Hur man använder ett oscilloskop för att felsöka elektronik
Viktiga iakttagelser
Oscilloskop är oumbärliga instrument för att lösa problem i elektroniska enheter. Deras förmåga att undersöka elektriska signaler gör att de kan identifiera problem i kretsar, vilket ger värdefulla insikter för reparation eller byte av felaktiga komponenter.
Oscilloskop finns i många olika konfigurationer och prisklasser för att passa olika behov och kunskapsnivåer. Rigol DSO 138 är ett prisvärt alternativ för nybörjare och entusiaster som söker grundläggande funktioner. Dessutom är begagnade oscilloskop ett annat kostnadseffektivt val för dem som vill komma in på detta område.
Kalibrering av ett oscilloskop är en kritisk process för att uppnå exakta resultat. Korrekt justering av tröskelvärden och användning av lämpliga prober spelar viktiga roller. Genom analys av signaler via ett oscilloskop kan man effektivt identifiera och åtgärda elektriska fel.
Ett oscilloskop är ett mycket effektivt instrument för personer som är intresserade av att bli uppfinnare, ingenjörer eller entusiaster inom elektriska system. För dem som vill diagnostisera eventuella problem med sina konstruerade kretsar kan dess användbarhet inte överskattas. Man kan dock undra exakt hur man använder ett oscilloskop för att identifiera och åtgärda fel i elektroniska enheter.
Vad används oscilloskop till, och hur mycket behöver du spendera?
Ett oscilloskop är ett viktigt diagnostiskt verktyg för att identifiera problem med elektroniska enheter som bärbara datorer, synthesizers och hemmagjorda projekt som involverar breadboards. När man försöker identifiera problem med osynliga elektriska strömmar krävs logisk slutledning tillsammans med lämpliga instrument. Oscilloskopet är ett sådant oumbärligt instrument som ger värdefulla insikter i hur de elektriska signalerna i enheten beter sig.
Ett oscilloskop är ett mångsidigt instrument som används för att undersöka elektroniska signaler. I motsats till vad många tror är det inte nödvändigtvis ett kolossalt vitt föremål som står på en arbetsstation i ett laboratorium. Oscilloskopen finns i olika konfigurationer, med priser som varierar från flera tusen dollar för avancerade modeller till några hundra dollar för mer blygsamma men mycket kapabla alternativ som passar både entusiaster, elever och nya företag. Om du väljer begagnade enheter kan du dessutom sänka kostnaderna ytterligare utan att kompromissa med prestandan.
Men du kan börja billigt. Vi har valt den populära DSO 138 från JYE Tech . Detta oscilloskop har klonats och ersatts av DSO 138mini, men det är fortfarande ett bra alternativ för nybörjare och de som letar efter ett portabelt alternativ.
Några ord om oscilloskopspänningar
DSO 138-oscilloskopet kan mäta spänningar upp till 50 volt. Även om vissa oscilloskop är konstruerade för att klara ännu högre spänningar, är det viktigt att vara medveten om att varje enhet har en gräns bortom vilken den kan skadas. Det finns dock åtgärder som kan vidtas för att skydda mot sådana skador, t.ex. användning av en dämpande sond. En x10-prob kan minska den inkommande spänningssignalen med ca 90% samtidigt som operatören kan arbeta med signaler med högre spänning utan att oscilloskopets integritet äventyras.
Visst är det klokt att vara försiktig när man hanterar högspänningssystem. Följaktligen bör vi begränsa vårt fokus till utrustning och komponenter med låg spänning.
Komma igång
DSO 138 innehåller en uppsättning krokodilklämmor som en del av standardtillbehören. För mer exakt sondering kan det dock vara en fördel att använda en särskild sond med spetsig spets, som kan riktas exakt mot en specifik plats på ett kretskort och minimera risken för att oavsiktligt skapa en kortslutning.
Om du undersöker ljudsignaler kanske du letar efter en adapter för att konvertera en TS-kabel (eller TRS-kabel) till BNC (eller SMA ) på ditt scope. För enkelhetens skull håller vi oss till krokodilklämmor.
Kalibrering av oscilloskop och inställning av tröskelvärde
Kalibrering av ett oscilloskop är ett viktigt steg för att få korrekta mätvärden, eftersom det möjliggör justering för probens inneboende resistans och kapacitans. Det är särskilt viktigt vid stora temperaturvariationer för att säkerställa optimal prestanda under varierande förhållanden.
Anslut proben till referenssignalen, som vanligtvis finns på frontpanelen. När det gäller DSO 138 finns den till exempel längst upp. Sonderna är utrustade med en justerbar kondensator som måste kalibreras för att generera en testvågform i form av en perfekt kvadrat. Detta kan vanligtvis uppnås genom att använda en liten skruvmejsel för finjustering. DSO 138 har dessutom inbyggda avstämningskontroller på kretskortet för bekväm åtkomst och exakta justeringar.
För att kunna visualisera en vågform på en display måste displayen uppdateras med specifika intervall när varje stigande flank passerar en förutbestämd spänningsnivå som ligger mitt emellan den maximala och minimala toppnivån. Genom att ställa in scopet så att det uppdateras när en stigande kant detekteras kan vi undvika osäkerhet i bilden och uppnå en skarp och stabil representation av vågformen.
Hur man undersöker signaler med ett oscilloskop
För att effektivt analysera signalmönster är det enkelt och snabbt att använda en smartphone tillsammans med en minijack-till-jack-kabel. Genom att ansluta krokodilklämmorna till den motsatta änden av jackkontakten kan man på ett effektivt sätt få exakta avläsningar. Det är viktigt att känna till att det breda bandet som omger basen representerar jordanslutningen, medan de återstående två ränderna motsvarar vänster och höger kanal. Genom att fästa klämmorna på detta sätt får man optimala resultat.
Nu behöver vi en vågform. YouTube är fullproppat med lämpliga testklipp . Välj ett, spela upp det och observera displayen. Här tittar vi på en sinusvåg.
För att rikta in vågformen korrekt kan du behöva ändra dess position en aning. Skaffa dig kunskaper om kontrollerna genom att experimentera med dem. Förstora bilden av vågformen, modifiera triggerpunkten och finjustera timingen. Praktisk erfarenhet är oumbärlig när det gäller att bli skicklig på dessa uppgifter.
Praktisk felsökning med oscilloskop
Nu när du har lärt dig att använda oscilloskopet är det viktigt att du använder dess funktioner för att lösa eventuella problem eller funktionsfel som kan uppstå under dina experiment.
Processen för att generera en pulsbreddsmodulerad (PWM) signal med en Raspberry Pi har undersökts i våra tidigare diskussioner, vilket fungerar som en lämplig utgångspunkt för vidare utforskning. I detta sammanhang är det viktigt att undersöka vilken typ av utsignaler som genereras av Raspberry Pi för att få en heltäckande förståelse för dess funktionalitet.
PWM
Genom att ansluta jordklämman till jord och sondera den förväntade signalplatsen, som i detta fall motsvarar PWM-stiftet, kan vi exekvera kod. En visualisering av PWM-signalen bör kunna observeras på ett oscilloskop vid denna tidpunkt. Genom att mäta arbetscykeln och jämföra den med våra förväntade värden kan vi validera utmatningens noggrannhet. Medan mjukvarubaserad PWM kan uppvisa fluktuationer eller instabilitet när andra uppgifter utförs samtidigt, ger användning av hårdvarubaserad PWM tillförlitliga resultat för vår specifika applikation.
Användning av PWM (Pulse Width Modulation) i hårdvara kan ge positiva resultat i vissa fall, men det är inte en nödvändig förutsättning. I vissa fall kan det leda till förbättrade prestanda om man bara minskar belastningen på den enhet som exekverar programmet.Det är viktigt att kontrollera om avsaknaden av en synlig vågform motsvarar en inställning av arbetscykeln på 0% eller 100%, eftersom detta kan vara grundorsaken till problemet.
Dataöverföring
Moderna elektroniska system använder ofta icke-periodiska signaler, som är begränsade till enstaka händelser. När en användare till exempel initierar en åtgärd i sitt datorsystem, som att flytta en markör med en mus, genereras en sekvens av unika signaler som förmedlar information om hur omfattande den utförda rörelsen är.
För att få fram dessa signaler är det nödvändigt att utnyttja de tillfälliga funktionerna i vårt oscilloskop. När den förutbestämda tröskeln har överskridits kommer vågformen tillfälligt att stanna vid den punkten. Detta gör att vi kan granska signalens exakta konturer och säkerställa att den är kompatibel med den avsedda mottagarenheten.
Vi har fått en MIDI-signal som genereras av en AKAI drum controller genom sampling i det här fallet.
Användningen av MIDI-enheter är inte begränsad till rena och tydliga signaler. Men eftersom kablarna som används i det här fallet är obalanserade kan signalen försämras när kablarna sträcker sig längre än ett visst avstånd. Om man t.ex. försöker överföra data via en kabel som sträcker sig över en hel byggnad kan det leda till dålig prestanda eller helt fel. Dessutom kan upprepad exponering för fysisk belastning, t.ex. att kabeln rullas ihop under en kontorsstol, skada kabelns integritet och leda till funktionsfel.
Att använda deduktivt resonemang kan vara ett effektivt sätt att identifiera källan till ett problem. En rekommenderad åtgärd skulle vara att undersöka en alternativ kabel och därefter testa ett annat MIDI-instrument för att isolera problemet.
Två signaler?
En betydande begränsning för DSO 138 är dess oförmåga att hantera flera ingångar samtidigt.
Med avancerade oscilloskop kan användaren analysera flera signaler samtidigt, t.ex. överlagra data som överförs via SPI (I2C)-bussen tillsammans med den tillhörande klocksignalen. På så sätt kan eventuella avvikelser eller förvrängningar mellan dessa signaler bli uppenbara, vilket i slutändan kan leda till skadad information på grund av felaktig justering eller andra problem som spikar, brus och ojämna kanter.
I många fall kan det vara nödvändigt att implementera ytterligare motstånd, antingen som pull-ups eller pull-downs, på strategiska platser för att lösa sådana problem. Alternativt kan inbyggda kondensatorer bidra till att förbättra spänningsfluktuationerna.Dessutom är det ofta nödvändigt att modifiera koden för att ta hänsyn till eventuella tidsavvikelser som kan uppstå.
När man jämför de två vågformerna med hjälp av ett oscilloskop kan man observera deras samtidiga anpassning och undersöka deras distinkta egenskaper för att identifiera potentiella lösningar.
Oscilloskop är utmärkta för att diagnostisera elektriska fel
När man ger sig i kast med att skapa komplicerade kretsar blir det oumbärligt att använda ett oscilloskop för att identifiera och lösa problem som kan uppstå. Genom att få en omfattande förståelse för de önskade signalmönstren med hjälp av detta instrument är man bättre rustad att ta itu med utmaningar med större skicklighet.