Spektrum analizörü ile yapılacak atölye deneyleri

[tekosis]

Selamün aleyküm ustalarım. Okulda bir derste osiloskop, spektrum analizörü ve bulabilirsem network analizörü ile ilgili konuları öğrencilere elimden geldiğince aktarmak istiyorum. Belirlenen temel konu başlıkları ve uygulamalar aşağıda. Sizce bu listede olması gereken, ilave edilmesi lazım olan neler vardır?

OSİLOSKOP UYGULAMALARI

• Analog osiloskobun kalibrasyon girişi yardımıyla ölçüme hazır hale getirilmesi.
• Trigger kavramının açıklanması.
• Diğer temel kullanım özelliklerinin açıklanması.
• Osiloskop + basit sinyal jeneratörü ile AC sinyalin frekansının ve periyotunun hesaplanması.
• DC sinyallerde(kare dalga) periyot ve frekansın osiloskop ile ölçülmesi.
• Osiloskop yardımı ile AC sinyallerde maksimum, etkin ve ortalama değerin hesaplanması.
• PWM sinyallerde frekans ve görev/peryot oranı ölçümü
• Osiloskop ile şönt direnç ve akım probu yöntemleriyle akım ölçümü
• Yukarıdaki çalışmaların dijital osiloskop ile yapılması.

SPEKTRUM ANALİZÖR UYGULAMALARI

• dB, dBm, W ve mW kavramları ve aralarındaki ilişkinin örneklerle açıklanması
• Spektrum analizörünün kullanım amacının ve gösterdiği ekran çıktısının neyi ifade ettiğinin açıklanması.
• CW sinyali ile FM ve AM modülasyon konularının temel olarak açıklanması.
• Deneylerde kullanılacak sinyal kaynağının ürettiği sinyal şekillerinin anlaşılabilmesi için osiloskop + sinyal kaynağı ile çeşitli formlardaki sinyallerin incelenmesi.
• Spektrum analizör ile ortamdaki sinyallerin görüntülenmesi, bulunan frekansların günlük kullanımdaki karşılıklarının araştırma ödevi olarak verilip en güçlü sinyalin sinyal gücünün hesaplanması(dBm ve mW cinsinden hesabı)
• Sinyal analizörü ile FM sinyallerin(88-108MHz) yakalanması ve demodüle edilmesi.
• Sinyal jeneratörü ile rasgele bir sinyal oluşturulması ve bu sinyalin bulunup karakterize edilmesi. Bu işlem jenaratör ile analizör arasında rf kablo kullanılarak yapılacak, deney sırasında sinyal zayıflatıcı kullanımı deneyimlenecek.
• Sinyal jeneratörü ile sabit bir frekansta üretilen sinyalin anten ile yayını yapılacak. Laboratuvarın farklı bir köşesinde bulunan spektrum analizöre takılan anten ile de yayın yapan antenin yönü tespit edilecek. Yönlü anten kavramı pekiştirilecek.
• Öğrencilere bir FM verici devresi yaptırılarak bu devrenin spektrum analizörü yardımıyla belirlenen bir frekansta çalıştırılmasının sağlanması.
• Pasif tiplerdeki alçak geçiren, yüksek geçiren, bant geçiren ve bant söndüren filtrelerin temel yapılarının ve yanıt grafiklerin açıklanması.
• Sinyal jeneratörü ile spektrum analizörü arasında alçak geçiren filtre koyularak filtrenin baskın ve geçirgen speklerinin(frekans cevaplarının) elde edilmesi ve grafik haline getirilmesi.
• Sinyal jeneratörü ile spektrum analizörü arasında yüksek geçiren filtre koyularak filtrenin baskın ve geçirgen speklerinin(frekans cevaplarının) elde edilmesi ve grafik haline getirilmesi.
• Sinyal jeneratörü ile spektrum analizörü arasında bant geçiren filtre koyularak filtrenin baskın ve geçirgen speklerinin(frekans cevaplarının) elde edilmesi ve grafik haline getirilmesi.
• Sinyal jeneratörü ile spektrum analizörü arasında bant söndüren filtre koyularak filtrenin baskın ve geçirgen speklerinin(frekans cevaplarının) elde edilmesi ve grafik haline getirilmesi.
• 1. Dereceden ve ikinci dereceden(2nd order passive low pass filter) alçak geçiren pasif filtrelerin hesaplanıp bu tasarımların uygulanması. İki farklı seviyeden filtrenin aralarındaki farkın incelenmesi.
• 1. Dereceden bant geçiren pasif filtrenin hesaplanıp bu tasarımın uygulanması.
• RF kablonun araya girme kaybının(Insertion loss) ölçülmesi.

 

[taydin]

Osiloskopların vazgeçilmez parçası olan prob konusunun da işlenmesi lazım. Ayrıca AC ve DC kuplaj modlarının kullanımının anlatılması lazım. Ölçüm anlamında gerekenleri belirtmişsin zaten. Genlik ölçümü, frekans/peryod ölçümü, duty cycle ölçümü, yükselme/düşme zamanlarının ölçümü. Bant genişliği kavramının anlatılması ve ölçülen sinyalin şekline göre bant genişliği ihtiyacının çok büyük değişiklikler gösterdiği gerçeği anlatılmalı. Analog osiloskopta trigger olayına çok girmeye gerek yok, çünkü neredeyse tamamen sinyalin sağa sola koşturmasını engellemek için kullanılıyor ve başka da bir işe yaramıyor günümüzde. Meraklı olan öğrencilere belki XY modu ve kanalların birbirine toplanması ve çıkarılması, ters çevrilmesi konusu da anlatılabilir.

Analog osiloskopta hedef şu olmalı: Sen osiloskobun bütün ayarlarını bozacaksın. Işın parlaklığı minimum, fokusu bozuk, belki de hafif dönük olacak. Voltaj kademesi 10 mV olacak böylece ışın ekranın dışında olacak. Frekans kademesi de en yüksek frekans modunda olacak. Giriş kuplajını GND yapacaksın. Yatay ve dikey ince ayar potansiyometreleri kalibrasyon konumunun dışında olacak. Sonra da öğrenci gelip o cihaz ile bir sinyalin ölçümünü yapabilecek duruma gelecek. Analog osiloskop için bu seviye yeterli bence.

Dijital osiloskoplarda anlatılacak çok fazla konu var. Onu bence ayrı başlık olarak incelemek lazım.

Spektrum analiz konusuna ne kadar girmek lazım emin değilim. Konu çok ağır, çoğu öğrenci uyuyacak gibime geliyor. Bence önemli olan hangi durumlarda osiloskobun yetersiz olduğu ve spektrum analizörün gerektiğini öğrenmeleri yeterli.

 

[tekosis]

Osiloskopların vazgeçilmez parçası olan prob konusunun da işlenmesi lazım. Ayrıca AC ve DC kuplaj modlarının kullanımının anlatılması lazım. Bant genişliği kavramının anlatılması ve ölçülen sinyalin şekline göre bant genişliği ihtiyacının çok büyük değişiklikler gösterdiği gerçeği anlatılmalı.

Teşekkür ederim, önemli konu.

Analog osiloskopta hedef şu olmalı: Sen osiloskobun bütün ayarlarını bozacaksın. Işın parlaklığı minimum, fokusu bozuk, belki de hafif dönük olacak. Voltaj kademesi 10 mV olacak böylece ışın ekranın dışında olacak. Frekans kademesi de en yüksek frekans modunda olacak. Giriş kuplajını GND yapacaksın. Yatay ve dikey ince ayar potansiyometreleri kalibrasyon konumunun dışında olacak. Sonra da öğrenci gelip o cihaz ile bir sinyalin ölçümünü yapabilecek duruma gelecek. Analog osiloskop için bu seviye yeterli bence.

Evet nihayetinde bunu yapıyorum hocam. Analog osiloskop dediysem modeli tam aklımda değil ama textronix firmasının ölçüm özelliği filan olan modelleri var atölyede. Elimden geldiğince her detaya girmeye çalışacağım. 5 saatlik bir ders, atölye müsait.

Spektrum analiz konusuna ne kadar girmek lazım emin değilim. Konu çok ağır, çoğu öğrenci uyuyacak gibime geliyor. Bence önemli olan hangi durumlarda osiloskobun yetersiz olduğu ve spektrum analizörün gerektiğini öğrenmeleri yeterli.

Biraz özel bir öğrenci grubu diyebilirim. Potansiyeli olan çocuklar var okulda.

 

[Omega]

Bu konular teknik Lisedeki öğrencilere mi anlatılacak yoksa Elektronik Müh.de okuyan öğrenciler içinmi?
Bu kadar konunun bir yarıyılda anlatılması -Haftalık ders saatlerine göre - sanki yetişmez gibi geliyor

 

[tekosis]

Asel .san Meslek lisesi hocam. Mühendis adayı olarak yetiştirmeye çalışıyoruz. Bir yıla yayılacak konular.

 

[taydin]

Evet nihayetinde bunu yapıyorum hocam. Analog osiloskop dediysem modeli tam aklımda değil ama textronix firmasının ölçüm özelliği filan olan modelleri var atölyede. Elimden geldiğince her detaya girmeye çalışacağım. 5 saatlik bir ders, atölye müsait.

Bozulabilecek bütün ayarları boz Bu gerçekten gerekli birşey. Özellikle bir okulun laboratuvarındaki osiloskobun hangi durumda olduğu kesinlikle belirsizdir, o yüzden öğrencileri bütün bozulabilecek ayarları bilmeleri ve düzeltebilmeleri gerekir.

Biraz özel bir öğrenci grubu diyebilirim. Potansiyeli olan çocuklar var okulda.

Onları foruma da davet et istersen. Öyle öğrencilere özel program hazırlaman çok takdir edilecek birşey gerçekten.

 

[tekosis]

Onları foruma da davet et istersen. Öyle öğrencilere özel program hazırlaman çok takdir edilecek birşey gerçekten.

Yeni nesilde pek forum kültürü yok gibi geliyor bana hocam. Ama arayışta olanları yönlendiriyorum.

 

[Omega]

Aslında anlatılacak konuların metinlerinin ve test düzeneklerinin'de konuyu tam anlabilmesi,öğrenciye konunun püf noktasını daha iyi izah etmesi gerekli diye düşünüyorum.
Belki bu konu başlıklarında anlatılan metinler hakkında bu forumda önceden konuşulabilir."Şöyle bir örnek bu konuyu daha iyi açıklıyor" diye bir video yada bir pdf linki örneği verilebilir.Yada bu forumdaki üyelerin bazıları bizzat bu konuda ilave yazılar/makaleler de yazabilir

 

[taydin]

Bence analog osiloskop anlatılırken yapılacak EN YANLIŞ şey, katot ışınlı tüpün yapısını, osiloskobun kelime anlamını, tarihçesini, falan filan, hiçbir işe yaramayan bilgiler anlatmak.

Ama dediğim gibi ayarları bozup da ölçüm yaptırırsan, bunu bir de öğrenciler arasında ödüllü bir yarışma haline getirirsek, bu hem akılda kalıcı olur hem de heves yaratır.

 

[Ahmet]

Bence analog osiloskop anlatılırken yapılacak EN YANLIŞ şey, katot ışınlı tüpün yapısını, osiloskobun kelime anlamını, tarihçesini, falan filan, hiçbir işe yaramayan bilgiler anlatmak.

Ama dediğim gibi ayarları bozup da ölçüm yaptırırsan, bunu bir de öğrenciler arasında ödüllü bir yarışma haline getirirsek, bu hem akılda kalıcı olur hem de heves yaratır.

Bunu en güzel elektrik makineleri hocam yapardı.

gayet net şekilde kumanda devresini sorunsuz hatasız bitiren dersten 5 dakka önce çıkar taze ekmek bitmeden çorbasını içer derdi.
(yanlızca ilk dersin teneffüsünde taze ekmek oluyordu sonra bayatlar kalıyordu)

 

[tekosis]

Bence analog osiloskop anlatılırken yapılacak EN YANLIŞ şey, katot ışınlı tüpün yapısını, osiloskobun kelime anlamını, tarihçesini, falan filan, hiçbir işe yaramayan bilgiler anlatmak.

Öğrencilere logaritma tablosunu ezberletmek ile aynı şey, haklısınız. Yarışma hususuna gelince arada sırada bu tür aktiviteler tabi olarak dersi hareketlendiriyor güzel oluyor.

Aslında anlatılacak konuların metinlerinin ve test düzeneklerinin'de konuyu tam anlabilmesi,öğrenciye konunun püf noktasını daha iyi izah etmesi gerekli diye düşünüyorum.
Belki bu konu başlıklarında anlatılan metinler hakkında bu forumda önceden konuşulabilir."Şöyle bir örnek bu konuyu daha iyi açıklıyor" diye bir video yada bir pdf linki örneği verilebilir.Yada bu forumdaki üyelerin bazıları bizzat bu konuda ilave yazılar/makaleler de yazabilir

Evet tabi ki konular hakkında yazılı doküman hazırlanacak. Zamanım olursa video da hazırlamayı düşünüyorum. Plan çok ama zaman gerçekten kısıtlı elimizden geleni yapmaya çalışıyoruz.

Bu konuda birinci önceliğim konu başlıklarını belirlemek. Spektrum analizör özelinden gidersek hangi modlar, hangi ölçüm yöntemi daha çok lazım oluyor, nelerle karşılaştınız, bu cihaz uygulamalarınızın hangi noktalarında en çok işinize yarıyor bu bilgilere ulaşmaya çalışıyorum.

 

[taydin]

Spektrum analizör ile yapılabilecek çok çeşitli ölçüm var, ama çoğu ileri seviye konular. Öncelikle devrelerde giriş empedansı, çıkış empedansı kavramını, koaksiyel kabloların karakteristik empedansı, kullanılan konnektörler hakkında bilgi vermen lazım. Spektrum analizör ile ölçüm yaparken öyle osiloskop probu falan kullanamazsın. Ölçülecek devrenin çıkışı, koaksiyel kablo, konnektörler, hepsinin karakteristik empedansının 50 Ω olması lazım ve bant genişliği de ölçülen sinyale uygun olması lazım. Bunların anlatılması gerekiyor öncelikle.

Sonra da şu üç başlığı anlatırsan iyi bir temel giriş olur:

1) Sinyali spektrum analizöre uygulamak ve sonrasında güç ölçümü ve frekans ölçümünü yapmak. Merkez frekansı, span, RBW, VBW ayarlarının yapılması.

2) Tracking jeneratör kullanarak bir devrenin frekans/kazanç karakteristiğinin çıkarılması

3) Zero span ölçümü ile zamanla değişen RF sinyallerin gözlemlenmesi.

 

[posta]

Asel san Meslek lisesi hocam. Mühendis adayı olarak yetiştirmeye çalışıyoruz. Bir yıla yayılacak konular.

 

[tekosis]

@taydin @posta işler epey yoğun, geç geri dönüşüm için kusura bakmayın. İlginiz için teşekkür ederim.
Aydın hocam verdiğiniz tüm maddeleri listeme ekledim.

2) Tracking jeneratör kullanarak bir devrenin frekans/kazanç karakteristiğinin çıkarılması

Bu sistemde bir opampın datasheetinde verilen açık çevrim kazancı grafğini inceleyebilir miyiz?
ad820 opamptan örnek grafik

Analog osiloskoplarımız bunlar.

 

[taydin]

Bu sistemde bir opampın datasheetinde verilen açık çevrim kazancı grafğini inceleyebilir miyiz?

Böbrek dalak vermeden alınabilecek spektrum analizörler fazla düşük frekanslara inemiyor. Bendeki Siglent SSA3032X in mesela minimum frekansı 9 kHz. Bir de açık devre moddaki opamp te kazanç da çok stabil olmayacaktır. En ufak dış etkenlerle değişecektir. Net ve temiz bir grafik almak zor olur herhalde.

Analog osiloskoplarımız bunlar.

Bu dijital bir skop

 

[tekosis]

Bu dijital bir skop

Ortaya karışık bir cihaz hocam. Ekranı tüplü, ölçüm yapabiliyor. Analog ile dijital arasında kalmış.

 

[Atak]

Böbrek dalak vermeden alınabilecek spektrum analizörler fazla düşük frekanslara inemiyor. Bendeki Siglent SSA3032X in mesela minimum frekansı 9 kHz. Bir de açık devre moddaki opamp te kazanç da çok stabil olmayacaktır. En ufak dış etkenlerle değişecektir. Net ve temiz bir grafik almak zor olur herhalde.



Bu dijital bir skop

Düşük frekanslar için ses kartı ve PC uygun olmaz mı? Genelde dediğiniz gibi 9kHz oluyor abi.

 

[taydin]

Ortaya karışık bir cihaz hocam. Ekranı tüplü, ölçüm yapabiliyor. Analog ile dijital arasında kalmış.

Sadece ölçüm anlamında değil. O cihazın içinde ADC var, örnekleme yapıp sinyali dahili bellekte saklıyor. Sonra da bellekteki verileri tüplü ekranda görüntülüyor.

 

[tekosis]

evet hocam. Zaten cihazda alıştığımız dijital osiloskoplardaki gibi ölçüm modları var. Vm, Vpp gibi ölçümleri de veriyor. Çok detaylı inceleme zamanım olmadı ama kesinlikle güzel cihazlar.

 

[taydin]

evet hocam. Zaten cihazda alıştığımız dijital osiloskoplardaki gibi ölçüm modları var. Vm, Vpp gibi ölçümleri de veriyor. Çok detaylı inceleme zamanım olmadı ama kesinlikle güzel cihazlar.

Tamam işte, osiloskop dijital olunca artık osiloskobun temellerinden uzaklaşıyorsun. Piyasadaki her dijital osiloskobun menüleri birbirinden farklı. Her birisinde, başka markada olmayan özellikler veya kısıtlamalar oluyor. Ama standart analog osiloskoplardaki özellikler neredeyse birbirinin aynısıdır. Bir markayı kullanabiliyorsan, diğerini çok rahatlıkla ve derhal kullanmaya başlarsın.

Eğer standart analog osiloskop yoksa, dijital osiloskoplara doğrudan girmek lazım bence. Mesela şöyle birşey yapılabilir: Piyasada bulunan birçok dijital osiloskopta ortak payda olarak bulunan özellikler belirlenip bunlar anlatılabilir. Cihazdan cihaza menüler tamamen farklı da olsa, hepsinde temel trigger özellikleri olacak, hepsinde AC/DC kuplaj olacak, vertikal ve horizontal ayarlar ve ince ayarlar olacak. Öğrenci yeni bir dijital osiloskoba bakarsa, bir şekilde trigger ayarlarının olduğunu bilecek, tek mesele onun menüsün bulmak ve alışmak.