Como utilizar um osciloscópio para resolver problemas de eletrónica
Conclusões principais
Os osciloscópios são instrumentos indispensáveis para resolver problemas de funcionamento em dispositivos electrónicos. A sua capacidade de examinar sinais eléctricos permite-lhes identificar problemas nos circuitos, fornecendo informações valiosas para a reparação ou substituição de componentes defeituosos.
Os osciloscópios são oferecidos em várias configurações e preços para acomodar diferentes necessidades e níveis de competência. O Rigol DSO 138 é uma alternativa económica adequada para principiantes e entusiastas que procuram funcionalidades básicas. Além disso, os osciloscópios usados apresentam outra opção económica para quem procura entrar neste campo.
A calibração de um osciloscópio é um processo crítico para obter resultados precisos. O ajuste correto dos limiares e a utilização de sondas adequadas desempenham um papel essencial. Através da análise de sinais através de um osciloscópio, é possível identificar e resolver eficazmente as avarias eléctricas.
Um osciloscópio é um instrumento altamente eficaz para pessoas interessadas em tornar-se inventores, engenheiros ou entusiastas de sistemas eléctricos. Para aqueles que procuram diagnosticar quaisquer problemas com os seus circuitos construídos, a sua utilidade não pode ser exagerada. No entanto, pode perguntar-se exatamente como utilizar um osciloscópio para identificar e resolver problemas de funcionamento em dispositivos electrónicos.
Para que servem os osciloscópios e quanto é que precisa de gastar?
Um osciloscópio é uma ferramenta de diagnóstico crucial para identificar problemas com dispositivos electrónicos, tais como computadores portáteis, sintetizadores e projectos caseiros envolvendo placas de ensaio. Ao tentar identificar problemas com correntes eléctricas invisíveis, é necessária uma dedução lógica juntamente com instrumentos adequados. O osciloscópio é um desses instrumentos indispensáveis, fornecendo informações valiosas sobre o comportamento dos sinais eléctricos no interior do dispositivo.
Um osciloscópio é um instrumento versátil utilizado para examinar sinais electrónicos. Ao contrário da crença popular, não se apresenta necessariamente como um objeto branco colossal colocado numa estação de trabalho de laboratório. Em vez disso, os osciloscópios estão disponíveis em várias configurações, com preços que variam entre vários milhares de dólares para modelos avançados e algumas centenas de dólares para opções mais modestas, mas altamente capazes, adequadas tanto para entusiastas como para alunos e empresas emergentes. Além disso, a opção por unidades usadas pode reduzir ainda mais os custos sem comprometer o desempenho.
No entanto, pode começar de forma económica. Seleccionámos o popular DSO 138 da JYE Tech . Este foi extensivamente clonado e substituído pelo DSO 138mini, mas continua a ser uma opção de osciloscópio para principiantes e para quem procura uma opção portátil.
Uma Palavra sobre Tensões do Osciloscópio
O osciloscópio DSO 138 é capaz de medir tensões de até 50 volts. Embora certos osciloscópios sejam projetados para acomodar tensões ainda maiores, é importante reconhecer que cada dispositivo tem um limite além do qual ele pode ser danificado. No entanto, existem medidas que podem ser tomadas para proteger contra tais danos, incluindo a utilização de uma sonda atenuadora. Especificamente, uma sonda x10 pode reduzir o sinal de tensão de entrada em aproximadamente 90%, permitindo ainda ao operador trabalhar com sinais de tensão mais elevada sem comprometer a integridade do osciloscópio.
Certamente, é prudente ter cuidado ao manusear sistemas de alta tensão. Consequentemente, devemos restringir a nossa atenção aos equipamentos e componentes de baixa tensão.
Introdução
O DSO 138 inclui um conjunto de clipes de crocodilo como parte dos seus acessórios padrão. No entanto, para uma sondagem mais precisa, pode ser vantajoso utilizar uma sonda dedicada com uma ponta pontiaguda, que pode apontar com precisão para um local específico numa placa de circuitos e minimizar a possibilidade de criar involuntariamente um curto-circuito.
Se estiver a examinar sinais de áudio, pode procurar um adaptador para converter um cabo TS (ou TRS) na tomada BNC (ou SMA ) do seu osciloscópio. Por uma questão de simplicidade, vamos ficar-nos pelos clipes de crocodilo.
Calibrar o osciloscópio e definir o limiar
A calibração de um osciloscópio é um passo crucial na obtenção de leituras exactas, uma vez que permite ajustar a resistência e a capacitância intrínsecas da sonda. É particularmente relevante quando se lida com flutuações significativas de temperatura, assegurando um desempenho ótimo em condições variáveis.
Ligar a sonda ao sinal de referência, que se encontra normalmente no painel frontal. Por exemplo, no caso do DSO 138, pode ser encontrado na parte superior. As sondas estão equipadas com um condensador ajustável que precisa de ser calibrado de modo a gerar uma forma de onda de teste com a forma de um quadrado perfeito. Normalmente, isto pode ser conseguido utilizando uma pequena chave de fendas para efeitos de afinação. Além disso, o DSO 138 possui controlos de afinação integrados na sua placa de circuitos para um acesso conveniente e ajustes precisos.
Para visualizar uma forma de onda num ecrã, é necessário que este seja atualizado em intervalos específicos, à medida que cada extremidade ascendente ultrapassa um nível de tensão predeterminado que se situa a meio caminho entre os picos máximo e mínimo. Ao definir o osciloscópio para se atualizar quando é detectada uma borda ascendente, podemos evitar qualquer incerteza na imagem e obter uma representação nítida e estável da forma de onda.
Como examinar sinais com o seu osciloscópio
Para analisar eficazmente os padrões de sinal, a utilização de um smartphone juntamente com um cabo mini jack-to-jack apresenta uma solução fácil e expedita. Ao ligar os clipes de crocodilo à extremidade oposta da ficha jack, é possível obter leituras precisas de forma eficiente. É essencial reconhecer que a banda larga que rodeia a base representa a ligação à terra, enquanto as restantes duas riscas correspondem aos canais esquerdo e direito. Por conseguinte, fixar os clips desta forma garantirá resultados óptimos.
Agora, precisamos de uma forma de onda. O YouTube está repleto de clips de teste adequados . Escolha um, reproduza-o e observe o ecrã. Aqui, estamos a olhar para uma onda sinusoidal.
Para alinhar corretamente a forma de onda, poderá ter de alterar ligeiramente a sua posição. Ganhe experiência com os controlos, experimentando-os. Aumente a visualização da forma de onda, modifique o ponto de disparo e ajuste o tempo. A experiência prática é indispensável para se tornar hábil nestas tarefas.
Resolução prática de problemas com um osciloscópio
Agora que adquiriu proficiência na utilização do osciloscópio, é imperativo empregar as suas capacidades para resolver quaisquer problemas ou avarias que possam surgir durante as suas experiências.
O processo de geração de um sinal modulado por largura de pulso (PWM) usando um Raspberry Pi foi examinado nas nossas discussões anteriores, o que serve como um ponto de partida adequado para uma exploração mais aprofundada. Neste contexto, é essencial investigar a natureza dos sinais de saída gerados pela Raspberry Pi, de modo a obter uma compreensão abrangente da sua funcionalidade.
PWM
Ligar o clip de terra à terra e sondar a localização esperada do sinal, que neste caso corresponde ao pino PWM, permite-nos executar código. Uma visualização do sinal PWM deve ser observável num osciloscópio nesta altura. Medindo o ciclo de trabalho e comparando-o com os valores previstos, podemos validar a precisão da saída. Embora o PWM baseado em software possa apresentar flutuação ou instabilidade quando se executam outras tarefas em simultâneo, a utilização do PWM de hardware produz resultados fiáveis para a nossa aplicação específica.
Embora a utilização de modulação por largura de pulso (PWM) em hardware possa proporcionar resultados favoráveis em certos casos, não é um pré-requisito indispensável. Em alguns casos, o simples facto de aliviar a carga sobre o dispositivo que executa o programa pode levar a um melhor desempenho.É essencial verificar se a ausência de uma forma de onda visível corresponde a uma definição de ciclo de trabalho de 0% ou 100%, uma vez que esta pode ser a causa principal do problema.
Transmissão de dados
Os sistemas electrónicos modernos utilizam frequentemente sinais não periódicos, que estão limitados a ocorrências únicas. Por exemplo, quando um utilizador inicia uma ação no seu sistema informático, como mover um cursor com um rato, gera uma sequência de sinais únicos que transmitem informações sobre a extensão do movimento efectuado.
Para adquirir estes sinais, é necessário tirar partido das funcionalidades temporárias oferecidas pelo nosso osciloscópio. Especificamente, uma vez ultrapassado o limiar pré-determinado, a forma de onda pára momentaneamente nesse ponto. Consequentemente, isto permite-nos examinar os contornos exactos do sinal e verificar a sua compatibilidade com o dispositivo recetor pretendido.
Neste caso, obtivemos um sinal MIDI gerado por um controlador de bateria AKAI através de amostragem.
A utilização de dispositivos MIDI não se limita a sinais limpos e claros. No entanto, devido à natureza desequilibrada dos cabos utilizados neste caso, pode ocorrer degradação do sinal quando os cabos se estendem para além de uma distância específica. Por exemplo, a tentativa de transmitir dados através de um cabo que atravessa toda uma estrutura pode resultar num fraco desempenho ou numa falha total. Além disso, a exposição repetida ao stress físico, como ser enrolado debaixo de uma cadeira de escritório, pode potencialmente danificar a integridade do cabo, levando a um mau funcionamento.
A utilização do raciocínio dedutivo pode ser uma abordagem eficaz para identificar a origem de um problema. Um curso de ação recomendado envolveria o exame de um cabo alternativo e, subsequentemente, o teste de outro instrumento MIDI para isolar o problema.
Dois sinais?
Uma limitação notável do DSO 138 é a sua incapacidade de acomodar múltiplas entradas em simultâneo.
Os osciloscópios avançados permitem aos utilizadores analisar simultaneamente vários sinais, como a sobreposição dos dados transmitidos através do barramento SPI (I2C) juntamente com o sinal de relógio que o acompanha. Ao fazê-lo, quaisquer discrepâncias ou distorções entre estes sinais podem tornar-se aparentes, resultando, em última análise, em informação corrompida devido a desalinhamento ou outros problemas como picos, ruído e bordos irregulares.
Em muitos casos, a resolução de tais problemas pode exigir a implementação de resistências adicionais, quer como pull-ups ou pull-downs, em locais estratégicos. Alternativamente, a incorporação de condensadores pode ajudar a melhorar as flutuações de tensão.Além disso, é frequentemente necessário modificar o código para ter em conta quaisquer discrepâncias de tempo que possam surgir.
Ao comparar as duas formas de onda com um osciloscópio, é possível observar o seu alinhamento simultâneo e examinar as suas características distintas, de modo a identificar potenciais soluções.
Os osciloscópios são excelentes para diagnosticar falhas eléctricas
Ao mergulhar no domínio da elaboração de circuitos complexos, torna-se indispensável utilizar um osciloscópio para identificar e resolver problemas que possam surgir. Ao obter uma compreensão abrangente dos padrões de sinal desejados através da utilização deste instrumento, fica-se melhor equipado para enfrentar os desafios com maior proficiência.