TS TP Physique n 3 UTILISATION DE L OSCILLOSCOPE Objectifs : - Connaître le rôle de l oscilloscope - Savoir effectuer les réglages pour visualiser correctement une tension alternative - Connaître les principaux réglages du générateur basse fréquence (GBF) 1. Description de l oscilloscope numérique Rigol Voir fiche jointe 2. Visualisation d une tension alternative Mettre l oscilloscope sous tension. Relier le générateur de tension alternative 12 V à la voie CH1 de l oscilloscope à l aide d une fiche spéciale. Appuyer sur la touche AUTO et attendre l affichage correct de la courbe. Utilisation des commandes verticales (utiliser la fiche jointe) - Tourner le bouton vers la droite puis vers la gauche. Que constatez-vous? - Appuyer sur le bouton. Que remarquez-vous? - Que vaut alors la grandeur «POS» visible dans la barre d état en bas de l écran lorsque le signal est centré? - Changer la sensibilité verticale en tournant le bouton. Que constatez-vous dans la barre d état (en bas de l écran à gauche)? Notez l unité de la valeur affichée. Que signifie-t-elle? Par la suite, on notera la sensibilité verticale k v. - Pressez le bouton puis tourner-le. Comment varie la valeur dans la barre d état? - Appuyer sur CH1. Appuyer sur le bouton gris 1 du menu correspondant à Couplage puis tourner le bouton 7 pour sélectionner GND. Appuyer sur 7 pour valider votre choix. Que constatez-vous? Sélectionner AC dans Couplage avant de poursuivre. Appuyer sur le bouton 6 pour enlever les commandes du menu. Configuration des commandes horizontales (utiliser la fiche jointe) - Tournez le bouton. Qu observez-vous? - Quelle est l unité de la valeur affichée dans la barre d état? Que signifie-t-elle? Cette valeur s appelle vitesse de balayage ou balayage horizontal ou sensibilité horizontale. Par la suite on la notera k h.
- Pressez le bouton puis tourner-le. Comment varie la valeur dans la barre d état? 3. Caractéristiques d une tension alternative Appuyer sur AUTO et régler l oscilloscope de façon à ne visualiser qu une seule période à l écran. Déplacez le signal sur l axe horizontal pour une détermination plus aisée. Période T de la tension : La valeur du balayage horizontal est k h =. Le nombre de divisions horizontales correspondant à une période est N h =.. La période T de la tension alternative est : T =.. En déduire la fréquence f : (Rappel : f = ) f =. Tension maximale U max : La sensibilité verticale est de k v =. Le nombre de divisions verticales mesurées à partir de l axe médian est N v =.. La tension maximale U max est alors de : U max =. La tension de crête à crête U cc (ou U pp ) est telle que : U cc = U max -U min = Remarque : si les réglages sont bien faits U max = -U min Vérification des valeurs mesurées : Dans les touches de menu, sélectionner Mesure. Dans le menu déroulant, appuyer sur le bouton gris 2 bouton de sélection 7. Appuyez sur ce bouton. U max s affiche à l écran : U max = «Tension».. puis choisir «Crête max» à l aide du Dans le menu déroulant, appuyer sur le bouton gris «Temps».. «Période» à l aide du bouton de 3 sélection 7. Appuyez sur ce bouton. La période T s affiche à l écran : T = 4. Visualisation d une tension à l aide du GBF Mettre le GBF sous tension. Le régler pour qu il affiche 250 Hz (vérifier que le voyant rouge est sur Hz, la gamme sur «100» et que le signal est ). Relier un voltmètre au GBF et régler la tension de sortie (Bouton 20) pour que le voltmètre affiche 4 V soit la tension efficace U eff telle que : U eff = On souhaite visualiser une seule période (environ) sur l écran. On dispose des calibres suivants sur l oscilloscope : - Balayage horizontal : 1 ; 2 ; 5 ; 10 ; 20 ; 50 ; 100 ; 200 ; 500 ns, s, ms ou s. - Sensibilité verticale 1 ; 2 ; 5 ; 10 ; 20 ; 50 ; 100 ; 200 ; 500 mv ou V. La période T du signal est alors 4,0x10-3 s. En déduire le calibre à utiliser : La tension maximale U max est donc de 5,7 V. En déduire le calibre à utiliser : Régler l oscilloscope avec les calibres trouvés (boutons ). Relier le GBF à l oscilloscope. Visualiser le signal. Vérifier vos valeurs en appuyant sur AUTO et Cycle unique. Le signal affiché est-il identique?
Cours : Um : tension maximale ou amplitude Um = tension maximale ou amplitude ( V ) Um = K v x N v K v = sensibilité verticale ( V/div ) N v = nombre de divisions verticales à partir de l axe médian T : période C est la plus petite durée au bout de laquelle la tension se reproduit identique à elle-même. T = période ( s ) T = K h x N h K h = sensibilité horizontale ou balayage ( s/div ) N ou f : fréquence C est le nombre de périodes par seconde. N h = nombre de divisions horizontale pour une période N = T 1 N = fréquence en Hertz ( Hz ) T = période ( s)
TS - TP Physique n 2 UTILISATION DE L OSCILLOSCOPE Objectifs : - Connaître le rôle de l oscilloscope - Savoir effectuer les réglages pour visualiser correctement une tension alternative - Connaître les principaux réglages du générateur basse fréquence (GBF) 5. Description de l oscilloscope numérique Rigol Voir fiche jointe 6. Visualisation d une tension alternative Mettre l oscilloscope sous tension. Relier le générateur de tension alternative 12 V à la voie CH1 de l oscilloscope à l aide d une fiche spéciale. Appuyer sur la touche AUTO et attendre l affichage correct de la courbe. Utilisation des commandes verticales (utiliser la fiche jointe) - Tourner le bouton vers la droite puis vers la gauche. Que constatez-vous? Quand on tourne ce bouton vers la droite, l oscillo affiche le signal plus haut à l écran sans le modifier. Quand on tourne ce bouton vers la gauche, l oscillo affiche le signal plus bas à l écran sans le modifier. - Que visualisez-vous en bas de l écran (notation POS) lorsque le signal est centré à l écran? On note POS = 0,00 mv - Changer la sensibilité verticale avec le bouton. Que constatez-vous dans la barre d état? Notez l unité affichée. Quand on tourne vers la droite, on augmente la taille du signal en diminuant la sensibilité verticale. Quand on tourne vers la gauche, on diminue la taille du signal en augmentant la sensibilité verticale. Dans la barre d état, la notation : CH1.5,00 V est affichée avec une valeur numérique variant de 5 V/div jusqu à 2,00 mv/div. - Appuyer sur CH1. Appuyer sur le bouton gris 1 du menu correspondant à Couplage puis tourner le bouton 7 pour sélectionner GND. Que constatez-vous? On observe une ligne horizontale : la tension visualisée à l écran est nulle. Sélectionner AC dans Couplage avant de poursuivre. Appuyer sur le bouton 6 pour enlever les commandes du menu. Configuration des commandes horizontales (utiliser la fiche jointe) - Tournez le bouton. Qu observez-vous? Quand on tourne le bouton vers la gauche, on augmente le balayage horizontal. (on visualise plus de périodes à l écran)
Quand on tourne le bouton vers la gauche, on diminue le balayage horizontal (on visualise moins de périodes à l écran). - Quelle est l unité de la valeur affichée dans la barre d état? La valeur affichée est notée Time = 5,OOO ms c est la valeur du balayage horizontal soit une division à l écran correspond à 5,OOO ms. - Tourner le bouton pour afficher dans la barre d état Time 1.000 s. Combien de temps met le spot pour traverser l écran? Peut-on parler de vitesse de balayage? Oui Durée de 12 secondes (6s pour la moitié de l écran) 7. Caractéristiques d une tension alternative Appuyer sur AUTO et régler l oscilloscope de façon à ne visualiser qu une seule période à l écran. (il faut régler la vitesse de balayage sur 2,000 ms/div). Déplacez le signal sur l axe horizontal pour une détermination plus aisée. Période T de la tension : La valeur du balayage horizontal est de. 2,000 ms/div La période T de la tension alternative est : T = 10 div x 2,000 ms = 20 ms En déduire la fréquence f : f = 1/T = 1/0.020 = 50 Hz Tension maximale U max : La sensibilité verticale est de. 5,00V / div La tension maximale U max est alors de : 3,8 div x 5,00 = 19 V La tension efficace U eff est telle que : U eff = U max / 2 = 13,4 V La tension de crête à crête U cc (ou U pp ) est telle que : U cc = U max -U min = 13,4 (-13,4) = 26,8 V Vérification des valeurs mesurées : Dans les touches de menu, sélectionner Mesure. Dans le menu déroulant, appuyer sur le bouton gris 2 «Tension».. puis choisir «Crête max» à l aide du bouton de sélection 7. Appuyez sur ce bouton. U max s affiche à l écran : U max = 19,4 V Dans le menu déroulant, appuyer sur le bouton gris 3 «Temps».. «Période» à l aide du bouton de sélection 7. Appuyez sur ce bouton. La période T s affiche à l écran : T = 20 ms 8. Visualisation d une tension à l aide du GBF Mettre le GBF sous tension. Le régler pour qu il affiche 250 Hz (vérifier que le voyant rouge est sur Hz). Relier un voltmètre au GBF et régler la tension de sortie (Bouton «GAIN») pour que le voltmètre affiche 4 V.
On dispose des calibres suivants sur l oscilloscope : - Balayage horizontal : 1 ; 2 ; 5 ; 10 ; 20 ; 50 ; 100 ; 200 ; 500 ns, s, ms ou s. - Sensibilité verticale 1 ; 2 ; 5 ; 10 ; 20 ; 50 ; 100 ; 200 ; 500 mv ou V. Calculer la période T du signal : En déduire le calibre à utiliser. Calculer la tension maximale U max : En déduire le calibre à utiliser. Régler l oscilloscope avec les calibres trouvés (boutons ). Relier le GBF à l oscilloscope. Visualiser le signal. Vérifier vos valeurs en appuyant sur AUTO et Cycles multi???? ou Repetitif Le signal affiché est-il identique?