Utilisation d'un oscilloscope | Sciences de l'ingénieur - Outils d'étude électrique
Introduction à l'oscilloscope
Découvrez l'utilisation de l'oscilloscope pour mesurer des signaux électriques
Présentation de l'oscilloscope
Description générale
Un oscilloscope est un instrument de mesure électronique qui permet de visualiser l'évolution d'une tension électrique en fonction du temps. Il affiche un graphique de la tension en fonction du temps, appelé oscillogramme.
- 1 Écran (écran cathodique ou LCD)
- 2 Système de balayage horizontal
- 3 Système de déviation verticale
- 4 Système de synchronisation
Les boutons et commandes
Panneau de contrôle
Ce réglage permet d'ajuster la hauteur de la trace sur l'écran. Il détermine combien de volts correspondent à une division verticale. Par exemple, 1V/div signifie que 1 division verticale représente 1 volt.
Ce réglage permet d'ajuster la vitesse de balayage horizontal. Il détermine combien de temps correspond à une division horizontale. Par exemple, 1ms/div signifie que 1 division horizontale représente 1 milliseconde.
Branchement des sondes
Connexion au circuit
La sonde passive est la plus courante. Elle se compose d'un câble coaxial avec une pointe de contact et une pince de masse. La sonde passive divise la tension par un facteur (généralement 10) pour protéger l'oscilloscope.
- Connecter la pince de masse à la masse du circuit
- Connecter la pointe de la sonde au point de mesure
- S'assurer que la masse commune est respectée
- Vérifier la compensation de la sonde
Mesure de tension
Calcul de la tension
La tension crête (ou amplitude) d'un signal est calculée en mesurant le nombre de divisions verticales entre le maximum et le minimum du signal, puis en multipliant par la sensibilité verticale.
Pour un signal sinusoïdal, la tension efficace est reliée à la tension crête par la relation : Ueff = Ucrête / √2
Mesure de période et de fréquence
Calcul du temps
La période d'un signal est calculée en mesurant le nombre de divisions horizontales pour une période complète du signal, puis en multipliant par la base de temps.
La fréquence est l'inverse de la période. Elle est calculée à partir de la période mesurée.
Modes de visualisation
Différents modes
- Couplage DC : transmet la composante continue et alternative
- Couplage AC : ne transmet que la composante alternative (bloque la composante continue)
- Couplage GND : met l'entrée à la masse pour repérer le zéro
- Synchronisation sur front montant ou descendant
- Niveau de seuil de synchronisation
- Source de synchronisation (Canal 1, Canal 2, EXT)
Mesure de phase
Différence de phase
Lorsque deux signaux sinusoïdaux de même fréquence sont observés simultanément, la différence de phase peut être déterminée en mesurant le décalage temporel entre les deux signaux et en le rapportant à la période.
En mode XY, l'oscilloscope trace une figure de Lissajous qui permet de déterminer la différence de phase entre deux signaux de même fréquence.
Exercice d'application
Analyse d'un signal
Sur un oscilloscope, un signal sinusoïdal occupe 4 divisions verticales de crête à crête avec un calibre de 2V/div. Le signal fait 5 périodes sur une longueur horizontale de 10 divisions avec une base de temps de 1ms/div.
1. Calculer l'amplitude du signal.
2. Calculer la tension efficace.
3. Déterminer la période du signal.
4. Calculer la fréquence du signal.
Solution de l'exercice
Correction détaillée
L'amplitude (tension crête) est calculée en multipliant le nombre de divisions par la sensibilité verticale :
L'amplitude du signal est donc de 8 volts.
Pour un signal sinusoïdal, la tension efficace est reliée à la tension crête par la relation :
La tension efficace est donc d'environ 5.66 volts.
La période est calculée en mesurant le temps pour une période complète. Si 5 périodes occupent 10 divisions avec une base de temps de 1ms/div, alors :
La fréquence est l'inverse de la période :
Résumé
Points clés
- Calibre en volts/division
- Ajuste la hauteur de la trace
- Permet de mesurer l'amplitude
- Calibre en secondes/division
- Ajuste la vitesse de balayage
- Permet de mesurer la période
- Amplitude (crête) : nombre de divisions × sensibilité verticale
- Tension efficace : Ueff = Ucrête / √2
- Période : nombre de divisions × base de temps
- Fréquence : f = 1/T
Conclusion
Félicitations !
Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences en électronique