ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope)

ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope)

     ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope) เป็นเครื่องมือสำหรับแสดงค่าสัญญาณทางไฟฟ้าออกมาในรูปกราฟ โดยแกนตั้งจะเป็นค่าปริมาณทางไฟฟ้า (V,A,OHM) ส่วนแกนนอนจะเป็นเวลา  อุปกรณ์นี้ทำให้ผู้ใช้งานสามารถวิเคราะห์แนวโน้มของสัญญาณว่าจะออกไปในทิศทางใด นอกจากนี้ยังมีการประยุกต์ใช้ ออสซิลโลสโคป (Osilloscope) กับค่าพารามิเตอร์ทางด้านกายภาพ เช่น Vibration , ความดังของเสียง เป็นต้น แต่ต้องมี Tranducer แปลงค่าเหล่านั้นเป็นสัญญาณทางไฟฟ้าก่อน

หลักการทำงานของ ออสซิลโลสโคป (Osilloscope)

       จากรูปจะเห็นว่าออสซิลโลสโคป (Osilloscope) มีส่วนปะกอบที่สำคัญดังต่อไปนี้

1. Cathode ray tube, or CRT
2. Vecital amplifier
3. Delay line
4. Time base generator
5. Horizontal amplifier
6. Trigger circuit
7. Power supply

   ลำดับการทำงาน ออสซิลโลสโคป (Osilloscope) เมื่อสัญญาณอินพุทเข้ามาจะถูกส่งผ่านส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวตั้ง ประกอบด้วยวงจรที่สำคัญ 2 วงจรคือ วงจรลดทอนสัญญาณ (vertical attenuator) และวงจรขยายทางแนวตั้ง (vertical amplifier) แล้วป้อนเข้าสู่แผ่นเบี่ยงเบนทางแนวตั้ง เพื่อสร้างสนามไฟฟ้าไปเบี่ยงเบนลำอิเล็กตรอนในแนวตั้งต่อไป 

   ส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวนอนมีวงจรที่สำคัญคือ วงจรกำเนิดความถี่การกวาด (sweep) หรือ time base ganerator) ทำหน้าที่ผลิตสัญญาณรูปฟันเลื่อย (sawtooth) สัญญาณนี้จะถูกป้อนไปยังแผ่นเบี่ยง เบนทางแนวนอน ทำให้ลำอิเล็กตรอนเบี่ยงเบนหรือกวาดในแนวนอน ถ้าความถี่ของสัญญาณรูปฟันเลื่อยไม่สัมพันธ์กับสัญญาณที่จะดู (ซึ่งถูกป้อนเข้าที่ขั้ว input) จะทำให้ได้รูปคลื่นของสัญญาณที่จะดูไม่ซ้อนทับกันและไม่นิ่ง แต่ถ้าสามารถปรับความถี่การกวาดให้ตรงกันแล้วจะได้รูปคลื่นที่นิ่ง วิธีการนี้เรียกว่า การเข้า จังหวะ (syncronization)

    ในส่วนของการแสดงผลหรือ ส่วนประกอบภายในหลอด CRT แบ่งได้เป็น 4 ส่วน คือ

1. ชุดปืนอิเล็กตรอน (Electron gun assembly)
2. ชุดแผ่นเพลตบ่ายเบน (Deflection plate assembly)
3. จอภาพเรืองแสง (Fluorescent screen)
4. ตัวหลอดแก้วและขั้วหลอด (Glass envelope and base of the tube)

1. ชุดปืนอิเล็กตรอน ในส่วนนี้จะทำหน้าที่คล้ายกับหลอดไทรโอด (Triode) คือ แคโทดจะเป็นตัวยิงอิเล็กตรอนไปยังจอภาพ และกริดเป็นตัวควบคุมการจ่ายอิเล็กตรอน และมีแอโนดเป็นตัวรับอิเล็กตรอนจะสามารถวิ่งผ่านรูเล็กๆ นี้ได้ มีลักษณะเป็นลำอิเล็กตรอน ขนาดของลำอิเล็กตรอนสามารถปรับหรือควบคุมได้โดยใช้ปุ่มปรับความเข้ม การปรับปรุงดังกล่าวเป็นการปรับแรงดันไฟลบที่กริด ถ้ากริดเป็นไฟลบมากลำอิเล็กตรอนก็จะลดลงทำให้ความเข้มที่จอภาพลดลงและถ้ากริดเป็นไฟลบน้อย ลำอิเล็กตรอนจะมาก ความเข้มที่จอภาพก็มากตาม
เมื่ออิเล็กตรอนผ่านกริดควบคุมจะถูกเร่งความเร็วโดยขั้วแอโนดเร่งความเร็ว (Accelerating anode) 2 แผ่นที่มีศักย์ไฟฟ้าบวกค่าสูงป้อนให้ ระหว่างแอโนดทั้งสองจะมีแอโนดโฟกัส (Focusing anode) คั่นอยู่ซี่งจะทำหน้าที่ช่วยปรับให้อิเล็กตรอนเป็นลำขนาดเล็กและคมชัดขึ้น ลำอิเล็กตรอนที่ถูกปรับโฟกัสและถูกเร่งความเร็วแล้วจะเคลื่อนที่ผ่านเพลตบ่ายเบนแนวตั้งและแนวนอนพุ่งไปกระทบจอเรืองแสงต่อไป
2. ชุดแผ่นเพลตบ่ายเบน (Deflection plate assembly) ประกอบด้วยแผ่นเพลตโลหะ 2 แผ่น วางคู่ขนานกันทั้งทางแนวตั้งและแนวนอน โดยมีแรงดันไฟฟ้าป้อนให้กับแผ่นโลหะทั้งสอง เป็นผลทำให้เกิดสนามไฟฟ้าที่มีค่าสม่ำเสมอเกิดขึ้นระหว่างแผ่นโลหะนี้ เมื่อลำอิเล็กตรอนที่ถูกเร่งความเร็วผ่านเข้ามายังแผ่นบ่ายเบนเป็นผลทำให้ได้รับอิทธิพลจากสนามไฟฟ้าภายในดังกล่าวจะเกิดแรงที่กระทำต่ออิเล็กตรอน
3. จอภาพเรืองแสง (Fluorescent screen) คือจอด้านหน้าสุดของหลอด CRT ที่ฉาบด้วยสารเรืองแสงจำพวกฟอสเฟอร์ (Phospher) ซึ่งเป็นสารทำให้เกิดแสงสว่างบนจอภาพ โดยจะเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานแสงเพมื่อถูกวิ่งชนด้วยลำอิเล็กตรอนที่มีความแรงและกำลังสูง

คุณสมบัติของสารในการปล่อยแสง เมื่อได้รับการกระตุ้น (ชน) โดยลำอิเล็กตรอนเรียกว่า "ฟลูออเรสเซนต์" ความสามารถของสารในการปล่อยแสงออกมาอย่างต่อเนื่อง แม้ว่าจะหมดลำอิเล็กตรอนแล้วก็ตามเราเรียกว่า "ฟอสเฟอเรสเซนซ์" (Phospherescence) และช่วงระยะเวลาที่เกิดการเรืองแสงต่อเนื่องเรียกว่า "ความคงสว่าง" (Persistence) ของสารเรืองแสง  

4. ตัวหลอดแก้วและขั้วหลอด (Glass envelope and bade of the tube)

 

Link สินค้า : ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope)

ขอขอบคุณที่มาดีๆ

http://ebanpong9.blogspot.com/

http://www.rmutphysics.com/charud/virtualexperiment/labphysics2/meter/GATE.html