Электронный коммутатор

При проведении научных исследований и в учебном процессе по физике бывают ситуации, когда необходимо одновременно наблюдать на экране осциллографа два (или несколько) электрических процессов. Это можно осуществить с помощью осциллографа с многолучевой (обычно двухлучевой) электронной трубкой. Но такие осциллографы для средней школы не выпускаются. Однако наблюдать одновременно два (или более) электрических процесса можно и на однолучевом осциллографе. Для этого используется инертность зрения человека, т. е. способность глаза сохранять с, то человек будет видеть на экране осциллографа запись обоих сигналов одновременно (хотя в каждый данный момент времени регистрируется один сигнал).

Для попеременной подачи электрических сигналов на осциллограф (с частотой большей 50 ) применяются специальные устройства – электронные коммутаторы. На рис. 5-10 приведена блочная схема двухканального электронного коммутатора. Его основными блоками являются два диодных ключа (коммутирующее устройство), мультивибратор (генератор прямо-угольных импульсов для управления коммутатором) и усилителями 1 и 11.

Д иодные ключи К₁ и К₂ предназначены для подачи исследуемых сигналов на выход коммутатора. Если ключ открыт, то сигнал поступает на выход коммутатора; если закрыт, то сигнал на выходе отсутствует (ключи К₁ и К₂ открываются и закрываются попеременно с помощью мультивибратора).

Рис. 5-10.

В нешний вид двухканального электронного коммутатора показан на рис. 5-11.

Рис. 5-11.

На верхней крышке, выполненной из изолирующего материала, расположены все органы управления и зажимы: тумблер включения питания коммутатора, зажимы вход 1, выход 11, выход, ручки переменных резисторов усилителей 1 и 11, переключателем "обр." "прям." для изменения фазы исследуемого напряжения на 180⁰, ручка "совмещ." для перемещения осциллограмм по экрану в верхней плоскости.

Для средней школы выпускаются электронные коммутаторы ЭК – 1 и ЭК – 2, позволяющие наблюдать осциллограммы как переменных, так и постоянных напряжений.

При соединении двух идентичных коммутаторов (для этого по бокам прибора размечены два разъема) получается коммутатор, работающий в четырехканальном режиме, позволяющем наблюдать одновременно четыре процесса (осциллограмм). Питание всей схемы при этом осуществляется от батареи первого прибора. Отметим также, что выпускаются осциллограф (в частности ОДШ – 1) с вмонтированным в него электронным коммутатором.

Звуковой генератор ГЗМ.

Г енератор звуковой ГЗМ (учебный) предназначен для получения электрических колебаний звуковой частоты (т 20 до 20000 Гц) демонстрации различных опытов по физике в средней школе. Генератор можно использовать также в качестве усилителя низкой частоты. Генератор ГЗМ состоит из следующих основных блоков: задающий генератор; усилитель УНЧ; блок питания. Он собран по принципиальной схеме приведенной на рисунке 5-12.

Рис. 5-12.

Внешний вид прибора представлен на рисунке 5-13.

Р ис. 5-13.

На передней панели расположены: выходные зажимы 5000 Ом, 600 Ом, 5 Ом и зажим "общ"; вход УНЧ; ручка переменного резистора с надписью "Усиление"; переключатель диапазонов ПД на четыре фиксированных положения, отмеченных х1, х10, х100, вход УНЧ; диск со шкалой РШ и указателем У; тумблер – выключатель "Сеть" сигнальная лампочка.

Основные правила включения и работы с прибором.

Перед включением прибора ручки управления на лицевой панели должны быть установлены в следующие положения:

• переключатель диапазонов – против обозначения "х1"; ручка "Усиление" – в крайнее левое положение; – ручка шкалы РШ – так, чтобы деление "20" расположить против штриха указателя.

Затем вилка шнура включается в сеть переменного тока частотой 50Гц, напряжением 220 В (или 127 В) и тумблер переводится в положение "Вкл" (при этом загорается сигнальная лампочка).

Порядок получения электрических колебаний различной частоты следующий. Для получения частоты 20–200 Гц ручка диапазонов устанавливаются в положение "х1" и плавным поворотом шкалы устанавливается необходимая частота (отсчитывается по делением шкалы в герцах).

Если требуется частота колебаний 200 – 2000 Гц, то переключатель диапазонов следует установить в положение "х10" и показания шкалы, которые изменяются при ее повороте, умножаются на 10.

Для частоты 2000 – 20000 Гц переключатель диапазонов устанавливаются в положение "х100" и поворотом шкалы устанавливается необходимая частота (показания шкалы при этом умножаются на 100).

Регулировка амплитуды (величины) выходного напряжения осуществляется поворотом ручки "Усиление" (для увеличения напряжения ручку нужно поворачивать слева направо).

Выход генератора должен быть согласован с нагрузкой (это осуществляется с помощью выходного трансформатора). В зависимости от нагрузки она подключается между зажимами "Общ" и одним из трех зажимов выхода генератора, около которых отмечена величина сопротивления нагрузки 5,600 и 5000 Ом.

Если генератор ГЗМ используется в качестве усиления, то переключатель диапазонов устанавливается в положение "Вход УНЧ", а источник усиливаемых колебаний подключается к клеммам "Вход УНЧ". К клеммам "Общ." и "5 Ом" подключается динамик и ручкой "Усиление" устанавливается требуемая громкость.

Проверьте свою теоретическую подготовку, ответив на следующие вопросы:

1. Из каких основных блоков состоит электронный осциллограф?

2. Каково устройство и принцип действия электронно – лучевой трубки?

3. Как получить на экране электронно – лучевой трубки сфокусированный поток электронов и как осуществляется управление им?

4. Какие осциллограммы называются стационарными и каким образом их получить?

5. Каков принцип получения временной осциллограммы исследуемого напряжения ? Каково назначение генератора развертки?

6. Каково назначение блока осциллографа «Синхронизация»?

7. Что представляет собой и каково назначение блока «Входное устройство осциллографа»?

8. Каким образом на однолучевом осциллографе можно записать два сигнала?

9. Из каких основных блоков состоит электронный коммутатор?

10. Каково назначение блока генератора ГЗМ?

11. Каковы основные правила работы с генератором ГЗМ (получение колебаний различной частоты; согласование нагрузки с выходом генератора; использование ГЗМ в качестве усилителя и др.)?