راسم إشارة

Illustration showing the interior of a cathode-ray tube for use in an oscilloscope. Numbers in the picture indicate: 1. Deflection voltage electrode; 2. Electron gun; 3. Electron beam; 4. Focusing coil; 5. Phosphor-coated inner side of the screen

A Tektronix model 475A portable analog oscilloscope, a very typical instrument of the late 1970s

راسم الاهتزاز المهبطي يسمى ايضا راسم التذبذبتكترونيكس نوع 465.

راسم الاهتزاز المهبطي يطلق عليه كذلك راسم الإشارة بالإنگليزية: oscilloscope (اختصار (ر إ م - CRO) أي راسم إشارة الأشعة المهبطية cathode-ray ) هوجزء من جهاز قياس إلكتروني يسمح بإظهار ورسم جهد الإشارة عادة بشكل مخطط ثنائي الأبعاد للجهد الكهربائي (على المحور العمودي) لقاء الزمن (على المحور الأفقي) أويستعاض عن الومن بجهد آخر على المحور الأفقي .

راسِمَة الذَّبذبات جهاز إلكتروني يعرض إشارات كهربائية متبدلة. وتظهر الإشارات في شكل خطوط متموجة، أوأشكال أخرى على الشاشة المضيئة.

وصف

الشكل (1) القابلة الأمامية لراسم اهتزاز مهبطي

يبدوللوهلة الأولى للناظر إلى راسم الاهتزاز المهبطي، cathode-ray-oscilloscope أنه مماثل لجهاز التلفاز، إذ تنتشر على قابلته الأمامية الكثير من المفاتح والأزرار. وفي الواقع فإن راسم الاهتزاز المهبطي يشبه التلفاز من عدة وجوه، وعلى الرغم من تعدد مفاتحه فإن لكل مفتاح مهمة خاصة به. تولََّد حزمة إلكترونات في صمام داخل الراسم بفضل مدفع إلكتروني[ر. المدافع الإلكترونية] electron gun، وتصطدم حزمة الإلكترونات هذه بشاشة متفلورة fluorescent فيصدر عن موضع ارتطامها بقعة ضوئية يمكننا التحكم بشدة إضاءتها بمفتاح الشدة intensity، كما يمكن التحكم بحجمها بفضل مفتاح الإحكام focus.

الإستخدامات

تستخدم راسمات الذَّبذبات في مجالات عدة مثل الصناعة والطب والبحث الفهمي. ويستخدم مهندسوالإلكترونيات هذه الأجهزة لفحص الحواسيب وأجهزة الراديو، والأجهزة الإلكترونية الأخرى. ويستخدمها الأطباء في دراسة النبضات الكهربائية الصادرة عن الدماغ أوالقلب. كما يمكن دراسة الضوء، والحركة الآلية، والصوت بوساطة هذه الأجهزة. وهناك أجهزة تُدعى محولات الطاقة تبدل هذه الأشكال من الطاقة إلى إشارات إلكترونية.

وتمثل شاشة راسمة الذبذبات قابلة أنبوب أشعة الكاثود، وهونوع خاص من الصمامات المُفرغة. وفي داخل الأنبوب جهاز يُدعىَ مدفع الإلكترونات، يقذف شعاعاً من الإلكترونات على الشاشة المضيئة. وأية حركة لهذا الشعاع تهجر خطاً متوهجاً على الشاشة. وتجعل دارة تُدعى قاعدة الوقت، الشعاع يتحرك بصورة متكررة من اليسار إلى اليمين. وفي الوقت نفسه تُلقم (تغذِّي) الإشارة موضوع الدراسة في جهاز راسمة الذبذبات وتجعل الشعاع يتحرك إلى أعلى وأسفل. وتتطابق هذه الحركة مع ذبذبات (اهتزازات) في الإشارة. فالشعاع يتحرك إلى أعلى وأسفل، بينما هويتحرك من اليسار إلى اليمين. وبذا يرسم مخططاً على الشاشة. ويمثل هذا المخطط الإشارة المتذبذبة.

راسمة إشارات أساسية

راسمة الذبذبات نوع من المِنْوَسَة أي جهاز يعرض أويسجل الإشارات الكهربائية. هناك أنماط معينة من المِنْوسات تحول الإشارات الكهربائية إلى حركات آلية، تُسجل على الورق، أوعلى شريط تصوير. وتستخدم بعض المؤسسات، على سبيل المثال، قلماً خفيف الوزن يسمى ستيلولرسم خط متموج على جدول ورقي متحرك.

وله دخلان اي يستطيع رسم اشارتين مختلفتين وأما ان يرسم واحد منهما فقط على شاشة العرض أويعرضهما معاً ويمكن عرض قيمة طرح الاشارتين أوضربها. ومنها عادي ورقمي ويوجد برامج تحول الحاسب الشخصي إلى راسم إشارة عن طريق كارت الصوت

العمل

الشكل (2) انحراف حزمة الإلكترونات بين صفيحتي الانحراف الشاقولي Yplate

الشكل (3) التحكم بوضع البقعة بالاتجاهين الشاقولي والأفقي على الشاشة

تتحرك حزمة الإلكترونات بفضل زوجين من صفائح الانحراف deflection plates؛ زوج منها لتوليد الانحراف بالاتجاه الأفقي X، والزوج الآخر لتوليد الانحراف بالاتجاه الشاقولي Y. ويتضح كيفية انحراف حزمة الإلكترونات لدى مرورها بين صفيحتي الانحراف الشاقولي Y عندما تكون الصفيحة العليا موجبة والسفلى سالبة. وبتغيير الجهد الكهربائي المطبق بين هاتين الصفيحتين يمكن جعل حزمة الإلكترونات ترتطم في أي موضع على الشاشة بالاتجاه الشاقولي. إذا مفتاح الإزاحة Y-Shift يسمح بضبط مسقط البقعة الضوئية على الشاشة بالاتجاه Y. وبالمثل فإن المفتاح X-Shift يسمح بضبط مسقط البقعة الضوئية على الشاشة بالاتجاه X. ونلجأ عادة لاستخدام هذين المفتاحين لضبط مسقط البقعة عند مركز الشاشة.

الشكل (4) ارتسام خط شاقولي على الشاشة عند تطبيق جهد متناوب AC بين صفيحتي الانحراف الشاقولي

الشكل (5) ارتسام خط أفقي على الشاشة عند تطبيق جهد متناوب AC بين صفيحتي الانحراف الأفقي

يُرسم عادة على الشاشة تدريجات بالسنتمترات وأجزائها. ويمكننا بفضل هذه التدريجات، ومن قراءة مفتاح المجال volts range ومفتاح التضخيم amplifier، استنتاج الجهد الكهربائي المطبق على المدخل Y-input، أوالمطبق على المدخل X-input. وإذا طُبق على صفيحتي الانحراف الشاقولي جهد متناوب AC ارتسم على الشاشة خط شاقولي نظراً لتغير الجهد بين مقدار موجب أعظمي ومقدار سالب أعظمي وبينهما يأخذ الجهد الكهربائي القيم كافة. ويلاحظ في هذا الشكل كذلك وضعان للخط الشاقولي أحدهما منزاح إلى يسار الشاشة وآخر إلى يمينها بفضل جهد مستمر مطبق على لوحي الانحراف الأفقي. وإذا طبق جهد متناوب بين صفيحتي الانحراف الأفقي ارتسم على الشاشة خط أفقي للسبب ذاته. وإذا طبق في الوقت ذاته على صفيحتي الانحراف الشاقولي جهد مستمر بحيث تكون الصفيحة العليا موجبة انزاح الخط الأفقي نحوالأعلى، وينزاح الخط نحوالأسفل عندما تجعل الصفيحة السفلى موجبة.

الشكل (6) اهتزازات أسنان المنشار الذي تولده هزازة داخلية في الراسم

تحدث أمور أكثر طرافة عندما يطبق على صفيحتي الانحراف الأفقي جهد متناوب تولده هزازة داخل الراسم يمكن تغيير تواتره من مفتاح قاعدة الزمن time base knob، وهومفتاح يتوضَّع على قابلة الراسم خط عليه ناخب التواتر select range. فإذا وضع هذا المفتاح على الوضع 1KC تطلَّب انزياح حزمة الإلكترونات مسافة سنتمتر واحد واحد بالألف من الثانية، وإذا طبق في الوقت ذاته على صفيحتي الانحراف الشاقولي أي المدخل Y، جهد متناوب ارتسم على الشاشة منحن جيبي كالظاهر في الشكل (1). يمكن استنتاج دور الجهد المتناوب المطبق من قياس المسافة التي يغطيها دور تام وضرب ذلك بـ 1/1000، ويمثل من طبيعة الحال يمثل مقلوب ذلك تواتر الجهد المتناوب المطبق على المدخل Y للراسم. تجدر الإشارة على حتى الهزازة داخل الراسم لا تولِّد اهتزازاً جيبياً وإنما تولد اهتزازاً على هيئة أسنان المنشار saw tooth، كما هومبين في الشكل (6)، الأمر الذي يجعل حزمة الإلكترونات تبتر الشاشة من أقصى يسار الشاشة إلى يمينها بسرعة منتظمة ثم تعود إلى نقطة البدء لتشرع بشوط حديث إلى غير ذلك.

يشار أخيراً إلى حتى راسم الاهتزاز المهبطي قادر على رسم الإشارات الكهربائية المطبقة على مدخله Y مهما يكن شكلها، ولا يرتبط عمله بالجهود المتناوبة النظامية وحسب.