Kaip naudoti osciloskopą elektronikos trikčių šalinimui

Key Takeaways

• Osciloskopai yra būtini įrankiai sugedusios elektronikos gedimams šalinti. Jie analizuoja elektrinius signalus ir gali padėti nustatyti, kas vyksta grandinėse.
• Osciloskopai būna įvairių formų ir kainų. Pradedantiesiems ir mėgėjams pigesnis variantas, pvz., DSO 138, gali duoti gerų rezultatų. Taip pat yra ir naudotų variantų.
• Norint gauti tikslius rezultatus, labai svarbu kalibruoti osciloskopą. Svarbu nustatyti slenkstį ir naudoti tinkamus zondus. Nagrinėdami signalus osciloskopu, galite efektyviai pašalinti triktis ir diagnozuoti elektros gedimus.

Osciloskopas yra vienas galingiausių įrankių trokštantiems išradėjams, inžinieriams ar elektros mėgėjams. Jei šalinate sukurtų grandinių triktis, tai būtina. Bet kaip tiksliai pašalinti sugedusios elektronikos triktis naudojant osciloskopą?

Kam naudojami osciloskopai ir kiek reikia išleisti?

Turite neveikiantį elektrinį įrenginį. Tai gali būti sergantis nešiojamasis kompiuteris, sintezatorius, kurį įsigijote iš vietinio sendaikčių turgaus, arba „pasidaryk pats“ duonos lentos projektas. Kadangi iš tikrųjų nematote elektros, norint išsiaiškinti, kas vyksta ne taip, reikės dedukcinių samprotavimų ir tinkamų įrankių. Vienas iš svarbiausių šių įrankių yra osciloskopas.

Osciloskopas yra prietaisas, skirtas analizuoti elektrinius signalus. Šis žodis gali sukelti didelio balto bloko, sėdinčio ant laboratorijos stalo, vaizdą, tačiau realybė tokia, kad osciloskopai būna įvairių formų. Už aukščiausios klasės osciloskopą galite tikėtis sumokėti tūkstančius dolerių. Sumokėję kelis šimtus dolerių, galite gauti labai gerų rezultatų mėgėjams, studentams ir pradedantiesiems, ypač jei esate pasirengę naudoti naudotus.

Tačiau galite pradėti pigiai. Mes pasiekėme populiarių DSO 138 iš JYE Tech. Tai buvo plačiai klonuota ir pakeista DSO 138mini, tačiau tai tebėra tinkamas osciloskopo pasirinkimas pradedantiesiems ir tiems, kurie ieško nešiojamojo įrenginio.

Žodis apie osciloskopo įtampas

DSO 138 skirtas matuoti iki 50 voltų. Nors kai kurie osciloskopai gali atlikti daugiau nei tai, kiekvienas osciloskopas turi savo ribas. Perkelkite šias ribas ir rizikuojate sugadinti įrenginį. Tačiau dar ne viskas prarasta, nes taikiklį galite apsaugoti silpninančio zondo pagalba. X10 zondas sumažins gaunamą įtampą 90%, leisdamas mums dirbti su aukštesnės įtampos signalais.

Natūralu, kad dirbdami su aukšta įtampa norėsite imtis visų įmanomų atsargumo priemonių. Dėl šios priežasties apsiribokime žemos įtampos dalykais.

Darbo pradžia

DSO 138 yra su pora krokodilo segtukų. Jei norite būti tikslūs zonduodami, investuoti į tikrą zondą tikriausiai yra gera idėja – tokį, kuris yra pakankamai aštrus, kad įsitvirtintų viename grandinės plokštės taške. Taip sumažinsite netyčinio trumpojo jungimo riziką.

Jei tiriate garso signalus, galite ieškoti adapterio, kuris konvertuotų TS (arba TRS) kabelį į BNC (arba SMA) jūsų taikiklio lizdą. Paprastumo dėlei pasiliksime prie krokodilo segtukų.

Osciloskopo kalibravimas ir slenksčio nustatymas

Norint gauti naudingų osciloskopo rezultatų, reikia jį kalibruoti. Šis procesas leis mums kompensuoti būdingą zondų atsparumą ir talpą. Tai ypač svarbu, jei patiriate didelių temperatūros pokyčių.

Pritvirtinkite zondą prie atskaitos signalo, dažnai esančio priekiniame skydelyje. DSO 138 atveju jis yra viršuje. Zondai tiekiami su reguliuojamu kondensatoriumi, kurį reikia sureguliuoti, kad bandymo banga būtų tobula kvadratinė. Dažnai juos galima sureguliuoti mažu atsuktuvu. DSO 138 suteikia derinimo valdiklius pačioje plokštėje.

Jei norite matyti bangos formą, ekranas turi būti atnaujintas kiekvieną kartą, kai kylantis kraštas peržengia tam tikrą slenkstį. Nustatykite tai kažkur viduryje tarp viršutinės ir apatinės didžiausios įtampos. Nustatėme apimtį, kad ji būtų atnaujinama, kai aptinkamas kylantis kraštas. Tokiu būdu pašaliname dviprasmiškumą ir gauname aiškų, stabilų bangos formos vaizdą.

Kaip ištirti signalus osciloskopu

Panagrinėkime kai kuriuos signalus. Naudoti telefoną ir mini kabelį iš lizdo į lizdą yra lengviausias ir greičiausias būdas. Pritvirtinkite krokodilo spaustukus prie kito lizdo kištuko galo. Didžioji juosta aplink dugną yra žemė, o kitos dvi yra kairėje ir dešinėje. Taigi, galite pritvirtinti klipus taip:

Dabar mums reikia bangos formos. „YouTube“ gausu atitinkamų bandomųjų klipų. Pasirinkite vieną, paleiskite jį ir stebėkite ekraną. Čia mes žiūrime į sinusinę bangą.

Gali tekti šiek tiek pajudinti daiktus, kad bangos forma būtų centre. Žaisdami su jais susipažinkite su valdikliais. Priartinkite bangos formą, pakeiskite trigerio lygį ir sureguliuokite laiką. Niekas negali pakeisti praktinio darbo!

Praktinis trikčių šalinimas naudojant osciloskopą

Taigi, dabar, kai esate patenkinti osciloskopu, laikas atlikti trikčių šalinimą.

Anksčiau žiūrėjome sukurti PWM signalą su Raspberry Pi, ir tai yra gera vieta pradėti. Pažiūrėkime, ką iš tikrųjų skleidžia RPi.

PWM

Prijunkite įžeminimo spaustuką prie žemės ir zonduokite ten, kur tikitės, kad pasirodys signalas. Šiuo atveju tai yra PWM kaištis. Dabar galime paleisti tam tikrą kodą. PWM signalas turėtų atsirasti ant taikymo srities. Galime išmatuoti darbo ciklą ir užtikrinti, kad jis atitiktų mūsų lūkesčius. Programinė įranga PWM nėra ypač stabili, ypač jei įrenginys vienu metu vykdo kitas užduotis. Naudojant aparatinę PWM, gaunami nuoseklūs ir aiškūs rezultatai:

Žinoma, tai nereiškia, kad aparatinė PWM yra būtinybė. Dažnai galite pagerinti savo rezultatus tiesiog sumažindami įrenginio, kuriame vykdoma programa, darbo krūvį. Jei nematote jokios bangos formos, tai gali reikšti, kad darbo ciklas nustatytas į 0 % arba 100 %. Prieš eidami toliau, patikrinkite šią galimybę!

Duomenų perdavimas

Šiuolaikinės grandinės dažnai remiasi signalais, kurie nėra periodiniai, o vienkartiniai. Įrenginys siunčia komandą kitam, bet nesikartoja. Perkelkite pelę ir savo kompiuteriui atsiųsite komandų seriją, nurodančių, kiek pajudinote pelę.

Norėdami užfiksuoti šiuos signalus, turėsime naudoti vienkartines mūsų taikymo srities funkcijas. Čia bangos forma sustos, kai bus peržengtas slenksčio lygis. Taigi, galėsime tiksliai pamatyti, kokios formos tie bitai ir ar jie bus suprantami priimančiam įrenginiui.

Šiuo atveju atrinkome įeinantį MIDI signalą iš AKAI būgno valdiklio:

Šiame pavyzdyje MIDI įrenginiai gali suvokti net triukšmingus signalus. Bet kadangi kabeliai čia nesubalansuoti, gali kilti problemų, jei jie viršija tam tikrą ilgį. Taigi, pavyzdžiui, jei laidą vedžiosite per visą pastatą, susidursite su problemomis. Arba pats laidas gali būti sugedęs, kai per daug kartų buvo perbrauktas biuro kėde.

Čia atsiranda dedukcinis trikčių šalinimas! Išspręskite problemą pirmiausia patikrindami kitą laidą, o tada kitą MIDI įrenginį.

Du signalai?

Vienas iš DSO 138 apribojimų yra tas, kad jis leidžia tik vieną įvestį.

Pažangesni osciloskopai gali leisti mums vienu metu ištirti du signalus. Taigi, per SPI (arba I2C) siunčiamus duomenis galite perdengti atitinkamu laikrodžio signalu. Tai gali atskleisti, kad abu signalai yra netinkamai suderinti arba iškraipyti. Taip bus gauti iškraipyti duomenys. Spygliai, triukšmas, suapvalinti kraštai – visa tai gali sukelti problemų.

Daugeliu atvejų šios problemos gali būti išspręstos čia ar ten pridedant ištraukiamąjį (arba ištraukiamąjį) rezistorių. Arba mums gali prireikti kondensatoriaus ar dviejų, kad išlygintume maitinimo įtampą. Taip pat gali tekti pakoreguoti kodą, kad kompensuotumėte laiko problemas.

Kad ir koks būtų sprendimas, negalėsite pradėti tol, kol iš tikrųjų nepažiūrėsite į dvi greta esančias bangos formas – puikiai tinka jūsų osciloskopui.

Osciloskopai puikiai tinka elektros gedimams diagnozuoti

Pradėję kurti, modifikuoti ar taisyti sudėtingas grandines, neišvengiamai susidursite su problemomis, kurias gali diagnozuoti tik osciloskopas. Gavę aiškų signalų, kuriuos norite formuoti, vaizdą, galėsite daug efektyviau šalinti triktis.