Ключови изводи
- Осцилоскопите са основни инструменти за отстраняване на повредена електроника. Те анализират електрическите сигнали и могат да помогнат да се определи какво не е наред във веригите.
- Осцилоскопите се предлагат в различни форми и цени. За начинаещи и любители, по-евтин вариант като DSO 138 може да осигури уважавани резултати. Предлагат се и варианти втора употреба.
- Калибрирането на осцилоскоп е от решаващо значение за получаване на точни резултати. Задаването на прага и използването на подходящи сонди са важни. Чрез изследване на сигнали с осцилоскоп можете ефективно да отстранявате и диагностицирате електрически неизправности.
Осцилоскопът е сред най-мощните инструменти за амбициозни изобретатели, инженери или любители на електротехниката. Ако отстранявате неизправности във веригите, които сте изградили, това е от съществено значение. Но как точно отстранявате повредена електроника с помощта на осцилоскоп?
За какво се използват осцилоскопите и колко трябва да похарчите?
Имате електрическо устройство, което не работи. Може да е болен лаптоп, синтезатор, който сте взели от местния битпазар, или проект за макетиране „направи си сам“. Тъй като всъщност не можете да видите електричеството, да разберете какво не е наред ще изисква някои дедуктивни разсъждения и правилните инструменти. Сред най-важните от тези инструменти е осцилоскопът.
Осцилоскопът е устройство за анализиране на електрически сигнали. Думата може да предизвика образ на голям бял блок, седнал на лабораторно бюро, но реалността е, че осцилоскопите се предлагат в много форми. За осцилоскоп от висок клас можете да очаквате да платите хиляди долари. Няколкостотин долара могат да ви донесат много уважавани резултати за любители, студенти и стартиращи компании, особено ако сте готови да използвате втора употреба.
Можете обаче да започнете евтино. Посегнахме към популярния DSO 138 от JYE Tech . Това е широко клонирано и заменено от DSO 138mini, но остава опция за осцилоскоп за начинаещи и тези, които търсят преносима опция.
Няколко думи за напреженията на осцилоскопа
DSO 138 е проектиран да измерва до 50 волта. Докато някои осцилоскопи ще се справят с повече от това, всеки осцилоскоп има своите граници. Превишете тези ограничения и рискувате да унищожите устройството. Но не всичко е загубено, тъй като можете да защитите обхвата с помощта на затихваща сонда. Сонда x10 ще намали входящото напрежение с 90%, което ни позволява да работим със сигнали с по-високо напрежение.
Естествено, ще искате да вземете всички възможни предпазни мерки, когато работите с високи напрежения. Поради тази причина нека се ограничим до нещата с ниско напрежение.
Приготвяме се да започнем
DSO 138 се доставя с чифт скоби тип крокодил. Ако искате да бъдете прецизни в сондирането си, инвестирането в истинска сонда вероятно е добра идея – такава, която е достатъчно заострена, за да се настани върху една точка на печатна платка. Това ще намали риска от случайно образуване на късо съединение.
Ако изследвате аудио сигнали, може да потърсите адаптер за преобразуване на TS (или TRS) кабел в BNC ( или SMA ) гнездо на вашия обхват. За по-голяма простота ще се придържаме към крокодилски клипове.
Калибриране на вашия осцилоскоп и настройка на прага
Получаването на полезни резултати от вашия осцилоскоп означава да го калибрирате. Този процес ще ни позволи да компенсираме присъщото съпротивление и капацитет на сондите. Това е особено важно, ако преживявате големи температурни промени.
Прикрепете сондата към референтния сигнал, който често се намира на предния панел. В случая на DSO 138 е най-отгоре. Сондите идват с регулируем кондензатор, който трябва да бъде настроен, за да направи тестовата вълна перфектен квадрат. Те често могат да бъдат настроени с помощта на малка отвертка. DSO 138 осигурява контроли за настройка на самата платка.
Ако искате да видите форма на вълната, ще трябва дисплеят да се опреснява всеки път, когато нарастващ фронт премине определен праг. Задайте това някъде по средата между горното и долното пиково напрежение. Настроили сме обхвата да се опреснява всеки път, когато бъде открит нарастващ фронт. По този начин премахваме двусмислието и получаваме ясен, стабилен образ на формата на вълната.
Как да изследвате сигнали с вашия осцилоскоп
Нека разгледаме някои сигнали. Използването на вашия телефон и мини жак-към-жак кабел е най-лесният и бърз начин. Прикрепете скобите тип крокодил към другия край на щепсела. Голямата ивица около дъното е земята, а другите две са отляво и отдясно. Така че можете да прикачите клиповете така:
Сега имаме нужда от вълнова форма. YouTube е пълен с подходящи тестови клипове . Изберете един, пуснете го и наблюдавайте дисплея. Тук разглеждаме синусоида.
Може да се наложи да разместите малко нещата, за да центрирате формата на вълната. Запознайте се с контролите, като играете с тях. Увеличете формата на вълната, променете нивото на задействане и регулирайте времето. Няма заместител на практическата работа!
Практическо отстраняване на неизправности с осцилоскоп
И така, сега, след като се чувствате добре с осцилоскопа, е време да направите някои проблеми.
Преди това разгледахме създаването на PWM сигнал с Raspberry Pi и това е добро място за начало. Нека да разгледаме какво всъщност извежда RPi.
ШИМ
Свържете заземяващата скоба към земята и сондата, където очаквате да се появи сигнал. В този случай това е щифтът на ШИМ. Сега можем да изпълним някакъв код. Сигналът PWM трябва да се появи на обхвата. Можем да измерим работния цикъл и да гарантираме, че отговаря на нашите очаквания. Софтуерната ШИМ не е особено стабилна, особено ако устройството изпълнява други задачи едновременно. Използването на хардуерна ШИМ тук дава последователни, ясни резултати:
Разбира се, това не означава, че хардуерната ШИМ е необходимост. Често можете да подобрите резултатите си, като просто намалите натоварването на устройството, изпълняващо програмата. Ако не виждате форма на вълната, това може да означава, че работният цикъл е зададен на 0% или 100%. Проверете тази възможност, преди да продължите!
Предаване на данни
Съвременните схеми често разчитат на сигнали, които не са периодични, а еднократни. Едно устройство изпраща команда на друго, но не се повтаря. Преместете мишката и ще изпратите на компютъра си серия от команди, показващи колко сте преместили мишката.
За да уловим тези сигнали, ще трябва да използваме еднократната функционалност на нашия обхват. Тук формата на вълната ще спре на място, когато праговото ниво бъде преминато. Така че ще можем да видим в каква точно форма са тези битове и дали ще бъдат разбираеми за приемащото устройство.
В този случай сме семплирали входящ MIDI сигнал от барабанен контролер AKAI:
В този пример MIDI устройствата могат да осмислят дори шумни сигнали. Но тъй като кабелите тук са небалансирани , може да имате проблеми, ако надхвърлят определена дължина. Така например, ако прекарате кабел през цяла сграда, ще имате проблеми. Или самият кабел може да е дефектен, след като е бил прегазван твърде много пъти с офис стол.
Тук идва дедуктивното отстраняване на неизправности! Насочете се към проблема, като първо проверите различен кабел и след това различно MIDI устройство.
Два сигнала?
Едно от ограниченията на DSO 138 е, че позволява само един вход.
По-напредналите осцилоскопи могат да ни позволят да изследваме два сигнала едновременно. Така че можете да наслагвате данните, изпращани през SPI (или I2C) със съответния часовников сигнал. Това може да разкрие, че двата сигнала са неправилно подравнени или изкривени. Това ще доведе до изкривени данни. Шипове, шум, заоблени ръбове – всичко това може да причини проблеми.
В много случаи тези проблеми могат да бъдат коригирани чрез добавяне на издърпващ (или издърпващ) резистор тук или там. Или може да се нуждаем от кондензатор или два, за да изгладим захранващите напрежения. Може също да се наложи да коригирате кода си, за да компенсирате проблемите с времето.
Каквото и да е решението, няма да можете да започнете, докато действително не погледнете двете вълнови форми една до друга – идеални за вашия осцилоскоп.
Осцилоскопите са отлични за диагностициране на електрически повреди
След като получите ясна картина на сигналите, които искате да оформите, ще можете да отстранявате проблеми много по-ефективно.