احد اهم الاجهزة في المختبرات راسم الاشارة ماهو ومما يتكون وماهي طريقة الاستخدام والانواع

 راسم الإشارة 

(Oscilloscope)

المقدمة :

التطور المتسارع في مجال الالكترونيات جعل منها منافسة بين الكثير تزامن ذلك مع الحاجة الملحة على أدوات  المخابر المهمة لفحص العناصر والدارات الالكترونية وخصوصا الدارات التي  تعمل بدقة متناهية لابد من استخدام راسم يبين لنا إشارة الدخل والخرج  من هنا اليوم سنتكلم عن أهم جهاز في الالكترونيات وهو راسم الإشارات 

ما هو راسم الإشارة :

هو عبارة عن جهاز الكتروني يسمى راسم إشارة او راسم اهتزاز مهبطي  او راسم التذبذبات يقوم برسم إشارات الجهد بالنسبة للزمن بصورة ثنائية البعد 

صورة راسم الإشارة 

آلية عمل راسم الإشارة :

يقوم الراسم عن طريق المجس الذي يتم وصله على مكان فحص  الدارة في  الموجب والسالب يقوم بأخذ قيمة الجهد عند لحظة زمنية معينة ممكن بالنانو ثانية من sample وهذه القيمة يتم تخذينها  في ذاكرة داخلية للراسم بعد ذلك يقوم بأخذ هذه القيمة من الذاكرة ليقوم برسم  هذه القيمة كما يظهر بشاشة الراسم لذلك سميناها digetal storeges ocliscope  يقوم ال digetal system  بتحويل  الإشارة التشابهية الى إشارة مربعة نضعها في ذاكرة الراسم وهذه من خصائص الراسم كلما كانت ذاكرة تخزين الإشارات اكبر كلما نأخذ قيمة للإشارات اكثر 

كيف تظهر الإشارة :

المحور العامودي يمثل الجهد والمحور الافقي يمثل الزمن يحتوي المحورين على مربعات يمكن التحكم بزمن المربع الواحد ويمكن التحكم بقيمة الجهد في كل  مربع في شاشة الراسم ولو فرضنا الزمن 500 ms  والجهد 1 V

صورة المربعات  

اقسام واجهة جهاز رسم الإشارة :

•  شاشة عرض  الإشارات 
• المداخل القادمة من الدارة 
• سويتش للتحكم بالمحور الافقي ويمثل الوقت 
• سويتش للتحكم بالمحور الشاقولي ويمثل الجهد 
• مفاتيح لوضح الشاشة 
• سويتش لإخراج إشارة مربعة لاختبار في حال عدم توفر دارة ويعطي إشارة مربعة قيمتها 2 V  ويستخدم للوصل بين السويتش ومدخل المجس كابل BNC
• نستخدم هذا القسم للحصول على :
• دقة في عمل راسم الإشارة 
• صلاحية المجس 

صورة مجس الاختبار

• مفاتيح الازاحة افقي وشاقولي  مثلا لو كان عندي اكثر من إشارة فيمكنني  من خلال هذا المفتاح للتمييز بين الإشارات 

صورة مفاتيح الازاحة

• يوجد سويتش component  يستخدم ليظهر الإشارة معها إشارة ال DC  او بدونها مثلا لو كان الإشارة الجيبية 1v+ و 1v-  وإشارة ال DC 3V المستمرة جمع الإشارتين يكون 4V الموجة العلية   و2V الموجة السفلى  وتكون الإشارة كلها في القسم الموجب  ويمكن استخدامه ليخرج إشارة AC فقط وتكون على محوين  السالب والموجب 

صورة توضح سويتش component وطريق عمله

• مفتاح التشغيل 
• مفاتيح لعكس الإشارة 

صورة اقسام واجهة التحكم 

أنواع الإشارات التي يمكن عرضها على راسم الإشارة :

1. الإشارة الجيبية 
2. الإشارة المربعة 
3. إشارة سن منشار 
4. إشارة موجبة كاملة DC 
5. إشارة جهد مستمر موجب DC  
6. إشارة جهد مستمر سالب DC 

صورة أنواع الإشارات

مواصفات راسم الإشارة :

ان يكون له مدخلين على الأقل 

يستطيع ان يتعامل مع إشارات ذات تردد عالي اكبر من 100 MHz 

ان يكون SAMPLING RATE كبيرة وهذه خاصة بالإشارة المربعة 100MS/S

استخدامات راسم الإشارة :

قياس الجهد 

رسم قيم وشكل الإشارات 

قياس الوقت والتردد

قياس عرض النبضة ووقت الصعود 

قياس تحول المرحلة والدور

تطبيقات :

تحليل الطاقة :

يمكن استخدام راسمات الذبذبات لقياس، وتحليل الخصائص التشغيلية لأجهزة تحويل الطاقة، والدوائر، وتوافقيات طاقة الخط، ويتم أيضًا تقديم برنامج خاص لتسهيل تحليل البيانات

تحليل البيانات التسلسلية :

تنتقل إشارات البيانات الرقمية إلى تنسيقات البيانات التسلسلية المتزايدة باستمرار، وهنا تستخدم راسمات الذبذبات لتحليل، وتوصيف تنسيقات البيانات مثل؛ USB، وEthernet، وBluetooth

تحليل الارتعاش :

 تتمتع الدارات ذات النطاق الترددي العالي اليوم بساعات، وإشارات سريعة للغاية، تُستخدم راسمات الذبذبات لتوصيف اهتزاز الإشارة، وتصحيحه بالإضافة إلى توقيت الساعات، وتحليل تدفق البيانات من ساعة إلى أخرى.

اختبار جهاز تخزين البيانات :

 تستخدم راسمات الذبذبات لاختبار تصميمات الأقراص المضغوطة، وأقراص DVD، عن طريق قياس أداء القرص، وضوضاء الوسائط، وخصائص التسجيل البصري.

قياس انعكاس المجال الزمني :

 قياس انعكاس المجال الزمني (TDR) هو طريقة لقياس قيم الممانعة، والتغيرات (مثل الأعطال) على طول كابلات النقل، أو موصلات الكابلات، أو الشرائط الدقيقة على لوحة الدائرة 

الأنواع :

راسم الإشارة الرقمي :

هي من النوع الشائع الاستخدام، وتعمل بدائرة محول رقمي تناظري (ADC)؛ تتميز بالسرعة، والدقة العالية، ووحدة تحكم دقيقة تتحكم في وظائف العرض باستخدام الزر. 

راسم الإشارة التناظري :

تعمل هذه الأجهزة على مبدأ انحراف شعاع الإلكترون في أنبوب أشعة الكاثود على الشاشة عن طريق إشارة الدخل المطبقة على الملفات المنحرفة الرأسية والأفقية، وهذا الراسم يًعد أقدم أنواع راسمات الذبذبات المعروفة.

راسم الإشارة منفذ USB:

هذه الأجهزة تعمل على المبدأ ذاته لراسمات الذبذبات الرقمية لكنها لا تحتوي على شاشة، ويلجأ المستخدم هنا إلى استخدام برنامج يعمل على جهاز الكمبيوتر الخاص به لعرض الإشارة.

راسم إشارة محمولة :

هي أجهزة ذات ميزات محدودة من حيث الحجم الصغير، وسهولة النقل، كما يحتوي راسم الذبذبات المحمول على غلاف حماية متين للغاية يستخدم بشكل خاص للتطبيقات الميدانية، واكتشاف الأخطاء.

المراجع :

أقلام

المهندس وليد عيسى