L`oscilloscope
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Athénée Royal de Pepinster 5 TEA Laboratoire d’électricité L’oscilloscope Comme les téléviseurs, l'oscilloscope est équipé d'un écran sur lequel il affiche la forme de la tension présente sur son entrée. La plupart des oscilloscopes sont équipés de deux entrées et ils permettent de visualiser deux tensions simultanément. Remarque : L'oscilloscope ne peut mesurer que des tensions. Sa résistance interne est très grande (> 1 MΩ) et il n'est pas possible de mesurer un courant sans réaliser un montage spécial. Lors de l'utilisation d'un oscilloscope à deux entrées, il faut être très attentif au raccordement. En effet, les communs des deux entrées sont reliés ensemble et cela pourrait provoquer un court-circuit. L'oscilloscope est un instrument de mesure très pratique et capable de mesurer toutes les formes de tensions. Il est composé des éléments de commande suivants : L’oscilloscope -1- Athénée Royal de Pepinster 5 TEA Laboratoire d’électricité Les oscilloscopes se présentent de différentes façons. Suivant leur utilisation, ils sont équipés d'une ou de deux traces. Ci-dessus, un modèle d'oscilloscope double traces. Il permet de mesurer des fréquences jusqu'à 60 MHz et ses commandes sont électroniques. Il existe maintenant des analyseurs de spectre portable qui ressemblent à un multimètre. Leur affichage permet d'indiquer la valeur de la tension ou du courant mesuré, et il visualise également la forme du signal. Trouver la période et la fréquence d’un signal Après avoir configurer l’oscilloscope de manière à aboutir à une courbe qui montre au moins une période à l’écran, il est possible de mesurer la période et de calculer le fréquence. L’oscilloscope -2- Athénée Royal de Pepinster 5 TEA Laboratoire d’électricité Sur l’exemple précédent, on arrive à une période qui mesure 7,2 divisions. Il suffit alors de regarder l’échelle de temps (voir ci-dessus). Ici, on a 0,5 ms par division. Donc la période vaut : 0,5 . 10 -3 . 7,2 = 0,0036 s = 3,6 ms. Or, on sait que F = 1 / T. Donc, ici, la fréquence va valoir 277,778 Hz. Trouver la tension maximale Pour trouver la tension maximale, il faut, comme pour la période, le nombre de divisions et l’échelle. Dans cet exemple, le signal vaut 2 divisions et l’échelle est de 2 V par division. La tension maximale sera donc de 4 V. L’oscilloscope -3- Athénée Royal de Pepinster 5 TEA Laboratoire d’électricité Trouver le déphasage (ou φ) entre deux signaux de même période Signal B Signal A Déphasage Période Ci-dessus un oscillogramme représentant deux signaux. La première étape consiste à mesurer en division la période des signaux. Ici, la période s’étale sur 10 divisions. Or on sait qu’une sinusoïde a une période qui s’étend sur 360 °. Donc, si 10 divisions = 360 °, on a une division qui vaut 36 °. Ensuite il faut mesurer le nombre de divisions entre deux points identiques des deux signaux. Ici, on a 2,3 divisions. Le déphasage entre les deux signaux vaut donc 2,3 . 36 = 82.8 °. Exercices 1. La base de temps (ou vitesse de balayage) est réglée sur 250 μs par cm. Une tension alternative sinusoïdale est visualisée avec une échelle de 20 V par cm. Le cycle complet s'étend sur 4 cm. Calculer : la fréquence de cette tension, la tension de crête du signal dont l'amplitude est de 5.6 divisions et la tension efficace du signal. 2. Une tension U sinusoïdale alternative de 230 V 50 Hz est mesurée à l'aide d'un oscilloscope. Quelle devra être la vitesse de balayage pour obtenir deux cycles complets sur l'écran possédant 10 divisions ? Quelle sera l'échelle de l'amplitude, si celle-ci mesure 6.4 divisions ? L’oscilloscope -4- Athénée Royal de Pepinster 5 TEA Laboratoire d’électricité 3. Une tension U carrée alternative de 230 V 50 Hz est mesurée à l'aide d'un oscilloscope. Quelle devra être la vitesse de balayage pour obtenir deux cycles complets sur l'écran possédant 10 divisions ? Quelle sera l'échelle de l'amplitude, si celle-ci mesure 6.4 divisions ? 4. Une tension U triangulaire alternative de 230 V 50 Hz est mesurée à l'aide d'un oscilloscope. Quelle devra être la vitesse de balayage pour obtenir deux cycles complets sur l'écran possédant 10 divisions ? Quelle sera l'échelle de l'amplitude, si celle-ci mesure 6.4 divisions ? 5. Une tension U sinusoïdale alternative de 230 V 50 Hz est mesurée à l'aide d'un oscilloscope. Quelle devra être la vitesse de balayage pour obtenir trois cycles complets sur l'écran possédant 10 divisions ? Quelle sera l'échelle de l'amplitude, si celle-ci mesure 3.2 divisions ? Calculer la valeur de la tension U après : a) 1 division. b) 4 divisions. c) 6,8 divisions. d) 7,5 divisions. 6. Soit l’oscillogramme suivant : Signal A Signal B Déterminer pour chacun des deux signaux la période, la fréquence, la tension maximale ainsi que leur déphasage. L’oscilloscope -5-
