บทที่ 3 ออสซิลโลสโคป

วิดีโอ YouTube

วิดีโอ YouTube

ออสซิลโลสโคป

ออสซิลโลสโคปเป็นเครื่องมือสำหรับสร้างรูปคลื่น (waveform) ของสัญญาณไฟฟ้าที่มีการเปลี่ยนแปลงค่าตามเวลาให้ปรากฎบนจอภาพ ซึ่งปกติจะไม่สามารถเห็นสัญญาณไฟฟ้าเหล่านั้นได้ ออสซิลโลสโคปยังสามารถวัดการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณไฟฟ้าเหล่านั้นเทียบกับเวลาได้ ออสซิลโลสโคปยังใช้แสดงคลื่นดลและเป็นเครื่องมือสำคัญในการตรวจซ่อมเครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ เช่น วิทยุ โทรทัศน์ เครื่องเสียง นอกจากนี้ยังใช้เป็นเครื่องแสดงผลของเครื่องมือวัดบางชนิดอีกด้วย 

ส่วนประกอบที่สำคัญของออสซิลโลสโคป
รูป 1 ส่วนประกอบภายในของออสซิลโลสโคปอย่างง่าย
ส่วนประกอบที่สำคัญของออสซิลโลสโคป
หลอดรังสีแคโทด
หลอดรังสีแคโทดเป็นหลอดสุญญากาศชนิดหนึ่ง มีโครงสร้างพื้นฐานประกอบด้วยส่วนสำคัญ 3 ส่วน เรียงลำดับดังนี้
1. ปืนอิเล็กตรอน (electron gun) ทำหน้าที่ผลิตลำอิเล็กตรอนที่มีความเร็วสูงและมีขนาดเล็กมาก
2. ระบบเบี่ยงเบนลำอิเล็กตรอน ทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้า เมื่อลำอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านจะทำให้ลำอิเล็กตรอนเปลี่ยนแนวการเคลื่อนที่ไป ระบบเบี่ยงเบนประกอบด้วยแผ่นเบี่ยงเบน 2 ชุด ชุดแรกเรียกว่า แผ่นเบี่ยงเบนทางแนวตั้ง (vertical deflection plates) ซึ่งต่ออยู่กับส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวตั้ง (vertical control) ทำหน้าที่เบี่ยงเบนลำอิเล็กตรอนในแนวตั้ง (แกน y) อีกชุดเรียกว่า แผ่นเบี่ยงเบนทางแนวนอน (horizontal deflection plates) ต่ออยู่กับส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวนอน (horizontal control) ทำหน้าที่เบี่ยงเบนลำอิเล็กตรอนในแนวนอน (แกน x)
3. จอภาพ (screen) เมื่อลำอิเล็กตรอนผ่านระบบเบี่ยงเบนจะไปตกบนจอภาพที่ฉาบสารเรืองแสงไว้ พลังงานของอิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนให้กับสารเรืองแสง ทำให้บริเวณที่อิเล็กตรอนตกกระทบเรืองแสงขึ้น 

ส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวตั้ง
ส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวตั้ง ประกอบด้วยวงจรที่สำคัญ 2 วงจรคือ วงจรลดทอนสัญญาณ (vertical attenuator) และวงจรขยายทางแนวตั้ง (vertical amplifier) เมื่อสัญญาณไฟฟ้าที่ต้องการดูถูกป้อนเข้าที่ขั้วต่อ input จะถูกส่งผ่านไปยังวงจรลดทอนสัญญาณ สัญญาณที่ออกมาจะมีขนาดเล็กลง จากนั้นจะถูกส่งต่อไปยังวงจรขยาย แล้วป้อนเข้าสู่แผ่นเบี่ยงเบนทางแนวตั้ง เพื่อสร้างสนามไฟฟ้าไปเบี่ยงเบนลำอิเล็กตรอนในแนวตั้งต่อไป 

ส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวนอน
ส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวนอนมีวงจรที่สำคัญคือ วงจรกำเนิดความถี่การกวาด (sweep หรือ time base ganerator) ทำหน้าที่ผลิตสัญญาณรูปฟันเลื่อย (sawtooth) สัญญาณนี้จะถูกป้อนไปยังแผ่นเบี่ยงเบนทางแนวนอน ทำให้ลำอิเล็กตรอนเบี่ยงเบนหรือกวาดในแนวนอน ถ้าความถี่ของสัญญาณรูปฟันเลื่อยไม่สัมพันธ์กับสัญญาณที่จะดู (ซึ่งถูกป้อนเข้าที่ขั้ว input) จะทำให้ได้รูปคลื่นของสัญญาณที่จะดูไม่ซ้อนทับกันและไม่นิ่ง แต่ถ้าสามารถปรับความถี่การกวาดให้ตรงกันแล้วจะได้รูปคลื่นที่นิ่ง วิธีการนี้เรียกว่า การเข้าจังหวะ (syncronization) 


ออสซิลโลสโคปชนิดต่างๆ

ปัจจุบันมีการผลิตออสซิลโลสโคปหลายแบบขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งาน ออสซิลโลสโคปเบื้องต้นที่ใช้ในการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์มี 2 แบบ ได้แก่ ออสซิลโลสโคปหนึ่งแชนแนล และออสซิลโลสโคปสองแชนแนล 

ออสซิลโลสโคปหนึ่งแชนแนล (single trace oscilloscope)
ออสซิลโลสโคปหนึ่งแชนแนลเป็นออสซิลโลสโคปที่ให้เส้นภาพเส้นเดียว ใช้งานได้ง่ายที่สุดในบรรดาออสซิลโลสโคปทั้งหลาย ใช้สำหรับศึกษารูปคลื่นของสัญญาณไฟฟ้าต่าง ๆ ได้รูปเดียวออสซิลโลสโคปชนิดนี้สามารถวัดแรงดันไฟตรง แรงดันไฟสลับ วัดคาบ และความถี่ของสัญญาณไฟฟ้าสลับ นอกจากนี้ยังวัดเฟสและความถี่ของสัญญาณรูปไซน์ด้วยวิธีลิศซาจูส์ 


รูป 2   ออสซิลโลสโคปหนึ่งแชนแนล

ออสซิลโลสโคปสองแชนแนล (dual trace oscilloscope)
ออสซิลโลสโคปสองแชนแนลเป็นออสซิลโลสโคปที่มีเส้นภาพสองเส้น จึงใช้ศึกษารูปคลื่นของสัญญาณไฟฟ้าต่าง ๆ ได้ 2 รูปในเวลาพร้อมกันได้ ออสซิลโลสโคปชนิดนี้นอกจากจะใช้งานได้เหมือนออสซิลโลสโคปหนึ่งแชนแนลแล้ว ยังสามารถใช้ศึกษาส่วนต่างของสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ศึกษาเปรียบเทียบรูปคลื่นของสัญญาณทั้งสองได้อย่างมีประสิทธิภาพ และยังสามารถแสดงรูปคลื่นที่เป็นผลรวมของสัญญาณทั้งสองได้อีกด้วย 


รูป 3   ออสซิลโลสโคปสองแชนแนล


ออสซิลโลสโคปที่จะกล่าวในที่นี้คือออสซิลโลสโคป hitachi รุ่น V212 เป็นออสซิลโลสโคปสองแชนแนล ที่สามารถแสดงรูปคลื่นที่มีความถี่ตั้งแต่ DC ถึง 20 MHz มีความไว 5mV/div ฐานเวลา (time base) ของ trigger sweep มีอัตราการกวาดลำอิเล็กตรอนสูงสุด 0.2  ภายในเครื่องมีแหล่งสัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยมความถี่ 1kHz และแรงดัน 0.5 V ใช้สำหรับปรับโพรบ ออสซิลโลสโคป hitachi รุ่น V212 มีลักษณะและส่วนประกอบตามลำดับหมายเลขดังนี้ 


รูป 4   ส่วนประกอบของออสซิลโลสโคปสองแชนแนลของฮิตาชิ รุ่น V212

หน้าที่ของสวิตช์ ปุ่มและขั้วต่อต่าง ๆ 

หมายเลข ชื่อหน้าที่
1 POWERสวิตช์ชนิดกดสำหรับเปิด-ปิด เมื่อกดสวิตซ์เครื่องอยู่ในภาวะทำงาน (ON) และเมื่อกดสวิตซ์อีกครั้ง เครื่องจะอยู่ในภาวะหยุดทำงาน (OFF)
2 หลอดไฟเมื่อกดสวิตซ์ POWER หลอด LED สีแดงจะติด ขณะนี้เครื่องอยู่ในสภาวะพร้อมทำงาน (ON)
3 FOCUSปุ่มปรับความคมชัด หลังจากปรับปุ่ม INTENSITY จนได้ความสว่างพอเหมาะแล้ว จึงปรับปุ่ม FOCUS จนได้เส้นภาพที่มีความคมชัดที่สุด
4 TRACE ROTATIONสกรูปรับความลาดเอียง ใช้ปรับความลาดเอียงของเส้นฐานให้วางตัวในแนวนอน
5 INTENSITYปุ่มปรับความสว่าง ใช้สำหรับปรับความสว่างของเส้นภาพโดยความสว่างจะเพิ่มขึ้นเมื่อหมุนตามเข็มนาฬิกา และความสว่างจะลดลงเมื่อหมุนทวนเข็มนาฬิกา
6 POWER SOURCEสวิตซ์เลือกขนาดของแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งต้องเลือกที่ 220 VAC สวิตซ์นี้อยู่ด้านหลังเครื่อง
7 AC INLETเต้ารับสำหรับต่อสายไฟ 220VAC เต้ารับนี้อยู่ด้านหลังเครื่อง
8 INPUTขั้วต่อ Input ของ CH1 (แบบ BNC) ใช้สำหรับต่อสัญญาณเข้าระบบเบี่ยงเบนทางแนวตั้งของเครื่อง สามารถวัดแรงดันได้สูงสุด 300 V (300VDC, 300 VACpeak)
9 INPUTขั้วต่อ input ของ CH2 ทำหน้าที่เหมือนขั้วต่อ input ของ CH1
10 ,11 AC-GND-DCสวิตซ์โยก ใช้สำหรับเลือกการเชื่อมต่อสัญญาณด้านเข้าของ CH1 และ CH2 ตามลำดับ กับระบบเบี่ยงเบนทางแนวตั้งของเครื่อง มี 3 ตำแหน่ง คือ AC GND และ DC 
AC: เมื่อโยกสวิตซ์ไปที่ตำแหน่งนี้ ส่วนประกอบที่เป็นกระแสตรง (DC) ของสัญญาณด้านเข้าจะถูกตัดออก เหลือเฉพาะส่วนประกอบที่เป็นแรงดันไฟกระแสสลับ (AC) เท่านั้นที่ปรากฏบนจอภาพ 
GND: เมื่อโยกสวิตซ์ไปที่ตำแหน่งนี้ สัญญาณด้านเข้าจะถูกต่อลงดิน 
CD : เมื่อโยกสวิตซ์ไปที่ตำแหน่งนี้ สัญญาณด้านเข้าจะถูกต่อตรงปรากฏบนจอภาพโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงคือจะมีส่วนประกอบทั้งที่เป็นแรงดันไฟกระแสตรงและแรงดันไฟกระแสสลับ
12 ,13 VOLTS/DIVสวิตซ์เลือก ใช้สำหรับปรับขนาด (แอมพลิจูด) ของสัญญาณทางแนวตั้งที่ถูกป้อนเข้ามาทางขั้วต่อ Input ของ CH1 และ CH2 ตามลำดับ ให้มีขนาดพอเหมาะ โดยมีค่าความไวทางแนวตั้งให้เลือกตั้งแต่ 5mV/div ถึง 5V/div แบ่งเป็น 10 ชั้น ในระบบ 1-2-5 สวิตซ์เลือก VOLTS/DIV ต้องใช้ร่วมกับ 14 15 VAR โดยหมุนปุ่ม VAR ตามเข็มนาฬิกาจนถึง CAL จึงจะอ่านค่าแรงดันที่ถูกต้อง
14 ,15 VARปุ่มสีแดงใช้ปรับขนาด (แอมพลิจูด) ของสัญญาณทางแนวตั้งของ CH1 และ CH2 ตามลำดับ โดยทำงานร่วมกับสวิตซ์เลือก 12 13 VOLTS/DIV 
เมื่อดึงปุ่มนี้ขึ้น แอมพลิจูดของรูปคลื่นจะเพิ่มขึ้น 5 เท่า (PULL X 5 GAIN) ทำให้ง่ายแก่การสังเกตรูปคลื่น
16  POSITIONปุ่มปรับการเลือกเส้นภาพขึ้น-ลงของสัญญาณด้านเข้าของ CH1 เมื่อหมุนปุ่มตามเข็มนาฬิกา เส้นภาพจะเลื่อนขึ้น และจะเลื่อนลงเมื่อหมุนทวนเข็มนาฬิกา
17  POSITIONปุ่มปรับการเลือกเส้นภาพขึ้น-ลงของสัญญาณด้านเข้าของ CH2 เมื่อหมุนปุ่มตามเข็มนาฬิกา เส้นภาพจะเลื่อนขึ้น และ จะเลื่อนลงเมื่อหมุนทวนเข็มนาฬิกา 
เมื่อดึงปุ่มนี้ สัญญาณด้านเข้าของ CH2 จะกลับขั้ว (PULL INVERT) ทำให้เฟสของสัญญาณเปลี่ยนไป 180 องศา (ใช้ในการหาผลรวมหรือผลต่างของสัญญาณด้านเข้าของ CH1 และ CH2)
18 MODEสวิตซ์เลือก ใช้สำหรับเลือกแบบการทำงาน มีให้เลือก 5 แบบ คือ CH1, CH2, ALT, CHOP และ ADD แต่ละแบบมีหน้าที่ดังนี้ 
CH1 : สัญญาณด้านเข้าของ CH1 เท่านั้นที่จะปรากฏบนจอภาพ 
CH2 : สัญญาณด้านเข้าของ CH2 เท่านั้น ที่จะปรากฏบนจอภาพ 
ALT : สัญญาณด้านเข้าของ CH1 และ CH2 จะปรากฏบนจอภาพสลับกัน (alternate) เหมาะสำหรับการวัดสัญญาณ 2 สัญญาณที่มีความถี่สูง 
CHOP : สัญญาณด้านเข้าของ CH1 และ CH2 จะถูกสวิตซ์ด้วยความถี่ประมาณ 250 kHz ทำให้สัญญาณทั้งสองปรากฏบนจอภาพได้พร้อมกัน เหมาะสำหรับการวัดสัญญาณ 2 สัญญาณที่มีความถี่ต่ำ 
ADD : สัญญาณด้านเข้าของ CH1 และ CH2 จะถูกรวมกันแบบ พีชคณิต แล้วจึงปรากฏบนจอภาพ ถ้าสัญญาณด้านเข้าของCH2 ถูกกลับขั้วโดยการดึงปุ่ม 17 POSITION ก็จะได้สัญญาณที่เป็นผลต่างของสัญญาณทั้งสองปรากฏบนจอภาพ
19 CH1 OUTPUTขั้วต่อแบบ BNC ให้ตัวอย่างของสัญญาณด้านเข้าของ CH1 ขั้วนี้อยู่ด้านหลังเครื่อง
20 ,21 DC BALสกรูปรับความสมดุล ทำหน้าที่ปรับระดับ DC ของสัญญาณด้านเข้าของระบบเบี่ยงเบนทางแนวตั้งให้สมดุล โดยปกติปุ่มนี้จะถูกปรับแต่งแล้ว
22 TIME/DIVสวิตซ์เลือกใช้สำหรับเลือกเวลาการกวาด(sweep time) มีค่าให้เลือกตั้งแต่ 0.2  ถึง 0.2 s/div แบ่งเป็น 19 ชั้น ในระบบ 1-2-5 เมื่อบิดสวิตซ์เลือกตามเข็มนาฬิกาไปจนสุดที่ x-y เครื่องจะทำงานเป็น x-y oscilloscope ที่ตำแหน่งนี้ สัญญาณ x (แกนตั้ง) จะต่อเข้ามาทาง CH1 และสัญญาณ y (แกนนอน) จะต่อเข้ามาทาง CH2
23 SWP VARปุ่มปรับเวลาการกวาดแบบละเอียด โดยทำงานร่วมกับสวิตซ์เลือก 22 TIME/DIV ปกติปุ่มนี้จะถูกหมุนตามเข็มนาฬิกาไปอยู่ที่ตำแหน่ง CAL ซึ่งจะให้เวลาการกวาดตรงกับค่าที่อ่านได้จาก TIME/DIV เมื่อหมุนในทิศทวนเข็มนาฬิกาจนสุด จะยืดเวลาการกวาดออกไปเป็น 2.5 เท่าหรือมากกว่า
24  POSITIONปุ่มปรับการเลื่อนเส้นภาพไปทางซ้าย-ขวาในแนวนอน เมื่อหมุนปุ่มตามเข็มนาฬิกา เส้นภาพจะเลื่อนไปทางขวา และจะเลื่อนไปทางซ้ายเมื่อหมุนทวนเข็มนาฬิกา 
เมื่อดึงปุ่มนี้ เส้นภาพจะขยายออก 10 เท่าซึ่งจะทำให้เวลาการกวาดมีค่าเป็น 10 เท่าของค่าที่อ่านได้จาก TIME/DIV ด้วย แต่เวลาการกวาดจะมีค่าเป็น 1/10 ของค่าที่แสดงตาม TIME/DIV
25 SOURCEสวิตซ์โยก ใช้สำหรับเลือกแหล่งของสัญญาณทริกเกอร์ให้กับออสซิลโลสโคป มี 3 แหล่งคือ INT, LINE และ EXT 
INT : ที่ตำแหน่งนี้ สัญญาณด้านเข้าที่ CH1 และ CH2 จะถูกใช้เป็นสัญญาณทริกเกอร์ 
LINE: ที่ตำแหน่งนี้ สัญญาณไฟสลับแรงดันต่ำจากแหล่งจ่ายภายในเครื่องจะถูกใช้เป็นสัญญาณทริกเกอร์ 
EXT: ที่ตำแหน่งนี้ สัญญาณจากภายนอกที่ป้อนเข้ามาทางขั้วต่อ TRIG IN จะถูกใช้เป็นสัญญาณทริกเกอร์
26 INT TRIGสวิตซ์โยก ใช้สำหรับเลือกแหล่งของสัญญาณทริกเกอร์ที่อยู่ภายใน มี 3 ตำแหน่ง คือ CH1, CH2 และ VERT MODE 
CH1 : สัญญาณด้านเข้าที่ CH1 จะถูกใช้เป็นสัญญาณทริกเกอร์ 
CH2 : สัญญาณด้านเข้าที่ CH2 จะถูกใช้เป็นสัญญาณทริกเกอร์ 
VERT MODE: สำหรับการวัดสัญญาณ 2 สัญญาณ สัญญาณทริกเกอร์จะเปลี่ยนสลับกันให้สอดคล้องกับสัญญาณด้านเข้าที่ CH1 และ CH2
27 TRIG INขั้วต่อแบบ BNC ใช้สำหรับสัญญาณทริกเกอร์จากภายนอก เมื่อสวิตซ์โยก 25 SOURCE อยู่ที่ตำแหน่ง EXT สัญญาณทริกเกอร์ที่ป้อนเข้ามาจะต้องมีแรงดันไม่เกิน 300V peak
28 LEVELปุ่มสำหรับปรับระดับสัญญาณทริกเกอร์ เพื่อส่งไปควบคุมสัญญาณด้านเข้าที่ปรากฏบนจอภาพให้หยุดนิ่ง ถ้าปรับระดับสัญญาณไม่ถูกต้องเส้นภาพจะเลื่อนไม่หยุดนิ่ง 
ปุ่มนี้ยังใช้เลือก slope (เฟสของสัญญาณทริกเกอร์) ในสภาวะปกติ ปุ่มนี้อยู่ในตำแหน่งกด slope เป็น + เมื่อปุ่มถูกดึงขึ้น slope เป็น -
29 TRIG MODEสวิตซ์โยก ใช้สำหรับควบคุมการทริกเกอร์ให้เส้นภาพหยุดนิ่ง มี 4 ตำแหน่งคือ AUTO, NORM,TV(V) และ TV(H) 
AUTO : เป็นการควบคุมโดยอัตโนมัติ 
NORM : เป็นการควบคุมโดยการปรับด้วยมือ 
TV(V) : เป็นการควบคุมด้วยสัญญาณ TV ทางแนวตั้ง จะใช้เมื่อต้องการสังเกตภาพในแนวตั้งทั้งหมดของสัญญาณ TV 
TV(H) : เป็นการควบคุมด้วยสัญญาณ TV ทางแนวนอน จะใช้เมื่อต้องการสังเกตภาพในแนวนอนทั้งหมดของสัญญาณ TV
30 EXT BLANKING INPUTขั้วต่อ Input แบบ BCN สำหรับสัญญาณภายนอกที่จะป้อนเข้าเพื่อควบคุมความสว่างของเส้นภาพ ขั้วนี้อยู่ด้านหลังของเครื่อง
31 CAL 0.5 Vขั้วที่ให้สัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยมความถี่ 1 Khz และแรงดัน 0.5 V ใช้เป็นสัญญาณสำหรับตรวจสอบการทำงานของออสซิลโลสโคปและใช้ปรับแต่งสายวัด (probe) ให้ถูกต้อง
32ขั้วต่อลงกราวด์ของออสซิลโลสโคป

การเตรียมเครื่องก่อนใช้งาน 
ก่อนใช้งาน ผู้ใช้ควรศึกษาหน้าที่ของสวิตซ์ ปุ่มและขั้วต่อต่าง ๆ ของออสซิลโลสโคป เพื่อให้การใช้งานเป็นไปอย่างถูกต้องและเกิดประสิทธิภาพสูงสุด การปรับปุ่มต่าง ๆ ก่อนเปิดเครื่อง ควรปรับปุ่มต่าง ๆ ให้อยู่ตำแหน่งที่เหมาะสม ดังตาราง 1 

ตาราง 1 ตำแหน่งของปุ่มต่าง ๆ ก่อนเปิดเครื่องใช้งาน
ปุ่มตำแหน่งปุ่มตำแหน่ง
1 POWER
ปิดเครื่อง
22 TIME/DIV
0.5 ms/div
3 FOCUS
กึ่งกลาง
23 SWP VAR
CAL
5 INTENSITY
ทวนเข็มนาฬิกาจนสุด
24  POSITION
กึ่งกลาง ,กดลง
10 ,11 AC-GND-DC
GND
25 SOURCE
INT
12 ,13 VOLTS/DIV
50 mV/div
26 INT TRIG
CH1
14 ,15 VAR
CAL ,กดลง
28 TRIG LEVEL
กึ่งกลาง ,กดลง
16 ,17  POSITION
กึ่งกลาง ,กดลง
29 TRIG MODE
AUTO
18 MODE
CH1

หมายเหตุ
1. หลังจากปรับปุ่มต่าง ๆ ให้อยู่ตำแหน่งที่ระบุในตาราง 1 แล้ว กดสวิตซ์เปิด-ปิด POWER หลอด LED สีแดงจะสว่างขึ้น ทิ้งเครื่องไว้สักครู่ ประมาณ 15 วินาที
2. ปรับปุ่ม INTENSITY ตามเข็มนาฬิกา จนกระทั่งมีเส้นภาพปรากฏบนจอภาพ ปรับปุ่ม FOCUS จนได้เส้นภาพคมชัดที่สุด (เมื่อใช้งานออสซิลโลสโคปเสร็จแล้ว ควรปรับปุ่ม FOCUS ให้เส้นภาพพร่าและหมุนปุ่ม INTENSITY ทวนเข็มนาฬิกาจนสุดเพื่อรักษาจอภาพให้มีอายุการใช้งานนานขึ้น)
3. ในกรณีที่เส้นฐาน (base line) เอียงจากสเกลแนวนอนเล็กน้อย (สาเหตุเนื่องมาจากสนามแม่เหล็ก) ให้ใช้ไขควงแบนหมุนปุ่ม TRACE ROTATION จนเส้นฐานวางตัวในแนวราบ 


ข้อควรระวังในการใช้ออสซิลโลสโคป มีดังนี้ 
1. หลีกเลี่ยงการใช้ออสซิลโลสโคปในบริเวณที่ถูกแสงแดดโดยตรง มีอุณหภูมิและความชื้นสูง รวมทั้งในบริเวณที่มีฝุ่นละอองมากหรือมีการสั่นสะเทือนอาจจะทำให้เกิดความเสียหายกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ภายในเครื่องได้
2. หลีกเลี่ยงการใช้งานในบริเวณที่มีเครื่องใช้ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าหรือใกล้แหล่งจ่ายไฟขนาดใหญ่ อาจได้รับอิทธิพลจากสนามแม่เหล็ก ซึ่งจะทำให้รูปคลื่นบนจอภาพผิดไปได้
3. ไม่ควรวางสิ่งของหรือใช้ผ้าคลุมเครื่อง เพราะจะไปขัดขวางการระบายความร้อนของตัวเครื่อง อาจทำให้เครื่องชำรุดได้ ควรวางเครื่องในที่ที่มีการระบายความร้อนได้ดี
4. สัญญาณด้านเข้าที่ป้อนเข้าที่ขั้วต่อ INPUT ต้องมีค่าไม่เกิน 300Vpeak
5. ไม่ควรเพิ่มความสว่างของเส้นแสงให้มากเกินไปจะทำให้ผิวที่ฉาบสารเรืองแสงของหลอด CRT เสื่อมได้ง่าย
6. ในกรณีที่ต้องเปลี่ยนฟิวส์ใหม่ ไม่ควรใช้ฟิวส์ที่มีขนาดต่างจากที่กำหนด อาจจะทำให้เกิดอันตรายขึ้นได้ สำหรับออสซิลโลสโคปเครื่องนี้ใช้ฟิวส์ขนาด 1A สำหรับ 220 VAC
การเปลี่ยนฟิวส์ ให้ดำเนินการดังนี้
- ต้องถอดปลั๊กไฟ (220VAC) ที่ต่อเข้าเครื่องออกก่อนเสมอ
- เปิดฝากรอบ
- เอาฟิวส์ที่ขาดออก แล้วใส่ฟิวส์ขนาด 1A เข้าแทนที่
7. การเก็บรักษาเครื่องควรเก็บอย่างระมัดระวังให้ห่างจากสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นและอุณหภูมิสูงเกินไป และห่างจากบริเวณที่มีการสั่นสะเทือนและมีสนามแม่เหล็ก นอกจากนี้ควรมีการทำความสะอาดจอภาพเป็นครั้งคราวโดยใช้ผ้าเช็ดเบา ๆ 

เพื่อให้ใช้เครื่องได้เป็นเวลานาน ผู้ใช้ควรปฏิบัติตามคำแนะนำในคู่มือการใช้ที่ให้มาพร้อมกับเครื่อง เมื่อใช้เสร็จแล้วควรปรับสวิตซ์และปุ่มต่าง ๆ ให้อยู่ในตำแหน่งที่เสนอแนะไว้ใน "ตาราง 1 ตำแหน่งของปุ่มต่าง ๆ ก่อนเปิดเครื่องใช้งาน" เพื่อให้พร้อมใช้งานในครั้งต่อไป


สายวัดหรือโพรบเป็นอุปกรณ์สำคัญที่ใช้ร่วมกับออสซิลโลสโคป เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ที่ใช้นำสัญญาณจากภายนอกเข้าสู่ออสซิลโลสโคป โพรบถูกออกแบบให้สามารถนำสัญญาณความถี่สูงและป้องกันสัญญาณรบกวนจากสิ่งแวดล้อม โพรบยังทำหน้าที่เป็นตัวลดทอนสัญญาณ โดยทั่วไปโพรบจะมีสวิตช์เลือกการลดทอนสัญญาณได้ 2 ค่า คือ x 1 และ x 10 ที่ตำแหน่ง x1 ไม่มีการลดทอนสัญญาณ ที่ตำแหน่ง x10 มีการลดทอนสัญญาณลง 10 เท่า การใช้โพรบต้องนำไปต่อกับขั้วต่อ input ( หมายเลข 8 และ 9 ) โพรบมีลักษณะและโครงสร้างดังนี้ 


รูป 5 โพรบและโครงสร้าง

ก่อนใช้โพรบ ต้องทำการปรับแต่งโพรบโดยนำขอเกี่ยวที่ปลายโพรบไปเกี่ยวที่ขั้วทดสอบ 31 CAL 0.5 V ที่ขั้วนี้จะให้สัญญาณคลื่นรูปสี่เหลี่ยมความถี่ 1 kHz แรงดัน 0.5V ถ้าโพรบอยู่ในสภาพพร้อมใช้งาน จะได้รูปคลื่นสี่เหลี่ยมที่ไม่ผิดเพี้ยนบนจอภาพ ดังรูป ก แต่ถ้าโพรบไม่อยู่ในสภาพพร้อมใช้งาน จะได้รูปคลื่นสี่เหลี่ยมที่ผิดเพี้ยนบนจอภาพ ดังรูป ข และ ค ผู้ใช้ต้องทำการปรับแต่งโพรบโดยการปรับความจุ C ของตัวเก็บประจุชนิดปรับค่าได้โดยใช้ไขควงพลาสติก จนกระทั่งได้รูปคลื่นสี่เหลี่ยมเหมือนรูป ก 


รูป 6 การปรับแต่งโพรบให้พร้อมใช้งาน

การวัดเบื้องต้น 
การวัดเบื้องต้นสำหรับออสซิลโลสโคป ได้แก่ การวัดแรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสตรง แรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับ คาบและความถี่ ซึ่งจะเป็นพื้นฐานสำหรับการวัดปริมาณอื่น ๆ ต่อไป


การวัดแรงดันไฟตรง

1. โยกสวิตช์การเชื่อมต่อ AC GND DC ไปที่ตำแหน่ง GND จะปรากฏเส้นภาพบนจอ ตั้งสวิตช์เลือก VOLTS/DIV ให้พอเหมาะ จากนั้นปรับปุ่ม  POSITION ให้เส้นภาพเลื่อนไปยังระดับอ้างอิง (reference level) OV ดังรูป 7 


2. โยกสวิตช์การเชื่อมต่อ AC GND DC ไปที่ตำแหน่ง DC ต่อสัญญาณที่จะวัดเข้ากับขั้วต่อ input CH1 นำสัญญาณเข้าโดยผ่านโพรบ ปรับปุ่ม LEVEL จนเส้นภาพอยู่นิ่ง เส้นภาพจะเลื่อนไปจากเดิมโดยแรงดันไฟตรง ดังรูป 8 ซึ่งเลื่อนขึ้นไป 5 ช่อง (ในกรณีที่ไม่ปรากฏเส้นภาพแสดงว่าตั้งค่า VOLTS/DIV น้อยไป ให้ปรับค่าสูงขึ้นจนได้เส้นภาพ) 

3. หาแรงดันไฟตรง ได้จาก
แรงดันไฟตรง   =   จำนวนช่อง ( div ) จากระดับอ้างอิง x ความไวทางแนวตั้ง ( V/div ) x การลดทอนของโพรบ 
สมมติตั้งค่าความไว         =   50 mV/div
การทดสอบของโพรบ    =   x 1 ดังนั้น
แรงเคลื่อนไฟฟ้า DC     =   4.5 div x 50 mV/div x 1 =   225 mV
แต่ถ้าใช้โพรบที่ตั้งการลดทอนไว้ที่ x 10 แรงดันไฟตรงจะเป็น 10 เท่าของ 225 mV
นั่นคือ
แรงดันไฟตรง       =   4.5 div x 50 mV/div x 10   =   2.25 V 
ในกรณีที่สัญญาณแรงดันไฟตรง มีสัญญาณไฟสลับผสมอยู่ ดังรูป 9 ในการวัดให้ดำเนินการตามข้อ 1 และ 2 

เราอาจหาแรงดันไฟตรงได้จากสมการ
แรงดันไฟตรง V= จำนวนช่อง x ความไวทางแนวตั้ง x การลดทอนของโพรบ
จากรูป 9
องค์ประกอบ AC V p-p= 2 div x 0.2 V/div x 10    = 4 V
องค์ประกอบ DC V= 3 div x 0.2 V/div x 10    = 6 V
V ขณะหนึ่งที่จุด R V R= 3.6 div x 0.2 V/div x 10 = 7.2 V

การวัดแรงดันไฟสลับ
ดำเนินการตามขั้นตอนดังนี้
1. โยกสวิตช์เลือกการเชื่อมต่อ AC GND DC ไปที่ DC (ในกรณีที่แรงดันไฟตรง DC ผสมอยู่ด้วย แรงดันนี้จะถูกตัดออกไป เหลือแต่แรงดันไฟสลับ AC อย่างเดียว) ปรับสวิตช์เลือกความไวทางแนวตั้ง (VOLTS/DIV และสวิตช์เลือกอัตราการกวาด TIME/DIV ให้พอเหมาะกับแอมพลิจูดและความถี่ของสัญญาณที่จะวัด ต่อสัญญาณที่จะวัดเข้ากับขั้วต่อ input CH1 ปรับปุ่ม LEVEL จนกระทั่งปรากฏรูปคลื่นอยู่นิ่งบนจอภาพ ดังรูป 10 

2. หาแรงดันไฟจากยอดถึงยอด V p-p จากสมการ 
p-p = จำนวนช่อง x ความไวทางแนวตั้ง x การลดทอนของโพรบ
จากจอภาพในรูป 10 จำนวนช่อง = 4 ช่อง ถ้าความไวทางแกนตั้งอยู่ที่ 0.1 V/div และการลดทอนของโพรบตั้งไว้ที่ x10 ดังนั้น 
p-p= 4 div x 0.1 V/div x 10
= 4 V

หมายเหตุ ค่าแรงดันไฟสลับ (รูปคลื่นไซน์) ที่อ่านได้จากออสซิลโลสโคปจะไม่เท่ากับค่าที่วัดได้จากเอซีโวลต์มิเตอร์ เพราะค่าที่ได้จากออสซิลโลสโคปเป็นค่า V p-p ส่วนค่าที่วัดได้จากเอซีโวลต์มีเตอร์เป็นค่า V rms การเปลี่ยนค่าแรงดันไฟสลับจาก V p-p เป็น V rms อาจทำได้ดังนี้ 
 


เราสามารถหาคาบหรือช่วงเวลาระหว่างสองจุดใด ๆ บนสัญญาณที่กำลังตรวจสอบได้ ดังขั้นตอนต่อไปนี้
1.   ปรับสวิตช์เลือก TIME/DIV ไปอยู่ที่ตำแหน่งที่เหมาะสมและสอดคล้องกับความถี่ของสัญญาณที่กำลังตรวจสอบ โดยให้ช่วงระหว่างสองจุดที่ต้องการคือ P และ Q ดังแสดงในรูป 11 

2.   นับจำนวนช่องระหว่างจุด P และ Q
ช่วงเวลาระหว่างสองจุด ใด ๆ หาได้จากสมการ
ช่วงเวลาระหว่างสองจุด    =    ความไวทางแกนนอน x จำนวนช่องระหว่างสองจุด
จากรูปคลื่นในรูป11 จุด P และ Q ห่างกัน 2 ช่อง ถ้าสวิตช์เลือก TIME/DIV ตั้งไว้ที่ 2 ms/div ดังนั้นช่วงเวลาระหว่างจุด P และ Q 
t    =    2 ms/div x 2 div
      =    4 ms
3.   อาศัยหลักการเดียวกันนี้ อาจหาคาบ (period) T ของรูปคลื่นได้
เนื่องจาก    คาบ    =    ช่วงเวลาระหว่างสองจุดที่มีเฟสตรงกัน
จากรูปคลื่นในรูป 11 จุด A และ B มีเฟสตรงกัน
ดังนั้นT    =    ช่วงเวลาระหว่างจุด A และ B
      =    2 ms/div x 4 div
      =    8 ms

เราอาจวัดความถี่ของสัญญาณที่ต้องการตรวจสอบได้ 2 วิธี
วิธีแรก หาความถี่จากความสัมพันธ์  
จากหัวข้อ 2 การวัดเวลา เราสามารถวัดคาบ (T) ของสัญญาณได้ ส่วนกลับของคาบ T คือความถี่ f ของสัญญาณ เช่น คาบของสัญญาณที่ต้องการตรวจสอบ  ความถี่ f จะมีค่าดังนี้ 

วิธีที่สอง หาความถี่จากรูปลิสซาจูส (Lissajou's Figures)
การหาความถี่โดยวิธีนี้ต้องอาศัยเครื่องกำเนิดสัญญาณ (signal generator) ซึ่งให้สัญญาณที่ทราบความถี่ โดยมีขั้นตอน ดังนี้
1.   บิดสวิตช์เลือก TIME/DIV ในทิศทวนเข็มนาฬิกาจนสุดที่ x-y
2.   ต่อสัญญาณที่ต้องการวัด สมมติมีความถี่ f(y) เข้าออสซิลโลสโคปทางขั้วต่อ input CH1 และสัญญาณที่ทราบความถี่ f(x) จากเครื่องกำเนิดสัญญาณเข้าทางขั้วต่อ input CH2 จะเกิดเส้นภาพที่มีรูปร่างต่าง ๆ กัน ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนระหว่าง f (y) และ f (x) ดังรูป 12 รูปเหล่านี้เรียกว่า ลิสซาจูส 

รูป 12

3.   เนื่องจากเราทราบค่า f(x) ดังนั้นจึงหา f(y) ได้ เช่น บนจอภาพปรากฏรูปคลื่นตรงกับรูปขวามือสุดของแถวบน และ f(x) ซึ่งอ่านค่าจากเครื่องกำเนิดสัญญาณได้เท่ากับ 100 Hz ดังนั้น