Jak używać oscyloskopu do rozwiązywania problemów z elektroniką?
Kluczowe wnioski
Oscyloskopy są niezbędnymi przyrządami do usuwania usterek w urządzeniach elektronicznych. Ich zdolność do badania sygnałów elektrycznych umożliwia identyfikację problemów w obwodach, zapewniając cenny wgląd w naprawę lub wymianę wadliwych komponentów.
Oscyloskopy są oferowane w wielu konfiguracjach i cenach, aby zaspokoić różne potrzeby i poziomy umiejętności. Rigol DSO 138 to przystępna cenowo alternatywa odpowiednia dla nowicjuszy i entuzjastów poszukujących podstawowej funkcjonalności. Ponadto, używane oscyloskopy stanowią kolejny opłacalny wybór dla tych, którzy chcą wejść w tę dziedzinę.
Kalibracja oscyloskopu jest kluczowym procesem w uzyskiwaniu precyzyjnych wyników. Właściwa regulacja progów i wykorzystanie odpowiednich sond odgrywają kluczową rolę. Dzięki analizie sygnałów za pomocą oscyloskopu można skutecznie identyfikować i rozwiązywać usterki elektryczne.
Oscyloskop jest bardzo skutecznym narzędziem dla osób, które chcą zostać wynalazcami, inżynierami lub entuzjastami systemów elektrycznych. Dla tych, którzy chcą zdiagnozować wszelkie problemy ze skonstruowanymi przez siebie obwodami, jego użyteczność jest nie do przecenienia. Można jednak zastanawiać się, jak dokładnie używać oscyloskopu do identyfikowania i usuwania usterek w urządzeniach elektronicznych.
Do czego służą oscyloskopy i ile trzeba na nie wydać?
Oscyloskop jest kluczowym narzędziem diagnostycznym do identyfikowania problemów z urządzeniami elektronicznymi, takimi jak laptopy, syntezatory i domowe projekty wykorzystujące płytki prototypowe. Próba zidentyfikowania problemów z niewidocznymi prądami elektrycznymi wymaga logicznej dedukcji wraz z odpowiednimi instrumentami. Oscyloskop jest jednym z takich niezbędnych przyrządów, zapewniającym cenny wgląd w zachowanie sygnałów elektrycznych w urządzeniu.
Oscyloskop to wszechstronny przyrząd służący do badania sygnałów elektronicznych. Wbrew powszechnemu przekonaniu, niekoniecznie prezentuje się jako kolosalny biały obiekt stacjonujący na laboratoryjnym stanowisku pracy. Oscyloskopy są raczej dostępne w różnych konfiguracjach, a ich ceny wahają się od kilku tysięcy dolarów za zaawansowane modele do kilkuset dolarów za skromniejsze, ale bardzo wydajne opcje odpowiednie zarówno dla entuzjastów, osób uczących się, jak i rozwijających się przedsiębiorstw. Co więcej, wybór używanych urządzeń może dodatkowo obniżyć koszty bez uszczerbku dla wydajności.
Można jednak zacząć tanio. Sięgnęliśmy po popularny model DSO 138 od JYE Tech . Został on w znacznym stopniu sklonowany i zastąpiony przez DSO 138mini, ale nadal pozostaje opcją oscyloskopu dla początkujących i tych, którzy szukają opcji przenośnej.
Słowo o napięciach oscyloskopu
Oscyloskop DSO 138 jest w stanie mierzyć napięcia do 50 woltów. Chociaż niektóre oscyloskopy są przystosowane do pomiaru jeszcze większych napięć, należy pamiętać, że każde urządzenie ma limit, po przekroczeniu którego może ulec uszkodzeniu. Istnieją jednak środki, które można podjąć, aby zabezpieczyć się przed takim uszkodzeniem, w tym użycie sondy tłumiącej. W szczególności sonda x10 może zmniejszyć przychodzący sygnał napięciowy o około 90%, jednocześnie umożliwiając operatorowi pracę z sygnałami o wyższym napięciu bez narażania integralności oscyloskopu.
Z pewnością należy zachować ostrożność podczas pracy z systemami wysokiego napięcia. W związku z tym powinniśmy skupić się na sprzęcie i komponentach niskonapięciowych.
Wprowadzenie
DSO 138 zawiera zestaw zacisków krokodylkowych jako część standardowych akcesoriów. Jednak w celu dokładniejszego sondowania korzystne może być użycie dedykowanej sondy ze spiczastą końcówką, która może precyzyjnie wycelować w określone miejsce na płytce drukowanej i zminimalizować możliwość niezamierzonego utworzenia zwarcia.
Jeśli badasz sygnały audio, możesz poszukać adaptera, aby przekonwertować kabel TS (lub TRS) na gniazdo BNC (lub SMA ) w swoim zakresie. Dla uproszczenia będziemy trzymać się zacisków krokodylkowych.
Kalibracja oscyloskopu i ustawianie progu
Kalibracja oscyloskopu jest kluczowym krokiem w uzyskaniu dokładnych odczytów, ponieważ umożliwia dostosowanie rezystancji wewnętrznej i pojemności sondy. Jest to szczególnie istotne w przypadku znacznych wahań temperatury, zapewniając optymalną wydajność w zmiennych warunkach.
Podłącz sondę do sygnału referencyjnego, który zwykle znajduje się na panelu przednim. Na przykład w przypadku DSO 138 można go znaleźć na górze. Sondy są wyposażone w regulowany kondensator, który należy skalibrować, aby wygenerować przebieg testowy w kształcie idealnego kwadratu. Zazwyczaj można to osiągnąć za pomocą małego śrubokręta do precyzyjnego dostrajania. Ponadto DSO 138 ma wbudowane elementy sterujące strojeniem na płytce drukowanej, co zapewnia wygodny dostęp i precyzyjną regulację.
W celu wizualizacji kształtu fali na wyświetlaczu, konieczne jest, aby wyświetlacz aktualizował się w określonych odstępach czasu, gdy każde narastające zbocze przekroczy z góry określony poziom napięcia, który przypada w połowie między maksymalnym i minimalnym szczytem. Ustawiając zakres tak, aby odświeżał się po wykryciu zbocza narastającego, możemy uniknąć niepewności obrazu i uzyskać ostrą i stabilną reprezentację kształtu fali.
Jak badać sygnały za pomocą oscyloskopu
Aby skutecznie analizować wzorce sygnałów, wykorzystanie smartfona wraz z kablem mini jack-to-jack stanowi łatwe i szybkie rozwiązanie. Podłączając zaciski krokodylkowe do przeciwległego końca wtyczki jack, można skutecznie uzyskać dokładne odczyty. Ważne jest, aby pamiętać, że szeroki pasek otaczający podstawę reprezentuje połączenie z masą, podczas gdy pozostałe dwa paski odpowiadają lewemu i prawemu kanałowi. Dlatego podłączenie zacisków w taki sposób zapewni optymalne wyniki.
Teraz potrzebujemy kształtu fali. YouTube jest pełen odpowiednich klipów testowych . Wybierz jeden, odtwórz go i obserwuj wyświetlacz. Tutaj patrzymy na falę sinusoidalną.
Aby prawidłowo wyrównać kształt fali, może być konieczne nieznaczne przestawienie jej położenia. Eksperymentowanie z elementami sterującymi pozwala nabrać wprawy. Powiększ widok kształtu fali, zmodyfikuj punkt wyzwalania i dostrój taktowanie. Praktyczne doświadczenie jest niezbędne, aby stać się biegłym w tych zadaniach.
Praktyczne rozwiązywanie problemów za pomocą oscyloskopu
Teraz, gdy nabrałeś biegłości w posługiwaniu się oscyloskopem, konieczne jest wykorzystanie jego możliwości do rozwiązywania wszelkich problemów lub usterek, które mogą pojawić się podczas eksperymentów.
Proces generowania sygnału modulowanego szerokością impulsu (PWM) za pomocą Raspberry Pi został przeanalizowany w naszych poprzednich dyskusjach, co stanowi odpowiedni punkt wyjścia do dalszych badań. W tym kontekście istotne jest zbadanie natury sygnałów wyjściowych generowanych przez Raspberry Pi w celu uzyskania pełnego zrozumienia jego funkcjonalności.
PWM
Podłączenie zacisku uziemienia do masy i sondowanie oczekiwanej lokalizacji sygnału, która w tym przypadku odpowiada pinowi PWM, umożliwia nam wykonanie kodu. Wizualizacja sygnału PWM powinna być w tym momencie możliwa do zaobserwowania na oscyloskopie. Mierząc cykl pracy i porównując go z naszymi przewidywanymi wartościami, możemy zweryfikować dokładność danych wyjściowych. Podczas gdy programowy PWM może wykazywać fluktuacje lub niestabilność podczas jednoczesnego wykonywania innych zadań, wykorzystanie sprzętowego PWM zapewnia niezawodne wyniki dla naszej konkretnej aplikacji.
Podczas gdy wykorzystanie sprzętowej modulacji szerokości impulsu (PWM) może zapewnić korzystne wyniki w niektórych przypadkach, nie jest to niezbędny warunek wstępny. W niektórych przypadkach samo odciążenie urządzenia wykonującego program może prowadzić do poprawy wydajności.Ważne jest, aby sprawdzić, czy brak widocznego kształtu fali odpowiada ustawieniu cyklu pracy na 0% lub 100%, ponieważ może to być główna przyczyna problemu.
Transmisja danych
Nowoczesne systemy elektroniczne często wykorzystują sygnały nieokresowe, które są ograniczone do pojedynczych wystąpień. Na przykład, gdy użytkownik inicjuje działanie w swoim systemie komputerowym, takie jak przesuwanie kursora za pomocą myszy, generuje sekwencję unikalnych sygnałów, które przekazują informacje o zakresie wykonanego ruchu.
Aby uzyskać te sygnały, konieczne jest wykorzystanie tymczasowych funkcji oferowanych przez nasz oscyloskop. W szczególności, po przekroczeniu ustalonego progu, kształt fali zostanie chwilowo zatrzymany w tym punkcie. W rezultacie pozwala nam to dokładnie zbadać kontury sygnału i upewnić się, że jest on zgodny z zamierzonym urządzeniem odbiorczym.
W tym przypadku uzyskaliśmy sygnał MIDI generowany przez kontroler perkusyjny AKAI poprzez próbkowanie.
Wykorzystanie urządzeń MIDI nie ogranicza się do czystych i wyraźnych sygnałów. Jednak ze względu na niezrównoważony charakter kabli używanych w tym przypadku, degradacja sygnału może wystąpić, gdy kable wykraczają poza określoną odległość. Na przykład próba przesłania danych przez kabel, który rozciąga się na całą konstrukcję, może skutkować słabą wydajnością lub całkowitą awarią. Dodatkowo, powtarzające się narażenie na naprężenia fizyczne, takie jak zwijanie pod krzesłem biurowym, może potencjalnie uszkodzić integralność kabla, prowadząc do jego nieprawidłowego działania.
Wykorzystanie rozumowania dedukcyjnego może być skutecznym podejściem do identyfikacji źródła problemu. Zalecany sposób postępowania obejmowałby sprawdzenie alternatywnego kabla, a następnie przetestowanie innego instrumentu MIDI w celu wyizolowania problemu.
Dwa sygnały?
Jednym z istotnych ograniczeń DSO 138 jest jego niezdolność do obsługi wielu wejść jednocześnie.
Zaawansowane oscyloskopy umożliwiają użytkownikom jednoczesną analizę wielu sygnałów, takich jak nakładanie danych przesyłanych przez magistralę SPI (I2C) wraz z towarzyszącym jej sygnałem zegarowym. W ten sposób wszelkie rozbieżności lub zniekształcenia między tymi sygnałami mogą stać się widoczne, ostatecznie powodując uszkodzenie informacji z powodu niewspółosiowości lub innych kwestii, takich jak skoki, szumy i postrzępione krawędzie.
W wielu przypadkach rozwiązanie takich problemów może wymagać wdrożenia dodatkowych rezystorów, zarówno jako pull-up, jak i pull-down, w strategicznych miejscach. Alternatywnie, zastosowanie kondensatorów może pomóc złagodzić wahania napięcia.Co więcej, często konieczne jest zmodyfikowanie kodu w celu uwzględnienia wszelkich rozbieżności czasowych, które mogą się pojawić.
Porównując dwa przebiegi za pomocą oscyloskopu, można zaobserwować ich jednoczesne wyrównanie i zbadać ich różne cechy w celu zidentyfikowania potencjalnych rozwiązań.
Oscyloskopy są doskonałe do diagnozowania usterek elektrycznych
Po zagłębieniu się w sferę tworzenia skomplikowanych obwodów, niezbędne staje się zastosowanie oscyloskopu do identyfikacji i rozwiązywania problemów, które mogą się pojawić. Uzyskując kompleksowe zrozumienie pożądanych wzorców sygnałów dzięki wykorzystaniu tego instrumentu, jest się lepiej przygotowanym do radzenia sobie z wyzwaniami z większą biegłością.