Телевизор как осциллоскоп


Осциллографы. Виды и особенности, Устройство и принцип действия

Для любого профессионального настройщика электронных устройств или для инженера по радиоэлектронным устройствам основным рабочим устройством является осциллограф. Без него нельзя обойтись при настройке телевизора, передатчика.

Осциллографы служат для контроля и наблюдения за периодическими сигналами различных форм, в том числе синусоидальной. Благодаря широкому интервалу развертки он дает возможность развернуть импульс даже для контроля наносекундных промежутков времени. Осциллограф подобен работе телевизора, который изображает электрические сигналы.

Устройство и принцип действия

Для лучшего понимания действия прибора, разберем блок-схему типового осциллографа, так как все их основные виды имеют аналогичное устройство.

На этой схеме не изображены блоки питания: низковольтный блок, подающий питание для работы узлов, и источник повышенного напряжения, применяющийся для генерирования высокого напряжения, приходящего на электронно-лучевую трубку. Также на схеме нет калибратора для настройки и подготовки прибора к работе.

Тестируемый сигнал поступает на канал вертикального отклонения «Y», далее на аттенюатор, выполненный в виде многопозиционного переключателя, настраивающего чувствительность осциллографа. Его шкала размечена в вольтах на сантиметр или в вольтах на одно деление. Это обозначает одно деление сетки координат на экране лучевой трубки. Там же изображены сами величины. Если амплитуда сигнала неизвестна, то устанавливается наименьшая чувствительность. В этом случае даже большой сигнал на 300 В не повредит прибору.

Обычно в комплекте с осциллографом есть делители, в виде специальных насадок с разъемами. Они работают так же, как аттенюатор. Эти насадки компенсируют емкость кабеля при работе с малыми импульсами. На фото показан делитель. Коэффициент деления равен 1:10.

С помощью делителя возможности прибора расширяются, можно исследовать сигналы в несколько сотен вольт. После делителя сигнал проходит на предварительный усилитель, раздваивается и приходит на переключатель синхронизации и линию задержки, которая служит для компенсации времени сработки генератора развертки. Оконечный усилитель создает напряжение, поступающее на «Y» -пластины, и отклоняет луч в вертикальной плоскости.

Генератор развертки создает пилообразное напряжение, поступающее на пластины «Х» и горизонтальный усилитель, при этом луч отклоняется в горизонтальной плоскости.

Устройство синхронизации создает условия для работы генератора развертки в одно время с появлением сигнала. В итоге на дисплей осциллографа выводится изображение импульса. Переключатель синхронизации работает в положениях синхронизации от:

Первое положение применяется чаще, так как оно более удобно.

Классификация

Осциллографы являются распространенным видом измерительных приборов. Существует несколько видов осциллографов, имеющих разные характеристики, устройство и работу.

Аналоговые

Такие осциллографы являются классическими моделями этого типа измерительных приборов. Любые аналоговые осциллографы имеют делитель, вертикальный усилитель, синхронизацию и отклонение, блок питания и лучевую трубку.

Такие трубки имеют больший диапазон частоты. Отклонение луча на экране прямо зависит от напряжения пластин. Горизонтальная развертка работает по линейной зависимости от напряжения горизонтальных пластин.

Нижний предел частоты равен 10 герцам. Верхняя граница определяется емкостью пластин и усилителем. Сегодня аналоговые устройства вытесняются цифровыми приборами со своими достоинствами. Но аналоговые приборы пока не исчезают ввиду их малой стоимости.

Цифровые запоминающие

Если цифровые приборы сравнивать с аналоговыми, у них больше возможностей. Стоимость их постепенно снижается. Цифровой осциллограф включает в себя делитель, усилитель, преобразователь аналогового сигнала, памяти, блока управления и выведения на ЖК панель.

Принцип действия такого вида осциллографов придает им большие возможности. Входящий аналоговый сигнал модифицируется в цифровую форму, и сохраняется. Скорость сохранения определяется управляющим устройством. Ее верхняя граница задается скоростью преобразователя, а нижняя граница не имеет ограничений.

Преобразование сигнала в цифровой код дает возможность увеличить устойчивость отображения, сохранять данные в память, сделать растяжку и масштаб проще. Применение дисплея вместо электронной трубки позволяет отображать любые данные и осуществлять управление прибором. Дорогостоящие приборы оснащаются цветным экраном, что позволяет различать сигналы других каналов, курсоры, выделять цветом разные места.

Параметры цифровых осциллографов намного выше аналоговых моделей, в больших пределах находится растяжка сигнала. Кроме простых схем включения синхронизации, может использоваться синхронизация при некоторых событиях или параметрах сигнала. Синхронизацию можно увидеть непосредственно перед включением развертки.

Применяемые процессоры обработки сигнала дают возможность обработки спектра сигнала с помощью анализа преобразованием Фурье. Информация в цифровом виде позволяет записать в память экран с итогами измерения, а также распечатать на принтере. Многие приборы оснащены накопителями для записи изображения в архив и последующей обработки.

Цифровые люминофорные

Такой тип осциллографов работает на новой структуре построения, основанной на цифровом люминофоре. Он имитирует по подобию с аналоговыми приборами изменение изображения на экране. Люминофорные цифровые типы осциллографов дают возможность наблюдать на дисплее все подробности модулированных сигналов, как и аналоговые типы. При этом обеспечивается их анализ и хранение в памяти.

Люминофорные приборы, как и предыдущая рассмотренная модель, имеет свою память для хранения различной информации, в том числе хранится разница задержки времени между разными пробниками. Возможность люминофорных осциллографов выводить данные с изменяемой интенсивностью значительным образом упрощает поиск повреждений в импульсных блоках. Это выражено при вычислении глубины модуляции сигнала при регулировке напряжения на выходе, приводящее к нестабильному функционированию блоков.

В люминофорных цифровых осциллографах объединены достоинства цифровых и аналоговых устройств, а во многом превосходят их. Люминофорные приборы обладают всеми преимуществами запоминающих осциллографов, обеспечивая возможности аналоговых приборов: быструю реакцию на смену сигнала и его отображение с разной яркостью.

Цифровые стробоскопические

В этом виде осциллографов применяется эффект последовательного стробирования сигнала. При повторении сигнала выбирается мгновенное значение в определенной точке. При поступлении нового сигнала точка выбора смещается по сигналу. Так продолжается до полного стробирования сигнала. Модифицированный таким образом сигнал в виде огибающей линии мгновенных величин сигнала входа, повторяет форму сигнала.

Продолжительность модифицированного сигнала на много больше продолжительности тестируемого сигнала, а значит, имеется сжатие спектра. Это соответствует увеличению полосы пропускания. Стробоскопические виды осциллографов имеют большие полосы пропускания, и дают возможность производить исследования периодических сигналов с наименьшей продолжительностью. Стоимость стробоскопических осциллографов очень высока, поэтому их применяют чаще всего для сложных задач.

Виртуальные осциллографы

Новый вид приборов может быть отдельным устройством с параллельным портом для вывода или ввода информации, а также с портом USB, а также встроенным вспомогательным прибором на базе карт ISA. Программная оболочка виртуальных осциллографов позволяет полностью управлять устройством, и имеет несколько возможностей сервиса: импорт и экспорт информации, цифровая фильтрация, разнообразные измерения, обработка информации математическим способом и т.д.

Осциллографы с применением персонального компьютера могут применяться для широких возможностей измерения. Например, для обслуживания и разработки радиотехнической и электронной аппаратуры, в телекоммуникационной связи, при изготовлении компьютеризированного оборудования, при выполнении диагностических мероприятий средств автотранспорта на станциях технического обслуживания и для многих других случаев, где требуется оценка и тестирование неустойчивых переходных процессов.

Виртуальные модели осциллографов являются хорошим альтернативным вариантом для стандартных запоминающих цифровых осциллографов, так как они обладают достоинствами в виде малой стоимости, простоте применения, компактных размеров и высокого быстродействия. К недостаткам виртуальных осциллографов относится невозможность измерения и отображения постоянной величины сигналов.

Портативные осциллографы

Цифровые технологии быстро развиваются, в результате чего цифровые стационарные приборы модифицируют в портативные устройства с хорошими параметрами габаритных размеров и массы, а также низким расходом электрической энергии.

При этом портативные модели осциллографов с питанием от гальванических элементов не уступают по характеристикам стационарным приборам по количеству функций, имеют большие возможности использования в разных областях научных исследований, промышленном производстве.

Похожие темы: Комментарии:

electrosam.ru

Осциллограф для ремонта бытовой техники: критерии выбора

Многообразие функциональных возможностей современной бытовой техники требует от обслуживающего ее персонала (сервисных центров, ремонтных мастерских, аналитических центров) решения многих вопросов, связанных с ее радиоэлектронной начинкой (восстановление, настройка, регулировка). Большинство этих задач невозможно решить без использования специальных контрольно-измерительных, исследовательских приборов, среди которых важную роль играет осциллограф. В статье расскажем, как выбрать осцилограф для ремонта, рассмотрим характеристики прибора.

Назначение, сферы применения

Посредством осциллографа производятся исследования параметров электросигналов, подводимых на вход прибора. Он преобразует принимаемые данные в графическое изображение, по которому можно производить анализ. С помощью полученной «картинки» анализируется зависимость сигнала, например, напряжения от времени. Прибор может одновременно принимать от 1 до нескольких лучей (сигналов). Каждый из них поступает на отдельный вход и отображается отдельным графиком на экране (дисплее). Таким образом, приборы бывают однолучевыми, двулучевыми, многолучевыми (многоканальными).

Сфера применения прибора:

Наиболее распространенными типами приборов являются аналоговые, цифровые и USB осциллографы.

Аналоговые модели осциллографов

В основе прибора лежит электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), проходя через которую сигнал преобразуется в графическую форму. Многие специалисты до сих пор предпочитают пользоваться именно этими моделями, считая их более привычными и надежными. Такие приборы имеют ряд достоинств, но и отрицательных моментов в их конструкции содержатся немало. Для удобства восприятия, информация сведена в таблицу:

Преимущества Недостатки
Привычная панель, простота пользования Зависимость от частоты сигнала (мигание, тусклость изображения) и, как следствие невысокая точность
Изображение реальной «картинки» с отображением происходящих во времени изменений Полоса пропускания ограничена
При постоянном использовании управление настройками становится знакомым и понятным Анализ характеристик поступающих данных ограничен средствами
Невысокий ценовой сегмент

Аналоговый осциллограф способен решать некоторые задачи не хуже цифровых моделей

Однако нельзя ставить низкую стоимость во главу угла – для дела важна функциональность. Большинство пользователей продолжают использовать аналоговые модели в связи с их наличием. Тем не менее, при случае, предпочитают обзавестись более современными изделиями. Читайте также статью: → «Соединительная коробка. Поиск и ремонт неисправностей».

Цифровые приборы для ремонта техники

Развитие и совершенствование электронной техники усложняет процесс ее обслуживания, но вместе с тем, параллельный рост цифровых технологий дает возможность широкого использования достигнутых результатов в создании новых контрольно-измерительных приборов. Не являются исключением и цифровые осциллографы, которые становятся более функциональными и удобными в применении.

Цифровой прибор дает больше возможностей для изучения параметров и формы сигналов

Преимущества и недостатки сведены в таблицу:

Преимущества Недостатки
Доступность остановки картинки на нужное время Высокие ценовые значения
Высокая измерительная точность Сложность управления
Полоса пропускания гораздо шире, чем у аналоговых моделей Недостаточная частота оцифровки затирает некоторые детали сигнала
Экран яркий, защищен от мерцаний
Доступность обнаружения импульсных сетевых помех
Допустимость коммутации с компьютером
Возможность дополнительной обработки полученных данных

Некоторые модели не имеют собственного дисплея. Они применяются путем подключения к компьютеру и передают данные на его монитор.

USB осциллографы для работы с компьютером

Такие компактные устройства относятся к цифровым моделям, однако работают только в совокупности с персональным компьютером (ноутбуком), на который передают принимаемый сигнал для последующего изучения.

Преимуществами этих приборов являются:

Единственным недостатком, хотя и довольно значительным, является не совсем точное отображение формы сигнала.

USB осциллограф хороший помощник при совершении измерений в электронных схемах

Если планируется применение осциллографа только в целях контроля и проверки определенных параметров, а особая точность не имеет решающего значения, то прибор-приставка к ПК – правильный выбор.

Обзор популярных моделей, сравнительный анализ

Tektronix 2465B (аналоговый) – один из самых достойных представителей своего класса с полосой пропускания 400 МГц. Основные характеристики:

Кроме того модель предусматривает систему измерений ТВ сигналов. Управление режимами электронное, поэтому все регулировки производятся плавно.

RIGOL MSO 4052 (цифровой) – обладает широкой полосой пропускания 500 МГц. Эксплуатационные характеристики:

Устройство способно взаимодействовать с ПК, поэтому комплектуется диском с программным обеспечением и кабелем USB.

UNI—T UTD 4302C (цифровой) – полоса пропускания 300 МГц. Обладает следующими параметрами:

Прекрасный тестовый прибор для производства измерений и выявления неполадок.

Hantek DSO 3204 (USB осциллограф) – полоса пропускания 200 МГц. Высокие эксплуатационные показатели:

Идеально совмещается с портативными ПК и планшетами. Может использоваться на выездах. Защищен корпусом из алюминиевого сплава.

Hantek 6204 BD (модель USB) с пропускной полосой 200 МГц, оснащен независимым дисплеем 2,9 дюйма. Рабочие параметры:

Предусмотрена возможность подключения нескольких осциллографов к одному компьютеру, что при необходимости позволяет увеличить количество каналов. Читайте также статью: → «Измерение сопротивления изоляции электропроводки».

Порядок применения, пошаговая инструкция

Наиболее часто осциллограф применяется для исследования значений напряжения на разных участках электронных схем. Поэтому для примера будет описываться порядок действий при измерении этой величины:

  1. Включить прибор. Выставить настройки интерфейса: яркость экрана, фокус изображения, освещение шкалы
  2. Устройство имеет два проводника «фаза» и «земля» (корпус), к которым подсоединяются щупы. Для определения «земли» нужно коснуться одного из проводников рукой. Если на дисплее появилась горизонтальная линия, то определение верно, если появилась сильно искаженная синусоида – проводник «фаза».
  3. Чтобы проверить точность работы прибора, можно воспользоваться обычной батарейкой. На панели управления следует выставить предполагаемый предел значений напряжения. Лучше избрать его с запасом. Сигнальный щуп «фазу» прилагаем к плюсу, а корпусный – к минусу батарейки. На экране сразу должен появиться график соответствующий номинальному напряжению объекта (например, 1,5 В).
  4. Далее можно переходить к измерениям на схеме. Земляной проводник соединяется с минусом (нулевым потенциалом) или общим проводом, а сигнальным щупом касаются интересующих участков. Если общий или заземляющий провод не просматривается, то корпус можно подсоединить к одной из точек, между которыми проводится измерение.
  5. Используя формулу:

U=I R,

зная величину резистора в измеряемой цепи, можно легко высчитать значение силы тока:

I=U/R

Установив несовпадение, можно принимать решение о замене сопротивления. Схематично можно изобразить подключение осциллографа в цепь следующим образом:

Схема подключения прибора в цепь без использования общего (заземляющего) провода

Проверка малых значений

Зная величину допустимых помех на участке проверяемой схемы, можно проверить их соответствие. В качестве примера используется блок питания компьютера:

  1. При напряжении 12 В, допустимые помехи не должны превышать 0,3В. При проверке обычным способом, такое значение будет совершенно незаметным.
  2. Необходимо переключить тумблер входа из положения прямых измерений в емкостные, то есть, пропуская изучаемый сигнал через конденсатор.
  3. Основное постоянное напряжение 12 В, останутся на конденсаторе, а переменное значение помех 0,3 В отобразится на дисплее, где его можно увеличить с помощью коэффициента усиления Y и изучить.

Описанный в п.2 тумблер, присутствует во всех моделях, но может иметь другое оформление (кнопка, переключатель). Установить это можно из инструкции.

Применение двухканального осциллографа

Двухканальное (двулучевое) устройство может демонстрировать графики двух измеряемых параметров одновременно. Такие приборы имеют два входа, у которых гнезда «земля» заперемычены между собой и корпусом изделия. Таким образом, при производстве измерений, нужно следить, чтобы противоположные проводники не оказались подключенными к одной точке, чтобы избежать сбоев в работе контрольно-измерительной техники.

Схемы подключения прибора, где «земля» соединена: а – неправильно, б – правильно

Средний срок службы осциллографа

Согласно советскому ГОСТ, рассматриваемые контрольно-измерительные исследовательские приборы, должны иметь гарантийный срок службы не менее 18 месяцев со дня ввода в эксплуатацию. Однако этим же документом предусмотрена регулярность проверок приборов, которые должны проводиться каждые 5 лет. То есть минимальный рабочий ресурс осциллографа хотя бы при двух проверках, должен составлять 10 лет.

Как показывает практика, при правильной эксплуатации, осциллограф способен прослужить гораздо больший период времени. Однако нельзя отрицать тот факт, что в процессе длительной эксплуатации, приборы утрачивают первоначальные настройки и их показатели нуждаются в корректировке. Читайте также статью: → «Способы измерения сопротивления заземления, используемые приборы».

На корпусе этого прибора можно прочитать надпись: «сделано в СССР»

Учитывая количество предлагаемых в продажу устройств б/у 80-х годов выпуска, можно предположить, что сроки службы этих изделий значительно превышают ранее обозначенные временные границы.

Актуальные вопросы по теме

Вопрос №1. Какие измерения можно делать осциллографом помимо напряжения?

Можно измерять любые параметры в электронных схемах вплоть до периодичности импульсов, искажения сигналов, амплитудных характеристик. Все навыки приходят с опытом работы.

Вопрос №2. Какую роль играет регулятор развертки, кроме перемещения графика по экрану?

В этом и заключается его основная польза. Перемещая изображение, можно подогнать его под деление сетки, чтобы удобнее было производить точные расчеты.

Вопрос №3. Как наиболее эффективно использовать регулятор «Длительность»?

С помощью этого регулятора можно определять частоту развертки – чем меньше интервал, тем более высокой частоты сигнал становится различим. Просчитав по клеткам и делениям ширину параметра, умножив его на масштаб X, определяется длительность сигнала, а зная ее, можно просчитать и частоту.

Вопрос №4. Нужно ли сразу приобретать многоканальный, дорогой осциллограф?

Если финансовое положение позволяет, то можно купить самый дорогой прибор. Однако без умения пользоваться его возможностями, он не принесет никакой пользы и останется простым вольтметром. Такие приборы востребованы опытными электронщиками. Для начинающих специалистов, на первых порах, достаточно экземпляров, имеющихся в лаборатории. Хотя если стремление роста присутствует, то функциональный прибор станет хорошим подспорьем.

Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:

electric-tolk.ru

Ремонт блока питания монитора при помощи осциллографа. Для новичков.

Всем привет. Сегодня будем чинить монитор Samsung T200. Если честно, я не хотел описывать процесс ремонта, так как поломка была банальной, причиной которой являлись 2 конденсатора. Таких ремонтов у меня на сайте очень много, но в этот раз я решил отойти от поиска неисправности по визуальному осмотру, а впервые использовал для этих целей осциллограф.  И нет, я не буду описывать герцы, килогерцы и мегагерцы, а просто покажу то, как любому новичку можно определить неисправность блока питания, имея в наличии осциллограф.

К этому вернемся чуть позже, а сейчас немного о самом мониторе и проявлении неисправности. Поломка монитора Samsung T200 заключалась в том, что при подключении питания, индикатор начинал моргать, а сам монитор не выводил никакой картинки на экран.

Для разборки монитора, первым делом необходимо выкрутить два винта, которые находятся под подставкой монитора.

Два винта, которые необходимо выкрутить

Больше ничего выкручивать не придётся, так как все остальное держится на защёлках.

Для разъединения корпуса, необходимо воткнуть в зазор между частями корпуса снизу какой-то предмет типа пластиковой карты.

Разборка корпуса. Отщелкиваю защелки снизу.

Боковые защелки возле клавиатуры

Я использовал лопатку для разборки корпусов мобильных телефонов. Таким образом, пройдя по всему периметру монитора и отщелкивая защелки, монитор легко разбирается.

После разборки, я убирал заднюю крышку в сторону, и приступил к отключению ламп подсветки.

Защитный металлический кожух, для защиты коннекторов на лампы подсветки

Отсоединение коннекторов на лампы подсветки

Следующим этапом, необходимо было отключить разъем на матрицу. Для этого, я надавил на боковые защелки коннектора, и извлек его из матрицы.

Коннектор на матрицу. Красным обведены защелки, на которые нужно нажать для отсоединения шлейфа

Отключение шлейфа

Далее, отключил шлейф на  клавиатуру, после чего отложил матрицу в сторону.

Сняв плату блока питания, сразу увидел 2 вздутых конденсатора по линии  5 вольт номиналом  1000 мкф на 16 вольт.

Вздутые конденсаторы на блоке плате блока питания

Я их выпаивать не стал, а сначала измерил напряжения мультиметром. Как ни странно, напряжение составило положенные 5 вольт, при этом монитор не включался.

Замер напряжения мультиметром

Теперь, на эту же линию подкинул щуп от осциллографа, предварительно выставив делитель напряжения на 1 вольт, что соответствует 1 клетка- 1 вольт. На картинке имелись довольно таки большие шумы. Я долго пытался нормально сфотографировать экран осциллографа, но мобильный телефон плохо фокусировался, так что пришлось немного поиграться с разверткой, чтобы сфотографировать пульсации.

Измерение тех самых 5-ти вольт осциллографом. Как видно, линия не прямая, а искривленная, с пиками, которые камера телефона, очень плохо улавливает.

Заменив конденсаторы, осциллограф показал идеально ровную линию, что означало чистые 5 вольт без пульсаций.

Замер 5-ти вольт после замены конденсаторов. Идеально прямая линия без пульсаций.

Подключив шлейфы на исходное место, подал питание на плату. Монитор включился, и дал нормальную картинку.

Изображение с монитора после ремонта.

Теперь немного о том, необходим ли осциллограф радиолюбителю или новичку. Я сам никогда не пользовался осциллографом по той причине, что у меня его просто не было. Я понимал, что вещь очень нужная, но на практике удавалось ремонтировать все и без этого прибора.

Так было ровно до того момента, пока случайно мне не попался неисправный советский осциллограф 1с-90. Немного покопавшись, мне удалось его отремонтировать, и  этот прибор мне теперь очень помогает в ремонтах. Данный осциллограф может работать в диапазоне до 2-х мегагерц, что очень мало для ремонтов ноутбуков или другой цифровой техники, но для ремонта блоков питания этого осциллографа  хватает с головой.

Давайте представим, что на мониторе, который сегодня я ремонтировал, не было видно явно вздутых конденсаторов, а такое бывает очень часто. Мультиметр при этом показывает исправные 5 вольт.  Раньше, я бы выпаивал, или подкидывал конденсаторы, проверяя поочередно их Esr, пока бы не нашел неисправность. Имея осциллограф, вычислить отсутствие фильтрации напряжения по какой либо линии стает очень легкой задачей, а время ремонта существенно уменьшается.

Ремонтируя любую компьютерную технику, будь то ноутбуки или материнские платы, просто необходимо смотреть шим сигналы высокой частоты, где без осциллографа будет очень туго любому ремонтнику.

После всего выше сказанного, могу сказать однозначно, что иметь осциллограф необходимо любому радиолюбителю, который хочет заниматься ремонтами на постоянной основе. Обойтись без него конечно можно, но время ремонта техники в таких случаях может существенно увеличиваться.

Для себя я уже присмотрел осциллограф Hantek DSO5102P, который может работать с частотой 100мгц. В  ближайшее постараюсь его приобрести, и поделиться с Вами своим мнением о данном приборе.

Всем спасибо за внимание, и удачи в ремонтах!

Весь инструмент и расходники, которые я использую в ремонтах находится здесь. Если у Вас возникли вопросы по ремонту телевизионной техники, вы можете задать их на нашем новом форуме .

(2 оценок, среднее: 5,00 из 5) Загрузка...

my-chip.info


Смотрите также