Cum să utilizați un osciloscop pentru a depana componentele electronice

Recomandări cheie

• Osciloscoapele sunt instrumente esențiale pentru depanarea electronicelor defecte. Ei analizează semnalele electrice și pot ajuta la determinarea ce nu merge bine în circuite.
• Osciloscoapele vin în diferite forme și prețuri. Pentru începători și pasionați, o opțiune mai ieftină precum DSO 138 poate oferi rezultate respectabile. Sunt disponibile și opțiuni second-hand.
• Calibrarea unui osciloscop este crucială pentru a obține rezultate precise. Setarea pragului și utilizarea sondelor adecvate sunt importante. Examinând semnalele cu un osciloscop, puteți depana și diagnostica eficient defecțiunile electrice.

Osciloscopul este printre cele mai puternice instrumente pentru inventatori aspiranți, ingineri sau pasionați de electricitate. Dacă depanați circuitele pe care le-ați construit, este esențial. Dar exact cum depanați electronicele defecte folosind un osciloscop?

Pentru ce sunt folosite osciloscoapele și cât trebuie să cheltuiți?

Ai un dispozitiv electric care nu funcționează. Poate fi un laptop bolnav, un sintetizator pe care l-ați luat de la o piață locală de vechituri sau un proiect de bricolaj. Deoarece nu puteți vedea de fapt electricitatea, a determina ce nu merge bine va necesita un raționament deductiv și instrumentele potrivite. Printre cele mai esențiale dintre aceste instrumente se numără osciloscopul.

Un osciloscop este un dispozitiv pentru analiza semnalelor electrice. Cuvântul ar putea evoca o imagine a unui bloc alb mare așezat pe un birou de laborator, dar realitatea este că osciloscoapele vin în multe forme. Pentru un osciloscop high-end, vă puteți aștepta să plătiți mii de dolari. Câteva sute de dolari vă pot aduce rezultate foarte respectabile pentru pasionați, studenți și startup-uri, mai ales dacă sunteți dispus să mergeți la mâna a doua.

Cu toate acestea, puteți începe ieftin. Am ajuns la popular DSO 138 de la JYE Tech. Acesta a fost clonat pe scară largă și înlocuit de DSO 138mini, dar rămâne o opțiune de osciloscop pentru începători și pentru cei care caută o opțiune portabilă.

Un cuvânt despre tensiunile osciloscopului

DSO 138 este evaluat pentru a măsura până la 50 de volți. În timp ce unele osciloscoape se ocupă de mai mult decât atât, fiecare osciloscop are limitele sale. Depășiți aceste limite și riscați să distrugeți dispozitivul. Dar nu totul este pierdut, deoarece puteți proteja luneta cu ajutorul unei sonde de atenuare. O sondă x10 va reduce tensiunea de intrare cu 90%, permițându-ne să lucrăm cu semnale de tensiune mai mare.

Desigur, veți dori să luați toate măsurile de precauție posibile atunci când aveți de-a face cu tensiuni înalte. Din acest motiv, să ne limităm la chestii de joasă tensiune.

Noțiuni de bază

DSO 138 vine cu o pereche de cleme crocodil. Dacă doriți să fiți precis în sondarea dvs., investiția într-o sondă reală este probabil o idee bună - una care este suficient de ascuțită pentru a se stabili într-un singur punct de pe o placă de circuit. Acest lucru va reduce riscul formării accidentale a unui scurtcircuit.

Dacă examinați semnale audio, ați putea căuta un adaptor pentru a converti un cablu TS (sau TRS) în BNC (sau SMA) de pe lunetă. De dragul simplității, vom rămâne cu cleme de crocodil.

Calibrarea osciloscopului și setarea pragului

Obținerea de rezultate utile de la osciloscop înseamnă calibrarea acestuia. Acest proces ne va permite să compensăm rezistența și capacitatea inerente a sondelor. Acest lucru este deosebit de important dacă întâmpinați schimbări majore de temperatură.

Atașați sonda la semnalul de referință, care se găsește adesea pe panoul frontal. În cazul DSO 138, este în vârf. Sondele vin cu un condensator reglabil care ar trebui reglat pentru a face valul de testare un pătrat perfect. Acestea pot fi adesea reglate cu ajutorul unei mici șurubelnițe. DSO 138 oferă controale de reglare pe placa de circuite în sine.

Dacă doriți să vedeți o formă de undă, va trebui ca afișajul să se reîmprospăteze de fiecare dată când o margine ascendentă trece de un anumit prag. Setați acest lucru undeva la jumătatea distanței dintre tensiunile de vârf de sus și de jos. Am setat domeniul să se reîmprospăteze ori de câte ori este detectată o margine ascendentă. În acest fel, eliminăm ambiguitatea și obținem o imagine clară, stabilă a formei de undă.

Cum să examinați semnalele cu osciloscopul dvs

Să examinăm câteva semnale. Utilizarea telefonului și a unui cablu mini jack-to-jack este cel mai simplu și rapid mod. Atașați clemele crocodil la celălalt capăt al mufei. Banda mare din jurul de jos este pământul, iar celelalte două sunt stânga și dreapta. Deci, puteți atașa clipurile astfel:

Acum, avem nevoie de o formă de undă. YouTube este plin de clipuri de testare adecvate. Alegeți unul, redați-l și observați afișajul. Aici, ne uităm la o undă sinusoidală.

S-ar putea să fie nevoie să mutați puțin lucrurile pentru a centra forma de undă. Familiarizați-vă cu comenzile jucându-vă cu ele. Măriți forma de undă, modificați nivelul de declanșare și reglați sincronizarea. Nu există nici un substitut pentru a face hands-on!

Depanare practică cu un osciloscop

Deci, acum că vă simțiți confortabil cu osciloscopul, este timpul să faceți niște depanare.

Ne-am uitat anterior crearea unui semnal PWM cu un Raspberry Pi, și acesta este un loc bun pentru a începe. Să aruncăm o privire la ceea ce produce de fapt RPi.

PWM

Conectați clema de masă la pământ și sondați acolo unde vă așteptați să apară un semnal. În acest caz, este pinul PWM. Acum, putem rula un cod. Semnalul PWM ar trebui să apară pe lunetă. Putem măsura ciclul de funcționare și ne asigurăm că se potrivește așteptărilor noastre. Software-ul PWM nu este deosebit de stabil, mai ales dacă dispozitivul execută alte sarcini simultan. Utilizarea de către noi a hardware-ului PWM aici produce rezultate consistente și clare:

Desigur, acest lucru nu înseamnă că hardware-ul PWM este o necesitate. Adesea, s-ar putea să vă îmbunătățiți rezultatele prin simpla scădere a sarcinii de lucru pe dispozitivul care rulează programul. Dacă nu vedeți nicio formă de undă, acest lucru ar putea indica faptul că ciclul de lucru este setat la 0% sau 100%. Verificați această posibilitate înainte de a merge mai departe!

Transmiterea datelor

Circuitele moderne se bazează adesea pe semnale care nu sunt periodice, ci unice. Un dispozitiv trimite o comandă altuia, dar nu se repetă. Mutați mouse-ul și veți trimite computerului o serie de comenzi care indică cât de mult ați mișcat mouse-ul.

Pentru a capta aceste semnale, va trebui să folosim funcționalitatea unică a lunetei noastre. Aici, forma de undă se va opri pe loc când nivelul pragului este depășit. Deci, vom putea vedea cu exactitate în ce formă sunt acești biți și dacă vor fi înțeleși de dispozitivul receptor.

În acest caz, am eșantionat un semnal MIDI de intrare de la un controler de tobe AKAI:

În acest exemplu, dispozitivele MIDI pot înțelege chiar și semnalele zgomotoase. Dar de atunci cablurile de aici sunt dezechilibrate, este posibil să aveți probleme dacă depășesc o anumită lungime. Deci, de exemplu, dacă treceți cablul pe o clădire întreagă, veți avea probleme. Sau, cablul în sine ar putea fi defect după ce a fost trecut de prea multe ori cu un scaun de birou.

Aici intervine depanarea deductivă! Rezolvați problema verificând mai întâi un cablu diferit și apoi un alt dispozitiv MIDI.

Două semnale?

Una dintre limitările DSO 138 este că permite doar o singură intrare.

Osciloscoapele mai avansate ne-ar putea permite să examinăm două semnale simultan. Deci, ați putea suprapune datele trimise prin SPI (sau I2C) cu semnalul de ceas corespunzător. Acest lucru ar putea dezvălui că cele două semnale sunt nealiniate sau distorsionate. Acest lucru va produce date confuze. Tepi, zgomot, margini rotunjite - toate acestea pot cauza probleme.

În multe cazuri, aceste probleme pot fi corectate prin adăugarea unui rezistor de tragere (sau de tragere în jos) aici sau acolo. Sau, ar putea avea nevoie de un condensator sau doi pentru a netezi tensiunile de alimentare. De asemenea, ar putea fi necesar să vă ajustați codul pentru a compensa problemele de sincronizare.

Oricare ar fi soluția, nu veți putea începe până când nu aruncați o privire asupra celor două forme de undă una lângă alta, perfecte pentru osciloscopul dvs.

Osciloscoapele sunt excelente pentru diagnosticarea defecțiunilor electrice

Odată ce începeți să construiți, să modificați sau să reparați circuite complexe, veți întâmpina inevitabil probleme pe care doar un osciloscop le poate diagnostica. După ce ați obținut o imagine clară a semnalelor pe care doriți să le modelați, veți putea depana mult mai eficient.