Питание на цепь поступает с источника постоянного тока GB1 через кнопочный выключатель SB1. Через конденсатор С1 с цепи снимают сигнал включения питания и используют его в качестве сигнала внешней синхронизации осциллографа. Сам осциллограф должен работать в режиме ждущей развертки (кнопка "АВТ.-ЖДУЩ" нажата) с внешней синхронизацией (кнопка "ВНУТР.-ВНЕШН." нажата), с открытым входом.
Но вначале нужно установить на осциллографе автоматический режим работы развертки, сместить линию на нижнее деление масштабной сетки, а затем, нажав кнопку SB1, установить входным аттенюатором такую чувствительность осциллографа, чтобы линия развертки оказалась отклоненной от первоначального положения на 3…4 деления. Конечно, при переключении кнопок аттенюатора будет изменяться положение исходной линии, поэтому не забывайте корректировать его ручкой смещения луча по вертикали. Но начало развертки должно быть в нижнем левом углу (конечно, при отключенном питании цепи).
Катушку L1 желательно использовать с возможно большей индуктивностью.
Хорошие результаты получаются, например, с первичной обмоткой трансформатора ТВК-110ЛМ. Тогда с батареей питания напряжением 4,5 В удастся получить отклонение линии развертки на три деления при чувствительности осциллографа 0,05 В/дел.
Такого же результата по отклонению линии развертки нужно добиться при подключении входного щупа ("земляной" остается на месте) осциллографа к точке соединений резисторов R1 и R2. Но в этом случае пользуются лишь подстроечным резистором R1, регулирующим ток в ветви, а значит, падение напряжения на резисторе R2.
Вот теперь кнопку SB1 отпускают, устанавливают ждущий режим и подбирают уровень синхронизации и полярность сигнала (ручка "СИНХР.") такими, чтобы при нажатии кнопки запускалась развертка осциллографа, т. е. луч "пробегал" по экрану один (!) раз. Длительность развертки устанавливают равной 50 мс/дел. (если индуктивность катушки небольшая, можно ставить 20 мс/дел. и даже 10 мс/дел.).
Подключив входной щуп осциллографа к резистору R3, нажмите кнопку и просмотрите на экране кривую нарастания напряжения - она будет похожа на приведенную на рис. 73, а. Как только экран погаснет (генератор развертки будет "ждать" очередного запускающего сигнала), отпустите кнопку - теперь луч осциллографа очертит линию, показанную на рис. 73, б.
Для сравнения подключите осциллограф к ветви, в которой нет индуктивности, - к резистору R2 и вновь нажмите, а затем отпустите кнопку. На экране увидите практически мгновенно нарастающее (рис. 73, в) или спадающее (рис. 73, г) напряжение. Как видите, характер изменения одинакового напряжения на одинаковых нагрузочных резисторах R2 и R3 различен - в ветви с индуктивностью из-за явления самоиндукции он более пологий.
Конечно, по длительности нарастания или спада напряжения можно судить об индуктивности испытываемой катушки, но этот вопрос не входит в планы данного рассказа.
Рис. 73
Петля гистерезиса - какая она? Надеемся, что многие из вас встречали ее изображение на страницах популярной литературы, характеризующее зависимость индукции (В) в сердечнике от напряженности (Н) магнитного поля. Знание такой зависимости позволяет судить, скажем, о максимально возможном токе через первичную обмотку выходного трансформатора, при котором не будет искажаться форма передаваемого (трансформируемого) сигнала или будет соблюдаться заданный коэффициент трансформации. Если же ток превысить, сердечник трансформатора (его магнитопровод) войдет в насыщение, коэффициент трансформации упадет, а форма синусоидального сигнала окажется весьма искаженной.
Для просмотра кривой гистерезиса на экране осциллографа нужно собрать установку по схеме, приведенной на рис. 74. В качестве трансформатора Т1 использован известный вам ТВК-100ЛМ. Его вторичную обмотку включают как сетевую и подают на нее переменное напряжение с автотрансформатора (скажем, ЛАТРа), обеспечивающего в данном случае регулировку напряжения в пределах 15…60 В.
Рис. 74
В цепь первичной обмотки включают цепочку из параллельно соединенных постоянного резистора R1 и переменного R2 - падающее на ней переменное напряжение, характеризующее ток первичной обмотки, а значит, напряженность магнитного поля, подают на вход горизонтальной развертки осциллографа. Ко вторичной обмотке подключают интегрирующую цепочку R3C1 (конденсатор обязательно бумажный с номинальным напряжением не менее 300 В), сигнал с которой поступает на вход вертикальной развертки осциллографа. Этот сигнал будет пропорционален величине магнитной индукции в сердечнике.
В итоге на экране осциллографа можно наблюдать кривую взаимозависимости двух магнитных величин - магнитной индукции и напряженности магнитного поля. Но сначала подготовим для таких наблюдений сам осциллограф.
Начнем с горизонтальной развертки. Кнопка "РАЗВ. -ВХ. Х" должна быть нажата (развертка от внешнего сигнала), остальные ручки управления разверткой могут находиться в любом положении. Вход осциллографа закрытый, чувствительность минимальная (50 В/дел.), входной щуп пока не подключают. С автотрансформатора подают напряжение около 15 В и переменным резистором устанавливают длину линии развертки, например равную четырем делениям (рис. 75, а). Если она не получается такой даже при крайнем левом по схеме положении движка переменного резистора R2, немного увеличивают напряжение с автотрансформатора.
Затем подключают к конденсатору С1 входной щуп осциллографа и изменением чувствительности добиваются длины появившейся вертикальной линии (входной сигнал с гнезда "ВХОД X" снимают), тоже равной четырем делениям. Если она получается больше или меньше (ведь регулировка чувствительности в осциллографе скачкообразная), можно скорректировать под нее длину линии развертки переменным резистором R2.
Рис. 75
После этого подают на осциллограф оба сигнала и наблюдают изображение в форме эллипса (рис. 75, б). Увеличивают напряжение, подаваемое с автотрансформатора на испытываемый трансформатор. Эллипс вытягивается и при определенном напряжении (около 30 В) на его концах можно наблюдать загибы (рис. 75, в), характерные для гистерезиса. При дальнейшем повышении напряжения (в данном случае максимум до 60 В, но на короткое время) концы эллипса исказятся (рис. 75, г), что будет свидетельствовать о чрезмерных искажениях сигнала в трансформаторе. В этом нетрудно убедиться, если проконтролировать осциллографом сигнал на вторичной обмотке при работе осциллографа и автоматическом или ждущем режиме (конечно, при минимальной чувствительности, поскольку напряжение на обмотке может быть сравнительно высоким).
Известно, что напряженность магнитного ноля в сердечнике (магнитопроводе) трансформатора определяется числом ампер-витков, т. е. произведением тока через обмотку на число ее витков. Отсюда нетрудно сделать вывод о способе определения этого показателя - достаточно установить такое напряжение с автотрансформатора, при котором начинаются искажения эллипса, измерить (например, по падению напряжения на резисторе R1) ток через обмотку и умножить его на число витков обмотки.
А если нужно определить ампер-витки для неизвестного сердечника? Тогда нужно намотать на него две обмотки, как у трансформатора, расположив между ними электростатический экран, чтобы напряжение на вторичной обмотке определялось только электромагнитной индукцией, и провести испытания по приведенной методике. В зависимости от напряжения на вторичной обмотке иногда приходится подбирать резистор R3, чтобы получить изображение эллипса.
Как ""увидеть" звук? Очень просто - нужно подключить ко входу усилителя 3Ч динамическую головку ВА (рис. 76) или абонентский громкоговоритель, а к выходу - резистор нагрузки Rн (вместо динамической головки). К выводам резистора подсоединяют входные щупы осциллографа, работающего в автоматическом режиме.
Рис. 76
Разговаривая перед динамической головкой, будете наблюдать на экране осциллографа резкие всплески линии развертки (рис. 77, а) - это электрические колебания звуковой частоты, преобразованные динамической головкой из звуковых колебаний.
Если издавать какой-то протяжный звук постоянной громкости, можно ручками управления разверткой осциллографа засинхронизировать изображение (рис. 77, б) и даже измерить частоту звука.
Вместо динамической головки или громкоговорителя ко входу усилителя можно подключать микрофон, телефонный капсюль или другой преобразователь звуковых колебаний в электрические и сравнивать их по чувствительности.