Kā izmantot osciloskopu elektronikas problēmu novēršanai

Key Takeaways

• Osciloskopi ir būtiski instrumenti bojātas elektronikas problēmu novēršanai. Viņi analizē elektriskos signālus un var palīdzēt noteikt, kas ķēdēs notiek nepareizi.
• Osciloskopiem ir dažādas formas un cenas. Iesācējiem un hobijiem lētāka iespēja, piemēram, DSO 138, var nodrošināt cienījamus rezultātus. Ir pieejamas arī lietotas iespējas.
• Lai iegūtu precīzus rezultātus, ļoti svarīgi ir kalibrēt osciloskopu. Ir svarīgi iestatīt slieksni un izmantot atbilstošas ​​zondes. Pārbaudot signālus ar osciloskopu, varat efektīvi novērst un diagnosticēt elektriskās kļūmes.

Osciloskops ir viens no jaudīgākajiem instrumentiem topošajiem izgudrotājiem, inženieriem vai elektriskajiem hobijiem. Ja veicat izveidoto ķēžu problēmu novēršanu, tas ir būtiski. Bet kā tieši jūs varat novērst bojātas elektronikas problēmas, izmantojot osciloskopu?

Kam tiek izmantoti osciloskopi un cik daudz jums ir nepieciešams tērēt?

Jums ir elektriskā ierīce, kas nedarbojas. Tas var būt slims klēpjdators, sintezators, ko esat iegādājies no vietējā krāmu tirgus, vai DIY maizes dēļu projekts. Tā kā jūs faktiski nevarat redzēt elektrību, lai noskaidrotu, kas notiek nepareizi, būs nepieciešama deduktīvā spriešana un pareizie rīki. Viens no svarīgākajiem no šiem instrumentiem ir osciloskops.

Osciloskops ir ierīce elektrisko signālu analīzei. Šis vārds varētu radīt priekšstatu par lielu baltu bloku, kas sēž uz laboratorijas galda, taču patiesībā osciloskopi ir pieejami dažādos veidos. Par augstākās klases osciloskopu jūs varat sagaidīt maksāt tūkstošiem dolāru. Dažus simtus dolāru var iegūt ļoti cienījamus rezultātus hobijiem, studentiem un jaunizveidotiem uzņēmumiem, it īpaši, ja esat gatavs izmantot lietotu.

Tomēr jūs varat sākt lēti. Mēs esam nonākuši pie populārā DSO 138 no JYE Tech. Tas ir plaši klonēts un aizstāts ar DSO 138mini, taču tā joprojām ir piemērota osciloskopa opcija iesācējiem un tiem, kas meklē pārnēsājamu iespēju.

Vārds par osciloskopa spriegumiem

DSO 138 ir paredzēts mērīšanai līdz 50 voltiem. Lai gan daži osciloskopi spēj paveikt vairāk, katram osciloskopam ir savas robežas. Pārkāpiet šos ierobežojumus, un jūs riskējat sabojāt ierīci. Bet viss vēl nav zaudēts, jo jūs varat aizsargāt tvērumu ar vājināšanas zondes palīdzību. X10 zonde samazinās ienākošo spriegumu par 90%, ļaujot mums strādāt ar augstāka sprieguma signāliem.

Protams, strādājot ar augstu spriegumu, jūs vēlēsities veikt visus iespējamos piesardzības pasākumus. Šī iemesla dēļ aprobežosimies ar zemsprieguma lietām.

Darba sākšana

DSO 138 komplektācijā ietilpst krokodila klipu pāris. Ja vēlaties būt precīzs savā zondēšanā, iespējams, laba ideja ir ieguldīt īstā zondē — tādā, kas ir pietiekami smaila, lai iekārtotos vienā shēmas plates punktā. Tas samazinās nejaušas īssavienojuma rašanās risku.

Ja pārbaudāt audio signālus, varat meklēt adapteri, lai pārveidotu TS (vai TRS) kabeli BNC (vai SMA) kontaktligzda uz jūsu tvēruma. Vienkāršības labad mēs paliksim pie krokodila klipšiem.

Osciloskopa kalibrēšana un sliekšņa iestatīšana

Noderīgu rezultātu iegūšana no osciloskopa nozīmē tā kalibrēšanu. Šis process ļaus mums kompensēt zondu raksturīgo pretestību un kapacitāti. Tas ir īpaši svarīgi, ja novērojat lielas temperatūras izmaiņas.

Pievienojiet zondi atsauces signālam, kas bieži atrodas priekšējā panelī. DSO 138 gadījumā tas atrodas augšpusē. Zondes ir aprīkotas ar regulējamu kondensatoru, kas ir jānoregulē, lai testa vilnis būtu ideāls kvadrāts. Tos bieži var noregulēt ar neliela skrūvgrieža palīdzību. DSO 138 nodrošina regulēšanas vadīklas pašā shēmas platē.

Ja vēlaties redzēt viļņu formu, displejs ir jāatsvaidzina katru reizi, kad augošā mala pārsniedz noteiktu slieksni. Iestatiet to kaut kur pa vidu starp augšējo un apakšējo maksimālo spriegumu. Mēs esam iestatījuši tvērumu, lai tas tiktu atsvaidzināts ikreiz, kad tiek konstatēta pieaugoša mala. Tādā veidā mēs novēršam neskaidrības un iegūstam skaidru, stabilu viļņu formas attēlu.

Kā pārbaudīt signālus ar osciloskopu

Apskatīsim dažus signālus. Tālruņa un mini ligzdas savienojuma kabeļa izmantošana ir vienkāršākais un ātrākais veids. Pievienojiet krokodila klipus ligzdas spraudņa otrajam galam. Lielā sloksne ap apakšu ir zeme, un pārējās divas ir pa kreisi un pa labi. Tātad, jūs varat pievienot klipus šādi:

Tagad mums ir nepieciešama viļņu forma. Pakalpojumā YouTube ir pieejami atbilstoši testa klipi. Izvēlieties vienu, atskaņojiet to un vērojiet displeju. Šeit mēs skatāmies uz sinusa vilni.

Jums var būt nepieciešams nedaudz pārvietot lietas, lai viļņu forma būtu centrēta. Iepazīstieties ar vadības ierīcēm, spēlējoties ar tām. Tuviniet viļņu formu, mainiet sprūda līmeni un pielāgojiet laiku. Nekas nevar aizstāt praktisku darbu!

Praktiska problēmu novēršana ar osciloskopu

Tātad, tagad, kad esat apmierināts ar osciloskopu, ir pienācis laiks veikt kādu problēmu novēršanu.

Mēs jau iepriekš apskatījām izveidojot PWM signālu ar Raspberry Pi, un šī ir laba vieta, kur sākt. Apskatīsim, ko RPi faktiski izvada.

PWM

Savienojiet zemējuma spaili ar zemi un nopētiet vietu, kur sagaidāt signāla parādīšanos. Šajā gadījumā tā ir PWM tapa. Tagad mēs varam palaist kādu kodu. PWM signālam vajadzētu parādīties uz tvēruma. Mēs varam izmērīt darba ciklu un nodrošināt, ka tas atbilst mūsu cerībām. Programmatūras PWM nav īpaši stabila, it īpaši, ja ierīce vienlaikus veic citus uzdevumus. Mūsu aparatūras PWM izmantošana šeit nodrošina konsekventus, skaidrus rezultātus:

Protams, tas nenozīmē, ka aparatūras PWM ir nepieciešamība. Bieži vien jūs varat uzlabot savus rezultātus, vienkārši samazinot darba slodzi ierīcē, kurā darbojas programma. Ja neredzat nekādu viļņu formu, tas var norādīt, ka darba cikls ir iestatīts uz 0% vai 100%. Pārbaudiet šo iespēju, pirms dodaties tālāk!

Datu pārraide

Mūsdienu shēmas bieži balstās uz signāliem, kas nav periodiski, bet vienreizēji. Ierīce nosūta komandu citai, bet neatkārtojas. Pārvietojiet peli, un jūs nosūtīsit datoram virkni komandu, kas norāda, cik daudz esat pārvietojis peli.

Lai uztvertu šos signālus, mums būs jāizmanto mūsu darbības jomas vienreizējā funkcionalitāte. Šeit viļņu forma apstāsies vietā, kad tiks pārsniegts sliekšņa līmenis. Tātad, mēs varēsim precīzi redzēt, kādā formā šie biti ir un vai tie būs saprotami uztverošajai ierīcei.

Šajā gadījumā mēs esam iztveruši ienākošo MIDI signālu no AKAI bungu kontrollera:

Šajā piemērā MIDI ierīces var uztvert pat trokšņainus signālus. Bet kopš kabeļi šeit ir nelīdzsvaroti, jums var rasties problēmas, ja tās pārsniedz noteiktu garumu. Tā, piemēram, ja jūs vada kabeli visā ēkā, jums radīsies problēmas. Vai arī pats kabelis var būt bojāts pēc tam, kad tas ir pārāk daudz reižu pārbraukts ar biroja krēslu.

Šeit parādās deduktīvā problēmu novēršana! Atrisiniet problēmu, vispirms pārbaudot citu kabeli un pēc tam citu MIDI ierīci.

Divi signāli?

Viens no DSO 138 ierobežojumiem ir tas, ka tas pieļauj tikai vienu ievadi.

Uzlabotāki osciloskopi varētu ļaut mums vienlaikus pārbaudīt divus signālus. Tātad, jūs varat pārklāt datus, kas tiek nosūtīti, izmantojot SPI (vai I2C), ar atbilstošo pulksteņa signālu. To darot, var atklāties, ka abi signāli ir nepareizi izlīdzināti vai izkropļoti. Tas radīs izkropļotus datus. Smailes, troksnis, noapaļotas malas — tas viss var radīt problēmas.

Daudzos gadījumos šīs problēmas var novērst, šeit vai tur pievienojot uzvelkamo (vai nolaižamo) rezistoru. Vai arī mums var būt nepieciešams kondensators vai divi, lai izlīdzinātu barošanas spriegumu. Iespējams, jums būs arī jāpielāgo kods, lai kompensētu laika problēmas.

Neatkarīgi no risinājuma jūs nevarēsit sākt darbu, kamēr neesat apskatījis divas viļņu formas blakus — ideāli piemērotas jūsu osciloskopam.

Osciloskopi ir lieliski piemēroti elektrisko bojājumu diagnosticēšanai

Kad sākat būvēt, pārveidot vai labot sarežģītas shēmas, jūs neizbēgami saskarsities ar problēmām, kuras var diagnosticēt tikai osciloskops. Iegūstot skaidru priekšstatu par signāliem, kurus vēlaties veidot, jūs varēsit daudz efektīvāk novērst problēmas.