כיצד להשתמש באוסילוסקופ לפתרון בעיות אלקטרוניקה

טייק אווי מפתח

• אוסילוסקופים הם כלים חיוניים לפתרון תקלות של אלקטרוניקה שבורה. הם מנתחים אותות חשמליים ויכולים לעזור לקבוע מה משתבש במעגלים.
• אוסילוסקופים מגיעים בצורות ובמחירים שונים. למתחילים ולחובבים, אפשרות זולה יותר כמו DSO 138 יכולה לספק תוצאות מכובדות. יש גם אפשרויות יד שנייה.
• כיול אוסילוסקופ הוא חיוני כדי לקבל תוצאות מדויקות. הגדרת הסף ושימוש בבדיקות מתאימות חשובים. על ידי בחינת אותות עם אוסילוסקופ, ניתן לפתור ולאבחן תקלות חשמליות בצורה יעילה.

האוסילוסקופ הוא בין הכלים החזקים ביותר לממציאים שאפתנים, מהנדסים או חובבי חשמל. אם אתה פותר בעיות במעגלים שבנית, זה חיוני. אבל איך בדיוק פותרים תקלות של אלקטרוניקה שבורה באמצעות אוסילוסקופ?

למה משמשים אוסילוסקופים, וכמה אתה צריך להוציא?

יש לך מכשיר חשמלי שלא עובד. זה יכול להיות מחשב נייד חולה, סינתיסייזר שאספתם משוק פשפשים מקומי, או פרויקט עשה זאת בעצמך. מכיוון שאתה לא באמת יכול לראות את החשמל, לברר מה משתבש ידרוש היגיון דדוקטיבי - וכלים נכונים. בין החיוניים יותר מבין הכלים הללו הוא האוסילוסקופ.

אוסילוסקופ הוא מכשיר לניתוח אותות חשמליים. המילה עשויה לעורר תמונה של בלוק לבן גדול יושב על שולחן מעבדה, אבל המציאות היא שאוסילוסקופים מגיעים בצורות רבות. עבור אוסילוסקופ מתקדם, אתה יכול לצפות לשלם אלפי דולרים. כמה מאות דולרים יכולים להביא לך תוצאות מכובדות מאוד עבור חובבים, סטודנטים וסטארטאפים, במיוחד אם אתה מוכן ללכת יד שנייה.

עם זאת, אתה יכול להתחיל בזול. הגענו לפופולרי DSO 138 מבית JYE Tech. זה שובט בהרחבה והוחלף על ידי ה-DSO 138mini, אבל זה נשאר אופציה של אוסילוסקופ למתחילים ולמי שמחפשים אפשרות ניידת.

מילה על מתחי אוסילוסקופ

ה-DSO 138 מדורג למדידה של עד 50 וולט. בעוד שחלק מהאוסילוסקופים יתמודדו עם יותר מזה, לכל אוסילוסקופ יש את הגבולות שלו. לדחוף את הגבולות האלה, ואתה מסתכן בהשמדת המכשיר. אבל לא הכל אבוד, שכן אתה יכול להגן על הטווח בעזרת בדיקה מחלישה. בדיקה x10 תגרום לחתוך את המתח הנכנס ב-90%, מה שיאפשר לנו לעבוד עם אותות מתח גבוה יותר.

באופן טבעי, תרצה לנקוט בכל אמצעי הזהירות האפשריים כאשר אתה מתמודד עם מתחים גבוהים. מסיבה זו, בואו נגביל את עצמנו לדברים במתח נמוך.

מתחילים

ה-DSO 138 מגיע עם זוג אטבי תנין. אם אתה רוצה לדייק בחיטוט שלך, השקעה בבדיקה אמיתית היא כנראה רעיון טוב - כזה מחודד מספיק כדי להתיישב על נקודה אחת בלוח מעגלים. זה יקטין את הסיכון להיווצרות קצר בטעות.

אם אתה בוחן אותות אודיו, אולי תחפש מתאם להמרת כבל TS (או TRS) לכבל BNC (אוֹ SMA) שקע בהיקף שלך. למען הפשטות, נישאר עם קליפס תנין.

כיול האוסילוסקופ שלך והגדרת הסף

קבלת תוצאות שימושיות מהאוסילוסקופ שלך פירושה כיול שלו. תהליך זה יאפשר לנו לפצות על ההתנגדות והקיבול הטבועים של הבדיקות. זה חשוב במיוחד אם אתה חווה שינויי טמפרטורה גדולים.

חבר את הגשושית לאות הייחוס, שנמצא לעתים קרובות בלוח הקדמי. במקרה של DSO 138, הוא נמצא בראש. בדיקות מגיעות עם קבל מתכוונן שאמור להיות מכוון כדי להפוך את גל הבדיקה לריבוע מושלם. לעתים קרובות ניתן לכוון אותם בעזרת מברג קטן. ה-DSO 138 מספק בקרות כוונון בלוח המעגל עצמו.

אם אתה רוצה לראות צורת גל, תצטרך שהתצוגה תתרענן בכל פעם שקצה עולה עובר סף מסוים. הגדר את זה איפשהו באמצע הדרך בין מתחי השיא העליון והתחתון. קבענו את ההיקף לרענון בכל פעם שמתגלה קצה עולה. בדרך זו, אנו מבטלים את העמימות ומקבלים תמונה ברורה ויציבה של צורת הגל.

כיצד לבחון אותות עם האוסילוסקופ שלך

הבה נבחן כמה אותות. השימוש בטלפון ובכבל מיני שקע לשקע הוא הדרך הקלה והמהירה ביותר. חבר את אטבי התנין לקצה השני של תקע הג'ק. הרצועה הגדולה מסביב לתחתית היא הקרקע, והשניים האחרים הם ימין ושמאל. אז, אתה יכול לצרף את הקליפים כך:

עכשיו, אנחנו צריכים צורת גל. YouTube עמוס בקטעי בדיקה מתאימים. בחר אחד, הפעל אותו וצפה בתצוגה. כאן, אנחנו מסתכלים על גל סינוס.

ייתכן שיהיה עליך להזיז את הדברים מעט כדי לרכז את צורת הגל. הכר את הפקדים על ידי משחק איתם. התקרב לצורת הגל, שנה את רמת ההדק והתאם את התזמון. אין תחליף להתנסות!

פתרון בעיות מעשי עם אוסילוסקופ

אז, עכשיו כשאתה מרגיש בנוח עם האוסילוסקופ, הגיע הזמן לעשות קצת פתרון בעיות.

כבר הסתכלנו בעבר יצירת אות PWM עם Raspberry Pi, וזה מקום טוב להתחיל בו. בואו נסתכל על מה ה-RPi מוציא למעשה.

PWM

חבר את תפס ההארקה לאדמה ובדוק את המקום שבו אתה מצפה שיופיע אות. במקרה זה, זה פין PWM. עכשיו, אנחנו יכולים להריץ קצת קוד. אות PWM אמור להופיע על הסקופ. אנחנו יכולים למדוד את מחזור העבודה ולהבטיח שהוא תואם את הציפיות שלנו. תוכנת PWM אינה יציבה במיוחד, במיוחד אם המכשיר מפעיל משימות אחרות בו-זמנית. השימוש שלנו בחומרה PWM כאן מייצר תוצאות עקביות וברורות:

כמובן, זה לא אומר ש-PWM של חומרה הוא הכרח. לעתים קרובות, אתה עשוי לשפר את התוצאות שלך פשוט על ידי הפחתת עומס העבודה במכשיר המריץ את התוכנית. אם אינך רואה צורת גל כלשהי, זה עשוי להצביע על כך שמחזור העבודה מוגדר ל-0% או 100%. בדוק את האפשרות הזו לפני שתמשיך הלאה!

העברת נתונים

מעגלים מודרניים מסתמכים לרוב על אותות שאינם תקופתיים אלא חד-פעמיים. מכשיר שולח פקודה לאחר אך אינו חוזר על עצמו. הזז את העכבר, ותשלח למחשב שלך סדרה של פקודות המציינת באיזו מידה הזזת את העכבר.

כדי ללכוד אותות אלה, נצטרך להשתמש בפונקציונליות החד-פעמית של ההיקף שלנו. כאן, צורת הגל תשהה במקום כאשר רמת הסף תעבור. אז נוכל לראות באיזו צורה בדיוק נמצאים הסיביות והאם הם יהיו מובנים למכשיר המקבל.

במקרה זה, דגמנו אות MIDI נכנס מבקר תוף AKAI:

בדוגמה זו, התקני MIDI יכולים להבין אפילו אותות רועשים. אך מאז הכבלים כאן לא מאוזנים, ייתכן שתהיה לך בעיות אם הן עוברות מעבר לאורך מסוים. כך, למשל, אם אתה מעביר את הכבל על פני בניין שלם, אתה תיתקל בצרות. לחלופין, הכבל עצמו עלול להיות פגום לאחר שדרס אותו פעם אחת יותר מדי עם כיסא משרדי.

כאן נכנס לתמונה פתרון תקלות דדוקטיבי! אפס את הבעיה על ידי בדיקה תחילה של כבל אחר ולאחר מכן מכשיר MIDI אחר.

שני אותות?

אחת מהמגבלות של DSO 138 היא שהוא מאפשר רק קלט אחד.

אוסילוסקופים מתקדמים יותר עשויים לאפשר לנו לבחון שני אותות בו זמנית. אז, אתה עשוי לכסות את הנתונים הנשלחים באמצעות SPI (או I2C) עם אות השעון המתאים. פעולה זו עלולה לגלות ששני האותות לא מיושרים או מעוותים. זה ייצור נתונים משובשים. קוצים, רעש, קצוות מעוגלים - כל אלה יכולים לגרום לבעיות.

במקרים רבים, ניתן לתקן את הבעיות הללו על ידי הוספת נגד משוך (או נשלף) לכאן או לכאן. לחלופין, ייתכן שנצטרך קבל או שניים כדי להחליק את מתחי האספקה. ייתכן שתצטרך גם להתאים את הקוד שלך כדי לפצות על בעיות תזמון.

לא משנה מה הפתרון, אתה לא תוכל להתחיל עד שתסתכל על שתי צורות הגל זו לצד זו - מושלם עבור האוסילוסקופ שלך.

אוסילוסקופים מצוינים לאבחון תקלות חשמל

ברגע שתתחיל לבנות, לשנות או לתקן מעגלים מורכבים, אתה בהכרח תיתקל בבעיות שרק אוסילוסקופ יכול לאבחן. לאחר שהשגת תמונה ברורה של האותות שאתה מחפש לעצב, תוכל לפתור בעיות הרבה יותר ביעילות.