Radio-club F6KFA de Rueil-Malmaison (92)

Apprends à utiliser 
un Oscilloscope...!


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A quoi ça sert?

Un oscilloscope permet d'observer des variations de tensions électriques dans un certain laps de temps, qui peut être réglé de quelques secondes à quelques milliardièmes de secondes (nanosecondes)...!
C'est un appareil indispensable à tout électronicien, pour vérifier le fonctionnement correct d'un appareil que l'on a fabriqué, ou pour déterminer avec précision la partie défaillante d'un appareil en panne.
(Appareil en général assez cher, mais plusieurs oscilloscopes sont en libre utilisation au radio-club F6KFA)

Comment ça marche?

Lorsqu'on allume un oscilloscope, celui-ci commence par tracer une ligne horizontale de gauche à droite (sous la forme d'un spot lumineux), puis, lorsqu'il arrive au bout de l'écran, revient instantanément à gauche, pour retracer la même ligne, cycle qu'il répète indéfiniment.

La durée de la traversée de l"écran (balayage) est réglable par le plus gros bouton de l'oscilloscope, appelé "Base de Temps". Si ce bouton est tourné vers la droite, le balayage s'accélère, et nous apparait maintenant comme une ligne continue (En effet, dès que la durée de balayage devient inférieure à 0,05 secondes (50 ms), nos yeux ne peuvent plus suivre la vitesse du spot lumineux, et donnent l'illusion d'un phénomène continu...)

  

Rappel:

0,1 s = 100 ms (millisecondes)
0,01 s = 10 ms (millisecondes)
0,001 s = 1 ms (milliseconde)
0,1 ms = 100 us (microsecondes)
0,01 ms = 10 us (microsecondes)
0,001 ms = 1 us (microsecondes)
0,1 us = 100 ns (nanosecondes)
0,01 us = 10 ns (nanosecondes)
0,001 us = 1 ns (nanoseconde)

Un voltmètre temporel...

Réglons la "Base de Temps" à 10 secondes. La ligne centrale représente la référence "zéro volts". Si l'on connecte une pile de 4,5 volts sur la sonde de l'oscilloscope, la trace se décale d'autant vers le haut, puis revient aussitot à zéro dès que l'on déconnecte la pile. La trace peut même se décaler vers le bas si l'on inverse les polarités de la pile...

Nous disposons maintenant d'un voltmètre à double sens, qui va nous permettre d'observer toutes sortes de phénomènes physiques générant des tensions variables, positives ou négatives.
L'ampleur du décalage de la trace est réglable par un bouton de l'oscilloscope, appelé "Amplitude". Si ce bouton est tourné vers la droite, la sensibilité augmente, afin d'observer des tensions de quelques millivolts comme celles provenant par exemple d'un microphone...

  

Rappel:

0,1 V = 100 mV (millivolts)
0,01 V = 10 mV (millivolts)
0,001 V = 1 mV (millivolt)
0,1 mV = 100 uV (microvolts)
0,01 mV = 10 uV (microvolts)
0,001 mV = 1 uV (microvolt)

Période ou Fréquence...?

Lorsqu'un signal électrique passe alternativement au dessus et au dessous du "zéro volts", on parle de courant alternatif. Si ces passages se reproduisent toujours à la même vitesse, on parle de cycle ou de période, que l'on peut repérer sur l'oscilloscope entre les 2 endroits ou la courbe redémarre un nouveau cycle:

La Fréquence d'un courant alternatif, c'est le nombre de fois que la même forme du signal revient à l'écran pendant la durée totale d'une seconde. Autrefois exprimée en cycles par secondes (c/s), on utilise aujourd'hui le hertz (Hz), en souvenir des travaux du physicien allemand Heinrich Hertz sur les ondes radio vers 1885.

Visualiser les vibrations de sa voix...

Si l'on ne possède pas de microphone, on peut en fabriquer un de fortune à l'aide d'un petit Haut-Parleur (récupérable dans un appareil audio en panne...). Pour observer sa voix à l'oscilloscope, il suffit de connecter la sonde aux bornes du haut-parleur, puis de régler la base de temps sur 10 ms (1ms par division horizontale du quadrillage) et l'amplitude sur 10 mV par division verticale du quadrillage.
Observer les variations de tension à l'oscilloscope lorsqu'on appuie ou tire délicatement sur la membrane du haut parleur: la trace doit passer alternativement au dessus et au dessous de la référence "zéro volts". Approcher le haut parleur de la bouche, et chanter ou siffler quelques notes de musique... des sinusoides apparaissent, plus ou moins serrées, selon la fréquence des notes de musique!

  

Quelques fréquences musicales... avec les périodes correspondantes:

Do = 262 Hz (période = 3,8 ms)
Ré = 294 Hz (période = 3,4 ms)
Mi = 330 Hz (période = 3,0 ms)
Fa = 349 Hz (période = 2,9 ms)
Sol = 392 Hz (période = 2,6 ms)
La = 440 Hz (période = 2,3 ms)
Si = 494 Hz (période = 2,0 ms)
Do = 523 Hz (période = 1,9 ms)

Recherches sur Internet:

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F6ICS / Jan 2010