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PHYSIQUE Introduction à lʼusage de lʼoscilloscope (2.11/JJR) Buts - Familiarisation avec lʼoscilloscope - Utilisation de lʼoscilloscope: - base de temps - courant continu (voltmètre) - courant alternatif (voltmètre, fréquencemètre, usage du trigger) - éventuellement figures de Lissajous - Valeur de crête et valeur efficace dʼun signal alternatif: Description Lʼoscilloscope est un appareil permettant de visualiser des fonctions U(t), soit une tension comme fonction du temps. Il est particulièrement utile dans le cas des fonctions périodiques: Il permet la visualisation de fonctions de haute fréquence, jusquʼà plusieurs MHz. Souvent, dʼautres fonctions, plus ou moins complexes sont possibles. (p. ex. génération des figures de Lissajous) Pour lʼanalyse de fonctions non périodiques, ou pour lʼanalyse de transitoires de courte durée, certains oscilloscopes sont munis dʼune mémoire permettant de conserver à lʼécran une portion de la fonction correspondant à un temps très court. Les appareils de notre laboratoire nʼen sont cependant pas équipés. Lʼélément principal dʼun oscilloscope est son tube cathodique. Il permet de tracer, à lʼaide dʼun faisceau dʼélectrons focalisé des courbes représentant les phénomènes électriques à analyser, sur un écran fluorescent. Il est constitué dʼun tube à vide allongé: Un canon à électron est constitué dʼune cathode chauffante et dʼune anode entre lesquelles on applique une ddp adéquate. la déviation du faisceau ainsi obtenu peut se faire ensuite verticalement ou horizontalement par deux champs électriques dûs à des paires de plaques auxquelles lʼappareil applique les tensions adéquates en fonction des réglages de lʼappareil et de la fonction à mesurer. La suite de la description de lʼappareil se trouve ci-dessous sous la forme dʼun apprentissage de ses fonctions pas après pas. Les oscilloscopes peuvent différer selon la marque. Il convient de comprendre lʼusage des commandes indépendamment de la marque utilisée. Tous les oscilloscopes à votre disposition sont bi-canaux. Certains comprennent un générateur de fonction intégré. Le page 2 vous donne la photo des différents oscilloscopes du laboratoire. Vous pouvez utiliser ces images pour compléter les légendes. Un simulateur informatisé (malheureusement en anglais) est susceptible de vous aider dans vos travaux. Il se trouve à lʼadresse : http://www.virtual-oscilloscope.com/simulation TP oscilloscope 1 page no:1 TP oscilloscope 1 page no:2 Identification des commandes En laissant lʼappareil débranché, identifier pour commencer les trois zones de commande : - sur x : base de temps, trigger - sur y : canal 1 - sur y : canal 2 - év. Générateur de fonction (modèle Voltcraft) Appareil toujours débranché, identifier et régler les commandes suivantes sur votre oscilloscope. Compléter la photo adéquate de la page 2 avec les numéros de ces commandes. Zone de lʼalimentation du tube (hors photo pour lʼoscilloscope Voltcraft): 1. Bouton principal déclenché 2. Bouton dʼintensité au minimum 3. Bouton de netteté (focus) à mi-course Zone de la base de temps (axe x) : 4. Bouton dʼenclenchement (on / off) 5. Bouton de la base de temps 0.2 s/div 6. Réglage complémentaire de la base de temps (swp var) sur cal (calibré) 7. Bouton position à mi-course 8. Bouton dʼamplification (x5 ou x10) déclenché 9. Mode de trigger sur auto 10. Source de trigger sur int ou ch1 11. Niveau de trigger à mi-course 12. Pente de trigger sur + Zones des canaux dʼentrée 1 et 2 (1/2) (régler les deux canaux) 13.1/2 Bouton de sensibilité sur 5 V/div 14.1/2 Bouton de variation de la sensibilité (coaxial) sur cal 15.1/2 Bouton de position à mi-course 16.1/2 Bouton de choix du courant sur DC 17. Bouton de mode sur Ch1 18. Bouton dʼinversion du canal 2 déclenché 19. Bouton Chop déclenché (si existant) 20. Bouton x5 mag déclenché (si existant) 21. Bouton add déclenché (si réglage séparé) TP oscilloscope 1 page no:3 Apprentissage de lʼutilisation Pendant toute la phase dʼapprentissage, il convient de prendre les notes que vous jugez nécessaire, afin de pouvoir utiliser lʼoscilloscope dans un TP ultérieur comme appareil de mesure. Vous pouvez trouver des indications complémentaires (en anglais) sur le site mentionné en page 1. Notamment, un double-clic sur un bouton du simulateur ouvre une page dʼexplication sur lʼutilisation de ce bouton. - Brancher lʼappareil et lʼenclencher - Régler lʼintensité pour voir apparaître un point lumineux mobile - Régler la netteté de ce point lumineux - Vérifier au moyen du chronomètre le temps nécessaire à une traversée de lʼécran - En déduire lʼutilité du bouton 5 de la base de temps - En revenant sur lʼéchelle 0.2 s/div, commenter lʼutilité du bouton 6 swp var - Remettre le bouton 6 en position calibrée - Commenter lʼusage du bouton de position 15 du canal 1 (seul enclenché) - Court-circuiter lʼentée 1 - Régler la position du signal pour quʼil balaie lʼécran horizontalement par le milieu - Brancher une source variable de courant continu à la place du court-circuit - Brancher un voltmètre qui indiquera la valeur de la tension - Utiliser lʼappareil en voltmètre pour déterminer la tension de la source - Changer lʼéchelle de sensibilité au moyen du bouton 13 - Commenter le fonctionnement du bouton 13 - Commenter la qualité de mesure de tension dont est capable votre oscilloscope - Recommencer les mesures sur le canal 2, en changeant ce qui doit être changé pour visualiser ce deuxième canal seulement - Utiliser ensuite une source de courant alternatif variable à basse tension (variateur et transfo) - Brancher le voltmètre en mode courant alternatif - Visualiser la tension alternative sur le canal 1 de lʼoscilloscope - Discuter de lʼusage des boutons 9-10-11-12 de réglage du trigger - Déterminer la période du courant alternatif mesuré - Etablir le lien entre la valeur de lʼamplitude de la tension et la valeur lue sur le voltmètre - Si le temps le permet, répéter ces 4 dernières consignes en utilisant un générateur de fonction - Sʼexercer à lire la période sur lʼécran de lʼoscilloscope et déduire la fréquence du signal - Vérifier cette valeur au moyen de lʼaffichage du générateur - Etablir le lien entre la valeur de lʼamplitude de la tension et la valeur lue sur le voltmètre pour différentes formes du signal - Conserver soigneusement les remarques consignées pour pouvoir utiliser le moment venu un oscilloscope sans avoir à réapprendre entièrement ses réglages. 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