Ossilloskoop

'n Ossilloskoop is 'n elektroniese instrument waarmee 'n wisselende elektriese spanning se golfvorm vertoon kan word. In die instrument is 'n elektronstraal wat, in ooreenstemming met 'n insetsein se veranderinge, oor die skerm las en die golfvorm daarop teken. Die ossilloskoop word ook gebruik om die amplitude (golfgrootte) en die frekwensie (aantal siklusse per sekonde) van 'n golf te bepaal.

Die ossilloskoop is van 'n elektronstraalbuis (ook 'n katodestraalbuis genoem) voorsien, met 'n katode wat 'n bundel elektrone uitstuur wat 'n ligkolletjie op die skerm maak. In die buis is daar x-plate (horisontale defleksieplate) en y-plate (vertikale defleksieplate) waarmee beheer oor die beweging van die elektronstraal uitgeoefen kan word. Wanneer 'n elektriese spanning byvoorbeeld op die x-plate aangelê word, sal dit die elektronstraal horisontaal verplaas, terwyl ʼn spanning op die y-plate die straal vertikaal sal laat uitwyk.

'n Gelykspanning (op die x- of y-plate) sal die elektronstraal na 'n sekere posisie verplaas en dit daar hou, maar 'n wissel spanning sal die straal heen en weer laat beweeg in ooreenstemming met die verandering in die spanning. Die x-plate in 'n ossilloskoop is gewoonlik aan 'n tydbasisgenerator ('n soort ossillator) verbind wat die elektronstraal teen 'n sekere frekwensie (tempo) horisontaal oor die skerm sal laat beweeg. As die straal vinnig van links na regs oor die skerm beweeg, vorm dit 'n lyn op die skerm.

Die y-plate van 'n ossilloskoop is gewoonlik aan die insetpunt verbind. 'n Wisselende spanning by die inset sal die elektronstraal op en af laat beweeg, en terwyl dit dan van links na regs beweeg, word die golfvorm afgebeeld. 'n Ossilloskoop is dus veral geskik vir die meet van wisselspanning. ʼn Wisselspanning met 'n klein amplitude (‘n lae spanning) word gewoonlik deur 'n versterker in die ossilloskoop gestuur, waardeur die spanning (sein) sodanig versterk word dat die golf groot en duidelik op die skerm vertoon word.

Die gevoeligheid van 'n ossilloskoop word ook gewoonlik uitgedruk in die aantal volt (V) wat nodig is om die elektronstraal 1 cm vertikaal op die skerm te verplaas. Sonder 'n versterker word 20 V/cm byvoorbeeld vir 'n 1 cm-verplasing vereis, terwyl slegs 100 mV/cm (0,1 V/cm) met behulp van die versterker voldoende is vir dieselfde verplasing.

Tydbasisgenerator

Sonder ʼn tydbasisgenerator (ossillator) sal die elektronstraal (ligkolletjie) op ʼn ossilloskoop se skerm slegs op een plek op en af beweeg wanneer ʼn stelwisselende spanning aan die y-insetpunt verbind word. Om dus die wisselspanning se golfvorm sigbaar te maak, moet die straal van links na regs, en terselfdertyd op en af oor die skerm beweeg. Die horisontale beweging (van links na regs) word met behulp van 'n tydbasisgenerator verkry wat 'n bestendige wisselende spanning op die x-plate van die ossilloskoop aanlê.

Die ossillator is gewoonlik verstelbaar sodat die tempo van beweging verstel kan word. As die elektronstraal byvoorbeeld teen 'n frekwensie van 50 Hz (50 keer per sekonde) horisontaal oor die skerm beweeg terwyl 'n sein van 50 Hz aan die y-insetpunt verbind word, sal 'n stilstaande golf (byvoorbeeld 'n sinusgolf) op die ossilloskoop se skerm gevorm word. Die snelheid waarmee 'n elektronstraal oor 'n skerm beweeg, is eweredig aan die frekwensie van die insetsein. Teen 'n frekwensie van 50 Hz sal die straal byvoorbeeld teen 1 cm/0,02 sek beweeg,

want t =${1 \over f}$ = ${1 \over 50}$ 0=0,02, waar t die tyd en f die frekwensie is. Die frekwensie van 'n golf kan dus bereken word indien die tyd wat dit 'n straal neem om 1 cm te beweeg, bekend is. Tydsduur van 0,01 sek is byvoorbeeld gelyk aan 'n frekwensie van 100 Hz aangesien f= ${1 \over f}$.

Sinchronisasie

Om 'n stilstaande beeld van 'n golf op 'n ossilloskoop se skerm te verkry, moet die frekwensie van die insetsein met die van die tydbasisgenerator ooreenstem. Sodra daar 'n klein verskil is, sal die golf neig om oor die skerm te beweeg (dryf) en die golfvorm sal nie duidelik vertoon word nie.

Wanneer 'n sein dus by die inset van die instrument ingevoer word, word die tydbasistempo met die hand verstel totdat 'n stilstaande golf verkry word. Aangesien dit soms feitlik onmoontlik is om die 2 frekwensies dieselfde te kry, sal ʼn stilstaande golf nie verkry word nie en daarom word van sinchronisasie gebruik gemaak. Die tydbasisgenerator word voorsien van 'n sneller wat deur die insetsein geaktiveer word. Elke keer wanneer die insetsein met 'n nuwe siklus begin, word die tydbasisgenerator gesneller en die twee frekwensies sodoende gesinchroniseer.

Gebruike

Ossilloskope word in fisiese en chemiese laboratoria en in elektroniese werkwinkels gebruik. 'n Ossilloskoop is byvoorbeeld feitlik onmisbaar by die herstel van televisiestelle. Op die televisiestelle se stroomkringdiagramme word tipiese golfvorms vir sekere punte gewoonlik aangetoon.

Dit stel die tegnikus in staat om 'n fout vinnig op te spoor deurdat hy die golfvorms op die ossilloskoop met die op die diagram kan vergelyk. In laboratoria word ossilloskope vir die meet van wisselspanningsgolfvorms gebruik. Aangesien fisiese groothede soos druk en lengte egter ook soms gemeet moet word, word aanvoelers en omsetters dikwels gebruik om die groothede in elektriese seine om te sit en dit dan met behulp van ʼn ossilloskoop te meet.

Medici gebruik die ossilloskoop dikwels as 'n kardiograaf. Die kenmerkende golf patroon van die hart se klop met die meegaande "biep"- geluid word byvoorbeeld dikwels op televisie en in rolprente gesien. Vir die bewaring van sekere golfvormbeelde word 2 metodes algemeen gebruik. Die een is om die golfvorms te fotografeer en die ander is om van die ossilloskoop se geheue gebruik te maak. In die geheue word golfvorms bewaar om dit met nuwe golfvorms te vergelyk.

Bronnelys

• Wêreldspektrum, 1982, ISBN 090840963X, volume 22, bl. 32