تاریخچه مختصر اسیلوسکوپ

اسیلوسکوپ یک ابزار اندازه گیری الکترونیکی است که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. این می تواند سیگنال های الکتریکی نامرئی را به تصاویر قابل مشاهده تبدیل کند و مطالعه فرآیندهای تغییر پدیده های مختلف الکتریکی را برای افراد آسان تر می کند. 

برخی از مردم فکر می کنند که یک مولتی متر برای کنترل همه چیز کافی است، پس چرا وقت و تلاش خود را صرف یادگیری در مورد اسیلوسکوپ کنیم؟ به طور خلاصه، زمان تغییر کرده است. پیچیدگی و فرکانس عملیاتی سیستم‌های تجهیزات الکترونیکی مدرن فراتر از آن چیزی است که حتی یک تلویزیون یا رادیو سیاه و سفید در گذشته می‌توانست با آن مقایسه کند. یادگیری استفاده از اسیلوسکوپ قطعا می تواند حجم کار تعمیر و نگهداری را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و کارایی کار را بهبود بخشد. 

علاوه بر این، کاربرد اسیلوسکوپ ها به حوزه الکترونیک محدود نمی شود. هنگامی که سنسورهای مناسب نصب می شوند، اسیلوسکوپ ها می توانند پدیده های مختلف را اندازه گیری کنند. مانند سنسورهای صدا، فشار مکانیکی، فشار، نور یا گرما. پرسنل پزشکی همچنین می توانند از اسیلوسکوپ برای اندازه گیری امواج مغزی استفاده کنند. بنابراین، اسیلوسکوپ یک ابزار اندازه گیری الکترونیکی بسیار همه کاره است و به هیچ وجه اغراق آمیز نیست. 

امروز، بیایید یک مرور کلی از تاریخچه توسعه اسیلوسکوپ داشته باشیم. 

I. شکل موج را با دست رسم کنید

تاریخچه اسیلوسکوپ را می توان به دهه 1820 ردیابی کرد. پس از اتصال یک گالوانومتر با سیستم رسم مکانیکی، شکل موج ها به صورت دستی ثبت شد. این دستگاه شامل یک کموتاتور تک تماسی ویژه ای بود که روی شفت روتور دوار نصب شده بود. نقاط تماس می توانستند در اطراف روتور مطابق با مقیاس نشانگر درجه دقیق حرکت کنند و خروجی بر روی گالوانومتر ظاهر شد که سپس توسط تکنسین ها به صورت دستی ترسیم شد. از آنجایی که این فرآیند در هزاران چرخه موج شکل گرفت، تنها می‌توانست تقریب‌های بسیار نادرستی از شکل موج‌ها را ایجاد کند.   

II. ترسیم شکل موج خودکار توسط ماشین آلات

اولین اسیلوسکوپ خودکار از یک گالوانومتر و یک قلم برای ثبت نمودارهای شکل موج روی یک رول کاغذی که به طور مداوم در حال حرکت است استفاده می کرد. با توجه به فرکانس نسبتاً بالای شکل موج ها در مقایسه با زمان واکنش اجزای مکانیکی، شکل موج ها مستقیماً به صورت تصویر رسم نشدند، بلکه در یک دوره زمانی با ترکیب بخش های کوچک بسیاری از شکل موج های مختلف ایجاد شدند. به طور خودکار خازن را از 100 شکل موج شارژ می کند و آن را ضبط می کند و هر بار شارژ بعدی خازن از نقطه ای کمی دورتر از موج شروع می شود. چنین اندازه‌گیری‌های شکل موجی هنوز میانگین صدها چرخه موج بود، اما دقیق‌تر از نمودارهای شکل موجی که قبلاً با دست ترسیم می‌شدند.   

III. اسیلوسکوپ شبیه سازی شده

اسیلوسکوپ آنالوگ عمدتا بر اساس لوله اشعه کاتدی (CRT) است. پرتو الکترونی ساطع شده توسط آن از سیستم های بایاس افقی و عمودی عبور می کند و با ماده فلورسنت روی صفحه برخورد می کند تا شکل موج را نمایش دهد.   

لوله اشعه کاتدی برای اسیلوسکوپ: 

1. الکترود ولتاژ انحراف 

2. تفنگ الکترونی 

3. پرتو الکترونی 

4. کویل فوکوس 

5. صفحه نمایش با یک لایه فسفر پوشیده شده است.  

در دهه 1940، توسعه رادار و تلویزیون نیازمند ابزارهای مشاهده شکل موج با عملکرد عالی بود. Tektronix با موفقیت یک اسیلوسکوپ سنکرون با پهنای باند 10 مگاهرتز توسعه داد که پایه و اساس اسیلوسکوپ های مدرن بود.      

یک محدوده با عملکرد اسکن همزمان

برای افزایش پهنای باند یک اسیلوسکوپ آنالوگ، لازم است عملکرد لوله اسیلوسکوپ، تقویت عمودی و اسکن افقی به طور جامع افزایش یابد. برای بهبود پهنای باند یک اسیلوسکوپ دیجیتال، فقط باید عملکرد مبدل A/D در قسمت جلویی بهبود یابد. هیچ الزام خاصی برای لوله اسیلوسکوپ و مدار اسکن وجود ندارد. علاوه بر این، اسیلوسکوپ‌های دیجیتال می‌توانند به طور کامل از حافظه، ذخیره‌سازی و قابلیت‌های پردازش و همچنین عملکردهای مختلف راه‌اندازی و پیش‌تریگر استفاده کنند. در دهه 1980 اسیلوسکوپ های دیجیتال بر بازار تسلط یافتند و بسیاری از تولیدکنندگان تولید اسیلوسکوپ های آنالوگ را متوقف کردند. اسیلوسکوپ های آنالوگ به تدریج از مرحله تاریخی محو شدند.     

IV. اسیلوسکوپ دیجیتال

اسیلوسکوپ های دیجیتال اسیلوسکوپ هایی با کارایی بالا هستند که از طریق یک سری فناوری ها مانند جمع آوری داده ها، تبدیل A/D و برنامه نویسی نرم افزاری تولید می شوند. اسیلوسکوپ های دیجیتال معمولاً از منوهای چند سطحی پشتیبانی می کنند و گزینه های مختلف و عملکردهای تجزیه و تحلیل چندگانه را در اختیار کاربران قرار می دهند. برخی از اسیلوسکوپ ها قابلیت ذخیره سازی را نیز ارائه می دهند که امکان ذخیره و پردازش شکل موج را فراهم می کند.   

برای اسیلوسکوپ‌هایی با پهنای باند چند صد مگاهرتز، اسیلوسکوپ‌های برندهای داخلی قبلاً توانسته‌اند از نظر کارایی با برندهای خارجی رقابت کنند و مزیت‌های کارایی هزینه‌ای آشکاری دارند. 

اسیلوسکوپ های دیجیتال اکثر وظایف اساسی اسیلوسکوپ های آنالوگ را دارند. به عنوان مثال، عملکرد نمایش شکل موج، حالت کار xY، روش های اصلی راه اندازی و غیره. همچنین شامل ویژگی هایی مانند تاخیر ماشه، حالت کوپلینگ سیگنال ورودی، تنظیم انحراف و کالیبراسیون خروجی منبع سیگنال هستند.   

اسیلوسکوپ های دیجیتال در مقایسه با اسیلوسکوپ های آنالوگ چندین عملکرد مفیدتر را اضافه کرده اند. رایج ترین آنها عبارتند از انتخاب محدوده خودکار، اندازه گیری خودکار پارامترهای مختلف، ذخیره شکل موج و وضعیت تنظیمات، گذرگاه رابط، نمایش برازش منحنی متوسط ​​(روش درون یابی)، فیلتر بالا گذر و پایین گذر پهنای باند، حالت عملیات ماشه و انتخاب شرایط ماشه، و اندازه گیری مکان نما و غیره. 

V. اسیلوسکوپ را لمس کنید

در عصر حاضر، بشریت دستخوش یک انقلاب دیجیتالی است. فناوری های نوظهور مانند 5G، اینترنت اشیا، کلان داده، محاسبات ابری و هوش مصنوعی به طور مداوم در حال تکامل و توسعه هستند. اسیلوسکوپ نیز در حال تجربه یک انقلاب است. حالت عملکرد لمسی تلفن های هوشمند، در مقایسه با فشار دادن کلیدهای سنتی، کارآمدتر بودن را ثابت کرده است. سازندگان اسیلوسکوپ همچنین در نظر دارند از فناوری لمسی برای اسیلوسکوپ ها استفاده کنند تا جایگزین روش های سنتی عملکرد کلید و دستگیره شوند.    

منسوخ بودن تجهیزات فنی اصلی و پیشرفت آهسته فناوری های موجود باعث سردردهای زیادی برای مهندسان شده است. اسیلوسکوپ لمسی تجربه کاملاً جدیدی را برای مهندسان به ارمغان آورده است و کارایی اصلی آنها را به میزان قابل توجهی افزایش داده است. این روش تعاملی جدید مهندسان را قادر می سازد تا به سرعت مشکلات را در کل طراحی محصول شناسایی کنند و می توانند از نتایج آزمایش برای تجزیه و تحلیل برای کشف و حل مشکلات استفاده کنند، بدون اینکه دیگر نگران نحوه کار با اسیلوسکوپ باشند.