CH 16: L`OSCILLOSCOPE Objectifs *Visualiser à l`oscilloscope une

CH 16: L'OSCILLOSCOPE
Exercices tous p135-137 FM p133
Les exercices du livre « sais-tu l’essentiel ? »de chaque cours sont
à faire automatiquement au brouillon pendant toute l’année.
Tous les schémas électriques doivent être réalisés au crayon et
à la règle.
Noter sur le cahier de texte pour la séance prochaine
Ex: tous p135-137
ED et FM p133
Objectifs
*Visualiser à l'oscilloscope une tension qui varie en fonction du temps.
*Mesurer les caractéristiques d'une tension variable .
( Valeur maximale et période ).
*Savoir que le voltmètre en mode (AC) indique la valeur efficace.
*Lien entre tension maximale et tension efficace.
* Utilisation du simulateur OVAO.
I ) L’ OSCILLOSCOPE ( FM p 133 )
A ) Rôle. L’oscilloscope sert à visualiser les tensions
[ continues(CC,DC,= ) , alternatives (CA,AC, ) ou quelconques ].
Il est le seul appareil électrique à mesurer directement la valeur
maximale UM d’une tension alternative. Il existe plusieurs types
d’oscilloscope :
-Mono-voie ( mono-courbe): Une seule entrée ( YA, A , I ) une courbe .
-Bi-voies : Deux entrées [( YA, A , I ) ;( YB, B , II )]deux courbes
( bi-courbe).
L’oscilloscope peut remplacer simultanément deux voltmètres :
V1 Æ YA , V2 Æ YB et COM Æ masse ,GND.
B) Description ( FM p 133 )
2
3
1
1
4
6
10
8
6
2
3
7
5
4
9
8A
5A
7A
7B
5B
8B
8
1 Interrupteur Marche-Arrêt et lampe témoin. 2 Réglage de luminosité du spot .
3 Réglage de concentration (focalisation) . 4 Centrage HORIZONTAL (ou centrage X) du spot
5 Sensibilité verticale SV Calibre vertical (ou GAIN) des voies verticales (A B) en V/div.
6 Sensibilité horizontale SH ,base de temps (ou vitesse de balayage horizontal) en s/div
7 Centrage VERTICAL (ou centrage Y) des deux voies A et B.
8 Type de tension applicable à la voie : AC: tension alternative seule
DC : tension continue . GND : mise à 0 de la tension appliquée à la voie
9 Choix de l'affichage des courbes : voie A seule, mode XY, voies A et B,
voies A+B additionnées en une seule courbe, voie B seule.
10 Entrée de la voie A, I, YA . A l’aide d’une fiche BNC.
C) Réglages préliminaires.
1) Tous les boutons doivent être sortis. Les boutons VAR
doivent être placés en bout de course à droite.
2) Placer le commutateur ou sélecteur de mode 8
masse
ou GND ,0).
3) Mettre le bouton marche/arrêt
sur la
1 sur ON ,la DEL s’allume.
4) Si rien n’apparaît sur l’écran:
* ajuster l’intensité lumineuse du spot 2
* régler le centrage vertical 7
ou la focalisation 3
ou horizontal 4
5) Placer le spot sur l’axe des temps, il doit passer par l’origine.
6) Selon la nature de la tension , placer le commutateur 8 :
* DC pour une tension continue.
* AC pour une tension alternative.
La courbe obtenue sur un oscilloscope s’appelle oscillogramme
II) Observation d'une tension continue ( DC ).
A) Division et graduation ( oscillogramme1 ).
On choisit la plus grande Sensibilité Horizontale ( SH ) ou base de temps.
( TIME / DIV ) : SH = 50 ms / DIV = 0,050s / DIV
( le point lumineux met 50 ms ou 0,05s pour traverser une division ).
On règle la Sensibilité Verticale ( SV ) ou Amplification verticale .
Oscillogramme1
( VOLT / DIV ) SV = 2V/DIV ;
une division verticale lui correspond :1DIV 1x2V = 2V
Quatre divisions :4DIV 4x2V = 8V
4DIV
Moins trois divisions: -3DIV -3x2V = -6V ( signe!)
Chaque division est divisée en 5petites graduations :
1DIV = 5 graduations Æ 1grad = 0,2DIV
Trois divisions et trois graduations:3,6DIV 3,6 x2V
7,2V
3DIV + 3 x 0,2DIV= 3,6 DIV
En mode sans balayage et même avec balayage, on ne
tient pas compte de SH dans le calcul de la tension !
3,6DIV
0
1DIV
-3DIV
B) Mode sans balayage ( oscillogramme2 ) .
On veut mesurer la tension du générateur du collège. U = 6V ( DC).
Quand on applique la tension le spot est dévié verticalement d’une
valeur Y proportionnelle à la valeur de la tension mesurée.
Y = 3DIV , SV = 2V/DIV
oscillogramme3
oscillogramme2
U= 2 x 3 = 6V
U
Y=3DIV
U= S x Y
V
SV =
Y=-3DIV
U
Y
SV x Y
U
Y=
SV
Si on inverse les bornes on
obtient un point symétrique.
C) Mode avec balayage ( oscillogramme3 ).
On diminue SH ( TIME / DIV ) jusqu’à obtenir une droite lumineuse.
SH = mS/DIV. La valeur de la tension reste la même. U= SV x Y
Si on inverse les bornes on obtient une droite symétrique.
III) Observation d'une tension alternative sinusoïdale ( AC ).
A) Mode avec balayage
1) Influence de la sensibilité verticale SV ( V/DIV )
α) On se propose de représenter une tension alternative (sinusoïdale)
de valeur maximale ou amplitude UM =4V et de fréquence f = 50 Hz.
On choisit Sv = 1V/DIV ( S. verticale) et SH=5ms/DIV) ( S.Horizontale)
On obtient l’oscillogramme 4.
Repérer les valeurs maximales,tracer au crayon deux droites parallèles.
Reproduire au crayon la courbe obtenue sur l’oscillogramme 4.
oscillogramme4
UM = SV x Y
Y=4DIV
SV = 1V/DIV
1V/DIV
5ms/DIV
Y=
AC4DIV
UM = 1 x 4
UM = 4 V
4V
UM
UM
UM
-UM
-UM
β) On ne touche pas aux réglages du GTBF : UM =4V et f = 50 Hz.
On garde SH=5ms/DIV) ( S.Horizontale) et on change Sv = 2V/DIV
On obtient l’oscillogramme 5.
oscillogramme5
2V/DIV
AC
5ms/DIV
Y
-Y
4V
Si SV est multiplié par un nombre ( 2 ),Y est divisé par le même nombre ( 2 )
Y=4/2=2
La tension maximale UM = Sv x Y
UM = 2 x 2 = 4 V
γ) On ne touche toujours pas aux réglages du GTBF :UM =4V et f = 50 Hz.
On garde SH=5ms/DIV) ( S.Horizontale) et on change Sv = 5V/DIV
On obtient l’oscillogramme 6.
oscillogramme6
5V/DIV
AC
5ms/DIV
Y
-Y
4V
4V
Si SV est multiplié par un nombre ( 2,5 ), Y est divisé ( 2,5 ); 4 / 2,5 = 0,8
La tension maximale UM = Sv x Y
UM = 5 x 0,8 = 4 V
2) Influence de la sensibilité horizontale SH ( ms/DIV )
α) On se propose de représenter une tension alternative (sinusoïdale)
Hz
de valeur maximale ou amplitude UM =4V et de fréquence f = 50 Hz.
On choisit Sv = 1V/DIV ( S. verticale) et SH=5ms/DIV ( S.Horizontale)
On obtient l’oscillogramme 7.
La période T s’étale sur 4 divisions horizontales; X = 4DIV
oscillogramme7
X = 4DIV
T = SH x X
SH = 5ms/DIV
1V/DIV
5ms/DIV
X =AC4DIV
T = 5x 4
T = 20 ms = 0,02 s
Vérification f = 1/T = 1/0,02
f = 50 Hz
4V
X = 4DIV
β) On ne touche pas aux réglages du GTBF : UM =4V et f = 50 Hz.
Hz
On garde SV=1V/DIV) ( S.Verticale) et on change SH = 2ms/DIV
On obtient l’oscillogramme 8.
La période T s’étale sur 10 divisions horizontales; X = 10DIV
oscillogramme8
T = SH x X
SH = 2ms/DIV
1V/DIV
5ms/DIV
X =AC10DIV
T = 2 x 10
T = 20 ms = 0,02 s
Vérification f = 1/T = 1/0,02
f = 50 Hz
X = 10DIV
4V
Si SH est divisé par un nombre ( 2,5 ), X est multiplié ( 2,5 ); 4 x 2,5 = 10
La période T= SH x X .
T = 2 x 10 = 20ms=0,02s
γ) On ne touche pas aux réglages du GTBF : UM =4V et f = 50 Hz.
Hz
On garde SV=1V/DIV) ( S.Verticale) et on change SH = 10ms/DIV
On obtient l’oscillogramme 9.
La période T s’étale sur 2 divisions horizontales; X = 2DIV
oscillogramme9
T = SH x X
SH = 10ms/DIV
1V/DIV
10ms/DIV
X =AC2DIV
T = 10 x 2
T = 20 ms = 0,02 s
X = 2DIV
Vérification f = 1/T = 1/0,02
f = 50 Hz4V
Si SH est multiplié par ( 2 ), X est divisé par ( 2 ); 4 / 2 = 2
La période T= SH x X .
T = 10 x 2 = 20ms=0,02s
III) Observation d'une tension alternative sinusoïdale ( AC ).
B) Mode sans balayage ( UM ; Ueff )
On se propose de représenter une tension alternative (sinusoïdale)
de valeur maximale ou amplitude UM =4V et de fréquence f = 50 Hz.
On choisit Sv = 1V/DIV ( S. verticale) et SH=50ms/DIV) ( S.Horizontale)
On obtient l’oscillogramme 10.
oscillogramme10
Y=4DIV
1V/DIV
AC
50ms/DIV
UCC=2xSVxY
UM =UCC / 2
Y=-4DIV
4V
UCC est la tension crête à crête = deux fois la tension maximale UM
IV) Utilisation du simulateur O.V.A.O
A) Tensions continues avec balayage.
Voie A: U1= 4V ( SV1 = 2V/DIV )
Voie B: U2= 6V ( SV2 = 5V/DIV )
DUAL : U1 et U2
ADD : U1 et U2
XY : U1 et U2
Oscillogramme 11
B) Tensions alternatives de même fréquence avec balayage.
SH = 5ms/DIV )
f = 50Hz
Voie A: U1M= 4V ( SV1 = 2V/DIV )
Voie B: U2M= 6V ( SV2 = 5V/DIV )
DUAL : U1M et U2M
ADD : U1M et U2M
XY : U1M et U2M
Oscillogramme 12
Oscillogramme 13
IV) Utilisation du simulateur O.V.A.O
A) Tensions continues avec balayage.
Oscillogramme 11:Voie A: U1= 4V; SV1 = 2V/DIV
Y1 = 2DIV
U4
S2V
Y1 = 2DIV
A) Tensions continues avec balayage.
Oscillogramme 11
6
U
Voie B: U2= 6V
( SV2 = 5V/DIV )
Y2 = 1,2DIV
S5V
Y2 = 1,2DIV
A) Tensions continues avec balayage.
Oscillogramme 11
DUAL : Voie A: U1= 4V ( SV1 = 2V/DIV ) : Y1 = 2DIV
Voie B: U2= 6V ( SV2 = 5V/DIV ) : Y2 = 1,2DIV
U1 = 4V
U2 = 6V
Y1 = 2DIV
Y2 = 1,2DIV
A) Tensions continues avec balayage.
Oscillogramme 11
ADD Voie A: U1= 4V ( SV1 = 2V/DIV ) : Y1 = 2DIV Y3 = 3,2DIV
Voie B: U2= 6V ( SV2 = 5V/DIV ) : Y2 = 1,2DIV
U3 = 10V
Y3 = 3,2DIV
A) Tensions continues avec balayage.
XY
Oscillogramme 11
Voie A: U1= 4V ( SV1 = 2V/DIV ) : X = 2DIV
Voie B: U2= 6V ( SV2 = 5V/DIV ) : Y = 1,2DIV
X= 2DIV;U1 = 4V
Y= 1,2DIV
U2= 6V
B) Tensions alternatives de même fréquence avec balayage.
Oscillogramme 12
f = 50Hz ,SH = 5ms/DIV )
Y1 = 2DIV
Voie A: U1M= 4V ; ( SV1 = 2V/DIV )
T = SH x X
X = 4DIV ;SH = 5ms/DIV. T = 5 x 4
T = 0,02s
f = 1/T
Y1 = 2DIV
f = 1/0,02
f = 50Hz
X = 4DIV
T = 20ms
B) Tensions alternatives de même fréquence avec balayage.
Oscillogramme 12
f = 50Hz ,
SH = 5ms/DIV )
Y2 = 1,2DIV
Voie B: U2M= 6V ; ( SV1 = 5V/DIV )
T = SH x X
X = 4DIV ;SH = 5ms/DIV. T = 5 x 4
T = 0,02s
f = 1/T
Y2 = 1,2DIV
f = 1/0,02
f = 50Hz
X = 4DIV
T = 20ms
B) Tensions alternatives de même fréquence avec balayage.
Oscillogramme 12
f = 50Hz
DUAL : U1M et U2M
SH = 5ms/DIV )
Voie A: U1M= 4V ( SV1 = 2V/DIV )
Voie B: U2M= 6V ( SV2 = 5V/DIV )
U1M = 4V
Y= 1,2DIV
U2M= 6V X= 2DIV;
X = 4DIV
B) Tensions alternatives de même fréquence avec balayage.
Oscillogramme 13
f = 50Hz
ADD : U1M + U2M
SH = 5ms/DIV )
Voie A: U1M= 4V ( SV1 = 2V/DIV )
Voie B: U2M= 6V ( SV2 = 5V/DIV )
UM = 10V
Y= 3,2DIV
X= 4DIV;
B) Tensions alternatives de même fréquence avec balayage.
Oscillogramme 13
f = 50Hz
XY : U1M et U2M
SH = 5ms/DIV )
Voie A: U1M= 4V ( SV1 = 2V/DIV )
Voie B: U2M= 6V ( SV2 = 5V/DIV )
U1M = 4V
X= 2DIV;
Y= 1,2DIV
U2M= 6V
C) Tension continue U1 et une tension alternative U2M avec balayage.
f = 50Hz
SH = 5ms/DIV
Voie A: U2M= 4V ( SV1 = 2V/DIV )
Voie B: U1= 10V ( SV2 = 5V/DIV )
DUAL : U1 et U2M
U1
DUAL
Voie B
U2M
Voie A
Oscillogramme 14
C) Tension continue U1 et une tension alternative U2M avec balayage.
f = 50Hz
SH = 5ms/DIV
Voie A: U2M= 4V ( SV1 = 2V/DIV )
Voie B: U1= 10V ( SV2 = 5V/DIV )
ADD : U1 + U2M
ADD
Oscillogramme 15
C) Tension continue U1 et une tension alternative U2M avec balayage.
f = 50Hz
SH = 5ms/DIV
Voie A: U2M= 4V ( SV1 = 2V/DIV )
Voie B: U1= 10V ( SV2 = 5V/DIV )
XY : U1 et U2M
XY
Oscillogramme 15
D) Tensions alternatives de fréquences différentes avec balayage.
f2 = 100Hz
f1 = 50Hz
SH = 5ms/DIV
Voie A: U1M= 4V ( SV1 = 2V/DIV )
Voie B: U2M= 6V ( SV2 = 5V/DIV )
DUAL : U1M et U2M
Oscillogramme 16
D) Tensions alternatives de fréquences différentes avec balayage.
f2 = 100Hz
f1 = 50Hz
SH = 5ms/DIV
Voie A: U1M= 4V ( SV1 = 2V/DIV )
Voie B: U2M= 6V ( SV2 = 5V/DIV )
ADD : U1M et U2M
Oscillogramme 17
D) Tensions alternatives de fréquences différentes avec balayage.
f2 = 100Hz
f1 = 50Hz
SH = 5ms/DIV
Voie A: U1M= 4V ( SV1 = 2V/DIV )
Voie B: U2M= 6V ( SV2 = 5V/DIV )
XY : U1M et U2M
Oscillogramme 17
E) Tension délivrée par une génératrice de bicyclette.
Oscillogramme 18
N1 = 500 tours/minute
SH = 5ms/DIV
SV = 2V/DIV
E) Tension délivrée par une génératrice de bicyclette.
Oscillogramme 19
N1 = 1000 tours/minute
SH = 5ms/DIV
SV = 2V/DIV
E) Tension délivrée par une génératrice de bicyclette.
Oscillogramme 20
N3 = 2000 tours/minute
SH = 5ms/DIV
SV = 2V/DIV