Како користити осцилоскоп за решавање проблема у електроници

Кључне Такеаваис

• Осцилоскопи су суштински алати за решавање проблема покварене електронике. Они анализирају електричне сигнале и могу помоћи да се утврди шта није у реду у колима.
• Осцилоскопи долазе у различитим облицима и ценама. За почетнике и хобисте, јефтинија опција попут ДСО 138 може пружити респектабилне резултате. Доступне су и рабљене опције.
• Калибрација осцилоскопа је кључна за добијање тачних резултата. Постављање прага и коришћење одговарајућих сонди су важни. Испитивањем сигнала помоћу осцилоскопа можете ефикасно да отклоните и дијагностикујете електричне кварове.

Осцилоскоп је међу најмоћнијим алатима за амбициозне проналазаче, инжењере или електрохобисте. Ако решавате проблеме са склоповима које сте направили, то је од суштинског значаја. Али како тачно решавате покварену електронику помоћу осцилоскопа?

За шта се користе осцилоскопи и колико треба да потрошите?

Имате електрични уређај који не ради. То може бити болешљив лаптоп, синтисајзер који сте покупили са локалног бувљака или пројекат "уради сам" за израду плоча. Пошто заправо не можете да видите електричну енергију, за откривање шта иде по злу биће потребно неко дедуктивно резоновање — и прави алат. Међу најважнијим од ових алата је осцилоскоп.

Осцилоскоп је уређај за анализу електричних сигнала. Реч би могла да изазове слику великог белог блока који седи на лабораторијском столу, али реалност је да осцилоскопи долазе у многим облицима. За врхунски осцилоскоп можете очекивати да ћете платити хиљаде долара. Неколико стотина долара може вам донети веома респектабилне резултате за хобисте, студенте и стартапе, посебно ако сте вољни да идете из друге руке.

Међутим, можете почети јефтино. Посегнули смо за популарним ДСО 138 од ЈИЕ Тецх. Ово је у великој мери клонирано и замењено ДСО 138мини, али остаје опција осцилоскопа за почетнике и оне који траже преносиву опцију.

Реч о напонима осцилоскопа

ДСО 138 је оцењен да мери до 50 волти. Док ће неки осцилоскопи носити више од тога, сваки осцилоскоп има своја ограничења. Померите те границе и ризикујете да уништите уређај. Али није све изгубљено, јер можете заштитити опсег уз помоћ сонде за пригушивање. Сонда к10 ће смањити долазни напон за 90%, што нам омогућава да радимо са сигналима већег напона.

Наравно, желећете да предузмете све могуће мере предострожности када радите са високим напонима. Из тог разлога, хајде да се ограничимо на ствари ниског напона.

Почетак

ДСО 138 долази са пар крокодил штипаљки. Ако желите да будете прецизни у испитивању, улагање у праву сонду је вероватно добра идеја – она која је довољно шиљаста да се смести на једну тачку на плочи. Ово ће смањити ризик од случајног формирања кратког споја.

Ако испитујете аудио сигнале, можда ћете потражити адаптер за претварање ТС (или ТРС) кабла у БНЦ (или СМА) утичницу на вашем опсегу. Ради једноставности, држаћемо се крокодилских клипова.

Калибрација вашег осцилоскопа и подешавање прага

Добијање корисних резултата са вашег осцилоскопа значи његово калибрисање. Овај процес ће нам омогућити да надокнадимо инхерентни отпор и капацитет сонди. Ово је посебно важно ако доживљавате велике промене температуре.

Причврстите сонду на референтни сигнал, који се често налази на предњој плочи. У случају ДСО 138, он је на врху. Сонде долазе са подесивим кондензатором који треба подесити да тестни талас буде савршен квадрат. Они се често могу подесити уз помоћ малог одвијача. ДСО 138 обезбеђује контроле подешавања на самој плочи.

Ако желите да видите таласни облик, биће вам потребно да се екран освежава сваки пут када растућа ивица пређе одређени праг. Поставите ово негде на средини између горњег и доњег вршног напона. Поставили смо опсег да се освежава кад год се открије растућа ивица. На овај начин елиминишемо двосмисленост и добијамо јасну, стабилну слику таласног облика.

Како испитати сигнале помоћу осцилоскопа

Хајде да испитамо неке сигнале. Најлакши и најбржи начин је да користите телефон и мини прикључак за утичницу. Причврстите крокодилске копче на други крај утичнице. Велика трака око дна је земља, а друге две су лева и десна. Дакле, можете причврстити клипове на следећи начин:

Сада нам је потребан таласни облик. ИоуТубе је препун одговарајућих пробних клипова. Изаберите једну, играјте је и посматрајте екран. Овде гледамо синусни талас.

Можда ћете морати мало да померите ствари да бисте центрирали таласни облик. Упознајте се са контролама играјући се са њима. Увећајте таласни облик, промените ниво окидача и подесите тајминг. Не постоји замена за практиковање!

Практично решавање проблема са осцилоскопом

Дакле, сада када сте задовољни осцилоскопом, време је да решите неке проблеме.

Раније смо погледали креирање ПВМ сигнала са Распберри Пи, и ово је добро место за почетак. Хајде да погледамо шта РПи заправо даје.

ПВМ

Повежите копчу за уземљење са земљом и испитајте где очекујете да ће се појавити сигнал. У овом случају, то је ПВМ пин. Сада, можемо покренути неки код. ПВМ сигнал би се требао појавити на опсегу. Можемо измерити радни циклус и осигурати да одговара нашим очекивањима. Софтверски ПВМ није посебно стабилан, посебно ако уређај истовремено извршава друге задатке. Наша употреба хардверског ПВМ-а овде даје доследне, јасне резултате:

Наравно, то не значи да је хардверски ПВМ неопходан. Често можете побољшати своје резултате једноставним смањењем оптерећења на уређају који покреће програм. Ако не видите никакав таласни облик, то може значити да је радни циклус подешен на 0% или 100%. Проверите ту могућност пре него што кренете даље!

Пренос података

Модерна кола се често ослањају на сигнале који нису периодични већ једнократни. Уређај шаље команду другом, али се не понавља. Померите миша и свом рачунару ћете послати низ команди које показују за колико сте померили миша.

Да бисмо ухватили ове сигнале, мораћемо да користимо једнократну функционалност нашег опсега. Овде ће таласни облик паузирати на месту када се пређе ниво прага. Дакле, моћи ћемо да видимо тачно у каквом су облику ти битови и да ли ће бити разумљиви пријемном уређају.

У овом случају, узорковали смо долазни МИДИ сигнал из АКАИ контролера бубња:

У овом примеру, МИДИ уређаји могу схватити чак и бучне сигнале. Али како каблови овде нису балансирани, можете имати проблема ако прелазе одређену дужину. Тако, на пример, ако кабл провлачите преко целе зграде, наићи ћете на невоље. Или, сам кабл може бити неисправан након што га превише пута прегазите канцеларијском столицом.

Овде долази до дедуктивног решавања проблема! Укључите проблем тако што ћете прво проверити други кабл, а затим други МИДИ уређај.

Два сигнала?

Једно од ограничења ДСО 138 је то што дозвољава само један улаз.

Напреднији осцилоскопи би нам могли омогућити да испитујемо два сигнала истовремено. Дакле, можете прекрити податке који се шаљу преко СПИ (или И2Ц) одговарајућим тактним сигналом. То би могло открити да су два сигнала неусклађена или изобличена. Ово ће произвести искривљене податке. Шиљци, бука, заобљене ивице—све то може изазвати проблеме.

У многим случајевима, ови проблеми се могу исправити додавањем пулл-уп (или пулл-довн) отпорника овде или тамо. Или, можда ће нам требати кондензатор или два да изгладимо напоне напајања. Можда ћете такође морати да прилагодите свој код да бисте надокнадили проблеме са временом.

Шта год да је решење, нећете моћи да почнете док заправо не погледате два таласна облика један поред другог — савршено за ваш осцилоскоп.

Осцилоскопи су одлични за дијагностицирање електричних кварова

Једном када почнете да правите, модификујете или поправљате сложена кола, неизбежно ћете наићи на проблеме које само осцилоскоп може да дијагностикује. Пошто сте добили јасну слику о сигналима које желите да обликујете, моћи ћете да решавате проблеме много ефикасније.