Gebruik van een oscilloscoop voor het opsporen van storingen in elektronica
Belangrijkste opmerkingen
Oscilloscopen zijn onmisbare instrumenten om storingen in elektronische apparaten op te lossen. Doordat ze elektrische signalen kunnen onderzoeken, kunnen ze problemen binnen schakelingen identificeren en waardevolle inzichten verschaffen voor het repareren of vervangen van defecte componenten.
Oscilloscopen worden aangeboden in diverse configuraties en prijsklassen om tegemoet te komen aan verschillende behoeften en vaardigheidsniveaus. De Rigol DSO 138 is een betaalbaar alternatief dat geschikt is voor beginners en enthousiastelingen die op zoek zijn naar basisfunctionaliteit. Daarnaast bieden tweedehands oscilloscopen een andere kosteneffectieve keuze voor degenen die op dit gebied willen beginnen.
Kalibratie van een oscilloscoop is een cruciaal proces voor het verkrijgen van nauwkeurige uitkomsten. De juiste instelling van drempelwaarden en het gebruik van geschikte probes spelen een essentiële rol. Door signalen te analyseren met een oscilloscoop kan men efficiënt elektrische storingen identificeren en oplossen.
Een oscilloscoop is een zeer effectief instrument voor mensen die uitvinder, ingenieur of enthousiasteling van elektrische systemen willen worden. Voor mensen die problemen met hun opgebouwde circuits willen diagnosticeren, kan het nut niet worden overschat. Je kunt je echter afvragen hoe je een oscilloscoop precies gebruikt om storingen in elektronische apparaten te identificeren en op te lossen.
Waar worden oscilloscopen voor gebruikt en hoeveel moet je uitgeven?
Een oscilloscoop is een cruciaal diagnose-instrument voor het identificeren van problemen met elektronische apparaten zoals laptops, synthesizers en zelfgemaakte projecten met breadboards. Bij het identificeren van problemen met onzichtbare elektrische stromen is logische deductie nodig, samen met geschikte instrumenten. De oscilloscoop is zo’n onmisbaar instrument dat waardevolle inzichten verschaft in het gedrag van de elektrische signalen in het apparaat.
Een oscilloscoop is een veelzijdig instrument om elektronische signalen te onderzoeken. In tegenstelling tot wat vaak gedacht wordt, is het niet per se een kolossaal wit object dat op een laboratoriumwerkstation staat. Integendeel, oscilloscopen zijn verkrijgbaar in verschillende configuraties, met prijzen die variëren van enkele duizenden dollars voor geavanceerde modellen tot een paar honderd dollar voor meer bescheiden maar zeer capabele opties die geschikt zijn voor enthousiastelingen, leerlingen en opkomende ondernemingen. Bovendien kan de keuze voor tweedehands units de kosten nog verder drukken zonder afbreuk te doen aan de prestaties.
Je kunt echter ook goedkoop beginnen. We hebben gekozen voor de populaire DSO 138 van JYE Tech . Deze is uitgebreid gekloond en vervangen door de DSO 138mini, maar het blijft een goede oscilloscoop voor beginners en mensen die op zoek zijn naar een draagbare optie.
Een woordje over oscilloscoopspanningen
De DSO 138 oscilloscoop kan spanningen tot 50 volt meten. Hoewel sommige oscilloscopen ontworpen zijn voor nog hogere spanningen, is het belangrijk te weten dat elk apparaat een grens heeft waarboven het beschadigd kan raken. Er zijn echter maatregelen die genomen kunnen worden om dergelijke schade te voorkomen, waaronder het gebruik van een verzwakkende probe. In het bijzonder kan een x10 probe het inkomende spanningssignaal met ongeveer 90% reduceren, terwijl de operator toch met signalen met een hoger voltage kan werken zonder de integriteit van de oscilloscoop aan te tasten.
Voorzichtigheid is zeker geboden bij het werken met hoogspanningssystemen. Daarom moeten we ons beperken tot laagspanningsapparatuur en -componenten.
Aan de slag
De DSO 138 wordt standaard geleverd met een set krokodillenklemmen. Voor nauwkeuriger aftasten kan het echter voordelig zijn om een speciale taster met een spitse punt te gebruiken, die precies op een specifieke plaats op een printplaat kan richten en de kans op onbedoelde kortsluiting minimaliseert.
Als je audiosignalen onderzoekt, kun je op zoek gaan naar een adapter om een TS (of TRS) kabel om te zetten in de BNC (of SMA ) aansluiting op je scoop. Om het eenvoudig te houden, gebruiken we krokodillenklemmen.
Je oscilloscoop kalibreren en de drempel instellen
Het kalibreren van een oscilloscoop is een cruciale stap in het verkrijgen van nauwkeurige meetwaarden, omdat het aanpassing mogelijk maakt voor de intrinsieke weerstand en capaciteit van de probe. Het is met name van belang als je te maken hebt met aanzienlijke temperatuurschommelingen, zodat je onder wisselende omstandigheden optimaal kunt presteren.
Sluit de probe aan op het referentiesignaal, dat zich meestal op het frontpaneel bevindt. In het geval van de DSO 138 bevindt het zich bijvoorbeeld aan de bovenkant. De probes zijn uitgerust met een instelbare condensator die gekalibreerd moet worden om een testgolfvorm te genereren in de vorm van een perfect vierkant. Dit kan meestal worden bereikt met een kleine schroevendraaier voor fijnafstelling. Verder heeft de DSO 138 ingebouwde afstemregelaars op de printplaat voor gemakkelijke toegang en nauwkeurige afstellingen.
Om een golfvorm op een display te visualiseren, is het nodig dat de display met specifieke intervallen wordt vernieuwd als elke opgaande flank een vooraf bepaald spanningsniveau overschrijdt dat halverwege de maximale en minimale pieken valt. Door de scoop zo in te stellen dat deze vernieuwt wanneer een opgaande flank wordt gedetecteerd, kunnen we onzekerheid in het beeld voorkomen en een scherpe en stabiele weergave van de golfvorm verkrijgen.
Signalen onderzoeken met je oscilloscoop
Om signaalpatronen effectief te analyseren, is het gebruik van een smartphone met een mini-jack-naar-stekker kabel een eenvoudige en snelle oplossing. Door de krokodillenklemmen aan te sluiten op het andere uiteinde van de stekker, kun je op een efficiënte manier nauwkeurige meetwaarden verkrijgen. Het is belangrijk om te weten dat de brede band die de basis omcirkelt de aardeverbinding voorstelt, terwijl de resterende twee strepen overeenkomen met het linker- en rechterkanaal. Als je de clips dus op deze manier bevestigt, krijg je optimale resultaten.
Nu hebben we een golfvorm nodig. YouTube staat vol met geschikte testclips . Kies er een, speel hem af en bekijk de weergave. Hier kijken we naar een sinusgolf.
Om de golfvorm goed uit te lijnen, moet je misschien de positie iets veranderen. Raak vertrouwd met de bediening door ermee te experimenteren. Vergroot de weergave van de golfvorm, pas het triggerpunt aan en verfijn de timing. Praktijkervaring is onontbeerlijk om deze taken onder de knie te krijgen.
Praktisch problemen oplossen met een oscilloscoop
Nu je vaardig bent geworden in het gebruik van de oscilloscoop, is het noodzakelijk de mogelijkheden ervan te gebruiken voor het oplossen van problemen of storingen die zich tijdens experimenten kunnen voordoen.
Het proces van het genereren van een pulsbreedtegemoduleerd (PWM) signaal met behulp van een Raspberry Pi is onderzocht in onze vorige discussies, wat dient als een geschikt startpunt voor verdere verkenning. In deze context is het essentieel om de aard van de uitgangssignalen die door de Raspberry Pi worden gegenereerd te onderzoeken om een volledig begrip van zijn functionaliteit te krijgen.
PWM
Door de massaklem op de massa aan te sluiten en het verwachte signaal af te tasten, wat in dit geval overeenkomt met de PWM-pin, kunnen we code uitvoeren. Een visualisatie van het PWM-signaal zou op dit punt waarneembaar moeten zijn op een oscilloscoop. Door de duty cycle te meten en te vergelijken met onze verwachte waarden, kunnen we de nauwkeurigheid van de uitvoer valideren. Terwijl softwarematige PWM fluctuaties of instabiliteit kan vertonen wanneer tegelijkertijd andere taken worden uitgevoerd, levert het gebruik van hardware PWM betrouwbare resultaten op voor onze specifieke toepassing.
Hoewel het gebruik van hardware Pulse Width Modulation (PWM) in bepaalde gevallen gunstige resultaten kan opleveren, is het geen onmisbare voorwaarde. In sommige gevallen kan alleen al het ontlasten van het apparaat dat het programma uitvoert tot betere prestaties leiden.Het is essentieel om te controleren of de afwezigheid van een zichtbare golfvorm overeenkomt met een duty cycle-instelling van 0% of 100%, aangezien dit de hoofdoorzaak van het probleem kan zijn.
Gegevensoverdracht
Moderne elektronische systemen maken vaak gebruik van niet-periodieke signalen, die beperkt zijn tot eenmalige gebeurtenissen. Wanneer een gebruiker bijvoorbeeld een actie initieert in zijn computersysteem, zoals het bewegen van een cursor met een muis, genereert hij een reeks unieke signalen die informatie overbrengen over de mate van beweging.
Om deze signalen te verkrijgen is het nodig om gebruik te maken van de tijdelijke functionaliteiten die onze oscilloscoop biedt. Zodra de vooraf bepaalde drempel is overschreden, stopt de golfvorm op dat punt. Hierdoor kunnen we de precieze contouren van het signaal bestuderen en vaststellen of het compatibel is met het beoogde ontvangerapparaat.
In dit geval hebben we een MIDI-signaal verkregen dat is gegenereerd door een AKAI drumcontroller door middel van sampling.
Het gebruik van MIDI-apparaten is niet beperkt tot zuivere en duidelijke signalen. Door de ongebalanceerde aard van de kabels die in dit geval worden gebruikt, kan er echter signaaldegradatie optreden wanneer de kabels een bepaalde afstand overschrijden. Als je bijvoorbeeld gegevens probeert te verzenden via een kabel die een hele constructie overspant, kan dit leiden tot slechte prestaties of zelfs volledige uitval. Bovendien kan herhaalde blootstelling aan fysieke stress, zoals opgerold worden onder een bureaustoel, de integriteit van de kabel mogelijk beschadigen, wat tot storingen kan leiden.
deductief redeneren kan een effectieve aanpak zijn om de bron van een probleem te identificeren. Een aanbevolen handelwijze zou zijn om een alternatieve kabel te onderzoeken en vervolgens een ander MIDI-instrument te testen om het probleem te isoleren.
Twee signalen?
Een opmerkelijke beperking van de DSO 138 is dat deze niet geschikt is voor meerdere ingangen tegelijk.
Geavanceerde oscilloscopen stellen gebruikers in staat om meerdere signalen tegelijk te analyseren, zoals het over elkaar leggen van de gegevens die via de SPI (I2C)-bus worden verzonden en het bijbehorende kloksignaal. Hierdoor kunnen discrepanties of vervormingen tussen deze signalen zichtbaar worden, wat uiteindelijk kan resulteren in corrupte informatie door verkeerde uitlijning of andere problemen zoals pieken, ruis en gekartelde randen.
In veel gevallen kan het voor het oplossen van dergelijke problemen nodig zijn om extra weerstanden te implementeren, als pull-ups of pull-downs, op strategische locaties. Een andere mogelijkheid is het inbouwen van condensatoren om spanningsfluctuaties te verminderen.Bovendien is het vaak nodig om de code aan te passen om rekening te houden met eventuele afwijkingen in de timing.
Bij het vergelijken van de twee golfvormen met een oscilloscoop kan men hun gelijktijdige uitlijning observeren en hun verschillende kenmerken onderzoeken om mogelijke oplossingen te identificeren.
Oscilloscopen zijn uitstekend voor het diagnosticeren van elektrische storingen
Als je je gaat verdiepen in het maken van ingewikkelde schakelingen, wordt het onmisbaar om een oscilloscoop te gebruiken voor het identificeren en oplossen van problemen die zich kunnen voordoen. Door een uitgebreid begrip te krijgen van de gewenste signaalpatronen door het gebruik van dit instrument, is men beter uitgerust om uitdagingen met meer vaardigheid aan te pakken.