Oscilloscope Cathodique

Oscilloscope Cathodique


Introduction


Le terme « Oscilloscope » désigne un appareil de mesure qui permet de
visualiser les variations d’une tension en fonction du temps ou en fonction
d’une autre tension. Il permet aussi de mesurer la fréquence des signaux alternatifs
ainsi que le déphasage entre deux signaux.





Le But De La Manipulation


Le but de cette manipulation est d’apprendre à effectuer diverses mesures
de signaux à l’aide de l’oscilloscope.














Étude Théorique


Mesure De
Tension :


Pour pouvoir mesurer une tension en utilisant l’une des deux voies de
l’Oscilloscope, il faudrait choisir un calibre de telle manière que l’amplitude
du signal crête à crête occupe la majeure partie de l’écran sans dépassement
(pour diminuer les causes d’erreurs).


Mesure De Fréquence :


Pour mesurer la fréquence d’un signal, on choisit une position de la base
de temps de telle manière que la période du signal occupe la majeure partie de
la longueur de l’écran.


Mesure De
Déphasage :


Pour pouvoir mesurer le déphasage entre deux signaux : il faudrait
les observer simultanément. Pour cela les deux tensions doivent être prise par
rapport à un même point qui est le point de masse.


- Première
méthode :


ê Méthode directe


Soit deux signaux dont l’un est
déphasé par rapport à l’autre ; le déphasage (en degrés) est : j = (t/T) x 360°





- Deuxième
méthode :


ê Méthode de Lissajous


a)- cas de deux signaux de même
fréquence :


Cette méthode consiste à obtenir
des courbes dans un plan par déplacement d’un plan dont les coordonnées sont
des fonctions d’un même paramètre.


Pour utiliser cette méthode,
mettre l’oscilloscope en balayage horizontal.


Remarque : avant de faire les mesures, fixer le
spot au milieu des axes (centre de l’écran).


X = Ve(t) = A sin(wt)


Y = Vs(t) = B sin(wt+j)


Avec a= 2Y _x=0 et b=2Y _max


On montre que sin (j)= a/b
donc : j = arcsin(a/b)


Remarque : cette méthode ne permet pas de connaître le sens du
déphasage.





b)- cas de deux signaux de fréquences
différentes :


On applique à la voie I et la voie II de l’oscilloscope deux signaux de fréquences
différentes et en mettant l’oscilloscope en balayage horizontal (Hor.ext) on
obtient une courbe fermée. Si le rapport F_x/F₀ est une
fraction irréductible (F₀ : fréquence de valeur fixe et F_x
fréquence variable).


Donc on peut déterminer F_x
si on connaît la valeur de F₀
par relation : F_x/F₀ = N_x/N_y


Note : N_x est le
nombre de contacts de la courbe
avec l’horizontal.


N_y est le nombre de contacts de la courbe avec le vertical.














Matériels Utilisés


ü oscilloscope.


ü Générateur de tension.


ü Générateur de basse fréquence GBF.


ü Résistance variable.


ü Condensateur.


ü Voltmètre.


La Manipulation


a)_ Mesure De
Tension :


A l’aide du générateur de tension, on applique une tension alternative à
l’entrée de la voie 1 de l’oscilloscope :


ê On relevé le signal par point sur une feuille millimétrique.


ê On mesure son amplitude crête à crête.


ê On mesure cette tension à l’aide d’un voltmètre.

V (générateur)	2 V	4 V	6 V
Calibre V/Cm	2V/cm	5 V/cm	5 V/cm
Nb. De Cm	4,4cm	2,5cm	4,1cm
V. crête è crête (V.)	8,8 V	12,5 V	20.5 V
V max = V c à c/2v	4,4 V	6,25V	10,25 V
V du voltmètre (V)	2 V	4 V	6 V
Veff = Vmax /Ö2 (V)	1,41 V	4,41V	7,24V

b)_ Mesure De
Fréquence :


A l’aide du GBF, on applique à l’entrée de la voie 1 de l’oscilloscope,
un signal sinusoïdal, carré puis rectangulaire pour une fréquence supérieure à 300Hz.

Signal
F (Hz) affichée sur GBF	300 Hz	300 Hz	300 Hz
Calibre base de temps ms/cm	1 ms/cm	1 ms/cm	2 ms/cm
Nb. De Cm sur période	4.5cm	4.5cm	4,5cm
T(s)	4, 5ms	4.5ms	9ms
F = 1/T(Hz)	223 Hz	223Hz	112 Hz

c)_ Mesure De
Déphasage :


v
Méthode directe :


On réalise le montage de la figure 1 où "G" est un générateur
de tension alternative réglé à 6V, "C" est une capacité de valeur égale
à 2mf
et "R" est la résistance variable.

R(KW)	2	4	6
T(cm)	4cm	4cm	4cm
t(cm)	0,5	0.3	0.2
j = t/T*360°	45°	25°	18°

v
Méthode de Lissajous :


Pour le même montage que celui de la figure 1, on détermine le déphasage
selon le

R(KW)	2	4	6
a(cm)	2,2cm	1,8cm	0.6cm
b(cm)	4cm	4cm	4cm
sin j = a/b	0,55	0,45	0,15
j = arc sin (a/b) (°)	33,36°	26,74°	8,62°
j (rad)

d)_ Étalonnage
D’un GBF :


Il s’agit de vérifier de l’étalonnage en fréquence d’un GBF de fréquence
F_x (variable) en prenant comme référence F0 d’un générateur de
tension qui est de 50Hz fixe pour cela:


-
On met l’Oscilloscope en
balayage horizontal et le signal du générateur.


-
On envoie le signal de GBF
sur la voie I de l’Oscilloscope et le signal du générateur de tension sur la
voie II, puis on varie la fréquence du GBF jusqu’à obtenir une figure stable
sur l’écran.

F (Hz) affiché	30Hz	59Hz	81Hz	110Hz
1Nx	1	1	3	2
Ny	2	1	2	2
Nx/Ny	0,5	1	1,5	2
Fx = F0 * Nx/Ny	25Hz	50Hz	75Hz	100Hz
Forme de la courbe

Comparaison et Interprétation


ê Pour le 1^ier tableau :


A partir des
résultats du 1^ier tableau, on remarque que le voltmètre nous
affiche la valeur V_eff.


ê Pour le 2^ème tableau :


On remarque que chaque tension avoir un graph est chaque
tension=tension final


ê Pour le 3^ème et le 4^ème tableau :


Après le changement effectué dans résistance, on a obtenu Q de deux
façons (Q est le déphasage de chaque valeur).


On remarque que la valeur de Q est rapprochée dans le premier et le
deuxième tableau et ceci due à l’existence de l’incertitude dans les mesures.











Conclusion


Par ces nombreuses expériences, on conclut que l’Oscilloscope" est
un appareil de différentes tâches et très important pour les spécialistes car
il leurs permet de vérifier la validité des autres appareils ou bien l’exploiter
seul.