CALM/arwiki huggingface dataset:
والفترة الزمنية التي يستغرقها الإلكترون بين اللوحين هي :
وليس هناك سرعة ابتدائية على المحور الصادي، لكن هناك تسريع على المحور الصادي يعطى كالآتي :
m/sec2 formula_8
وسرعة الإلكترون على المحور الصادي بعد زمن قدرة t ثانية يُعطى كالآتي
وبعد مغادرة الإلكترون لألواح الانحراف. فإنه يسير في خط مستقيم حيث لا يؤثر عليها مجال. وإذا مدّ هذا الخط إلى الخلف فإنه سوف يقطع المحور السيني عند منتصف الألواح أي عند formula_11 تقريباً. ونفرض أن S المسافة على المحور السيني من هذه النقطة وحتى الشاشة. إذاً فإن الانحراف Y يمكن تحديده بتماثل المثلثات.
نرمز لهذه المعادلة بالرمز (1)
وإذا فرضنا أن Va هي جهد التسريع، Vd هي جهد الانحراف. إذن.
بالتعويض عن قيمة u2 في المعادلة (1) نحصل على
من المعادلة السابقة نستنتج أن بالنسبة لجهد التعجيل الثابت Va وأبعاد CRT فإن انحراف الشعاع على الشاشة يتناسب مباشرةً مع جهد الانحراف Vd. لذلك فإن CRT يمكن استخدامها كجهاز بيان للجهد الخطي. والصورة على شاشة الـ CRT تتبع التغير في جهد الانحراف Vd وبطريقة خطية.
حساسية الانحراف لصمام شعاع المهبط.
تُعرف بأنها الانحراف الرأسي للشعاع على الشاشة لكل وحدة جهد انحراف. وتُعطى بالمعادلة.
m/V formula_17
ومعامل الانحراف هو مقلوب حساسية الانحراف ويُعطى بالمعادلة.
m/V formula_18
وطول الأثر الذي نحصل عليه على الشاشة يساوي
ومن المعادلات السابقة لحساسية الانحراف ومعامل الانحراف، يمكن أن نقول أن نعانل الانحراف للـ CRT يتغير خطياً مع جهد التعجيل. وعندما يزيد تعجيل الشعاع الإلكتروني عن الحد الطبيعي فإنه يكتسب طاقة حركة ويعطي صورة أكثر بريقاً على الشاشة، ولكنه يحتاج إلى جهد انحراف عالي حتى يمكن حرف الشعاع.
وقيم حساسية الانحراف التقليدية تتراوح بين mm/volt 0.1 وحتى 1 mm/volt.
الشاشة الفسفورية.
بعض المواد البلورية، مثل الفسفور لها خاصية بعث الضوء عند تعرضها إلى شعاع. وتسمى هذه الخاصية الفلورنسية للمواد. وهذه المواد الفلورنسية، تستمر في بعث الضوء حتى بعد توقف تعرضها للإشعاع، وتسمى الخاصية الفسفورية للمواد. والفترة الزمنية التي يحدث خلالها الانبعاث الفسفوري تسمى الثبات الفسفوري.
والحائط النهائي للـ CRT يسمى الشاشة وهي تغطى بالفسفور، وعندما يضرب الشعاع الإلكتروني الشاشة فإن بقعة مضيئة تظهر على الشاشة. والفسفور يمتص طاقة الحركة للإلكترونات التي تضربها وتبعث طاقة ذات تردد منخفض في الطيف المرئي.
ومن بين المواد الفلورنسية المستخدمة أورثوسيلكات الزنك، ويعطي أثر أخضر اللون وهو مناسب للملاحظات المرئية. وتنجستات الكالسيوم، يعطي اللون الأزرق. والإشعاعات فوق البنفسجية تناسب التصوير. وسلفات الزنك مع مواد أُخرى، تعطي ضوء أبيض مناسب للتلفاز. وكذلك فوسفات الزنك يعطي أثر بعد التوهج وهو مفيد عند دراسة الظواهر اللحظية حيث يثبت الأثر لفترة ما بعد اختفاء الظاهرة.
يمكن التحكم بشدة إضاءة النقطة المضيئة على الشاشة بواسطة مفتاح الشدة، ويمكن التحكم بحجمها بواسطة مفتاح الإحكام.
وتوضع على الشاشة علامات أفقية وأخرى رأسية لتعطي المستخدم قياسات صحيحة وتأخذ هذه العلامات شكل المستطيل
القاعدة والجسم الزجاجي.
وكل التجميع للمكونات يتم حمايتها في بيت زجاجي مفرغ تماماً وله الشكل لمخروطي بواسطة دعامات مناسبة. والجدران الداخلية للـ CRT بين الرقبة والشاشة تُغَطى بمادة موصلة تعرف بالأكيوداج وهذه الطبقة توصل كهربائياًَ إلى الأنود المعجل. وتزود هذه الطبقة لكي تسرع الشعاع الإلكتروني بعد مروره بين ألواح الانحراف ولكي تجمع الالكترونات الناتجة عن الانبعاث الثانوي الذي يخرج عندما يضرب الشعاع الإلكتروني الشاشة. وبذلك تمنع هذه الطبقة ظاهرة تجميع الشحنة السالبة (ve-) على الشاشة. ونصMل إلى حالة الاتزان على هذه الشاشة.
وسائل التحكم الأساسية.
يتوفر عدد من وسائل التحكم على لوحة جهاز الاسيسلسكوب لتسهيل العمل الصحيح لوظائفه. فالتحكم في الشدة هي وسيلة لضبط شدة الإضاءة على الشاشة. وتتم بتغيير الجهد بين الأنود الأول والثاني. والتحكم في الوضع الرأسي والأفقي بتحريك الشعاع الإلكتروني على أي جزء من الشاشة، وتتم بتسليط جهد تيار مستمر على حينها.
نظام الانحراف الرأسي.
وظيفة هذا النظام أن يعطي إشارة مكبرة بمستوى مناسب لتشغيل ألواح الانحراف الرأسية وبدون ادخال أي تشوية إلى النظام.
حساسية الدخل للكثير من راسمات الذبذبات هي في حدود قسم (milli-Volt) والجهد المطلوب لانحراف الشعاع الإلكتروني يتراوح بين 100 إلى 500 فولت (من قمة إلى قمة)، وهذا يعتمد على جهد التعجيل وتكوين الأنبوبة. وبالتالي فإن المكبر الرأسي يجب أن يعطي الكسب المطلوب من دخل المللي فولت إلى عدة مئات من الفولتات (من قمة إلى قمة) بالخرج. وكذلك يجب أن لا يشوه المكبر الرأسي شكل الموجة الداخلة وأن تكون استجابته جيدة لكل مدى التردد المقاس.
وتمثل ألواح الانحراف في راسمة الذبذبات ألواح مكثف، وعندما تزيد تردد إشارة الدخل عن 1 ميجا هرتز (1MHZ). عندها يزيد تيار الشحن. والتفريغ لمكثف ألواح الانحراف. لذا فإن المكبر الرأسي، يجب أن يكون قادراً على تغذية التيار الكافي لشحن وتفريغ ألواح الانحراف.
نعرف أن الإشارة الكهربائية تؤخر لفترة زمنية معينة عندما ترسل خلال دائرة إلكترونية في راسمة الذبذبات. وأن جهد إشارة الخرج للمكبر الرأسي يغذي الألواح الرأسية لصمام شعاع المهبط. ويستخدم جزء منه لإثارة دائرة مولد القاعدة الزمنية، الذي يغذي خرجه ألواح الانحراف الأُفقية خلال المكبر الأُفقي. وكل العملية التي تشمل توليد وتشكيل نبضة الإثارة، وبدء عمل مودل القاعدة الزمنية وتكبيرها يستغرق زمناً في حدود 100 نانو ثانية (100ns). لذا فإن إشارة الدخل لألواح الانحراف الرأسي لصمام شعاع المهبط، يجب أن تؤخر على الأقل نفس الزمن السابق أو أكثر قليلاً منه. لكي تسمح للمشغل لرؤية الحافة الأمامية لشكل الإشارة تحت الدراسة على الشاشة. ولهذا الغرض توضع دائرة خط تأخير بين المكبر الرأسي وألواح صمام شعاع المهبط.
نظام الانحراف الأُفقي.
تدخل الإشارة الخارجية إلى ألواح الانحراف الأُفقية، من خلال المكبر الأُفقي مع وضع مفتاح اختبار المسح في الوضع (EXT). والمكبر الأُفقي يماثل المكبر الرأسي حيث يزيد من قيمة إشارة الدخل إلى المستوى المطلوب، لألواح الانحراف الأُفقية لصمام شعاع المهبط. وعندما يتطلب الأمر إظهار دالة الزمن على شاشة صمام شعاع المهبط. فإن مفتاح اختيار المسح يوضع في الوضع (INT).
ولتوضيح نموذج القاعدة الزمنية الخطية، نفرض أننا أدخلنا إشارة جهد سن المنشار المثالية إلى ألواح الانحراف الأُفقية مع بقاء جهد ألواح الانحراف الرأسية عند قيمة الصفر، الأشكال في الأعلى.
في البداية عند النقطة A للزمن، جهد الإشارة أقصى ما يمكن، لكن (ve-) سالب لذا فإن النقطة المضيئة على الشاشة للإسليسكوب سوف تكون عند أقصى وضع في الشمال ثم عند النقطة B للزمن فإن جهد الإشارة المسلط على الألواح الأفقية يساوي صفراً لذا فإ`ن النقطة المضيئة سوف تكون في مركز الشاشة. وعندما يزيد الجهد في الاتجاه الموجب (ve+) ويصبح قيمة عظمى قبل النقطة C مباشرة. فإن النقطة المضيئة سوف تكون في أقصى يمين الشاشة (قبل النقطة مباشرة). ثم تبدأ الدورة التالية لجهد سن المنشار ويصبح الجهد مرةً أُخرى أقصى قيمة سالبة (ve-) فتذهب النقطة المضيئة من أقصى يمين الشاشة. إلى أقصى يسارها في لا وقت.
إذن تتحرك النقطة المضيئة من اليسار إلى اليمين على نفس المسار مرات عديدة مع كل دورة جهد سن المنشار المسلط على الألواح الأُفقية. لذا فإن خط مستقيم أُفقي يظهر على شاشة راسمة الذبذبات.
نستنتج من السابق أن النقطة المضيئة تتحرك من اليسار إلى اليمين بسرعة منتظمة، فتعطي قاعدة زمنية خطية ظاهرة على الشاشة كدالة الزمن. ولتوضيح فكرة القاعدة الزمنية نفرض إشارة ذات جهد جيبي
Vv وذات فترة زمنية T سلطت على ألواح الانحراف الرأسية، وإشارة جهد سن المنشار Vh ذات الفترة الزمنية T سلطت على ألواح الانحراف الأُفقية كما هو موضح في الأشكال جانباًً
عند الزمن صفر فإن النقطة المضيئة سوف تكون في أقصى يسار مركز الشاشة، لأن قيمة Vv = صفر، Vh = أقصى قيمة سالبة.
وعند الزمن formula_20 فإن النقطة المضيئة تكون على ربع الطريق في الاتجاه الأُفقي على الشاشة، وعند أقصى قيمة موجبة فوق خط السنتر وفي الاتجاه الرأسي بسبب وجود أقصى قيمة موجبة Vv.
وعند الزمن formula_21 فإن قيم كل من Vh ، Vv تساوي صفراً. وتكون النقطة المضيئة في منتصف الشاشة.
وعند الزمن formula_22، تكون النقطة المضيئة عند formula_23 المسافة على الخط الأفقي على الشاشة، وعند القيمة القصوى السالبة للانحراف في الاتجاه الرأسي.
وفي النهاية وعند نهاية الزمن تصبح النقطة المضيئة في أقصى اليمين على الخط الأُفقي والقيمة صفر على الخط الرأسي على الشاشة. ثم تعود النقطة إلى البداية لعمل أثر جديد. وبهذه الطريقة فإن الجهد الجيبي المسلط على ألواح الانحراف يظهر على الشاشة. فإذا خفضنا الفترة الزمنية للموجة الجيبية إلى النصف عندئذٍ تظهر دورتين للموجة الجيبية بدلاً من واحدة على الشاشة.
ومن السابق يتضح أنه يجب أن تتوفر الظروف الآتية لكي نحصل على شكل موجي لإشارة الدخل، التي تسلط على نظام الانحراف الرأسي، بحيث يكون نموذج ثابت على شاشة راسمة الذبذبات :
ولتحقيق هذه الظروف يتم توليد موجة سن المنشار ويتم تزامنها مع إشارة الدخل الرأسية بواسطة دائرة الإشعال ومولد القاعدة الزمنية.
وعند وضع مفتاح الاختيار في الوضع (INT). فإن المكبر الأُفقي يستقبل دخله من مولد القاعدة الزمنية. والذي يعطي القاعدة ويتحكم في معدل مسح الشعاع على وجه شاشة صمام المهبط. ويتم إثارة أو بدء تشغيل مولد القاعدة الزمنية بواسطة دائرة الإشعال (البدء). والتي تؤكد أن المسح الأُفقي يبدأ عند نفس النقطة الخاصة بإشارة الدخل الرأسية.
ومن الضروري أن يتزامن المسح بالإشارة تحت القياس لكي نحصل على نموذج ثابت. ونسبة تردد القاعدة الزمنية وتردد الإشارة تحت الاختبار يجب أن يكون عدد صحيح. وإلا فإن النموذج لن يكون ثابتاً. ولاختيار نوع التزامن يُستخدم مفتاح تزامن. وفي حالة وضع المفتاح على وضع داخلي (Internal mode) فإننا نحصل على إشارة بدء التشغيل من المكبر الرأسي الذي يكون دخله هو الإشارة تحت القياس.
وعند وضع المفتاح على وضع خارجي. فإن إشارة بدء التشغيل تأتي من مصدر خرجي وعند وضع المفتاح على وضع خط (Line)، نحصل على إشارة البدء من منبع القدرة أي 230V ، 50HZ
يستخدم عادةً نوعين من مولدات المسح. الأول يولد إشارة سن المنشار ذات التردد الثابت سواء توجد إشارة دخل رأسية أو لا توجد، وتسمى هذه الحالة التشغيل الحر (Free running) وفي هذا النوع فإنه من الضروري ضبط تردد إشارة سن المنشار، لنحصل على النموذج الثابت. والنوع الثاني من مولد المسح. يتم فيه إثارة المسح بواسطة الإشارة تحت القياس، وبالتالي فليس هناك حاجة لضبط التزامن.
وأحياناً يتم المسح بدون إشارة سن المنشار في راسمة الذبذبات لبعض التطبيقات الخاصة.
التحكم في الوضع.
يوجد في جهاز راسمة الذبذبات مفتاحين دوارين، الأول للتحكم في الوضع الأفقي والثاني للتحكمفي الوضع الرأسي. وبالتالي فإن النقطة المضيئة يمكن تحريكها إلى اليسار وإلى اليمين أي أُفقياً بواسطة المفتاح الدوار. والذي ينظم جهد التيار المستمر المسلط على ألواح الانحراف الأُفقية. بالإضافة إلى موجة سن المنشار. وبالمثل فإن النقطة المضيئة يمكن تحريكها إلى أعلى وإلى أسفل أي رأسياً بواسطة المفتاح الدوار الآخر. وهو ينظم جهد التيار المستمر المسلط على الألواح الرأسية بالإضافة إلى الإشارة.
التحكم في شدة الإضاءة.
يتم التحكم في جهد شبكة التحكم بالنسبة للمهبط (الكاثود) بواسطة مقاومة متغيرة لكي تتحكم في شدة الإضاءة.
التحكم في التركيز.
في المدفع الإلكتروني الخاص بصمام شعاع المهبط فإن المصعد (الأنود) المتوسط يكون جهده منخفض القيمة بالنسبة للأنودين الآخرين. وهو يعمل مثل عدسات إلكتروستاتيكية، والبعد البؤري لهذه العدسات يمكن تغييره بتغيير الجهد للأنود المتوسط بالنسبة للأنودين الآخرين. وبالتالي فإن تركيز الشعاع الإلكتروني يتم التحكم به بواسطة مقاومة متغيرة، وبزيادة الجهد الموجب (ve+) المسلط على أنود التركيز، فإن الشعاع الإلكتروني يضيق وتظهر النقطة المضيئة على الشاشة صغيرة جداً كسن الدبوس.
التحكم في درجة الوضوح.
وهو نوع من التحكم الإضافي في التركيز. وهذا مشابه للعدسات الضوئية، فالشعاع الذي تم تركيزه عند مركز الشاشة لن يكون مركزاً على الأطراف للشاشة لاختلاف أطوال المسار للشعاع عند الأطراف عن الطول عند المركز.
وضبط هذا التحكم، يعطي تركيز ووضوح حادعلى كل طول الشاشة. وهذا الضبط والتحكم يتم بتغير جهد ألواح الانحراف وأنودات التعجيل.
دائرة التبييض (الإفراغ).
عندما يُسلط جهد مسح سن المنشار على ألواح الانحراف الأُفقية لصمام شعاع المهبط، والتي تحرك النقطة المضيئة على الشاشة متخذة خط أُفقي مستقيم وتبدأ من اليسار إلى اليمين خلال فترة المسح. وعندما تتحرك النقطة ببطئ حتى أن معدل الحركة يزيد عن بداية الرؤية الثابتة فإن النقطة تبدو كخط متصل. وأقل من حد هذه البداية فإن النقطة فقط أو جزء من الخط بعد النقطة يظهر. وإذا كانت حركة النقطة سريعة فإنها تظهر كخط أُفقي رفيع ومُظلم أو يمكن أن يكون خط غير مرئي.
وفي الشكل يظهر الشكل الموجي لجهد سن المنشار ويعتبر صورة مثالية حيث أن زمن إعادة الأثر فيه يساوي صفر. لكن في الواقع لا يمكن تحقيق ذلك حيث أنه يوجد زمن لإعادة الأثر في الشكل الموجي.
ومن الرسم نرى أنه خلال زمن إعادة الأثر، فإن النقطة المضيئة تتحرك من اليمين إلى اليسار وتؤدي إلى "لبس"، ويتم إلغاء هذه الظاهرة بتزويد الشبكة بجهد سالب عالي القيمة، خلال زمن إعادة الأثر. وعادةً ما يتم إثارة هذا الجهد بواسطة مولد القاعدة الزمنية.
دائرة المعايرة.
من الطبيعي أن يوجد بالجهاز مذبذب الذي يولد موجة مربعة الشكل وثابتة الجهد. ويثبت هذا المذبذب في داخل راسمة الذبذبات وذلك لأغراض المعايرة.
نماذج راسمة الذبذبات الأساسية.
ويُقصد بها النماذج التي ترسمها النقطة المضيئة على الشاشة في عدد من الحالات، وتُسمى بنماذج ليساجيوس
بفرض أن إشارة جهد جيبي سُلطت على ألواح الانحراف الأُفقية وبدون تسليط أي إشارة جهد على ألواح الانحراف الرأسية. ومن الشكل عند النقطة A على محور الزمن قيمة الجهد تساوي صفر، ولذا فإن النقطة المضيئة تبقى بدون انحراف عند مركز الشاشة. وعند النقطة B على محور الزمن، فإن قيمة الجهد Vh قيمة موجبة قصوى، لذا فإن النقطة المضيئة سوف تكون في أقصى يمين الشاشة. وعند النقطة C على محور الزمن يعود الجهد إلى قيمة الصفر، ولذلك تعود النقطة المضيئة إلى مركز الشاشة. وعند النقطة D على محور الزمن فإن الجهد يكون ذو قيمة سالبة قصوى، وتكون النقطة المضيئة في أقصى اليسار. وعند النقطة E يعود الجهد ليصبح صفراً فتعود النقطة لتصِبح في مركز الشاشة. وفي الدورة التالية للجهد فإن النقطة المضيئة تتحرك من النقطة D إلى النقطة B على الشاشة، وبالتالي نحصل على خط أُفقي على الشاشة، وهذا الخط الأُفقي موجود في موضع المركز أُفقياً.
أما إذا سُلطت إشارة الجهد الجيبي على ألواح الانحراف الرأسية وبدون تسليط أي جهد على ألواح الانحراف الأُفقية فإننا نحصل على خط مستقيم رأسي على الشاشة كما بالأشكال جانباً. هذا الخط سوف يبقى عند مركز الشاشة أُفقياً
أما إذا كانت إشارة الجهد سُلطت على الألواح الرأسية والأُفقية في نفِِس الوقت والطور وتكون متساوية القيمة والتردد، فمن الأشكال، عند النقطة A على محور الزمن فإن الجهد عند كل الألواح يساوي صفر. لذلك فإن النقطة المضيئة عند مركز الشاشة. وعند النقطة B على محور الزمن فإن الجهد على كل الألواح أقصى قيمة موجبة، لذا فإن النقطة المضيئة تظهر عند أقصى اليمين في الاتجاه الأفقي وأقصى مسافة رأسية في الاتجاه الأُفقي. وعند النقطة C في الزمن كلا الجهدين يساوي صفر مرةً أُخرى وتتحرك النقطة المضيئة إلى مركز الشاشة، وعند النقطة D على محور الزمن فإن كلا الجهدين أقصى قيمة سالبة وتظهر النقطة المضيئة في أقصى اليسار أفقياً وفي الاتجاه الأسفل رأسياً. وحيث أن قيم جهود الاشارات في نفس الطور ومتساوية القيم والتردد. فعند أي لحظة تحرك للنقطة المضيئة ستكون في نفس الاتجاهات في المحور السيني (الأفقي) والصادي (الرأسي). إذاً نحصل على خط مستقيم على الشاشة يميل بزاوية °45 على المحور الموجب الأُفقي.
ومن الهام ملاحظة أن أي تحرك للنقطة المضيئة على الشاشة عند أي وقت هي الجمع المتجهي للانحراف الأُفقي والانحراف الرأسي. وأن الانحراف الأُفقي والانحراف الرأسي كلاهما يتناسب مع الجهد المسلط عليه. لذلك فإن إشارات الجهد الجيبية التي لها نفس الطور والتردد والقيمة، عندما تسلط على ألواح الانحراف الأفقية والرأسية فالنتيجة هي الحصول على خط مستقيم يميل °45 على الاتجاه الموجب (ve+) للمحور الأُفقي.
فإذا كانت قيمة الجهد الجيبي المسلط على ألواح الانحراف الرأسي أقل من قيمة الجهد الجيبي المسلط على ألواح الانحراف الأُفقي، سيكون الانحراف على المحور الرأسي السالب من الانحراف على المحور الأُفقي السالب، فنحصل على خط مستقيم يميل بزاوية أقل من °45 على الاتجاه السالب للمحور الأُفقي.
أما إذا كانت قيمة الجهد الجيبي المسلط على الألواح الرأسية أكبر من قيمة الجهد الجيبي المسلط على ألواح الانحراف الأُفقية فتحصل على خط مستقيم يميل على الاتجاه السالب للمحور الأُفقي بزاوية أكبر من °45.
وبفرض الحالة التي فيها قيمة إشارة الجهد الجيبي المسلط على ألواح الانحراف الرأسية متساوية في القيمة، والتردد، مع إشارة الجهد الجيبي المسلط على الألواح الأُفقية ولكنها عكس الطور.
في هذه الحالة ومن الأشكال، فعند النقطة A على محور الزمن فإن قيمة كلا الجهدين تساوي صفر فتكون النقطة المضيئة في مركز الشاشة. وعند النقطة B على محور الزمن فإن الجهد على ألواح الانحراف الأُفقية يكون في أقصى قيمة سالبة، بينما الجهد على ألواح الانحراف الرأسية عند نفس النقطة، أقصى قيمة موجبة لذا فالنقطة المضيئة تتحرك أقصى اليسار وإلى أعلى. وبالمثل النقطة C على محور الزمن تعود النقطة المضيئة إلى موضع المركز على الشاشة. وعند النقطة D في الزمن فالنقطة المض1يئة تذهب إلى أقصى اليمين وإلى أسفل ونحصل على خط مستقيم يميل بزاوية مقدارها °135 على المحور الأُفقي وفي الاتجاه الموجب.
وفي الحالة الثالثة، نفرض أن قيمة إشارات الجهد الجيبي، وترددها المسلطة على ألواح الانحراف الأُفقية والرأسية متساوية. ولكن بينهما فرق في الطور بمقدار °90. فإننا نحصل على دائرة على الشاشة.
عند النقطة A على محور الزمن فإن الجهد المسلط على ألواح الانحراف الأُفقية، هو أقصى قيمة موجبة والجهد المسلط على ألواح الانحراف الرأسية قيمته صفر، لذا تتحرك النقطة المضيئة إلى أقصى اليمين على المحور الأُفقي، وبدون تحرك على المحور الرأسي. وعند النقطة B على محور الزمن، الجهد المسلط على ألواح الانحراف الأُفقية قيمته صفر لكن الجهد المسلط على المحور الرأسي أقصى قيمة موجبة لذا تتحرك النقطة المضيئة إلى أعلى فقط بدون أي تحرك أُفقي. وبالمثل للنقطة D ، C على محور الزمن على الشاشة. وفي خلال دورة جيبية واحدة ترسم النقطة المضيئة دائرة على الشاشة.
ويمكن إثبات هذا نظرياً أنه خلال دورة كاملة من الموجة الجيبية رسمت النقطة المضيئة دائرة على شاشة راسمة الذبذبات. نفرض عند أي لحظة أن dn هي انحراف النقطة المضيئة على المحور الأُفقي. وأن dy هو مقدار الانحراف على المحور الرأسي. إذاً محصلة انحراف النقطة المضيئة d يساوي :
(1) formula_24
وحيث أن الانحراف يتناسب مع الجهد المسلط أي أن
بالتعويض بالقيم السابقة dv ،dh في المعادلة (1)
(2) formula_29
وحيث أن إشارات الجهد متساوية القيمة، إذن Dh = Dv = D
وبالتعويض في المعادلة (2)
من المعادلة السابقة نجد أن انراف النقطة المضيئة d من مركز الشاشة ثابت ويساوي D عند أي وقت من الدورة الجيبية. وبالتالي أمكن إثبات أن النقطة المضيئة ترسم دائرة على الشاشة عندما تتحرك من النقطة A إلى B إلى C وهكذا.
ويمكن اعتبار حالات أُخرى بين إشارات الجهد الجيبي المتساوية التردد والمتساوية القيمة مع وجود فرق في الطور قيمته °0، °90، °180 بينهم.
وبالتماثل يمكن أن نفهم بسهولة النماذج التي يمكن أن تظهر لأي زاوية بين هذه الزوايا سوف تكون شكل قطع ناقص (بيضاوي).
وعندما تكون وعندما تكون إشارات الجهد متساوية القيمة ومتساوية التردد فإن المحور الرئيسي في القطع الناقص سيميل بزاوية °45 أو °135 مع المحور الأُفقي الموجب. لكن عندما تكون إشارات الجهد مختلفة القيم ومتساوية التردد فإن المحور الرئيسي للقطع الناقص سيميل بزوايا مختلفة تعتمد على الفرق في قيم إشارات الجهد. فالزيادة في جهد ألواح الانحراف الرأسية يجعل المحور الرئيسي للقطع الناقص يميل بزوايا أكبر من °45 أو أقل من °135، أما إذا كان جهد الانحراف الأُفقي أكبر فهذا يجعل المحور الرئيسي للقطع الناقص يميل بزاوية أقل من °45 وأكبر من °135.
قياس الكميات الكهربائية بواسطة راسمة الذبذبات.
جهاز راسمة الذبذبات هو جهاز كثير الاستعمال في المعمل لقياس الجهد والتيار والتردد وزاوية الطور لأي كمية كهربائية.
قياس فرق الطور.
ناقشنا موضوع وجود إشارتين للجهد جيبية الشكل متساوية التردد ولها بعض فروق الطور وسُلطت على ألواح الانحراف لراسمة الذبذبات، فيظهر خط مستقيم أو قطع ناقص يظهر على الشاشة. ففي حالة ظهور خط مستقيم على الشاشة فإن زاوية الطور تكون إما صفراً أو °180. أما في حالة القطع الناقص تستعمل معادلة لتحديد فرق الطور.
نفرض وجود إشارتين للجهد جيبية الشكل تُعطى كالآتي :
حيث formula_33 هي فرق الطور.
وحيث أن الانحراف يتناسب مع قيمة الجهد. إذن.
وعند الزمن صفر، فإن قيمة dv ، dh هي dho = 0. وأيضاً formula_36
ويوضح الشكل قيم DV ، d.vo. وبالتالي فإن فرق الجهد بين الجهدين الجيبيين المتساويين في التردد يمكن تحديده بقياس Dv ، dvo
توضح الأشكال أن Vv تتقدم Vh بزاوية طور formula_33. وإذا تم عكس الموقف فإن Vh تتقدم vv بزاوية طور formula_33. عندئذٍ فإن القطعالناقص يظهر على الشاشة وبسبب هذه الحقيقة يمكن أن نحدد فقط زاوية الطور بين جهدين جيبيين. ولا يمكن أن نحدد ما هو الجهد المتقدم وما هو الجهد المتأخر.
قياس التردد لإشارة جهد.
النماذج التي تم الحصول عليها على الشاشة ومناقشتها سابقاً تسمى نماذج ليساجيوس. وهو نموذج ثابت على شاشة راسمة الذبذبات. وهذا يعني أن النقطة المضيئة ترسم نفس النموذج في دورة من دورات إشارات الجهد. وأن نسبة الترددات لإشارة الجهد الرأسية والأُفقية سوف تكون نسبة عدد صحيح أو كسر للحصول على نموذج ثابت. إذاً شرط الحصول على نموذج ليساجيوس على الشاشة هو formula_40 حيث B ،A عدد صحيح. x المحور الأُفقي، y المحور الرأسي.
وهذه النماذج نوعين. الأول، نموذج مغلق وليس له نهاية حرة. أما النوع الثاني فهو نموذج مفتوح وله أطراف حرة. وكلاهما موضحين في الأشكال.
في نموذج ليساجيوس، نجد أن نسبة التردد للإشارة الرأسية إلى تردد الإشارة الأُفقية تساوي نسبة القمم الموجبة على المحور الرأسي إلى القمم الموجبة على المحور الأُفقي في هذا النموذج.
القمم الموجبة على المحور الرأسي\القمم الموجبة على المحور الأُفقي = formula_41
وبالتالي فإن عدد القمم الموجبة على المحور الرأسي والقمم الموجبة على المحور الأُفقي على نموذج ليساجيوس. يعطي قيمة النسبة بين ترددات إشارتي الجهد. وفي حالة النموذج المفتوح فإن الأطراف الحرة تعمل كأنها نصف قمة.
وللحصول على التردد، تُسلط إشارة الجهد المجهولة على ألواح الانحراف الرأسية، وتغذي ألواح الانحراف الأُفقية من مصدر تردد متغير دقيق ومعاير. يتم ضبط تردد مصدر التردد المتغير حتى نحصل على النوذج الثابت ظاهراً على الشاشة. وبقراءة قيمة التردد للإشارة الأُفقية باستخدام تدريج معاير. فإن تردد إشارة الجهد المسلطة على الألواح الرأسية يمكن معرفتها.
وفي حالة الحصول على نموذج ثابت عبارة عن عروة واحدة فإن تردد الجهد الجيبي المسلط على ألواح الانحراف الرأسية هو نفس تردد الجهد الجيبي المسلط على ألواح الانحراف الأُفقية، وفي حالة الحصول على شكل ليساجيوس المعقد. فإن تردد الجهد المتغير يمكن الحصول عليه بالعلاقة التالية :
نقط التماس للخط الرأسي \ نقط التماس للخط الأُفقي = formula_42
وأحياناً يمكن الحصول على أنواع مختلفة من النماذج على الشاشة لإشارة جهد وبترددات معينة كما بالشكلين، ففي كلاهما فإن النسبة بين القمم الموجبة الرأسية إلى القمم الموجبة الأُفقية متساوية في كلتا الحالتين. ونسبة الترددات للإشارة الرأسية والأُفقية واحدة. لكن شكل النماذج مختلف بسبب فرق الطور لإشارات الجهد المسلطة على الألواح الأفقية والرأسية. وراسمة الذبذبات هي جهاز غير دقيق لقياس التردد للجهد المتغير. ولأن الدقة تعتمد مباشرة على التدريج المعاير لمصدر التردد المتغير وعادةً ما يكون نسبة مئوية قليلة. فيستخدم للتقدير التقريبي للتردد، أو عندما يكون شكل موجة الجهد معقداً، بحيث يصعب لمقياس التردد أن يعمل بصورة صحيحة.
قياس الجهد والتيار.
يمكن استخدام راسمة الذبذبات لقياس الجهد لأي إشارة كهربائية. حيث أن انحراف الشعاع الإلكتروني يتناسب مباشرة مع جهد ألواح الانحراف. ولقياس الجهد المستمر. أولاً يتم وضع النقطة المضيئة في مركز الشاشة بدون تسليط أي إشارة جهد على ألواح الانحراف. ثم يُسلط الجهد المباشر المراد قياسه بين زوجين من ألواح الانحراف ويُلاحظ انحراف النقطة المضيئة على الشاشة. ويضرب قيمة الانحراف في معامل الانحراف فيعطي قيمة الجهد المستمر المسلط. وعادةً ما تعاير الشاشة على ظروف تشغيل ثابتة، وبقراءة التدريج يمكن قياس قيمة الجهد مباشرة بواسطة راسمة الذبذبات.
أما في حالة قياس الجهد المتغير، ذو الشكل الجيبي، فإنه يُسلط على زوج من ألواح الانحراف ويُقاس طول الخط المستقيم وبمعرفة قيمة حساسية الانحراف يمكن تحديد قيمة المسافة بين القمة والقمة للجهد المتردد المسلط على الألواح. وتكون القمة الفعالة (rms) للجهد المتردد المسلط مساوية للمسافة بين القمة والقمة مقسومة على formula_43 للشكل الموجي الجيبي.
ولقياس التيار. يمرر التيار المراد قياسه خلال مقاومة غير حثية معروفة وبقياس الهبوط في الجهد على هذه المقاومة بواسطة راسمة الذبذبات كما ذكر سابقاً، وتحدد قيمة التيار ببساطة بقسمة الهبوط في الجهد المقاس وقيمة المقاومة غير الحثية. وفي حالة قياس التيار ذو القيمة الصغيرة جداً، فإن قيمة الهبوط في الجهد على هذه المقاومة، قيمة صغيرة، وعادةً ما يتم تكبيره بواسطة مكبر معاير.
ويمكن قياس الجهد والتيار في نفس الوقت، وذلك باستخدام راسمة الذبذبات ذو شعاع مزدوج.
قياس مفاقيد العزل الكهربائي.
الدائرة الكهربائية الخاصة بقياس مفاقيد العزل الكهربائي بواسطة راسمة الذبذبات موضحة بالشكل. حيث C المكثف الكهربائي المشكل بالمادة العازلة كهربائياً تحت الاختبار. و Cs هو المكثف العياري ذو المفاقيد التي يمكن إهمالها. وهذه المكثفات نوصل على التوالي عبر مصدر كهربائي متغير Ac. والجهد على المكثف C أو جزء منه يُسلط على الألواح الأُفقية السالبة، والجهد العياري Cs يُسلط على الألواح الرأسية السالبة لراسمة الذبذبات.
والجهد على المكثف العياري Cs سوف يتأخر عن التيار بزاوية طور °90، والجهد على المكثف C سيتأخر عن التيار بزاوية طور °90 تماماً بسبب مفاقيد المكثف وبالتالي سوف يكون هناك فرق في الطور بين الجهدين على المكثفين. فإذا كان الجهد جيبياً فإن الأثر على الشاشة سوف يكون قطعاً ناقصاً، كما بالشكل. ومساحة هذا القطع سوف تمثل القدرة المفقودة لكل دورة للمكثف تحت الاختبار C، وبزيادة المفاقيد تحت الاختبار C، يزيد فرق الطور بين الجهدين. وتزيد مساحة القطع الناقص.
والشغل المبذول على المكثف C على مدى أي فترة زمنية يُعطى كالآتي :
حيث V قيمة الجهد اللحظي على المكثف المختبر. وq هي الشحنة اللحظية على المكثف Cs
فإذا كانت حساسية الانحراف لراسمة الذبذبات هي x,y mm/v وذلك في المحور الرأسي والأُفقي على الترتيب. عندئذٍ فإن المساحة المهشرة في الشكل السابق ستكون formula_45. وبما أن النقطة المضيئة تتحرك من النقطة A إلى النقطة B فإن المساحة بين المنحنى AB والمحور الرأسي تُعطى بالعلاقة :
في المكثف C الشغل المبذول عليه formula_46
وعندما تتحرك النقطة المضيئة من النقطة B إلى النقطة C، فإن كلاً من الجهد على المكثف C والشحنة على المكثف Cs يتم تقليلهم ولذلك فإن الطاقة تعود إلى الدائرة وهذه الكمية من الطاقة تمثل المساحة بين المنحنى BC والمحور الرأسي. لكن المساحة المحاطة بالمنحنى ABC والمحور الرأسي تمثل الشغل المبذول على العازل الكهربائي ولا تعود إلى الدائرة. وبالمثل فإن المساحة المحاطة بالمنحنى CDA تمثل الشغل المبذول خلال نصف الدورة المتبقي وبالتالي فإن مساحة القطع الناقص تمثل الشغل المبذول على العازل الكهربائي لكل دورة.
حيث المساحة = الشغل المبذول × formula_47
الشغل المبذول أو مفاقيد العزل الكهربي لكل دورة = مساحة القطع الناقص × formula_48
القدرة المفقودة = مساحة القطع الناقص بالوات × formula_49
راسمات الذبذبات الخاصة.
هناك أنواع عديدة من راسمات الذبذبات المناسبة للتطبيقات المختلفة.
راسمة الذبذبات مزدوج الشعاع.