أرشيف المهبطي - الونشريس التعليمية

جهاز راسم الاهتزاز المهبطي

تمهيد :

نظرا لسهولـة استخدام راسم الاهتزاز المهبطي و لخصائصه المتعددة ، أصبح أداة أساسية لعمليات الملاحظة و التحليل و القياس المباشر و غير المباشر للمقادير الفيزيائية التي يمكن تحويلها وفق أنظمة كهر بائية أو إلكترونية معينة إلى توترات كهربائية.
و يستغل راسم الاهتزاز المهبطي أساسا في دراسة شكل ودور الإشارة الكهربائية ومن ثم معرفة التغيرات اللحظية للمقدار الفيزيائي.
راسم الاهتزاز المهبطي هو جهاز إلكتروني يعطينا تغير التوتر الكهربائي خلال أزمنة صغيرة جدا تصل إلى رتبة الميكرو ثانية . و يساعد على معاينة تغيرات هذه التوترات بدلالة الزمن و يحدد مميزاتها. كما يمكن معاينة بعض التغيرات بدلالة الزمن لمقادير فيزيائية دورية.

2- مبدأ عمل راسم الاهتزاز المهبطي :

يرتكز مبدأ عمل راسم الاهتزاز المهبطي على انحراف الحزمة الإلكترونية في وسط حقل كهربائي (كهروستاتيكي) و يتكون أساسا من :

أنبوب مهبطي من زجاج مفرغ من الهواء جزئيا و الذي يحتوي على قاذف إلكتروني ومكثفات للانحراف و تكون نهاية الأنبوب مطلية بمادة لمّاعة ، و تشكل الشاشة.
w
مضخمات إلكترونية . الشكل
w

1.2- القاذف الإلكتروني :

يتشكل القاذف الإلكتروني من مجموعة من المساري هي :

المهبط (K) يكون كمونه سالبا بالنسبة للنقطة الباردة (masse) حوالي 2000 فولط ويسخن بسلك (f) و يبث بالفعل الكهروحراري إلكترونات بسرعة ضعيفة .
w
"الونهالت" (Wenhelt) عبارة عن أسطوانة بداخلها المهبط و كمونها أقل من كمون المهبط. تدفع عدد من الإلكترونات التي يبثها المهبط . تدفق الإلكترونات المار من O1 و بالتالي (قداحة) شدة البقعة الضوئية تضبط بواسطة كمون الونهالت.
w
المصعد (A1) يكون كمونه غالبا موجب و ثابت بالنسبة للمهبط K و يكون دوره تسريع الإلكترونات.
w
المصعد (A2) عبارة عن اسطوانة و يكون كمونها متغير و الجملة المتكونة من المصعدين تكون مضبوطة ضبطا محكما و تولد مجالا كهروستاتيكي بحيث الحزمة الإلكترونية تتجمع أي الحزمة الإلكترونية الخارجة من A2 تكون أقل تباعد مما يسمح بالحصول على بقعة ضوئية واضحة.
w
المصعد (A3) يكون كمونه مرتفعا بالنسبة للمهبط K فيعطي سرعة للحزمة الإلكترونية.
w

2.2- الانحراف العمودي :

تدخل الإلكترونات المتسارعة بين اللبوسين الأفقيين Y1 و Y2. نعتبر ف1 فرق الكمون بين اللبوسين Y1 و Y2 ، تنحرف الحزمة الإلكترونية عموديا نتيجة للمجال الكهروستاتيكي الموجود بينهما. الانحراف مرتبط بشكل اللبوسين و بعدهم عن الشاشة. و يتناسب هذا الانحراف مع ف1.

ملاحظة :

في غياب ف1 المطبق بين اللبوسين ، تضبط الوضعية الأفقية للحزمة الضوئية بالزر و هذا بتغيير التوتر المستمر الداخلي المطبق بين اللبوسين الأفقيين.
نوصل التوتر المراد قياسه إلى كل من المدخل YA أو المدخل YB في حالة توترين نستعمل المدخلين معا و اللذان يعملان بالتناوب حيث يكون تواتر التناوب 2×10-5 ثا-1 .

3.2- الانحراف الأفقي :

1.3.2- بتطبيق فرق كمون خارجي :

بعد خروج الحزمة الإلكترونية من المكثفة Y1Y2 تدخل عند O بين اللبوسين العموديين X1 وX2. ينتج عن فرق كمون مطبق بينهما مجالا كهربائيا منتظم و أفقي مما يجعل الحزمة الإلكترونية تنحرف أفقيا و الزر يسمح بضبط موضع هذه الحزمة الإلكترونية.

2.3.2- المسح :

عندما يكون المسح موصل ، التوتر فق الناتج عن دارة داخلية "قاعدة الزمن" يطبق بين طرفي اللبوسين X1 و X2 ". التوتر فق يكون دوري و البقعة الضوئية للحزمة الإلكترونية تمسح الشاشة أفقيا من اليسار إلى اليمين بسرعة ثابتة. الونهلة تمنع عودة الإلكترونات : لا يوجد أثر للحزمة الإلكترونية . يكون المحور xx’ عبارة عن محور الأزمنة. نشاهد على الشاشة خطا أفقيا إذا لم يطبق فرق في الكمون . الشكل

3.3.2- التزامن (synchronisation) :

لمعاينة ظاهرة دورية و تثبيت المنحنى على الشاشة يجب أن يكون دور المسح ضعف دور الظاهرة. ميزة التزامن هو السماح بإقلاع الحزمة بعد عدد صحيح من دور الظاهرة. الشكل

3- الوصف الخارجي لراسم الاهتزاز المهبطي :

المجال A مخصص للتشغيل الأولي للجهاز
المجال B مخصص لدخول الإشارات المراد معاينتها
المجال C مخصص لقاعدة الزمن و إقلاع الإشارات
المجال D مخصص لاختيار تمثيل الإشارات
زر التشغيل Power
1
عند الضغط

x – y

حذف المسح الزمن
2
وضوح البقع الضوئية focus
3
شدة البقع الضوئية intensity
4
الضبط العمودي للبقعة الضوئية ajustement verticale de la trace

7

–

5

الضبط الأفقي للبقعة الضوئية ajustement horizontale
6

GND

أو التوصيل الأرضي

AC

DC

زر اختيار نوع التيار

9

–8
المعيار أو الحساسية (Volt/Div) للمدخلين YA أو YB
10
ضبط المعيار cal
11

CH1

عند الضغط = معاينة المتغير الموصل إلى المدخل YA
12

CH2

عند الضغط = معاينة المتغير الموصل إلى المدخل YB
16
زر تحكم في سرعة الانحراف الأفقي (المسح الزمني) T/DIV
13

AUTO

الضغط عليه يؤدي إلى معاينة المنحني إذا وصل فقط بالمدخل.
15

BOTH

الضغط عليه يعني معاينة التوتران معا.
17

CH2-INVERT

الضغط عليه يعني معاينة التوتر 2 بالإشارة السالبة
18

4 – التشغيل الأولي للجهاز :

أوصل جهاز راسم الاهتزاز المهبطي بالتغذية الكهربائية 220 فولط ، 50 هرتز.
w
تأكد من أن كل الأزرار الضاغطة في حالة راحة .
w
شغل الجهاز بالزر دون توصيل أي جهاز به وانتظر 30 ثا على الأقل .
w
اضبط سرعة المسح الزمني على 0,1 ميلي ثانية ليحدث الانطباع الشبكي لعين المشاهد
w
شغل زر الإضاءة للحصول على إضاءة مناسبة للخطين الأفقيين اللذين يظهران على الشاشة .
w
حرك زر التحكم الشاقولي () و الأفقي () ليظهر الحظ في المحور المركزي الأفقي للشاشة
w
اضبط الشدة الضوئية و دقتها للخطين الشكل
w

زر التضخيم أو الحساسية

زر قاعدة الزمن

زر التحكم الأفقي

زر التحكم الشاقولي

نوع آخر من الأزرار :

زر التضخيم أو الحساسية

زر قاعدة الزمن

5- تجارب يستعمل فيها راسم الاهتزاز المهبطي :

1.5- قياس التوتر المستمر :

نشغل الجهاز ، بعد توصيله إلى المقبس ، بالقاطعة on ، كما نستطيع التحكم في شدة البقعة الضوئية بالزر ووضوحها بالزر .
نوصل عمود كهربائي ف = 4.5 فولط (الشكل 5) إلى المدخل YA و نحدده بالزر ، نختار نوع التيار بالزر ونضبط سعة المضخم بالزر .

يمكن استعمال المدخل YB.
قيمة ف تحسب كتالي:
ف = عدد التدريجات × قيمة الحساسية ( v/div) في مثالنا (2v/div)

2.5- قياس توتر متغير :

نقوم بتوصيل الدارة المبينة بالشكل و نتبع بنفس الخطوات السابقة ، نغير فقط في نوع التيار بالزر و نضبط القاعدة الزمنية بالزر .

تكون قيمة فأ =قيمة الحساسية (ح) × عدد التدريجات (ع)
ح=1v/div و ع = 2 و منه فأ = 2 فولط. ( ف0 = فأ)
نقول أحيانا أن المولد الموجود بالمخابر مميزاته في التيار المتناوب ف = 12 فولط أو 6 فولط ، هذا يعني أن فرق الكمون المنتج هو فمـ = 12 فولط أما فأ = 12 × 1.4= 17 فولط تقريبا.
لحساب الدور (د) نقرأ قيمة مؤشر القاعدة الزمنية (في مثالنا 0.5 ميلي ثا/درجة )، أي 0.5ms/div، ثم نضرب هذا العدد بعدد التدريجات (ع= 5.3) .

و من القانون د =

نحسب التواتر.

منقول للفائدة ….