE
Si
definisce periodico un segnale che dopo un certo intervallo di tempo
torna a ripetersi ancora uguale.
Valore medio: il
valore medio di un segnale V nell’intervallo considerato e pari all’altezza del
rettangolo di base uguale all’intervallo di base considerato e area uguale da
quella sottesa dalla funzione dello stesso intervallo.
Valore efficace:
si definisce valore efficace di un segnale alternato il valore continuo che
attraversando una resistenza provocherebbe in un periodo lo stesso effetto
termico della corrente del segnale alternato effettivamente presente.
Tra
i vari segnali troviamo:
n Segnale alternato sinusoidale
n Segnale raddrizzato a semi onda
n Segnale triangolare alternato
n Segnale triangolare unidirezionale
n Segnale triangolare a dente di sega
n Segnale alternato ad onda quadra
n Segnale unidirezionale ad onda quadra
