Bu yazımızda elektronik devreleri detaylı şekilde incelememiz gerektiğinde olmazsa olmaz araçlarımızdan osiloskoptan bahsedeceğiz.
Osiloskop Nedir? Ne Ölçer?
Osiloskop, elektrik gerilimindeki zamana bağlı olan değişimleri görebilmemizi sağlayan bir ölçüm cihazıdır. Oskiloskop, zaman içinde değişen elektrik sinyallerini bir ekran üzerinde grafiksel olarak gösterir. Normal koşullarda elektrik gerilimini ölçmek için voltmetre kullanıldığını biliyoruz. Voltmetre, bize sadece devredeki gerilimin büyüklüğünü ve yönünü sayısal olarak gösterebilecektir. Osiloskop ise gerilimin zamana bağlı olarak değişimini iki eksenli bir grafik olarak anlaması daha kolay bir şekilde sunar.
Osiloskop Nasıl Çalışır?
Osiloskoplar dijital ve analog olmak üzere iki çeşittir. Analog osiloskoplar günümüzde tercih edilmese de, tıpkı eski tüplü televizyonlar gibi çalışırlar. Gelen sinyalin, katot ışın tüpünde oluşturulan elektron demetini saptırmada kullanılan bobinlere iletilmesi prensibi ile bir fosfor ekranda görüntü oluşması tekniği ile çalışırlar. Detaylı olarak analog osiloskopların nasıl çalıştığını merak ediyorsanız GreatScott isimli YouTube kullanıcısına ait bu videoyu izleyebilirsiniz:
Dijital osiloskoplar ise yüksek hızlı mikroişlemciler sayesinde girişten gelen sinyalin örneklenmesi prensibi ile çalışırlar. Bunun avantajı ise sinyalin istenildiği zaman durdurulması, istenilen seviyede tetiklenmesi, kaydedilmesi ve tekrar oluşturulabilmesidir. Buna yanı sıra olarak analog osiloskoplarda teorik olarak herhangi bir frekans limiti bulunmamasına karşın, dijital osiloskoplarda ölçebileceğiniz sinyalin maksimum frekansını satın alacağınız cihazın örnekleme hızı belirleyecektir.
Osiloskop Kullanımı – Osiloskop Nasıl Kullanılır?
Osiloskop ekranında oluşan görüntünün dikey (y) ekseni, ölçülen sinyalin genliğini, yani şiddetini göstermektedir. Yatay eksen ise zamanı göstermektedir. Yatay eksen ise zamanı göstermektedir. Oskiloskopun kullanımı, elektrik sinyallerini analiz etmek için hayati öneme sahiptir. Oskiloskop, sinyalin zaman içindeki davranışını inceleyerek, genlik, frekans ve dalga biçimini ayrıntılı bir şekilde görmenizi sağlar. Oskiloskop, bir devredeki olası sorunları tespit etmek, dalga biçimlerini gözlemlemek ve sinyal kalitesini değerlendirmek için idealdir. Elektronik devrelerin tasarımında ve test edilmesinde oskiloskopun kullanımı, mühendislere önemli bilgiler sunar. Oskiloskop, prob uçlarıyla devreye bağlanarak sinyalleri ekrana taşır ve burada kullanıcı, oskiloskopun özelliklerini kullanarak detaylı analizler yapabilir.
Düğmeleri ve Görevleri
- Volts/Div: Osiloskopta görüntülenmekte olan sinyalin dikey çözünürlüğünü belirler. Ekranda görünen her bir karenin dikey adımlarda kaç V gerilime denk düşeceğini bu düğmeyi çevirerek ayarlayabiliriz. Genellikle 1mV ile 5V arasında çeşitli adımlarla bu çözünürlüğü değiştirme imkanımız mevcuttur.
- Secs/Div: Ekrandaki sinyalin yatay çözünürlüğünü belirler. Her bir yatay karenin kaç saniye, milisaniye ya da mikrosaniyeyi temsil edeceğini bu düğme aracılığıyla ayarlarız.
- AC/DC Coupling: Osiloskopun göstereceği sinyalin referansının, DC yada AC gerilim farkı şeklinde ayarlanmasını sağlar. Bu şu demektir: Elimizde bir 9V batarya olduğunu düşünelim. Osiloskopumuz da DC coupling modunda olsun. Osiloskop probunun uçlarını bataryanın + ve – kutuplarına bağladığımızda düz bir çizgi şeklinde bataryanın gerilimini görmüş olacağız. Fakat AC coupling seçeneğine getirdiğimizde, bataryanın gerilimi herhangi bir AC sinyal içermediğinden dolayı ekranda herhangi bir görüntü olmayacaktır. Fakat 9V batarya yerine bir anahtarlamalı güç kaynağını ölçtüğümüzü düşünelim. Bu durumda ölçeceğimiz sinyalde yüksek hızlı anahtarlamadan kaynaklı bazı AC sinyaller bulunacağından dolayı, AC coupling modu, sinyalin üzerindeki küçük AC varyasyonlarını daha kolay görebilmemiz mümkün olacaktır.
- Trigger: Bu ayar yalnızca dijital osiloskoplarda bulunur. Osiloskopun sinyal hangi seviyeye ulaştığında ölçmeye başlayacağını bu düğme ile ayarlarız. Ekrandaki görüntü sürekli olarak sağa soğla doğru sıçramalar yapmaktaysa bu ayar oldukça işimize yarayacaktır.
- Horizontal Pos: Ekrandaki sinyalin yatay olarak konumunu ayarlamak için bu ayar kullanılır. Ekrana sığmayacak uzunlukta sinyaller için oldukça kullanışlı bir fonksiyondur.
- Vertial Pos: Ekrandaki sinyalin dikey konumunu ayarlamak için bu ayar kullanılır. Özellikle aynı anda iki farklı sinyal incelenirken bu özelliği kullanarak iki sinyalleri dikeyde farklı konumlarda bulunması oldukça faydalı olabilmektedir.
- Auto: Bu buton yalnızca dijital osiloskoplarda bulunur. Ölçülen sinyalin ekrana en uygun bir biçimde dikey ve yatay çözünürlüğünü bu butona basarak kolay bir şekilde ayarlayabiliriz.
- Stop: Yine sadece dijital osiloskoplara özel olan bu buton, sinyalin o anki halinin anlık bir görüntüsünü alıp daha detaylı şekilde incelememize olanak tanır.
Osiloskop Devreye Nasıl Bağlanır?
Osiloskop, devrede gerilim ölçen bir ölçü aleti olduğundan tıpkı voltmetre gibi devreye paralel bağlanır. Osliloskopların devreye bağlanması için farklı tiplerde osiloskop probları mevcuttur. Osiloskop probları, cihaza BNC adı verilen vidalı konektörler ile bağlanır.
En sık kullanılan tipteki osiloskop probu aşağıdaki gördüğümüz tipte olanıdır. Bu probların ucunda yaylı bir mekanizma bulunur ve bu sayede devredeki çeşitli noktalara veya ucu açık kablolara kolay bir şekilde bağlantı yapılabilir. Ayrıca bu tip probların üzerinde bulunan krokodil yapıdaki toprak hattı da ölçüm yapılacak devrenin toprak hattına (GND) veya güç kaynağının negatif kutbuna bağlantı yapmayı kolay bir şekilde sağlar.
Osiloskop Çeşitleri:
- Dijital Osiloskop
- Analog Osiloskop
- USB Osiloskop
- El Tipi Osiloskop
Şimdi bu çeşitleri sırasıyla açıklayalım.
- Dijital Osiloskop: Günümüzde en sık rastlayacağımız tipteki osiloskoplar dijital olanlarıdır. Hızlı ve yüksek çözünürlüğe sahip bir analog-dijital çevirici (ADC) devresi ve buton ile ekran fonksiyonlarını kontrol eden bir mikrokontrolcü ile çalışırlar. Otomatik ölçüm, frekans analizi ve FFT, görüntü hafızası gibi kullanışlı özellikler dijital osiloskoplar sayesinde mümkün olmuştur.
- Analog Osiloskop: Bir katot ışın tüpündeki elektron demetinin dikey ve yatay saptırıcı bobinlere uygulanan giriş sinyali tarafından ekran üzerinde saptırma yapması prensibi ile çalışan bu cihazlar bilinen en eski tipteki osiloskopları oluşturur.
- USB Osiloskop: Dijital osiloskoplar ile aynı prensiple çalışan bu cihazlar ekrana sahip değildir. Sinyali görüntülemek için bilgisayarımızda çalışan bir yazılımı kullanırlar.
- El Tipi Osiloskop: Portatif olmaları açısından kısıtlı özelliklere sahip cihazlardır. Genellikle sahada kullanım için tasarlandıklarından ekstra dayanıklı koruyucu muhafazaya sahiptirler.
Osiloskop Alırken Nelere Dikkat Etmeliyiz? Osiloskop Fiyatları
Osiloskopların fiyatları kullanım amaçlarına göre birkaç yüz dolardan on binlerce hatta yüz binlerce dolarlara kadar çıkabilmektedir. Tabi ki bizler için bu yüksek fiyatlı ve çok gelişmiş cihazlar gereksiz olacaktır. 2 kanala sahip ortalama kalitede bir dijital osiloskop, biz maker’ların kullanım isteklerini fazlasıyla karşılayacak özelliklere sahip olacaktır. Böyle bir cihazın bize maliyeti en fazla birkaç yüz dolar civarıdır. Bunun yanı sıra günümüzde analog osiloskoplar artık güncelliğini yitirmiş olsa dahi uygun fiyatlı olmaları açısından tercih edilebilirler.
Nelere Dikkat Edilmeli?
Oskiloskop alırken dikkat edilmesi gereken birkaç önemli faktör vardır:
⦁ Bant Genişliği: Oskiloskopun bant genişliği, ölçmek istediğiniz sinyallerin frekans aralığını doğru bir şekilde yakalayabilmesi için yeterli olmalıdır. Genel kural, oskiloskopun bant genişliğinin ölçmek istediğiniz sinyalin maksimum frekansının en az 5 katı olması gerektiğidir.
⦁ Örnekleme Hızı: Oskiloskopun örnekleme hızı, sinyali ne kadar detaylı yakalayabileceğinizi belirler. Yüksek örnekleme hızı, daha net ve doğru bir sinyal görüntüsü elde etmenizi sağlar. Genellikle, örnekleme hızı sinyalin maksimum frekansının 10 katı olmalıdır.
⦁ Kanal Sayısı: İhtiyacınıza bağlı olarak, kaç kanallı bir oskiloskopa ihtiyacınız olduğunu belirlemelisiniz. İki kanallı oskiloskoplar yaygındır, ancak daha karmaşık analizler için dört kanallı oskiloskoplar da tercih edilebilir.
⦁ Bellek Derinliği: Bellek derinliği, oskiloskopun ne kadar uzun süreli bir sinyali saklayabileceğini gösterir. Daha büyük bellek derinliği, uzun sinyal pencerelerinde bile detaylı inceleme yapmanıza olanak tanır.
⦁ Ekran ve Kullanıcı Arayüzü: Oskiloskopun ekran kalitesi ve kullanıcı ara yüzünün anlaşılır olması, cihazı rahat kullanabilmeniz açısından önemlidir. Dokunmatik ekranlı ve kolay navigasyon sunan oskiloskoplar tercih edilebilir.
⦁ Portatiflik ve Dayanıklılık: Eğer saha çalışmaları yapıyorsanız, taşınabilir ve dayanıklı bir oskiloskop seçmek önemli olabilir.
Eğer bütçeniz daha da düşükse, portatif osiloskop kitleri veya bilgisayarınıza USB üzerinden bağlanan osiloskop cihazlarını da tercih edebilirsiniz.
osiloskop evdeki şebeke gerilimiyle çalışmaz diyorlar doğru mudur