در این مقاله می‌خواهیم درباره‌ی یکی از مهم‌ترین دستگاه‌های صنعت الکترونیک یعنی اسیلوسکوپ صحبت کنیم. در سال‌های گذشته و با پیشرفت صنعت الکترونیک و محصولات الکترونیکی نیاز به کنترل کیفی محصولات و برد‌های الکترونیکی احساس می‌شد. تکنولوژی‌های جدیدی برای برطرف کردن این نیاز روی کار آمدند و توانستند بسیاری از مشکلات مربوط به استاندارد بودن مونتاژ برد الکترونیکی را برطرف کنند. این تکنولوژی و دستگاه‌ها در شرکت‌های مونتاژ کننده‌ی معتبر استفاده می‌شوند و مونتاژ کنندگان از طریق این دستگاه‌ها از درست و استاندارد انجام شدن روش مونتاژ قطعات الکترونیکی روی برد مطمئن می‌شوند. یکی از این تکنولوژی‌ها که بسیار هم مورد استفاده قرار میگیرد بازرسی خودکار نوری است.
با وجود روی کار آمدن این دستگاه‌ها اما همچنان کارشناسان نمی‌توانستند از عملکرد الکتریکی قطعات و برد اطمینان حاصل کنند و در صورت وجود داشتن مشکلی در یکی از قطعات بفهمند کدام یک از قطعات مشکل دارد. برای از بین برد این مشکل دستگاهی برای رفع این معضل روی کار آمد و توانست بسیار خوب عمل کند و باعث پیشرفت بزرگی در پروسه‌ی کنترل کیفی برد‌های الکترونیکی شود. این دستگاه اسیلسکوپ نام دارد. در این مقاله با اسیلسکوپ، انواع و کاربرد آن در صنعت الکترونیک آشنا می‌شویم، پس تا انتهای این مقاله همراه آوند الکترونیک باشید.
اسیلوسکوپ چیست؟
اسیلسکوپ (oscilloscope) دستگاهی است که موج‌ها و سیگنال‌های الکتریکی را در واحد زمان به ما نشان می‌دهد. نام دیگر اسیلوسکوپ، نوسان نگار است که معمولا در زبان فارسی آن را به این اسم می‌شناسند. اسیلسکوپ‌ها سیگنال‌های جریان را به صورت ۲ بعدی به ما نمایش می‌دهند که معمولا محور عمودی نشانگر زمان و محور افقی نشانگر دامنه‌ی سیگنال جریان الکتریکی است. استفاده از این دستگاه باعث میشود تا بتوانیم پارامتر‌های مختلفی از جریان را به دست بیاوریم. برخی از این پارامتر‌ها در پایین بیان شده است.
- دامنه ولتاژ جریان الکتریکی
- فاصله‌ی زمانی ۲ سیگنال جریان (دوره‌ی تناوب)
- نویز‌های سیگنال الکتریکی
- و…
با اختراع لامپ پرتوی کاتدی انقلابی در زمینه‌ی فهمیدن میزان نوسانات الکتریکی و دیگر پارامتر‌ها شکل گرفت. اسیلسکوپ‌های امروزی (مخصوصا اسیلوسکوپ آنالوگ) نیز از فناوری پرتوی کاتدی به صورت پیشرفته استفاده می‌کنند تا بتوانند پارامتر‌های الکتریکی را نمایش دهند. از اسیلوسکوپ در صنایع پزشکی، مراکز علمی و پژوهشی، تعمیر‌گاه‌های لوازم خانگی و آزمایشگاههای صنعت الکترونیک استفاده میشود.
تصویری از دستگاه اسیلسکوپ
انواع اسیلسکوپ‌ها
اسیلوسکوپها ۲ دستهی اصلی دارند. با وجود اینکه اسیلوسکوپها برای اهداف خاصی استفاده می‌شوند و ماهیت کاربردی یکسانی دارند اما تفاوت‌های عمده‌ای بین اسیلوسکوپ آنالوگ و دیجیتال وجود دارد. در ادامه با انواع اسیلسکوپ‌ها بیشتر آشنا می‌شویم.
اسیلسکوپ آنالوگ
عملکرد اسیلوسکوپ آنالوگ با استفاده از پرتوی کاتدی انجام میشود. اسیلسکوپ‌های آنالوگ ابعاد برزگی و وزن زیادی دارند و حمل آن‌ها راحت نیست. این اسیلسکوپ‌ها دارای صفحه نمایش تک رنگ هستند و تعدادی از پارامتر‌هایی که اسیلوسکوپ‌های دیجیتال می‌توانند به شما نمایش دهند را پشتیبانی نمی‌کنند. مثلا برای به دست آوردن پارامتر vpp باید تعداد مقیاس‌ها را بشمارید و تعداد مقیاس را در متغیر زمان ضرب کنید تا بتوانید vpp را بدست آورید. صفحه‌ی نمایش این اسیلسکوپ‌ها همان نور لامپ اشعه‌ی کاتدی است.
اسیلوسکوپ دیجیتال
اسیلوسکوپ‌های دیجیتال مدل‌های به روز‌تری هستند که امروزه جای اسیلسکوپ آنالوگ را در آزمایشگاه‌ها گرفته‌اند. این اسیلسکوپ‌ها توانایی‌های بالایی دارند و همچنین به علت داشتن وزن کم قابل حمل هستند. اسیلوسکوپ‌های دیجیتال توانایی جمع زدن پارامتر‌های مختلف و قابلیت محاسبات بر اساس فرمول‌های از پیش تعیین شده را دارند. ویژگی دیگر این اسیلوسکوپها پردازش تصویری است که دارند.
نمونه‌ای از یک اسیلوسکوپ دیجیتال
نحوه‌ی کار اسیلوسکوپ
اسیلسکوپ‌ها دارای ۱ یا ۲ پورت خروجی هستند. اسیلوسکوپ‌هایی که دارای ۲ پورت خروجی هستند توانایی نمایش ۲ سیگنال به صورت همزمان را دارا می‌باشند پورت‌های اسیلوسکوپ با نام ch1 و ch2 شناخته میشود. به پورت‌های اسیلوسکوپ سیم‌های متصل می‌شوند که به آن پراب (probe) می‌گویند.
پراب‌ها ۲ دسته‌اند یکی از انواع پراب‌ها دارای یک سر گیره‌ای است که برای اتصال پراب به پایه قطعات الکترونیکی مورد استفاده قرار میگیرد. نوع دیگر پراب که به پراب سوسماری معروف‌اند دارای ۲ سر رسانا هستند. پراب‌های سوسماری از ۲ سیم به رنگ مشکی و قرمز تشکیل شده‌اند و هر کدام از این سیم‌ها برای قطب مثبت و منفی پایه قطعات و برد استفاده میشود.
تمامی اسیلوسکوپها (آنالوگ و دیجیتال) دارای یک قسمت فلزی بیرون زده هستند که به آن probe comp می‌گویند. برای اطمینان از سلامت یک پراب که در پورت دستگاه قرار گرفته است را به این زائده‌ی فلزی متصل می‌کنند. اسیلسکوپ یک جریان تست به پراب می‌دهد و آن را در صفحه نمایش به تصویر می‌کشد. اگر نوسانات نمایش داده شده مطابق با نواسانات تست باشد یعنی دستگاه سالم و آماده به کار است. با برقراری اتصال پراب با قطعات الکترونیکی اسیلوسکوپ جریان الکتریکی را به قطعه وارد می‌کند و نوسانات جریان را در صفحه‌ی نمایش نشان می‌دهد.
کاربرد اسیلوسکوپ
به صورت کلی oscilloscope برای اندازه‌گیری پارامتر‌های الکترونیکی کاربرد دارد و نوسان‌های این پارامتر‌ها را نمایش می‌دهد. با نمایش دادن این پارامتر‌ها و نوسان‌های آن اپراتور دستگاه متوجه میشود که قطعه‌ی الکترونیکی، برد یا … به درستی کار می‌کند یا خیر. با وجود آنکه اسیلوسکوپ پارامتر‌های مختلفی را به ما نمایش می‌دهد همچنان وظیفه‌ی اصلی و کاربرد اصلی آن نمایش شکل موج ولتاژ است. در این قسمت به معرفی پارامتر‌هایی که اسیلوسکوپ می‌تواند اندازه گیری کند می‌پردازیم.
اندازه‌گیری میزان سیگنال
معمولا برقی که به دستگاه‌های الکترونیکی متصل میشود برق AC است و برق AC در زمان‌های متفاوت مفدار ثابتی ندارد. برای همین انداه‌گیری این ولتاژ در واحد زمان برای اطمینان از عملکرد و آسیب نرسیده به دستگاه الکترونیکی مورد نیاز است. یکی از پارامتر‌هایی که توسط اسیلوسکوپ اندازه‌گیری میشود میزان تغییرات ولتاژ است که به آن تغییرات سیگنال می‌گویند. نمایش تغییرات سیگنال در واحد زمان همان کاربرد اصلی اسیلوسکوپ محسوب میشود.
نمایش تغییرات سیگنال در واحد زمان
هنگامی که تغییرات سیگنال را در واحد زمان حساب کنیم (۱ ثانیه) و آن را به صورت نمودار نمایش دهیم در واقع داریم فرکانس سیگنال را نمایش می‌دهیم که این کار را اسیلوسکوپ برای ما انجام می‌دهد.
نمایش دامنه‌ی سیگنال
یی دیگر از پارامتر‌های مهم در برد‌ها و محصولات الکترونیکی دامنه‌ی سیگنال است. دامنه‌ی سیگنال در واقع تفاوت میزان بیشینه و کمینه‌ی سیگنال در واحد یک سیکل کامل است. معمولا برای محاسبه‌ی دقیق دامنه‌ی سیگنال از oscilloscope استفاده می‌کنند.
کاربرد اسیلوسکوپ در کنترل کیفی برد الکترونیکی
برای کنترل کیفی برد‌ها، متخصصان کنترل کیفی پراب را به قطعات متصل می‌کنند و با توجه به کارکرد قطعه پارامتر‌های الکتریکی آن را می‌سنجند. پارامتر‌های الکتریکی معمولا برای هر قطعه سنجیده میشود و اگر قطعه‌ای دچار ایراد عملکردی باشد آن قطعه مشخص میشود و برای تعویض قطعه و رفع نقص برد را به تیم فنی می‌سپارند.
روش کنترل کیفی برد با دستگاه اسیلوسکوپ
اسیلوسکوپ؛ عامل کنترل صحت عملکردی برد الکترونیکی
اسیلسکوپ در آزمایشگاه‌ها و شرکت‌های مونتاژ برد کاربردی بسیار حیاتی دارد و باعث میشود مونتاژ کننده از کارکرد درست برد مطمئن شود. در شرکت‌های معتبر و دقیق برای کنترل عملکردی برد‌های الکترونیکی از اسیلسکوپ‌های دیجیتال استفاده میشود. وظیفه‌ی واحد کنترل عملکردی اطمینان پیدا کردن از کارکرد درست تمامی پارامتر‌های قطعات و برد است. آوند الکترونیک از آن جایی که با هدف رضایت مشتریان در صنعت الکترونیک فعالیت می‌کند تمرکز ویژه‌ای بر اطمینان از عملکرد صحیح برد دارد. تمامی برد‌های مونتاژ شده در آوند الکترونیک با بازرسی خودکار نوری و اسیلوسکوپ دیجیتال بررسی می‌شوند و تمامی پارامتر‌ها کیفی برد‌ها بررسی میشود. از اینکه تا انتهای این مقاله همرا آوند الکترونیک بودید از شما سپاسگزاریم.
