Osiloskop

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ Temel Elektronik Dersleri 14.Hafta Osiloskop Osiloskop elektrik ve elektronik devrelerde bulunan ve farklı şekillerde bulunan elektrik sinyallerini görünür hale getiren ve üzerinde sinyalin farklı özelliklerini ölçebildiğimiz bir ölçü aletidir. Sinyal şekillerini görebildiğimiz için, hem dizayn hemde arıza tespiti için vazgeçilmez bir araçtır.

Bu dersimizde sizlere osilaskop hakkında genel bilgilerin yanı sıra, osilaskop ile ölçme işleminin nasıl yapıldığı ve osilaskobun nasıl çalıştığı konularında bilgiler vereceğiz.

Bunun yanısıra sizlere, sanal olarak osilaskop kullanımı ve osiloskop kullanarak gerilim ve frekans ölçümü konularında uygulama yapabileceğiniz bir program veriyoruz. Bu programı İDO sayfasından indirerek bilgisayarınızda çalıştırabilir, ve osilaskop konusunda doğru tecrübeler edinebilirsiniz.

Osiloskop Nedir ?

Osiloskop elektrik sinyallerini görünür hale getiren gelişmiş bir ölçü aletidir. Bu özelliğinden dolayı elektronik devrelerinin test işleminde önemli bir görev üstlenir. Çünkü devrenin farklı noktalarındaki sinyalleri görünür hale getirerek, dalga şekillerinin kolayca incelenmesi sağlanır.

Elektronik sistemlerin incelenmesinde izlenecek en iyi yol, sistemi oluşturan her alt kademe veya bloğun giriş ve çıkış sinyallerini osiloskop ile görünür hale getirerek incelemek ve böylece her kademede olması gereken sinyallerin doğru olarak bulunup bulunmadığını kontrol etmektir.

Şekil-1’de tipik bir osiloskobun ön yüzden görünüşü verilmiştir. Piyasada çok çeşitli şekil ve markalarda bulunan osilaskopların genel görüntüsünde ufak tefek farklılıklar olsada, kontrol düğmeleri ve fonksiyonları benzerlik gösterir.

Şekil-1 Osiloskop

Öğrenciler veya kullanıcılar bu tip bir cihazla ilk karşılaştıklarında genelde düğmeleri karıştırarak veya butonlara basarak sonuca ulaşmaya çalışır. Tabi ki bu yaklaşım osilaskobun doğru olarak kullanılmasına yardımcı olmaz. Bu yüzden bu derste sistematik olarak verilecek tanımlamalar ve kurallar, osilaskop hakkında size doğru tecrübeler kazandıracaktır.

Osiloskobun fonksiyonu oldukça basittir. Osiloskop ölçmek istenen voltaj değişiminin zamana karşı grafiğini verir veya daha basit bir ifadeyle V/t grafiğini çizer(Voltaj Y ekseninde, zaman ise X ekseninde olacak şekilde).

Osilaskop Nasıl Çalışır?

Osiloskop ile ölçme işleminin daha verimli yapılabilmesi için, çalışma prensibinin bilinmesinde fayda vardır. Osiloskop temelde bir Katot Işınlı Tüp (Cathode Ray Tube-CRT) ve bu ekranı sürecek yardımcı elektronik devrelerden oluşur. Kısaca CRT diyede adlandırılan Katot ışınlı tüp temelde evlerimizde kullanılan televizyon tüpleri ile aynı yapıya sahiptir. Arasındaki en büyük fark boyutlarıdır, osiloskop ekranı televizyon ekranına göre daha küçük boyutludur. Şekil-2’de CRT’nin yapısı görülmektedir.

Katot Işınlı Tüp (CRT)

CRT’nin çalışma prensibi kısaca fleman tarafından ısıtılan Katot’un yaydığı elektronların, pozitif gerilime sahip kontrol gri ve anotlar tarafından hızlandırılması ve odaklanması ile, ekran yüzeyine çarpması ve bu çarpmanın etkisi ile fosfor kaplı ekranın ışıması ilkesine dayanır. Dikey ve yatay saptırıcı levhalar ilede, odaklanan elektron demetinin ekranın herhangi bir notasına çarpması kontrol edilebilir. Bu kontrolün nasıl yapıldığını anlamak için Şekil-3’e bakmamız gereklidir.

Şekil-3 : Osiloskop Blok Diyagramı

Şekil-3’e bakılırsa yatay saptırıcılara time base dalga şekli diye adlandırılan testere dişi sinyal uygulanmıştır(Bu sinyale Sweep- süpürme sinyalide denir). Grafik üzerinde bu dalga şekli incelenirse, zamanın değişimine karşılık voltajın negatiften sıfıra, oradanda pozitife ve tekrar hızla negatife geçtiği görülebilir. Yatay saptırıcılara uygulanan bu sinyal sonucu, zamana göre yatay saptırıcı levhalardan birinin voltaj değeri diğerine göre değişim gösterir. Bu değişimi soldaki levhanın voltajını referans alarak açıklarsak, sağdaki levhanın voltajı lineer (doğrusal) olarak negatiften pozitife doğru artar. Bu iki levha arasından geçen ve negatif yüke sahip elektron demetide bu değişimden etkilenir ve hangi levha daha pozitif ise ona doğru yaklaşır.

Sağdaki levhanın gerilimi devamlı olarak negatiften pozitife doğru lineer olarak arttığına göre, elektron demetide devamlı olarak soldaki levhanın yanından hareket ederek lineer bir hareketle sağdaki levhaya yaklaşacaktır. Bunun sonucu olarakta ekranda düz bir çizgi görünecektir(dikey saptırıcılara herhangi bir sinyal uygulanmadığı durumda).

Not: Ekranın fosfor kaplı olması, ekran yüzeyinine çarpan elektron demetinin ışık olarak kendini göstermesine neden olur. Bu ışıma fosfor kaplı yüzeyin özelliğinden dolayı hemen kaybolmaz ve belli bir süre ekranda görünür. Bunun sonucu, devamlı olarak soldan sağa doğru hareket eden elektron demetinin çarptığı noktalar belli bir süre ışık verir.

Biz bu noktaları gözümüzün özelliğinden dolayı ayrı ayrı görmez, sanki bir çizgi imiş gibi görürüz. İşte bu işlemi yapabilmek için time base sinyaline yani testere sinyaline ihtiyacımız vardır. Bu sinyal Şekil-3’te görülen trigger(tetikleme) ve time base katlarında üretilir ve yatay saptırıcılara uygulanır. Bu sinyalin periyodu ise osilaskobun ön panelinde bulunan Time/div düğmesi ile kullanıcı tarafından değiştirilebilir. Bu değiştirme sonucu kullanıcı, elektron demetinin ekranın solundan sağına ne kadar sürede gideceğini ayarlar, yani grafiğin zaman ekseninin ölçeğini değiştirmiş olur.

Dikey saptırıcı levhaların çalışmasına gelince; bu levhalarda aynen yatay saptırıcılar gibi çalışır, arasındaki fark ise bu levhalara uygulanacak voltajın osilaskop içinde üretilmeyerek, dışarıdan uygulanmasıdır. Biz ölçmek istediğimiz sinyali bu levhalara uygularız, dolayısı ile elektron demetinin aşağıdan yukarıya hareketini dışarıdan uygulanan sinyalin genliği belirler. Şimdi Şekil-3’te görülen time base sinyalinin yatay saptırıcılara, sinüs sinyalininde dikey saptırıcılara aynı anlı olarak uygulandığını düşünelim. Bu durumda elektron demeti soldan sağa doğru lineer olarak hareket ederken, dikey saptırıcıların gerilimleride zamana göre değiştiğinden, aynı zamanda aşağıdan yukarıya doğruda hareket edecektir. Bu iki hareketin vektöriyel bileşimi ise ekranda görünen şekli verecektir(şeklimizde sinüs eğrisi olarak). Dikey saptırıcılara dışarıdan direkt olarak sinyal uygulanmaz, bu sinyal önce bir dikey kuvvetlendiriciye(Y yükselteci), oradanda dikey saptırıcılara uygulanır. Bu kuvvetlendiricinin kazancı ise, osilaskobun ön panelinde bulunan Volt/div düğmesi ile kullanıcı tarafından değiştirilebilir.

Şekil-4 : Osilaskopta Görüntü Oluşması

Yukarıda anlatılanları şimdi Şekil-4 üzerinde düşünelim. Yatay saptırıcılara testere dişi, dikey saptırıcılara ise sinüs eğrisi uygulanıyor ve bu iki sinyalin periyodu aynı, dolayısı ile ekranda tam bir sinüs dalgası görünmektedir. Eğer testere dişi sinyalin periyodunu, sinüs sinyalinin periyodunun iki katına çıkarırsak, ekranda sinüs eğrisi iki tam periyot boyunca görünür(Şekil-5).

Şekil-5 : Osilaskopta Görüntü Oluşması

Osilaskop Kontrol Düğmeleri ve Ayarları

Şekil-1’de verilen Osilaskobun ön panel görüntüsü, konunun önemi nedeni ile burada bir kez daha verilecektir.

Şekil-6 : Osilaskop Ön Paneli

Burada, ön panel üzerinde bulunan düğme, soket ve anahtarların görevlerini inceleyelim.

Ekran

Osilaskobun en önemli parçası olan ekran Şekil-7’de görülmektedir.

Şekil-7 : Osilaskop Ekranı

Ekran genellikle herbiri 1 cm’den oluşan yatay ve dikey karelerden oluşmaktadır. Yatay eksen zaman(Time), dikey eksen ise Voltajdaki değişimleri ifade etmektedir.

Time/div

Ön panelde bulunan bir diğer kumanda ise Time/div diye adlandırılan ve Şekil-8’de görülen düğmedir.

Şekil-8 Time/div Düğmesi

Bu düğmenin görevi, yatay saptırıcılara uygulanan testere dişi(Time base) sinyalin periyodunu değiştirmektir. Şekilden görüldüğü gibi düğme üzerinde S(saniye), mS(mili saniye) ve mS(mikro saniye) kademeleri vardır. Buna göre kademe hangi değeri gösteriyor ise, ekranda görülen yatay karelerden her birinin değeri bu değere eşittir. Örneğin Time/div=1mS seçeneğinde iken ekranda görülen şeklin bir periyodu 4 kareye sığıyorsa, herbir kare 1 mS’ye eşit olduğundan sinyalin periyodu (4 kare)x(1 mS)=4 mS olur .

Düğme üzerindeki kırmızı daire ile gösterilen ve CAL diye tarif edilen kısım ise, Time/div düğmesinin kalibrasyonunun yapıldığı yerdir. Eğer ölçülen değerin doğruluğundan emin olmak istiyorsak, öncelikle değeri bilinen güvenilir bir kaynak osilaskop girişine bağlanır ve ekranda bilinen değer okununcaya kadar CAL düğmesi ile ayar yapılır, bundan sonra bu ayar sabit bırakılıp diğer ölçme işlemlerine geçilebilir.

Volt/div

Şekil-9 Volt/div Düğmesi

Bu düğmenin görevi ölçmek istenen ve dışarıdan uygulanan sinyali farklı oranlarda yükselterek veya düşürerek, dikey saptırıcılara uygulamaktır. Buradan ekran üzerinde bulunan herbir dikey karenin, bu düğmenin gösterdiği değere eşit olacağı anlaşılabilir. Örneğin bu düğme 10 mV değerini gösterirken, ekranda görülen sinyalin genliği dikey karelerden üçüne sığıyor olsun, buna göre sinyalin voltaj değeri (3 kare)x(10 mV)=30 mV olur. Düğmenin ortasında kırmızı daire ile gösterilen kontrol ise Voltaj kalibrasyonu yapmak için kullanılır.

Eğer osilaskop ön paneline dikkat edilirse bu düğmeden iki adet olduğu görülebilir. Bunun nedeni osilaskobun iki kanallı olması, yani aynı anda iki ayrı girişten verilen iki ayrı sinyali aynı ekranda gösterebilmesidir. Dolayısı ile her bir giriş için ayrı bir Volt/div düğmesi vardır. Bu iki girişin yatay saptırıcılarına aynı testere dişi sinyal uygulandığından Time/div düğmesi bir tanedir. Bu iki giriş kanalından birincisi CH1 (1.Kanal), ikinciside CH2 (2. Kanal) olarak gösterilir.

Y -POS

Şekil-10 Y-POS Düğmesi ve kontrol alanı

Bu düğmenin görevi, ekranda görünen şekli Y ekseni boyunca aşağı veya yukarı hareket ettirmektir. Böylece sinyali istediğimiz bir bölgede görebilir, veya istediğimiz kareler ile çakıştırabiliriz. Bu bize değer okumada yardımcı olacaktır. İki kanallı osilaskoplarda her bir kanal için ayrı bir Y-POS düğmesi eklenerek, her bir kanaldan verilen sinyal birbirinden bağımsız olarak aşağı ve yukarı kaydırılabilir.

X-POS

Şekil-11 X-POS Düğmesi ve kontrol alanı

Bu düğmenin görevi, ekranda görünen şekli X ekseni boyunca sağa veya sola doğru hareket ettirmektir. Böylece sinyali istediğimiz bir bölgede görebilir, veya istediğimiz kareler ile çakıştırabiliriz. Bu bize değer okumada yardımcı olacaktır.

Intens ve Focus

Şekil-12 Intens ve Focus Düğmeleri

Bu düğmelerin görevi, ekranda görülen şeklin netlik ve parlaklığının ayarlanmasıdır. Intens(Intensity-Yoğunluk) düğmesi katottan çıkan elektron demetinin yoğunluğunu değiştirerek, şeklin ekranda daha parlak görünmesine yardımcı olur. Focus(odaklama) düğmesi ilede, elektron demetini ekranda odaklayarak netlik ayarı yapılabilir.

CH1 ve CH2 Girişleri

Şekil-13 CH1 (1. Kanal) Girişi

Dışarıdan ölçmek istediğimiz sinyal osilaskoba bu soket yardımı ile uygulanır. Bu tip soket özel bir yapıya shiptir ve BNC soket olarak anılır. Bu sokete Şekil-14’te görülen ölçme uçlarıda denilen osilaskop probu takılır.

Şekil-18 : Osilaskop Probu ve Bağlantısı

Girişlerin yanında yazanlar, giriş empedans ve kapasite değeri(10 MW ve 30 pF) ile bu girişlerden osilaskoba zarar vermeden ölçülebilecek maksimum gerilim değerleridir(400 Vp).

DC/AC/GND Seçici Anahtarı

Şekil-15 DC/AC/GND Seçici Anahtarı

Bu anahtarın görevi, BNC soketlerden girişe verilen sinyalin hangi koşullarda osilaskoba uygulanacağının tespitidir. Örneğin GND(Ground – Toprak) seçili ise bu durumda girişten verilen sinyal iptal edilir ve giriş toprağa(osilaskobun şase seviyesine) bağlanır. Böylece bir referans noktası(sıfır noktası) belirlenir ve bundan sonraki ölçümler bu referans noktasına göre yapılır.

>>DC konumu seçili ise, girişlerden verilen sinyal direkt olarak osilaskoba uygulanır(Dikey kuvvetlendiriciye)

>>AC konumunda ise giriş sinyaline seri bir kondansatör bağlanır. Böylece girişte olabilecek DC bileşenler filtre edilerek, osilaskoba sadece AC bileşenlerin uygulanması sağlanmış olur.

Kanal Seçici Anahtarlar

Şekil-16 Kanal Seçici Anahtarlar

>>Bu düğmeler sayesinde 1. ve 2. kanallardan verilen sinyallerin ekranda nasıl görüntüleneceği seçilir.

>>CHI/II düğmesine, basılı iken sadece 2.kanaldan, basılı değilken ise sadece 1. kanaldan verilen sinyal ekranda görünür.

>>DUAL düğmesine basılırsa, her iki girişten verilen sinyal ekranda aynı anda görüntülenir.Bu görüntüleme yatay tarama sinyalinin(time base sinyali) bir alternansında bir kanal, diğer alternansında diğer kanal olacak şekildedir.

>>ADD düğmesi ile her iki girişten verilen sinyallerin toplamı ekranda tek bir sinyal olarak görüntülenir.

>>CHOP düğmesi aktif iken her iki girişten verilen sinyal ekranda aynı anda ve eşzamanlı olarak görüntülenir.

Tetikleme(Trigger) Kontrolü

Şekil-17 : Tetikleme Kontrol Düğmeleri

Osilaskop ekranında görünen sinyal ile tetikleme sinyali arasındaki uyumu(senkronizasyon) sağlarlar. Eğer ekranda görünen şekil sabit kalmıyor ve daima kayıyorsa bu düğmeler ile ayarlamalar yapılarak, ekranda sabit olarak kalması sağlanır.

Normalde AT/NORM seçici anahtarı AT(Automatic- otomatik) konumuna getirilerek, osilaskop içerisinde bulunan elektronik devrelerin bu işi otomatik olarak yapması sağlanır. Bu birçok ölçüm için geçerli ve yeterli bir yoldur. Bunun dışında NORM(Normal) konumu seçilirse bu işi dışarıdan kullanıcı manüel(elle ayar) olarak yapabilir. EXT düğmesi ilede, tetikleme sinyali dışarıdan TRIG INP BNC soketi yoluyla osilaskoba uygulanabilir. Tetikleme sağlandığında TRIG ışığı yanar.

Kalibrasyon Çıkışları

Şekil-18 : Kalibrasyon Çıkışları

Osilaskobun doğru ölçüm yapabilmesi için, zaman zaman kalibrasyon edilmesi gerekebilir. Bunun nedeni, eğer osilaskobun ayarı bozulmuş ise, ölçmelerde hata oluşabilir. Bu yüzden osilaskobun doğru ölçüm sonuçlarını verdiğinden emin olmak için kalibrasyon işlemi yapılır. Bu iş için, değeri bilinen bir kaynağa ihtiyaç olduğuna daha önce değinilmişti. İşte bu kaynak osilaskop ön panelinde Şekil-18’de görüldüğü gibi verilmiştir. Şekilden görüldüğü gibi ister genlik değeri 0,2 Volt, istersede 2 Volt olan kare dalga şekli seçilerek ve seçilen sinyal Şekil-19’da görüldüğü gibi osilaskoba uygulanarak, osilaskobun kalibrasyonu yapılabilir. Kalibrasyon için, Volt/div ve Time/div düğmeleri üzerinde bulunan CAL ayar düğmeleri kullanılır.

Osilaskop ile Gerilim Ölçme

Osilaskop ile gerilim ölçmeye başlamadan önce, ekranda bir referans noktası(0 V noktası) belirlemek gereklidir. Bunun için öncelikle giriş seçici anahtarı ile GND(toprak) konumu seçilerek, ekranda düz bir yatay çizgi elde edilir. Bundan sonra Y-POS düğmesi ile bu çizgi aşağı-yukarı hareket ettirilerek ekranda hazır halde bulunan yatay çizgilerden birisi ile(normalde ortada bulunan ve diğerlerine göre nispeten kalın olan yatay çizgi ile) çakıştırılarak, sıfır noktası tespit edilir. Bundan sonra DC konumu seçilerek ekranda giriş sinyali şeklinin oluşması sağlanır. Kullanıcının bu referans(0 Volt) noktasını unutmaması gereklidir.

AC ölçümlerde sinyalin sıfır noktasından, en yüksek(tepe) pozitif veya negatif voltaj değerine sinyalin maksimum genlik değeri denir. Bu gerilime tepe, maksimum veya peak gerilim değerleride denir ve Vp = Vt = Vm sembolleri ile gösterilir. Negatif ve pozitif tepe noktaları arasında kalan gerilime ise tepeden tepeye(peak to peak) gerilim değeri denir ve Vpp = Vt-t sembolleri ile gösterilir. Bu değer, tanımdan da anlaşılacağı gibi Vpp = 2Vm değerine eşit olur.

Gerilimin değerini bulmak için, ekranda görülen dalga şeklinin dikey kare sayısı ile Volt/div düğmesinin değeri çarpılır. Bu konunun daha iyi anlaşılması için birkaç örnek üzerinde ölçüm işlemini yapalım.
Şekil-19 : Osilaskop Kalibrasyon Bağlantısı

Örnek-1

Aşağıdaki osilaskop ekranında görülen sinyalin max(tepe) ve tepeden tepeye voltaj değerlerini bulunuz. Volt/div düğmesinin 5 mV değerini gösterdiği bilinmektedir, yani dikey karelerden herbirinin voltaj değeri 5mV’tur.

Çözüm : Referans noktamız ekranın ortasında bulunan yatay çizgidir. Bu çizgiden pozitif(yukarıya doğru) veya negatif(aşağıya doğru) tepe noktasına kadar olan kare sayısı 2 ‘dir. Buna göre sinyalin tepe(max) voltaj değeri;

Vt = Vp = Vm = 2 x 5 mV = 10 mV olur.

Tepeden tepeye voltaj değeri ise;

Vt-t = Vpp = 2 x Vm = 20 mV olur.

Örnek-2

Aşağıdaki osilaskop ekranında görülen sinyalin max(tepe) ve tepeden tepeye voltaj değerlerini bulunuz. Volt/div düğmesinin 10 V değerini gösterdiği bilinmektedir, yani dikey karelerden herbirinin voltaj değeri 10 V’tur.

Çözüm : Referans noktamız ekranın ortasında bulunan yatay çizgidir. Bu çizgiden pozitif(yukarıya doğru) veya negatif(aşağıya doğru) tepe noktasına kadar olan kare sayısı 3’tür. Buna göre sinyalin tepe(max) voltaj değeri;

Vt = Vp = Vm = 3 x 10 V = 30 V olur.

Tepeden tepeye voltaj değeri ise;

Vt-t = Vpp = 2 x Vm = 2 x 30 V = 60 V olur.

Örnek-3

Aşağıdaki osilaskop ekranında görülen sinyalin max(tepe) ve tepeden tepeye voltaj değerlerini bulunuz. Volt/div düğmesinin 0,5 V değerini gösterdiği bilinmektedir.

Çözüm : Bu örnekte referans noktamız orta çizgi olarak ayarlanmamıştır. Dolayısı ile ilk başta, negatif tepe ile pozitif tepe arasındaki voltaj değerini(Vpp) bulalım. Dikkat edersek şekil üzerinde negatif ve pozitif tepe noktalarından hiçbiri yatay çizgilerden birisi ile çakışmamaktadır. Buna rağmen orta çizgiler, her bir kareyi(1 cm’yi) 5 eşit parçaya bölmüştür. Bu çizgiler tüm osilaskop ekranlarında bulunur. Burada dikey karelerin beşe bölünmüş herbir parçası 0,2 cm’ye denk gelmektedir. Bu bilgiler ışığında ekranda görülen kare dalganın negatif ve pozitif tepe noktaları arasında kalan mesafesinin 4 kare(=4 cm) olduğu görülebilir. Volt/div = 0,5 V olduğuna göre;

Tepeden tepeye voltaj değeri,

Vt-t = Vpp = (dikey kare sayısı) x (Volt/div) = 4 x 0,5 V = 2 V olur.

Diğer taraftan tepe veya max voltaj değeri ise,

Vt = Vp = Vm = Vpp/2 = 2 V / 2 = 1 V olur.

Osilaskop ile Frekans Ölçme

6Osilaskop ekranındaki yatay kareler, çizilen grafiğin zaman boyutunu göstermektedir. Her bir yatay karenin(1 cm) zaman cinsinden karşılığı ise Time/div düğmesinin değerine eşittir. Buna göre herhangi bir sinyalin frekansını bulabilmek için, öncelikle o sinyalin periyodunu belirlemek gerekmektedir. Periyot sinyalin kendini tekrarlama süresi olduğuna göre, ekranda bir referans noktası belirlemek, daha sonrada bu noktadan başlayarak sağa doğru sinyalin kendini tekrarladığı ilk nokta arasında kalan sürenin belirlenmesi, periyodun süresini verir. Osilaskop ekranından periyot okumaya örnek olarak Şekil-20 ve 21`de bir sinüs ve kare dalganın periyotları gösterilmiştir. Periyot genelde P veya T harfleri ile gösterilir.

Şekil-20: Osilaskop ekranında periyot ölçümü

Şekil-20`da görüldüğü gibi sinyal kendini yatay olarak her beş karede bir tekrarlamaktadır. Bu karelerin temsil ettiği zaman ise sinyalin periyoduna eşittir. Yatay karelerden her birinin değeri Time/div düğmesinin değerine eşit olduğuna göre, yukarıdaki sinyalin periyodu,

T = (5 kare) x (Time/div değeri)

Eşitliği ile bulunabilir. Sinyalin frekansı(saniyede kendini tekrarlama sayısı) ise, eşitliğinden bulunur. Bu eşitlikte T`nin birimi saniye(S), f`nin birimi ise Hertz (Hz)dir. Eğer osilaskop ekranından bulunan periyot birimi saniye`nin alt ve üst birimlerinden birine eşitse, frekansı Hz cinsinden bulmak için saniye`ye çevirmek gereklidir.

Şekil-21: Osilaskop ekranında periyot ölçümü

Şekil-21`de görülen kare dalganın periyodu ise 4 kare değerine eşittir. Periyodu bulmak için sinyalin kendini tekrarladığı herhangi iki nokta arasında kalan mesafe alınabilir. Kolaylık olması bakımından, ekrandaki dalga şekli yatay olarak X-POS düğmesi ile sağa veya sola doğru kaydırılarak, referans olarak belirlediğimiz herhangi bir nokta veya çizgi ile çakıştırılabilir. Bu bize okumada kolaylık sağlayacaktır.

Not : Burada unutulmaması gereken bir diğer konuda, osilaskop ekranındaki şeklin yatay ve dikey olarak büyüklüğünün ne olması gerektiğidir. Ölçümün hassas olabilmesi için, şeklin büyüklüğünü Volt/div ve Time/div düğmeleri ile değiştirerek, ekrana sığabilecek en büyük konuma getirmek gereklidir. Dalga şeklinin ekrandan taşmamasına dikkat edilmelidir. Böylece gözümüz daha hassas ve az hata ile okuma yapacaktır.

Frekans ölçüm konusundaki bilgilerimizi şimdi örnekler üzerinde uygulayalım.

Örnek-1

Aşağıdaki osilaskop ekranında görülen sinyalin frekansını hesaplayınız. Osilaskobun Time/div kademesi 1 mS konumundadır.

Şekilden görüldüğü gibi sinyal kendini her 5 karede bir tekrarlamaktadır(yatay olarak), yine Time/div = 1 mS olduğuna göre, sinyalin periyodu;

T = (5 kare) x (1 mS) = 5 mS olur.

Frekans ise;

Hz olur.

Not: 5 mS değeri saniye`ye çevrilmiştir.

Örnek-2

Aşağıdaki osilaskop ekranında görülen sinyalin frekansını hesaplayınız. Osilaskobun Time/div kademesi 1 mS konumundadır.

Şekilden görüldüğü gibi sinyal kendini her 4 karede bir tekrarlamaktadır, yine Time/div= 1 mS olduğuna göre, sinyalin periyodu;

T = (4 kare) x (1 mS) = 4 mS olur.

Frekans ise;

Örnek 3

Aşağıdaki osilaskop ekranında görülen sinyalin frekansını hesaplayınız. Osilaskobun Time/div kademesi 500 mS konumundadır.

Şekilden görüldüğü gibi sinyal kendini her 2 karede bir tekrarlamaktadır, yine Time/div = 500 mS olduğuna göre, sinyalin periyodu;

T = (2 kare) x (500 mS) = 1000 mS = 1 mS olur.

Frekans ise;

Örnek 4

Aşağıdaki osilaskop ekranında görülen sinyalin frekansını hesaplayınız. Osilaskobun Time/div kademesi 10 mS konumundadır.

Şekilden görüldüğü gibi sinyal kendini her 2 karede bir tekrarlamaktadır, yine Time/div= 10 mS olduğuna göre, sinyalin periyodu;

T = (2 kare) x (10 mS) = 20 mS olur.

Frekans ise;

ÖRNEK PROGRAM CRO TUTOR

CRO TUTOR programı, analog osilaskobu tanıtan ve osilaskop kullanarak sinyallerin Voltaj, periyot ve frekans ölçümünün nasıl yapılabileceğini öğreten bir programdır.

Programı Cro3s.exe dosyasına çift tıklayarak çalıştırabilirsiniz.

Program penceresi ekranda açıldıktan sonra, program ile çalışmak için, Volts/div kutucuğunun sağ tarafında bulunan On (Aç) butonuna tıklayınız. Bu durumda osilaskop ekranında bir sinüs eğrisi belirecektir. Bu aşamada sizden yapılması istenen Volts/Division(Volt/div) ve Time base(Time/div) seçici anahtarlarını kullanarak, ekranda görünen şekli yatay ve dikey olarak(ekrandan taşmamak kaydı ile) en büyük konuma getirmenizdir. Bunun için ilgili düğmelerin etrafında bulunan kutucuklara tıklayarak ayarlamaları yapabilirsiniz.

Bu işlemi doğru olarak yaptığınız takdirde, osilaskop ekranında sinyalin dalga şeklini net bir şekilde göreceksiniz.

GENLİK ÖLÇÜMÜ

Bundan sonra sinyalin max (Vm) genlik değerini bulmanız gerekiyor. Bu işlemin nasıl yapılacağı ders notları içerisinde anlatılmıştı. Kısaca özetlersek Vm gerilimi, ekrandaki referans noktası ile negatif veya pozitif tepe noktası arasında kalan kare sayısının temsil ettiği voltaj değerine eşittir. Formül olarak verecek olursak;

Vm = (Dikey kare sayısı) x (Volt/div değeri)

Buradan bulduğunuz değeri kontrol etmek için CRO TUTOR penceresinde bulunan Show Values(Değerleri göster) menüsünden Show AC Amplitude(AC genlik değerini göster) seçeneğini seçiniz. Açılacak yeni pencerede;

Amplitude = XX,XX Volts peak

şeklinde ekranda görünen sinyalin max(peak=tepe) voltaj değeri verilecektir. Bu değerin yaklaşık olarak sizin bulduğunuz değere eşit olması gerekmektedir.

PERİYOT VE FREKANS ÖLÇÜMÜ

Sinyalin periyodunu bulmak için, sinyalin kendini tekrarladığı süreyi bulmalıyız. Yine bu konudaki geniş açıklamalar için ders notlarına başvurunuz. Kısaca periyot ölçümünü özetlersek, sinyalin yatay olarak kendini kaç karede bir tekrarladığı bulunmalı ve bu değer Time/div seçeneğindeki değerle çarpılmalıdır. Formül olarak yazacak olursak;

T=P= (sinyalin kendini tekrarladığı yatay kare sayısı)x(Time/div değeri)

Ekrandan ölçtüğünüz değeri not ediniz ve şimdi bulduğunuz değeri Show Values menüsünden, Show Period(Peryodu göster) seçeneğini seçerek kontrol ediniz. Açılacak pencerede

Period = XXX,XX micro-Sec

şeklinde bir değer görünecektir. Bu değer ekranda görülen sinyalin periyot değeridir ve sizin bulduğunuz değere eşit olmalıdır. Bu pencerede çıkabilecek bazı İngilizce terimlerin karşılıkları;

Period = Periyot
micro = mikro
mili = mili
Sec = saniye

şeklindedir.

Sinyalin frekansı ise;

f= 1/ T şeklinde özetlenebilir. Burada T saniye, f ise Hertz(Hz) birimindedir. Bulduğunuz periyot değerini formülde yerine koyarak, frekans değerini bulunuz ve bir yere not ediniz. Şimdi değerinizin doğruluğunu test için, Show Values menüsünden, Show Frequency(Frekansı göster) seçeneğini seçiniz. Açılacak pencerede,

Frequency = XX,XX Hz, KHz veya MHz olarak bir metin görülecektir. Burada gösterilen değerin, sizin bulduğunuz değerle aynı olması gerekmektedir. Eğer yaklaşık olarak aynı değeri bulamadı iseniz, yukarıdaki işlemleri tekrarlayınız.

İlk sinyal ile ilgili değerleri doğru olarak ölçtü iseniz bir sonraki sinyale geçebilirsiniz. bunun için, Next Waveform(Sonraki dalga şekli) menüsünden, New Sinewave(yeni sinüs dalgası) seçeneğini seçerek, ekrana yeni bir sinüs eğrisi çizdirin. Daha sonra yukarıdaki ölçüm ve test işlemlerini tekrarlayınız.

Time base seçeneklerinin bulunduğu karenin altında Shift left(sola kaydır) ve shift right(sağa kaydır) olarak etiketlenmiş kaydırma çubuğu ile, ekranda görünen sinyali sağa veya sola kaydırabilirsiniz. Bu seçenek, referans noktası seçerken size yardımcı olacaktır. Bu seçenek gerçek bir osilaskopta bulunan X-POS kaydırma düğmesine karşılık gelmektedir.

Eğer ekrandaki şekli yukarı veya aşağı kaydırmak isterseniz(osilaskopta bulunan Y-POS düğmesinde olduğu gibi), Level(seviye) menüsünden Intermediate(orta) seçeneğini seçiniz. Bundan sonra Volt/div seçeneklerinin sağında, aşağı ve yukarı kaydırma çubuğu çıkacaktır. Bu çubuğu kullanarak şekli aşağı veya yukarıya kaydırabilirsiniz. Bu durumda önce referans noktası belirlemeniz gerekmektedir. Kaydırma işleminden sonra, Volt/div düğmesinin altında bulunan DC-GND-AC seçeneklerinden, GND(Toprak-Şase) seçeneğine tıklayarak, referans çizgisini yatay bir çizgi olarak görünüz. Bu çizginin çakıştığı yatay çizgi(ekranda bulunan) sizin yeni referans çizginizdir, bundan sonraki ölçümlerde bu çizgiyi referans noktası olarak kullanınız.

TEST

Osilaskop kullanma ve ölçüm işlemlerinde yeterince çalıştıktan sonra artık bilginizi test edebilirsiniz. Bunun için Test menüsü altından Mastery Test seçeneğine tıklayınız(Not: Level menüsündeki Basic(temel) seçeneğinin aktif olduğundan emin olun). Bu durumda ekranın alt kısmında TEST BOX(Test kutusu) açılacaktır. Bu kutucuk içerisinde sizin değer girebileceğiniz bir Amplitude(genlik- bu sinyalin max genlik değerine karşılık) ve Period(periyot) kutucuğu olacaktır. Bu kutucuklara Volt/div ve Time/div düğmelerini kullanarak ekrandan ölçtüğünüz genlik ve periyot değerlerini giriniz(birimlerinin kutucukların kenarında yazan volt ve uS- mikro saniye cinsinden olmasına dikkat ediniz.) Değerleri girdikten sonra Check Answer(cevabı kontrol et) butonuna basınız, eğer genlik değeri doğru ise 1. seçeneğin kenarındaki ilk kutucuk yeşil, yanlış ise kırmızı olacaktır. İkinci kutucuk ise Periyot değerinin doğru veya yanlış olduğunu gösterecektir.

İlk soru bittikten sonra Next Wave(sonraki dalga şekli) butonuna tıklayarak ikinci soruyu yükleyin ve birinci sorudaki işlemleri tekrarlayın. Beş soruyuda cevapladığınızda, ekranda You scored …. out of 10 şeklinde bir mesaj belirecektir. Bunun anlamı sizin testten 10 üzerinde kaç aldığınızı göstermesidir. Yeterince başarılı değilseniz(en az %80) program sizi Try again(yeniden dene) diyerek uyaracaktır. Bu durumda test işlemini yeniden başlatın. Testten çıkmak için Quit Test butonuna tıklayınız.

ÖNEMLİ NOT: “Eğer VBRUN300.dll dosyası bulunamadı”

Cro Tutor programı, analog osilaskobu tanıtan ve kullanımını öğreten interektif bir programdır.

Bu program için gerekli olan minimum yazılım ve donanım;

Windows 3.1, 386 işlemci ve yukarısı

“Eğer VBRUN300.dll dosyası bulunamadı hatası” veriyorsa aşağıdaki adresten VBRUN300.dll Dosyasının zip’li halini indirip açtıktan sonra dosyayı C’de Windows’un altındaki System klasörüne kopyalayın. VBRUN300.dll dosyasını indirebileceğiniz adres: http://www.bodgers.clara.net/vbrun.htm

Faydalı olması dileği ile…

Yrd.Doç.Dr. A.Fuat BOZ