اﺷﻨﺎﯾﯽ ﺑﺎ دﺳﺘﮕﺎه ﻫﺎ اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ ، ﺳﯿﮕﻨﺎل ژﻧﺮاﺗﻮر و ﮐﺎر ﺑﺎ آﻧﻬﺎ

اﺷﻨﺎﯾﯽ ﺑﺎ دﺳﺘﮕﺎه ﻫﺎ اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ ، ﺳﯿﮕﻨﺎل ژﻧﺮاﺗﻮر و ﮐﺎر ﺑﺎ آﻧﻬﺎ

باسکول و الکترونیک

ﻫﺪف :ﻓﺮاﮔﯿﺮي اﺳﺎس اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ و اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﻫﺎي ﻣﻤﮑﻦ ﺑﺎ آن و ﻧﺤﻮه ﮐﺎر ﺑﺎ ﺳﯿﮕﻨﺎل ژﻧﺮاﺗﻮر وﺳﺎﺋﻞ ﻻزم :اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ، ﺳﯿﮕﻨﺎل ژﻧﺮاﺗﻮر ، وﻟﺘﻤﺘﺮ، ﺧﺎزن، ﻣﻘﺎوﻣﺖ، ﺳﯿﻤﻬﺎي راﺑﻂ . اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي در اﻟﮑﺘﺮوﻧﯿﮏ 1-1 اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﻫﺎﯾﯽ ﮐﻪ در اﻟﮑﺘﺮوﻧﯿﮏ ﺻﻮرت ﻣﯽ ﮔﯿﺮد ﻋﻤﻮﻣﺎ ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از : ( -اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي داﻣﻨﻪ ﺟﺮﯾﺎن ﯾﺎ وﻟﺘﺎژ )ﻣﺘﻨﺎوب ﯾﺎ ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ 1 -اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﻓﺎز 2 -اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﻓﺮﮐﺎﻧﺲ ﯾﺎ زﻣﺎن ﺗﻨﺎوب 3 ﺧﻄﺎي اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي 2-1 ﺑﺮاي آﻧﮑﻪ ﺑﺘﻮاﻧﯿﻢ ﮐﻤﯿﺖ ﯾﮏ ﺳﯿﺴﺘﻢ را اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﺑﮑﻨﯿﻢ .ﺑﺎﯾﺪ ﻗﺴﻤﺘﯽ از اﻧﺮژي آن ﺳﯿﺴﺘﻢ در روي –را ﺑﻪ دﺳﺘﮕﺎه اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﺑﺪﻫﯿﻢ اﯾﻦ اﻧﺮژي ﻫﺮ اﻧﺪازه ﻫﻢ ﮐﻪ ﮐﻮﭼﮏ ﺑﺎﺷﺪ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻣﻮﺛﺮ اﺳﺖ.ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﻣﻘﺪار اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﺷﺪه ﺑﺎ ﻣﻘﺪار واﻗﻌﯽ ﮐﻤﯿﺖ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻣﺘﻔﺎوت اﺳﺖ .در زﯾﺮ ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺨﺘﺼﺮ ﺑﻪ ﺑﺮرﺳﯽ ﺧﻄﺎي اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي، وﻟﺘﺎژ ﺟﺮﯾﺎن ﻣﯽ ﭘﺮدازﯾﻢ . ﺧﻄﺎي اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي وﻟﺘﺎژ 3-1 ﻫﻤﯿﺸﻪ وﻟﺘﺎژ ﺑﯿﻦ دو ﻧﻘﻄﻪ از ﻣﺪار اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﻣﯽ ﺷﻮد .اﯾﻦ دو ﻧﻘﻄﻪ ﯾﮏ دو ﻗﻄﺒﯽ ﺗﺸﮑﯿﻞ ﻣﯿﺪﻫﻨﺪ ﮐﻪ ﺑﺎ ﯾﮏ ﻧﯿﺮوي ﻣﺤﺮﮐﻪ و ﯾﮏ ﻣﻘﺎوﻣﺖ داﺧﻠﯽ ﻧﺸﺎن داده ﻣﯽ ﺷﻮد .دﺳﺘﮕﺎه اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي وﻟﺘﺎژ ﻧﯿﺰ ﯾﮏ دو ﻗﻄﺒﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ داﺧﻠﯽ دارد .ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ در ﻣﻮﻗﻊ اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﻣﺪار اﺻﻠﯽ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﯾﺮ اﺳﺖ.A اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﺷﺪه ﺑﯿﻦ دو ﻧﻘﻄﻪ V1-1در ﺷﮑﻞ V E R ,ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ B R r   AB ﮐﻮﭼﮏ اﺳﺖ ، rاﮔﺮ دﺳﺘﮕﺎه اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي را ﻗﻄﻊ ﮐﻨﯿﻢ، ﭼﻮن v E ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﺧﻄﺎي ﻧﺴﺒﯽ  اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ
1
1
real measurment
real E VV RE E r     ﻣﻌﻠﻮم ﻣﯽ ﺷﻮد ﮐﻪ ﻫﺮﭼﻪ اﻣﭙﺪاﻧﺲ داﺧﻠﯽ وﻟﺘﻤﺘﺮ ( ﺑﺰرﮔﺘﺮ ﺑﺎﺷﺪ ، ﺧﻄﺎي اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي R) ﮐﻤﺘﺮ اﺳﺖ . ﯾﮏ وﻟﺖ ﻣﺘﺮ دﻗﯿﻖ ﺑﺎﯾﺪ اﻣﭙﺪاﻧﺲ ورودي ﺑﺰرﮔﯽ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ
٣
ﺧﻄﺎي اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﺟﺮﯾﺎن 4-1 اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﺟﺮﯾﺎن ﺑﻪ ﮐﻤﮏ آﻣﭙﺮﻣﺘﺮي ﮐﻪ ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺘﻮاﻟﯽ در ﻣﺪار ﻗﺮار ﻣﯽ ﮔﯿﺮد اﻧﺠﺎم ﻣﯽ : زﯾﺮ را در ﻧﻈﺮ ﻣﯽ ﮔﯿﺮﯾﻢ .ﺟﺮﯾﺎن در اﯾﻦ ﻣﺪار ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ 2-1 ﺷﻮد .ﻣﺪار ﺷﮑﻞ EI r  .ﻗﺮار ﮔﯿﺮد، ﺟﺮﯾﺎن ﻣﺪار ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻣﯽ ﮐﻨﺪABاﮔﺮ آﻣﭙﺮﻣﺘﺮ در ﻣﺪار و در ﺑﯿﻦ ﻧﻘﺎط EI r R  
: ﻣﻘﺎوﻣﺖ آﻣﭙﺮﻣﺘﺮ اﺳﺖ .ﺧﻄﺎي ﻧﺴﺒﯽ اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ Rدر اﯾﻨﺠﺎ
1
1
I rI R    ﻣﻌﻠﻮم اﺳﺖ ﮐﻪ ﻫﺮﭼﻪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ آﻣﭙﺮﻣﺘﺮ ( .ﮐﻮﭼﮑﺘﺮ ﺑﺎﺷﺪ، ﺧﻄﺎي اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﮐﻤﺘﺮ اﺳﺖ R) ﯾﮏ آﻣﭙﺮﻣﺘﺮ دﻗﯿﻖ ﺑﺎﯾﺪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ داﺧﻠﯽ ﮐﻮﭼﮑﯽ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ . اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ 5-1
٤
اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ وﺳﯿﻠﻪ اي اﺳﺎﺳﯽ در آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎه اﻟﮑﺘﺮوﻧﯿﮏ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺑﻪ ﮐﻤﮏ آن ﻣﯽ ﺗﻮان ﮐﻤﯿﺘﻬﺎي ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺷﮑﻞ ﻣﻮج ، وﻟﺘﺎژ، ﻓﺮﮐﺎﻧﺲ ، اﺧﺘﻼف ﻓﺎز و ﻋﻼﺋﻢ اﻟﮑﺘﺮﯾﮑﯽ را ﻣﺸﺎﻫﺪه و اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﻧﻤﻮد .
(ﻻﻣﭗ اﺳﻌﻪ ﮐﺎﺗﻮدي 3-1)ﺷﮑﻞ (و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ 3-1 ﺑﻪ ﻃﻮر ﮐﻠﯽ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ ﺷﺎﻣﻞ ﯾﮏ ﻻﻣﭗ اﺷﻌﻪ ﮐﺎﺗﻮدي )ﺷﮑﻞ ﺗﻘﻮﯾﺖ ﮐﻨﻨﺪه ﻣﺤﻮر اﻓﻘﯽ، ﺗﻘﻮﯾﺖ ﮐﻨﻨﺪه ﻣﺤﻮر ﻗﺎﺋﻢ، ﻣﺪار ﺟﺎرو ﮐﻨﻨﺪه ، ﻣﺪار ﻫﻤﺰﻣﺎﻧﯽ و ﻣﺪار ﺗﻐﺬﯾﻪ )وﻟﺘﺎژ زﯾﺎد و وﻟﺘﺎژ ﮐﻢ (ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ .ﺗﻘﻮﯾﺖ ﮐﻨﻨﺪه ﻫﺎي ﻣﺤﻮرﻫﺎي ﻗﺎﺋﻢ و اﻓﻘﯽ ﺑﺮاي ﺗﻘﻮﯾﺖ ﻋﻼﺋﻢ اﻟﺘﺮﯾﮑﯽ ﺿﻌﯿﻒ ﻣﻨﻈﻮر ﺷﺪه اﻧﺪ .ﻻﻣﭗ اﺷﻌﻪ ﮐﺎﺗﻮدي داراي ﺧﻼء ﻧﺴﺒﯽ اﺳﺖ ﻣﯿﻠﯿﻤﺘﺮ ﺟﯿﻮه اﺳﺖ (و ﺻﻔﺤﻪ ﺟﻠﻮ آن از ﻻﯾﻪ ﻧﺎزﮐﯽ از ﯾﮏ ﻣﺎده 10-6 )ﻓﺸﺎر آن در ﺣﺪود ﻓﻠﻮﺋﻮرﺳﺎن ﭘﻮﺷﯿﺪه ﺷﺪه اﺳﺖ .اﻟﮑﺘﺮوﻧﻬﺎ ﺑﺮ اﺛﺮ ﮔﺮﻣﺎي رﺷﺘﻪ از ﮐﺎﺗﻮد ﺟﺪا ﺷﺪه و ﭘﺲ از ﺷﺘﺎب ﮔﺮﻓﺘﻦ ﺑﻪ وﺳﯿﻠﻪ آﻧﻮد )ﮐﻪ ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ آن ﻣﺜﺒﺖ اﺳﺖ (از اﻟﮑﺘﺮود ﮐﺎﻧﻮﻧﯽ ﮐﻨﻨﺪه ﻋﺒﻮر ﻣﯽ
٥
ﮐﻨﻨﺪ و ﭘﺮﺗﻮ ﺑﺎرﯾﮑﯽ را ﺗﺸﮑﯿﻞ ﻣﯽ دﻫﻨﺪ .اﯾﻦ ﭘﺮﺗﻮ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯽاز ﺑﯿﻦ ﺻﻔﺤﺎت ﻣﻨﺤﺮف ﮐﻨﻨﺪه اﻓﻘﯽ و ﻗﺎﺋﻢ ﻣﯽ ﮔﺬرد و ﺑﻪ ﺻﻔﺤﻪ ﻓﻠﻮﺋﻮرﺳﺎن ﺑﺮﺧﻮرد ﻣﯽ ﮐﻨﺪ و اﺛﺮ آن روي ﺻﻔﺤﻪ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻧﻘﻄﻪ روﺷﻦ ﺳﺒﺰ رﻧﮕﯽ دﯾﺪه ﻣﯽ ﺷﻮد .ﭼﻮن اﻧﺤﺮاف ﭘﺮﺗﻮ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯽ ﺑﺎ وﻟﺘﺎژ ﺻﻔﺤﺎت ﻣﻨﺤﺮف ﮐﻨﻨﺪه ﻣﺘﻨﺎﺳﺐ اﺳﺖ، ﭘﺲ ﺑﺎ اﻋﻤﺎل ﯾﮏ وﻟﺘﺎژ در ﺑﯿﻦ ﺻﻔﺤﺎت ﻣﻨﺤﺮف ﮐﻨﻨﺪه اﻓﻘﯽ ﯾﺎ ﻗﺎﺋﻢ ﭘﺮﺗﻮ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯽ ﻣﺘﻨﺎﺳﺐ ﺑﺎ آن وﻟﺘﺎژ ﺑﻪ ﻃﺮف راﺳﺖ ، ﭼﭗ ، ﺑﺎﻻ و ﯾﺎ ﭘﺎﯾﯿﻦ ﻣﻨﺤﺮف ﻣﯽ ﺷﻮد . در اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ ﻣﻮﻟﺪي ﺑﻪ ﻧﺎم ﻣﻮﻟﺪ ﺟﺎروب ﮐﻨﻨﺪه وﺟﻮد دارد و ﻣﻮج دﻧﺪاﻧﻪ اره اي اﯾﺠﺎد ﻣﯽ . اﻟﻒ (را ﺑﻪ ﺻﻔﺤﺎت ﻣﻨﺤﺮف ﮐﻨﻨﺪه اﻓﻘﯽ ﺑﺪﻫﯿﻢ 4-1 ﮐﻨﺪ .اﮔﺮ ﯾﮏ وﻟﺘﺎژ دﻧﺪان اره اي )ﺷﮑﻞ ﭘﺮﺗﻮ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯽ ﻋﺮض ﺻﻔﺤﻪ اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ را ﺟﺎرو ﻣﯽ ﮐﻨﺪ و از اﯾﻦ رو آن را وﻟﺘﺎژ ﺟﺎرو ﮐﻨﻨﺪه ﻣﯽ ﻧﺎﻣﻨﺪ .ﻫﻨﮕﺎﻣﯽ ﮐﻪ وﻟﺘﺎژ دﻧﺪان اره اي ﺑﻪ ﻣﻘﺪار اوﻟﯿﻪ ﺧﻮد ﻣﯽ رﺳﺪ .ﭘﺮﺗﻮ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯽ ﺳﺮﯾﻌﺎ ﺑﻪ ﻧﻘﻄﻪ اي ﮐﻪ از آﻧﺠﺎ ﺷﺮوع ﺑﻪ ﺣﺮﮐﺖ ﮐﺮده ﺑﻮد ﺑﺮﻣﯽ ﮔﺮدد و ﺑﻪ اﯾﻦ ﺗﺮﺗﯿﺐ ﯾﮏ ﺧﻂ ﻧﻮراﻧﯽ اﻓﻘﯽ در روي ﺻﻔﺤﻪ ﺗﺸﮑﯿﻞ ﻣﯽ ﺷﻮد .ﭼﻨﺎﻧﭽﻪ ﺻﻔﺤﺎت ﻣﻨﺤﺮف ﮐﻨﻨﺪه ﻗﺎﺋﻢ را ﺑﻪ وﻟﺘﺎژ ﺳﯿﻨﻮﺳﯽ وﺻﻞ ﮐﻨﯿﻢ، در روي ﺻﻔﺤﻪ اﺳﯿﻠﻮﺳﮑﻮپ ﯾﮏ ﺧﻂ ﻗﺎﺋﻢ ﻇﺎﻫﺮ ﻣﯽ ﺷﻮد ، وﻟﯽ اﮔﺮ در ﻫﻤﯿﻦ ﺣﺎل وﻟﺘﺎژ ﺟﺎروﮐﻨﻨﺪه را ﺑﻪ ﺻﻔﺤﺎت اﻓﻘﯽ ﺑﺪﻫﯿﻢ .در روي ﺻﻔﺤﻪ ﺷﮑﻞ ﻣﻮج T ﺳﯿﻨﻮﺳﯽ را ﻣﺸﺎﻫﺪه ﺧﻮاﻫﯿﻢ ﮐﺮد .اﯾﻦ ﺷﮑﻞ ﻣﻮﻗﻌﯽ ﺛﺎﺑﺖ ﺑﻪ ﻧﻈﺮ ﻣﯽ رﺳﺪ ﮐﻪ زﻣﺎن ﺗﻨﺎوب ﻣﻮﺟﯽ ﺑﺎﺷﺪ ﮐﻪ ﺑﻪ ﺻﻔﺤﺎت Tوﻟﺘﺎژ دﻧﺪان اره اي ﻣﺴﺎوي ﺑﺎ ﯾﺎ ﻣﻀﺮب ﺻﺤﯿﺤﯽ از ﭘﺮﯾﻮد (ج و د 4-1 ﻣﻨﺤﺮف ﮐﻨﻨﺪه ﻗﺎﯾﻢ داده ﻣﯽ ﺷﻮد.