الرئيسية - السلاسل التعليمية - علوم الالكترونيات - أدوات وأجهزة إلكترونية: راسم الإشارة التماثلي Analog Oscilloscope

أدوات وأجهزة إلكترونية: راسم الإشارة التماثلي Analog Oscilloscope

يعتبر راسم الإشارة التماثلي من أهم أجهزة القياس واختبار الدارات الإلكترونية، حيث إنه يمكننا من رؤية الإشارات ومعرفة شكلها في نقاط متعددة من الدارة.

عبر هذا الموضوع، سنلقي نظرة على راسم الإشارة التماثلي المخصص لاقتباس الإشارات الالكترونية التماثلية، من حيث شكله الخارجي والأزرار المتواجدة عليه وكيفية التحكم بالقسم العمودي والأفقي للإشارة.

عبر هذا المقال سيتم استعراض المفاهيم والأفكار الأساسية المتعلقة براسم الإشارة التماثليّ، خصوصًا من ناحية فهم الخرج الذي يتم عرضه على شاشته وكيفية تشغيله ومداخله.

منظر عام لراسم الإشارة

الشكل التالي يوضح صورة راسم الإشارة التماثلي. وقد تختلف الأشكال من جهاز إلى آخر ولكنها جميعاً تحتوي على أزرار تحكم متشابهة.

1.jpg

الشكل العام لراسم الإشارة

إذا نظرت إلى واجهة راسم الإشارة التماثلي ستجد أنها تحتوي على ستة أقسام رئيسية معرفة بالأسماء التالية:

  • الشاشة (Screen)
  • التشغيل (Power)
  • عمودي (Vertical)
  • أفقي (Horizontal)
  • القدح (Trigger)
  • المداخل (Inputs)

الآن سننتقل لتوضيح كل جزء من أجزاء راسم الإشارة بشيءٍ من التفصيل.

الشاشة Screen

وظيفة راسم الإشارة التماثلي هي عمل رسم بياني للجهد والزمن حيث يمثل الجهد بالمحور العمودي بينما الزمن يمثل بالمحور الأفقي، وبالتالي فإننا سنلاحظ وجود محورين على الشاشة:

  • المحور العمودي: وهو يمثل الجهد ويحتوي على ثمانية (أو عشرة) تقسيمات (أو مربعات). كل واحد من هذه الأقسام يكون بطول 1 سنتيمتر.
  • المحور الأفقي: ويمثل الزمن ويحتوي على عشرة مربعات. كل واحد من هذه الأقسام يكون بطول 1 سنتيمتر.
2.jpg

شاشة راسم الإشارة

التشغيل Power

هذا الجزء من راسم الإشارة التماثلي يحتوي على زر التشغيل ومفتاح التحكم بإضاءة الشاشة وكذلك مفتاح التحكم بوضوح الصورة.

3.jpg

قسم التشغيل

الجزء العمودي Vertical

في هذا القسم يمكن التحكم بالجزء العمودي (محور الجهد) من الإشارات المرسومة على الشاشة. وحيث إن معظم رواسم الإشارة التماثلية تحتوي على قناتي إدخال (input channels) حيث إن كل قناة يمكنها عرض شكل موجي (waveform) على الشاشة، فإن القسم العمودي يحتوي على قسمين متشابهين، وكل قسم يمكّننا من التحكم في الإشارة لكل قناة باستقلالية عن الأخرى.

الآن لنرَ كيف تعمل هذه المفاتيح في القسم العمودي:

  • أزرار اختيار القنوات: بهذه الأزرار يمكنك اختيار أي إشارة يتم عرضها في الشاشة. فيمكنك عرض إشارة القناة الأولى فقط أو إشارة القناة الثانية فقط أو كليهما معاً.
  • زر اختيار نوع الإشارة: بهذا الزر تختار بين Dc (إشارة متناوبة) أو Ac (إشارة مستمرة) أو أرضي (بدون إشارة)، وفي هذا الوضع يمكنك تحديد موقع الصفر على شاشة راسم الإشارة التماثلي.
  • زر اختيار وضع الصورة: بهذا الزر يمكنك تحريك الإشارة إلى الأعلى أو الأسفل في المحور العمودي.
  • مفتاح معيار الجهد: بهذا المفتاح يمكن التحكم في نسبة قياس الجهد في الرسم البياني المعروض على الشاشة حتى نتمكن من عرض صورة واضحة للإشارات.
4.jpg

التحكم بالقسم العمودي

الشكل التالي يوضح التقسيمات في هذا المفتاح:

لاحظ أنه يمكنك أن تجعل كل مربع في المحور العمودي يمثل قيمة الجهد التي تضبط المؤشر عليها. فمثلاً في هذه الصورة تم ضبط المؤشر على 1 فولت فيكون كل مربع في المحور العمودي في الشاشة يمثل 1 فولت. فبذلك يمكننا تحديد جهد الإشارة.

oscilloscope-vertical-switch.gif

مفتاح التقسيم للجهد

فمثلاً انظر إلى هذه الموجة الموجودة على شاشة راسم الإشارة التماثلي وركز فقط على المحور العمودي. ارتفاع الموجة هو مربع واحد على المحور العمودي. فإذا كنت قد ضبطت مفتاح عيار الجهد على 1 فولت لكل مربع فإن جهد الموجة سيكون: 1 * 1 = 1 فولت.

لوفرضنا أن مفتاح عيار الجهد كان يشير إلى 5 فولت لكل مربع وحصلت على الموجة السابقة، فإن الجهد سيكون: 1 * 5 = 5 فولت.

new.jpg

الجزء الأفقي Horizontal

في هذا القسم يمكننا التحكم بالجزء الأفقي (محور الزمن) من الإشارات المرسومة على الشاشة. وكما هو موضح في الصورة نجد أن القسم الأفقي يحتوي على مفاتحين مهمين:

  • مفتاح اختيار وضع الصورة: بهذا المفتاح يمكنك تحريك الإشارة يميناً أو يساراً على المحور الأفقي.
  • مفتاح معيار الزمن : بهذا المفتاح يمكن التحكم في نسبة قياس الزمن في الرسم البياني المعروض على الشاشة حتى نتمكن من عرض صورة واضحة للإشارات.
5.jpg

التحكم بالقسم الأفقي

الشكل التالي يوضح التقسيمات في هذا المفتاح:

oscilloscope-horizontal-switch.gif

مفتاح التقسيم للزمن

لاحظ أن هذا المفتاح يحتوي على ثلاثة تقسيمات وهي ميكروثانية لكل مربع على المحور الأفقي، و ميللي ثانية لكل مربع، وأخيرا ثانية لكل مربع. لاحظ أيضاً أنه يمكنك أن تجعل كل مربع في المحور الأفقي يمثل الزمن الذي تضع المؤشر عليه. فمثلاً في هذه الصورة وضع المؤشر على 0.2 ثانية فيكون كل مربع في المحور الأفقي في الشاشة يمثل 0.2 ثانية. وبالتالي تمكننا من حساب زمن الإشارة.

فمثلاً انظر إلى هذه الموجة الموجودة على شاشة راسم الإشارة التماثلي وركز فقط على المحور الأفقي. تستغرق الموجة الزمن المحدد بالنقطتين أ و ب لتكمل دورة واحدة. فإذا كنت قد ضبطت مفتاح عيار الزمن على 0.2 ثانية لكل مربع فإن الزمن سيكون: 4 مربعات 0.2 xثانية لكل مربع = 0.8 ثانية.

6.jpg

القدح Trigger

دارة القدح في راسم الإشارة التماثلي تؤدي وظيفة مهمة وهي تثبيت صورة الموجة على الشاشة حتى يسهل قياسها. وبدون تأثير دارة القدح فإن الصورة ستكون غير ثابتة وغير واضحة. كما هو موضح في الصورة نرى أن قسم القدح يحتوي على عدة أزرار من أهمها:

  • زر طريقة القدح: هذا الزر يعطي خيارين هما عادي (Normal) ، و غير عادي. ويستحسن ترك هذا الزر على وضع “عادي” لأن القدح سيكون تلقائياً والتحكم فيه يكون أوتوماتيكياً.
  • زر اتجاه القدح: وهنا يوجد خياران وهما + و – . ففي وضع + يكون القدح عند ارتفاع الموجة إلى أعلى أما في وضع – فيكون القدح عند انخفاض الموجة.
  • مستوى إشارة القدح: بهذا المفتاح يمكن تغيير النقطة التي تبدأ بها الموجة بالظهور على الشاشة وهذا يسهل تفحص أي جزء معين من الموجة.
  • مصدر إشارة القدح: هنا يمكن اختيار مصدر وكيفية إشارة القدح فمفتاح مصدر إشارة القدح يعطينا عدة خيارات. أهم هذه الخيارات هي:
    1. وضع EXT وهو اختصار External أو خارجي: وفي هذا الوضع يكون مصدر إشارة القدح خارجياً. وتغذى هذه الإشارة عن طريق مدخل إشارة القدح الخارجية.
    2. وضع HF وهو اختصار High Frequency أو تردد عالٍ: وفي هذا الوضع يكون القدح عند الترددات المرتفعة من الإشارة.
    3. وضع LF وهو اختصار Low Frequency أو تردد منخفض: وفي هذا الوضع يكون القدح عند الترددات المنخفضة من الإشارة.
  • نوع إشارة القدح: في هذا المفتاح يوجد خياران وهما AC وDC ، والوضع الطبيعي هي AC وهو مناسب لمعظم الموجات. في وضع DC يجب علينا اختيار جهد معين عندما تصل اليه الموجة تبدأ إشارة القدح. يتم اختيار هذا الجهد عن طريق مفتاح مستوى إشارة القدح الذي ذكرناه سابقاً.
  • مدخل إشارة القدح: في حالة اختيارنا لاستخدام إشارة القدح خارجية فإننا نستخدم هذا المدخل.
7.jpg

قسم القدح

المداخل Inputs

يوجد لراسم الإشارة التماثلي ثلاثة مداخل رئيسية كما هو واضح في الصورة وهذه المداخل هي:

  1. مدخل القناة الأولى: يمكننا عن طريقه إدخال الموجة التي نريد رؤيتها في القناة الأولى.
  2. مدخل القناة الثانية: يمكننا عن طريقه إدخال الموجة التي نريد رؤيتها في القناة الثانية.
  3. مدخل اختبار القطع الإلكترونية : هذا المدخل لايوجد في كل رواسم الإشارة حيث إنه يعتبر اختيارياً. عن طريق هذا المدخل يمكن عرض المنحنيات الخاصة بالقطع الإلكترونية المختلفة.
8.jpg

مداخل راسم الإشارة

و لكن ما نوع التوصيلات المستخدمة لربط الدارة براسم الإشارة التماثلي عن طريق هذه المداخل ؟

يُستخدم نوع من التوصيلات يسمى بالمجسات (probes) وهي تأتي بأشكال متعددة حسب استعمالها. فإذا كنا سنربط راسم الإشارة التماثلي بجهاز يصدر الإشارات فإننا نستخدم المجس ذا الرأسين من نوع BNC-BNC حيث نربط أحد الأطراف بمدخل الإشارة في راسم الإشارة التماثلي و الطرف الآخر بمخرج جهاز مصدر الإشارات كما هو موضح في هذه الصورة.

9.jpg
BNC-BNC

أما إذا كنا سنستعمل راسم الإشارة التماثلي لرؤية الاشارات الصادرة في مواقع معينة من دارة ما فيستحسن أن نستعمل مجساً مثل المعروض في هذه الصورة.

10.jpg

مصادر إضافية للاطلاع

[1] – موسوعة ويكيبيديا الإنجليزية
[2] – موقع شركة Tektronix
[3] – مقال تعليمي من موقع Sparkfun

عن ماريو رحال

ماريو رحال
مهندس طبي ومدون تقني. مدير موقع عالم الإلكترون.

3 تعليقات

  1. Avatar

    شكراً جزيلاً

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

x

‎قد يُعجبك أيضاً

إجراء أكثر القياسات حساسيةً لناقلية (موصلية) السليكون

كشف مجموعةٌ من العلماء عن إجرائهم لأكثر القياسات حساسيةً للناقلية الكهربائية ضمن السليكون، ما قد يُساهم في تحسيناتٍ كبيرة على تطبيقاتٍ عديدة مثل كفاءة ألواح الطاقة الشمسية وأنظمة الاتصالات.