วิธีใช้ออสซิลโลสโคปเพื่อแก้ไขปัญหาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ประเด็นที่สำคัญ

ออสซิลโลสโคปเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในการแก้ไขความผิดปกติในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ความสามารถในการตรวจสอบสัญญาณไฟฟ้าช่วยให้ระบุปัญหาภายในวงจรได้ ให้ข้อมูลเชิงลึกอันมีค่าสำหรับการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนส่วนประกอบที่ผิดพลาด

ออสซิลโลสโคปมีให้เลือกหลายรูปแบบและหลายราคา เพื่อรองรับความต้องการและระดับทักษะที่แตกต่างกัน Rigol DSO 138 เป็นทางเลือกราคาประหยัดที่เหมาะสำหรับมือใหม่และผู้ที่สนใจที่ต้องการฟังก์ชันพื้นฐาน นอกจากนี้ ออสซิลโลสโคปมือสองยังเป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่คุ้มค่าสำหรับผู้ที่ต้องการเข้าสู่สาขานี้

การสอบเทียบออสซิลโลสโคปเป็นกระบวนการสำคัญในการได้รับผลลัพธ์ที่แม่นยำ การปรับเกณฑ์ที่เหมาะสมและการใช้โพรบที่เหมาะสมมีบทบาทสำคัญ ด้วยการวิเคราะห์สัญญาณผ่านออสซิลโลสโคป เราสามารถระบุและแก้ไขความผิดปกติทางไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ออสซิลโลสโคปทำหน้าที่เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับบุคคลที่สนใจเป็นนักประดิษฐ์ วิศวกร หรือผู้ชื่นชอบระบบไฟฟ้า สำหรับผู้ที่ต้องการวินิจฉัยปัญหาใดๆ เกี่ยวกับวงจรที่สร้างขึ้น ยูทิลิตี้นี้ไม่สามารถกล่าวเกินจริงได้ อย่างไรก็ตาม เราอาจสงสัยว่าจะใช้ออสซิลโลสโคปเพื่อระบุและแก้ไขความผิดปกติภายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างไร

ออสซิลโลสโคปใช้ทำอะไร และคุณต้องใช้จ่ายเท่าไร?

ออสซิลโลสโคปเป็นเครื่องมือวินิจฉัยที่สำคัญสำหรับการระบุปัญหาเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น แล็ปท็อป ซินธิไซเซอร์ และโครงการโฮมเมดที่เกี่ยวข้องกับเขียงหั่นขนม เมื่อพยายามระบุปัญหาเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้าที่มองไม่เห็น จะต้องมีการหักตรรกะพร้อมกับเครื่องมือที่เหมาะสม ออสซิลโลสโคปถือเป็นอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้อย่างหนึ่ง โดยให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับพฤติกรรมของสัญญาณไฟฟ้าภายในอุปกรณ์

ออสซิลโลสโคปเป็นเครื่องมืออเนกประสงค์ที่ใช้ในการตรวจสอบสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่นิยม วัตถุนี้ไม่จำเป็นต้องปรากฏเป็นวัตถุสีขาวขนาดมหึมาที่วางอยู่บนสถานีงานในห้องปฏิบัติการ แต่ออสซิลโลสโคปมีให้เลือกหลายรูปแบบ โดยมีราคาตั้งแต่หลายพันดอลลาร์สำหรับรุ่นขั้นสูงไปจนถึงไม่กี่ร้อยดอลลาร์สำหรับตัวเลือกที่เรียบง่ายแต่มีความสามารถสูง เหมาะสำหรับผู้สนใจ ผู้เรียน และองค์กรเกิดใหม่ นอกจากนี้ การเลือกซื้อหน่วยมือสองอาจช่วยลดต้นทุนได้อีกโดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพการทำงาน

อย่างไรก็ตามคุณสามารถเริ่มต้นได้ในราคาถูก เราเข้าถึง DSO 138 จาก JYE Tech ยอดนิยมแล้ว สิ่งนี้ได้รับการโคลนและแทนที่อย่างกว้างขวางโดย DSO 138mini แต่ยังคงเป็นตัวเลือกออสซิลโลสโคปสำหรับผู้เริ่มต้นใช้งานและผู้ที่กำลังมองหาตัวเลือกแบบพกพา

คำศัพท์เกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าของออสซิลโลสโคป

ออสซิลโลสโคป DSO 138 สามารถวัดแรงดันไฟฟ้าได้สูงถึง 50 โวลต์ แม้ว่าออสซิลโลสโคปบางตัวได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มมากขึ้น แต่สิ่งสำคัญคือต้องรับรู้ว่าอุปกรณ์แต่ละชิ้นมีขีดจำกัดเกินกว่าที่อุปกรณ์อาจเสียหายได้ อย่างไรก็ตาม มีมาตรการที่สามารถดำเนินการเพื่อป้องกันความเสียหายดังกล่าวได้ รวมถึงการใช้โพรบลดทอนสัญญาณ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โพรบ x10 สามารถลดสัญญาณแรงดันไฟฟ้าขาเข้าได้ประมาณ 90% ในขณะที่ยังคงช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานทำงานกับสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าได้โดยไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของออสซิลโลสโคป

แน่นอนว่าควรใช้ความระมัดระวังเมื่อต้องจัดการกับระบบไฟฟ้าแรงสูง ดังนั้นเราจึงควรจำกัดการมุ่งเน้นไปที่อุปกรณ์และส่วนประกอบที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำ

เริ่มต้นใช้งาน

DSO 138 มีชุดคลิปปากจระเข้เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์เสริมมาตรฐาน อย่างไรก็ตาม เพื่อการตรวจวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้น อาจเป็นประโยชน์หากใช้หัววัดเฉพาะที่มีปลายแหลม ซึ่งสามารถกำหนดเป้าหมายตำแหน่งเฉพาะบนแผงวงจรได้อย่างแม่นยำ และลดโอกาสที่จะเกิดการลัดวงจรโดยไม่ได้ตั้งใจ

หากคุณกำลังตรวจสอบสัญญาณเสียง คุณอาจมองหาอะแดปเตอร์สำหรับแปลงสายเคเบิล TS (หรือ TRS) ให้เป็น BNC (หรือ SMA ) ซ็อกเก็ตในขอบเขตของคุณ เพื่อความเรียบง่าย เราจะใช้คลิปจระเข้เป็นหลัก

การปรับเทียบออสซิลโลสโคปของคุณและการตั้งค่าเกณฑ์

การสอบเทียบออสซิลโลสโคปเป็นขั้นตอนสำคัญในการอ่านค่าที่แม่นยำ เนื่องจากช่วยให้สามารถปรับความต้านทานและความจุภายในของโพรบได้ มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งเมื่อต้องรับมือกับความผันผวนของอุณหภูมิที่มีนัยสำคัญ เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพสูงสุดภายใต้สภาวะที่แตกต่างกัน

เชื่อมต่อโพรบเข้ากับสัญญาณอ้างอิง ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ที่แผงด้านหน้า ตัวอย่างเช่น ในกรณีของ DSO 138 สามารถดูได้ที่ด้านบนสุด หัววัดมีตัวเก็บประจุแบบปรับได้ซึ่งจำเป็นต้องปรับเทียบเพื่อสร้างรูปคลื่นทดสอบในรูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่สมบูรณ์แบบ โดยทั่วไปสามารถทำได้โดยใช้ไขควงขนาดเล็กเพื่อการปรับแต่งอย่างละเอียด นอกจากนี้ DSO 138 ยังมีส่วนควบคุมการปรับแต่งในตัวบนแผงวงจรเพื่อให้เข้าถึงได้สะดวกและปรับแต่งได้อย่างแม่นยำ

เพื่อให้เห็นภาพรูปคลื่นบนจอแสดงผล จำเป็นสำหรับจอแสดงผลที่จะอัปเดตตามช่วงเวลาที่กำหนด เนื่องจากขอบที่เพิ่มขึ้นแต่ละอันเกินระดับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ซึ่งอยู่ตรงกลางระหว่างจุดสูงสุดและต่ำสุด ด้วยการตั้งค่าขอบเขตให้รีเฟรชเมื่อตรวจพบขอบที่เพิ่มขึ้น เราสามารถหลีกเลี่ยงความไม่แน่นอนใดๆ ในภาพ และได้การแสดงรูปคลื่นที่คมชัดและมั่นคง

วิธีตรวจสอบสัญญาณด้วยออสซิลโลสโคปของคุณ

เพื่อวิเคราะห์รูปแบบสัญญาณอย่างมีประสิทธิภาพ การใช้สมาร์ทโฟนร่วมกับสายเคเบิล mini jack-to-jack ถือเป็นโซลูชันที่ง่ายดายและรวดเร็ว ด้วยการต่อคลิปจระเข้เข้ากับปลายอีกด้านของปลั๊กแจ็ค ทำให้สามารถอ่านค่าได้อย่างแม่นยำ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรับรู้ว่าแถบกว้างที่ล้อมรอบฐานหมายถึงการเชื่อมต่อกราวด์ ในขณะที่แถบอีกสองแถบที่เหลือสอดคล้องกับช่องสัญญาณซ้ายและขวา ดังนั้นการแนบคลิปในลักษณะดังกล่าวจะช่วยให้มั่นใจได้ถึงผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

ตอนนี้เราต้องการรูปคลื่น YouTube เต็มไปด้วยคลิปทดสอบที่เหมาะสม เลือกหนึ่งอัน เล่นมัน และสังเกตการแสดงผล ที่นี่เรากำลังดูคลื่นไซน์

เพื่อจัดตำแหน่งรูปคลื่นให้เหมาะสม คุณอาจต้องจัดเรียงตำแหน่งใหม่เล็กน้อย เพิ่มความเชี่ยวชาญด้วยการควบคุมโดยการทดลองกับพวกมัน ขยายมุมมองของรูปคลื่น แก้ไขจุดกระตุ้น และปรับแต่งเวลาอย่างละเอียด ประสบการณ์ตรงเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้เมื่อต้องเชี่ยวชาญในงานเหล่านี้

การแก้ไขปัญหาภาคปฏิบัติด้วยออสซิลโลสโคป

ตอนนี้คุณได้รับความเชี่ยวชาญในการใช้ออสซิลโลสโคปแล้ว คุณจำเป็นที่จะต้องใช้ความสามารถของออสซิลโลสโคปในการแก้ไขปัญหาหรือการทำงานผิดปกติใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการทดลองของคุณ

กระบวนการสร้างสัญญาณพัลส์ไวด์ธมอดูเลต (PWM) โดยใช้ Raspberry Pi ได้รับการตรวจสอบในการสนทนาครั้งก่อนๆ ซึ่งทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นที่เหมาะสมสำหรับการสำรวจเพิ่มเติม ในบริบทนี้ การตรวจสอบลักษณะของสัญญาณเอาท์พุตที่สร้างโดย Raspberry Pi เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้เข้าใจฟังก์ชันการทำงานอย่างครอบคลุม

พละกำลัง

การเชื่อมต่อคลิปกราวด์กับกราวด์และตรวจสอบตำแหน่งสัญญาณที่คาดหวัง ซึ่งในกรณีนี้สอดคล้องกับพิน PWM ช่วยให้เราสามารถรันโค้ดได้ การมองเห็นสัญญาณ PWM ควรสังเกตได้บนออสซิลโลสโคป ณ จุดนี้ ด้วยการวัดรอบการทำงานและเปรียบเทียบกับค่าที่เราคาดการณ์ไว้ เราจึงสามารถตรวจสอบความถูกต้องของเอาต์พุตได้ แม้ว่า PWM ที่ใช้ซอฟต์แวร์อาจมีความผันผวนหรือความไม่เสถียรเมื่อดำเนินการงานอื่นไปพร้อมๆ กัน แต่การใช้ฮาร์ดแวร์ PWM จะให้ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้สำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะของเรา

แม้ว่าการใช้ฮาร์ดแวร์ Pulse width Modulation (PWM) อาจให้ผลลัพธ์ที่ดีในบางกรณี แต่ก็ไม่ใช่ข้อกำหนดเบื้องต้นที่ขาดไม่ได้ ในบางกรณี เพียงแต่แบ่งเบาภาระบนอุปกรณ์ในการรันโปรแกรมก็อาจนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นได้ จำเป็นต้องตรวจสอบว่าการไม่มีรูปคลื่นที่มองเห็นได้นั้นสอดคล้องกับการตั้งค่ารอบการทำงานเป็น 0% หรือ 100% หรือไม่ เนื่องจากนี่อาจเป็นสาเหตุของปัญหาได้

การส่งข้อมูล

ระบบอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่มักใช้สัญญาณที่ไม่เป็นระยะ ซึ่งจำกัดอยู่เพียงสัญญาณเดียว ตัวอย่างเช่น เมื่อผู้ใช้เริ่มต้นการกระทำในระบบคอมพิวเตอร์ของตน เช่น การเลื่อนเคอร์เซอร์ด้วยเมาส์ ผู้ใช้จะสร้างลำดับของสัญญาณเฉพาะที่ถ่ายทอดข้อมูลเกี่ยวกับขอบเขตของการเคลื่อนไหวที่เกิดขึ้น

เพื่อรับสัญญาณเหล่านี้ จำเป็นต้องใช้ประโยชน์จากฟังก์ชันชั่วคราวที่นำเสนอโดยออสซิลโลสโคปของเรา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อเกินเกณฑ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า รูปคลื่นจะหยุดที่จุดนั้นชั่วขณะ ด้วยเหตุนี้ จึงทำให้เราสามารถตรวจสอบโครงร่างของสัญญาณที่แม่นยำและยืนยันความเข้ากันได้กับอุปกรณ์ผู้รับที่ต้องการ

เราได้รับสัญญาณ MIDI ที่สร้างโดยตัวควบคุมดรัม AKAI ผ่านการสุ่มตัวอย่างในกรณีนี้

การใช้งานอุปกรณ์ MIDI ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงสัญญาณที่สะอาดและชัดเจน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากลักษณะของสายเคเบิลที่ใช้ในกรณีนี้ไม่สมดุล สัญญาณจะลดลงเมื่อสายเคเบิลขยายออกไปเกินระยะทางที่กำหนด ตัวอย่างเช่น การพยายามส่งข้อมูลผ่านสายเคเบิลที่ครอบคลุมโครงสร้างทั้งหมดอาจส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานต่ำหรือความล้มเหลวโดยสิ้นเชิง นอกจากนี้ การสัมผัสความเครียดทางกายภาพซ้ำๆ เช่น การถูกม้วนตัวไว้ใต้เก้าอี้สำนักงาน อาจทำให้สายเคเบิลเสียหายได้ ส่งผลให้ทำงานผิดปกติได้

การใช้เหตุผลแบบนิรนัยอาจเป็นแนวทางที่มีประสิทธิภาพในการระบุสาเหตุของปัญหา แนวทางปฏิบัติที่แนะนำคือการตรวจสอบสายเคเบิลสำรองแล้วทดสอบอุปกรณ์ MIDI อื่นเพื่อแยกปัญหา

สองสัญญาณเหรอ?

ข้อจำกัดที่โดดเด่นประการหนึ่งของ DSO 138 คือการไม่สามารถรองรับอินพุตหลายตัวพร้อมกันได้

ออสซิลโลสโคปขั้นสูงทำให้ผู้ใช้สามารถวิเคราะห์สัญญาณต่างๆ ได้พร้อมกัน เช่น การวางซ้อนข้อมูลที่ส่งผ่านบัส SPI (I2C) พร้อมกับสัญญาณนาฬิกาที่มาพร้อมกัน เมื่อทำเช่นนี้ ความคลาดเคลื่อนหรือการบิดเบือนระหว่างสัญญาณเหล่านี้อาจปรากฏชัดเจน ซึ่งท้ายที่สุดแล้วส่งผลให้ข้อมูลเสียหายเนื่องจากการวางแนวไม่ตรงหรือปัญหาอื่น ๆ เช่น การแหลม สัญญาณรบกวน และขอบหยัก

ในหลายกรณี การแก้ไขปัญหาดังกล่าวอาจจำเป็นต้องมีการใช้ตัวต้านทานเพิ่มเติม ไม่ว่าจะเป็นแบบพูลอัพหรือพูลดาวน์ ในตำแหน่งเชิงกลยุทธ์ การรวมตัวเก็บประจุอาจช่วยลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าได้ นอกจากนี้ มักจำเป็นต้องแก้ไขโค้ดเพื่อพิจารณาความคลาดเคลื่อนของเวลาที่อาจเกิดขึ้น

เมื่อเปรียบเทียบรูปคลื่นทั้งสองโดยใช้ออสซิลโลสโคป เราสามารถสังเกตการจัดตำแหน่งคลื่นทั้งสองพร้อมกัน และตรวจสอบคุณลักษณะที่แตกต่างกันเพื่อระบุวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้

ออสซิลโลสโคปเป็นเลิศในการวินิจฉัยข้อผิดพลาดทางไฟฟ้า

เมื่อเจาะลึกขอบเขตของการสร้างวงจรที่ซับซ้อน จำเป็นต้องใช้ออสซิลโลสโคปในการระบุและแก้ไขปัญหาที่อาจเกิดขึ้นซึ่งเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ เมื่อได้รับความเข้าใจอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับรูปแบบสัญญาณที่ต้องการผ่านการใช้เครื่องมือนี้ จะทำให้มีความพร้อมมากขึ้นในการรับมือกับความท้าทายด้วยความชำนาญที่มากขึ้น