कैथोड रे ऑसिलोस्कोप (Cathode Ray Oscilloscope) एक उपकरण है जो विद्युत धारा विज्ञान और इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रयोग होता है। यह उपकरण विद्युतीय धाराओं को मापने और विश्लेषण करने, जैसे कि सिग्नल के वक्रगतियों, आवृत्तियों, और कला के विश्लेषण के लिए उपयोगी होता है। यह उपकरण विभिन्न क्षेत्रों, जैसे कि इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग, फिजिक्स, और अन्य साइंस क्षेत्रों में शिक्षण और अनुसंधान में उपयोग होता है। कैथोड रे ऑसिलोस्कोप के उपयोग से, हम विभिन्न सिग्नल के प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं को विश्लेषण कर सकते हैं, जिससे हमें विस्तृत जानकारी मिलती है और हम इलेक्ट्रॉनिक क्षमताओं को समझने में मदद मिलती है।
कैथोड रे ऑसिलोस्कोप (CRO) क्या है?
कैथोड किरण ऑसिलोस्कोप एक इलेक्ट्रॉनिक टेस्टिंग उपकरण है, इसका उपयोग विभिन्न इनपुट सिग्नल दिए जाने पर तरंग रूप प्राप्त करने के लिए किया जाता है। पहले इसे ऑसिलोग्राफ़ कहा जाता था। ऑसिलोस्कोप समय के साथ विद्युत संकेतों में होने वाले परिवर्तनों को ऑब्ज़र्व करता है, इस प्रकार वोल्टेज और समय एक आकृति का वर्णन करता है और इसे एक पैमाने के अनुसार लगातार ग्राफ किया जाता है। तरंगरूप को देखकर, हम कुछ गुणों जैसे आयाम, आवृत्ति, राइज़ टाइम, विरूपण, समय अंतराल और आदि का विश्लेषण कर सकते हैं।
कैथोड रे ऑसिलोस्कोप (CRO) का ब्लॉक आरेख
ऑसिलोस्कोप की कार्यक्षमता को इसके ब्लॉक आरेख की सहायता से अधिक आसानी से समझा जा सकता है। ब्लॉक आरेख को अधिक स्पष्ट रूप से समझने के लिए हमें इसके प्रमुख भागों पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता है। आइए चर्चा करें कि वे कौन से हिस्से हैं जिनसे एक उपकरण बना है जो तरंग उत्पन्न कर सकता है।
कैथोड रे ऑसिलोस्कोप की संरचना
कैथोड किरण की संरचना में निम्नलिखित घटक शामिल हैं:
- कैथोड रे ट्यूब
- इलेक्ट्रॉनिक गन
- डिफ्लेक्टिंग प्लेट
- CRT के लिए फ्लोरोसेंट स्क्रीन
- ग्लास एन्वलप
कैथोड रे ट्यूब
CRO एक वैक्यूम ट्यूब है और इस डिवाइस की मूल क्षमता सिग्नल को इलेक्ट्रिकल से विजुअल में बदलना है। इस सिलेंडर में इलेक्ट्रॉन गन के साथ-साथ इलेक्ट्रोस्टैटिक सेफ्टी प्लेटें भी शामिल होती हैं। इस इलेक्ट्रॉन गन का प्राथमिक उद्देश्य एक फोकस्ड, उच्च आवृत्ति वाली इलेक्ट्रॉनिक किरण का उत्पादन करना है। ऊपर की ओर पुनर्निर्देशन प्लेट बीम को ऊपर और नीचे र्निर्देशित करेगी जबकि फ्लैट बीम इलेक्ट्रॉनों को दाईं या बांई ओर र्निर्देशित करेगी।
इलेक्ट्रॉनिक गन
इलेक्ट्रॉन गन का मुख्य कार्य इलेक्ट्रॉनों को उत्सर्जित करके उन्हें एक किरण में बदलना है। इस गन में मुख्य रूप से एक हीटर, एक ग्रिड, कैथोड और एनोड जैसे एक्सीलरेटिंग, प्री-एक्सेलरेटिंग और फोकसिंग शामिल हैं। कैथोड के अंत में, स्ट्रोंटियम और बेरियम परतें मध्यम तापमान पर इलेक्ट्रॉनों के उच्च इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन को प्राप्त करने के लिए जमा की जाती हैं, बेरियम की परतें, और कैथोड के अंत में जमा की जाती हैं।
डिफ्लेक्टिंग (विक्षेपण) प्लेटें
एक बार जब इलेक्ट्रॉन किरण इलेक्ट्रॉन गन से बाहर निकल जाती है तो यह किरण विक्षेपक प्लेट के दो सेटों से होकर गुजरेगी। यह सेट ऊर्ध्वाधर विक्षेपण उत्पन्न करेगा जिसे Y प्लेट की अन्यथा ऊर्ध्वाधर विक्षेपण प्लेट के रूप में जाना जाता है। प्लेट के दूसरे सेट का उपयोग क्षैतिज विक्षेपण के लिए किया जाता है जिसे X प्लेट के अन्यथा क्षैतिज विक्षेपण के रूप में जाना जाता है।
CRT की फ्लोरोसेंट स्क्रीन
CRT में, सामने वाले हिस्से को फेसप्लेट के रूप में जाना जाता है, CRT स्क्रीन के लिए, यह सपाट होता है और इसका आकार लगभग 100mm×100mm होता है। सीआरटी स्क्रीन बड़े डिस्प्ले के लिए कुछ हद तक मुड़ी हुई है और फेसप्लेट का निर्माण पिघले हुए ग्लास को एक आकार में दबाकर और फिर उसे गर्म करके किया जा सकता है। जब कोई इलेक्ट्रॉनिक्स किरण फॉस्फोर क्रिस्टल से टकराती है, तो ऊर्जा का स्तर बढ़ाया जा सकता है और इस प्रकार फॉस्फोरस क्रिस्टलीकरण के दौरान प्रकाश उत्पन्न होता है, इसलिए इस घटना को प्रतिदीप्ति के रूप में जाना जाता है।
ग्लास एन्वलप
यह निर्माण का एक अत्यंत निर्वात शंक्वाकार रूप है। नेक और डिस्प्ले के बीच CRT के अंदर के हिस्से एक्वाडैग से ढके हुए हैं। यह एक सुचालक पदार्थ है जो हाई-वोल्टेज इलेक्ट्रोड की तरह काम करता है। इलेक्ट्रॉन को केंद्र में रखने में मदद करने के लिए कोटिंग की सतह को त्वरित एनोड की ओर विद्युत रूप से जोड़ा जाता है।
कैथोड रे ऑसिलोस्कोप (CRO) का कार्य सिद्धांत
एक CRO (कैथोड रे ऑसिलोस्कोप) एक उच्च गति वाले इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके काम करता है जो विद्युत सिग्नल का दृश्य प्रदर्शन उत्पन्न करने के लिए विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र द्वारा विक्षेपित होता है। जब विद्युत संकेत को एक दूसरे के लंबवत विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए दो विक्षेपण प्लेटों पर लागू किया जाता है। इन क्षेत्रों द्वारा इलेक्ट्रॉन किरण को विक्षेपित किया जाता है, जिससे यह फॉस्फोरसेंट स्क्रीन से टकराता है, जिससे एक प्रदीप्त स्पॉट उत्पन्न होता है। स्क्रीन पर स्पॉट की स्थिति विद्युत सिग्नल के परिमाण और तरंग रूप को दर्शाती है। स्पॉट की स्थिति को मापकर सिग्नल की आवृत्ति, आयाम और तरंग रूप निर्धारित किया जा सकता है।
कैथोड रे ऑसिलोस्कोप (CRO) के नियंत्रक
CRO के बुनियादी नियंत्रणों में मुख्य रूप से पोज़ीशन, प्रदीप्ति, फोकस, दृष्टिवैषम्य, ब्लैंकिंग और कैलीबरेशन शामिल हैं।
पोज़ीशन
ऑसिलोस्कोप में, स्थिति नियंत्रण घुंडी का उपयोग मुख्य रूप से बाईं ओर से दाईं ओर तीव्र स्थान की स्थिति नियंत्रण के लिए किया जाता है। घुंडी को नियंत्रित करके, व्यक्ति बाईं ओर से दाईं ओर के स्थान को आसानी से नियंत्रित कर सकता है।
प्रदीप्ति
किरण की प्रदीप्ति मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉन की तीव्रता पर निर्भर करती है। नियंत्रण ग्रिड इलेक्ट्रॉन किरण के अंदर इलेक्ट्रॉन की तीव्रता के लिए जिम्मेदार होते हैं। तो, इलेक्ट्रॉन किरण की प्रदीप्ति को समायोजित करके ग्रिड वोल्टेज को नियंत्रित किया जा सकता है।
फोकस
फोकस नियंत्रण सीआरओ के केंद्र एनोड की ओर लागू वोल्टेज को विनियमित करके प्राप्त किया जा सकता है। इसके क्षेत्र में मध्य और अन्य एनोड इलेक्ट्रोस्टैटिक लेंस बना सकते हैं। इसलिए, लेंस की मुख्य लंबाई को केंद्र एनोड पर वोल्टेज को नियंत्रित करके बदला जा सकता है।
दृष्टिवैषम्य
CRO में, यह एक अतिरिक्त फोकसिंग नियंत्रण है और यह ऑप्टिकल लेंस के अंदर दृष्टिवैषम्य के अनुरूप है। मॉनिटर के बीच में केंद्रित एक किरण स्क्रीन के किनारों पर डिफोकस हो जाएगी क्योंकि इलेक्ट्रॉन पथ की लंबाई केंद्र और किनारों के लिए भिन्न होती है।
ब्लैंकिंग परिपथ
ऑसिलोस्कोप में मौजूद टाइम बेस जनरेटर ने ब्लैंकिंग वोल्टेज उत्पन्न किया।
कैलीबरेशन परिपथ
एक ऑसिलोस्कोप के भीतर कैलीबरेशन के उद्देश्य के लिए एक ऑसिलेटर आवश्यक है। हालाँकि, जिस ऑसिलेटर का उपयोग किया जाता है उसे प्रीसेट वोल्टेज के लिए एक वर्गाकार तरंग उत्पन्न करना चाहिए।
कैथोड रे ऑसिलोस्कोप (CRO) के अनुप्रयोग
- सिग्नल भेजने और प्राप्त करने की विशेषताओं का निरीक्षण करने के लिए CRO का अनुप्रयोग रेडियो स्टेशनों में होता है।
- वोल्टेज, करंट, फ्रीक्वेंसी, इंडक्शन, प्रवेश, प्रतिरोध और पावर फैक्टर सभी को कैथोड रे ऑसिलोस्कोप से मापा जाता है।
- इसके अतिरिक्त, इस उपकरण का उपयोग करके AM और FM सर्किट के गुणों की जांच की जाती है।
- इस उपकरण का उपयोग एनालॉग सिग्नल को विनियमित करने के साथ-साथ सिग्नल विशेषताओं और विशेषताओं की निगरानी और विश्लेषण करने के लिए किया जाता है।
- अनुनाद सर्किट के माध्यम से, सीआरओ का उपयोग सिग्नल के रूप, बैंडविड्थ आदि को देखने के लिए किया जाता है।
- कैथोड रे ऑसिलोस्कोप वोल्टेज और वर्तमान तरंग के आकार की जांच कर सकता है, जो रेडियो स्टेशन या संचार स्टेशन पर निर्णय लेने में सहायता करता है।
- इसका उपयोग प्रयोगशालाओं में अनुसंधान उद्देश्यों के लिए किया जाता है।
- BH वक्र का पता लगाने के लिए सीआरओ को हिस्टैरिसीस लूप में बड़े पैमाने पर नियोजित किया जाता है।
- CRO का उपयोग करके ट्रांजिस्टर वक्रों को ट्रेस करना संभव है।
CRO के लाभ
- लागत और समयसीमा
- प्रशिक्षण की आवश्यकताएँ
- स्थिरता और गुणवत्ता
- समय दक्षता
- विशेषज्ञता एवं अनुभव
- समस्या-समाधान की क्षमता
- परेशानी रहित
- नियामक अनुपालन का आश्वासन
- वोल्टेज मापन
- धारा मापन
- तरंगरूप का परीक्षण
- कला और आवृत्ति का मापन
कैथोड रे ऑसिलोस्कोप (CRO) की सीमाएँ
- मल्टीमीटर जैसे अन्य मापने वाले उपकरणों की तुलना में ये ऑसिलोस्कोप महंगे हैं।
- एक बार क्षतिग्रस्त हो जाने पर उनकी मरम्मत करना जटिल होता है।
- इन उपकरणों को पूर्ण पृथक्करण की आवश्यकता होती है।
- ये विशाल, भारी होते हैं और अधिक शक्ति का उपयोग करते हैं।
- बहुत सारे नियंत्रण टर्मिनल जिन्हें एक बार में समझना इतना आसान नहीं है, लेकिन उपयोग में आसान, मल्टीपल चैनल कैप्चर और स्क्रीन और वेवफॉर्म स्पष्टता के लिए डिजिटल स्टोरेज ऑसिलोस्कोप का उपयोग किया जा सकता है।
CRO का उपयोग
प्रयोगशाला में, CRO का उपयोग इस प्रकार किया जा सकता है
- यह विभिन्न प्रकार की तरंगें प्रदर्शित कर सकता है
- यह कम समय के अंतराल को माप सकता है
- वोल्टमीटर में यह विभवान्तर को माप सकता है।
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