Πώς να χρησιμοποιήσετε έναν παλμογράφο για την αντιμετώπιση προβλημάτων ηλεκτρονικών

Βασικά Takeaways

• Οι παλμογράφοι είναι απαραίτητα εργαλεία για την αντιμετώπιση προβλημάτων σπασμένων ηλεκτρονικών. Αναλύουν ηλεκτρικά σήματα και μπορούν να βοηθήσουν στον προσδιορισμό του τι πάει στραβά στα κυκλώματα.
• Οι παλμογράφοι διατίθενται σε διάφορες μορφές και τιμές. Για αρχάριους και χομπίστες, μια φθηνότερη επιλογή όπως το DSO 138 μπορεί να προσφέρει αξιοπρεπή αποτελέσματα. Διατίθενται και μεταχειρισμένες επιλογές.
• Η βαθμονόμηση ενός παλμογράφου είναι ζωτικής σημασίας για να έχετε ακριβή αποτελέσματα. Η ρύθμιση του κατωφλίου και η χρήση κατάλληλων ανιχνευτών είναι σημαντικά. Εξετάζοντας τα σήματα με έναν παλμογράφο, μπορείτε να αντιμετωπίσετε και να διαγνώσετε αποτελεσματικά ηλεκτρικά σφάλματα.

Ο παλμογράφος είναι ένα από τα πιο ισχυρά εργαλεία για επίδοξους εφευρέτες, μηχανικούς ή ηλεκτρολόγους. Εάν αντιμετωπίζετε προβλήματα στα κυκλώματα που έχετε δημιουργήσει, είναι απαραίτητο. Αλλά πώς ακριβώς αντιμετωπίζετε τα σπασμένα ηλεκτρονικά χρησιμοποιώντας έναν παλμογράφο;

Σε τι χρησιμεύουν οι παλμογράφοι και πόσα πρέπει να ξοδέψετε;

Έχετε μια ηλεκτρική συσκευή που δεν λειτουργεί. Μπορεί να είναι ένας προβληματικός φορητός υπολογιστής, ένα συνθεσάιζερ που έχετε πάρει από μια τοπική υπαίθρια αγορά ή ένα έργο DIY breadboarding. Εφόσον στην πραγματικότητα δεν μπορείτε να δείτε τον ηλεκτρισμό, η επίλυση του τι πάει στραβά θα απαιτήσει κάποια απαγωγική συλλογιστική — και τα σωστά εργαλεία. Ανάμεσα στα πιο απαραίτητα από αυτά τα εργαλεία είναι ο παλμογράφος.

Ο παλμογράφος είναι μια συσκευή για την ανάλυση ηλεκτρικών σημάτων. Η λέξη μπορεί να προκαλεί μια εικόνα ενός μεγάλου λευκού μπλοκ που κάθεται σε ένα γραφείο εργαστηρίου, αλλά η πραγματικότητα είναι ότι οι παλμογράφοι έρχονται σε πολλές μορφές. Για έναν παλμογράφο υψηλής τεχνολογίας, μπορείτε να περιμένετε να πληρώσετε χιλιάδες δολάρια. Μερικές εκατοντάδες δολάρια μπορούν να σας φέρουν πολύ αξιοπρεπή αποτελέσματα για χομπίστες, φοιτητές και νεοφυείς επιχειρήσεις, ειδικά αν είστε πρόθυμοι να πάτε από δεύτερο χέρι.

Ωστόσο, μπορείτε να ξεκινήσετε φθηνά. Έχουμε φτάσει στο δημοφιλές DSO 138 από την JYE Tech. Αυτό έχει κλωνοποιηθεί εκτενώς και αντικατασταθεί από το DSO 138mini, αλλά παραμένει μια επιλογή παλμογράφου για αρχάριους και όσους αναζητούν μια φορητή επιλογή.

Μια λέξη για τις τάσεις του παλμογράφου

Το DSO 138 έχει ονομαστική μέτρηση έως και 50 βολτ. Ενώ ορισμένοι παλμογράφοι χειρίζονται περισσότερα από αυτό, κάθε παλμογράφος έχει τα όριά του. Πιέστε αυτά τα όρια και κινδυνεύετε να καταστρέψετε τη συσκευή. Αλλά δεν έχουν χαθεί όλα, καθώς μπορείτε να προστατεύσετε το πεδίο εφαρμογής με τη βοήθεια ενός εξασθενητικού καθετήρα. Ένας αισθητήρας x10 θα μειώσει την εισερχόμενη τάση κατά 90%, επιτρέποντάς μας να εργαζόμαστε με σήματα υψηλότερης τάσης.

Φυσικά, θα θελήσετε να λάβετε κάθε δυνατή προφύλαξη όταν αντιμετωπίζετε υψηλές τάσεις. Για το λόγο αυτό, ας περιοριστούμε στα πράγματα χαμηλής τάσης.

Ξεκινώντας

Το DSO 138 συνοδεύεται από ένα ζευγάρι κλιπ κροκόδειλου. Εάν θέλετε να είστε ακριβείς στην ανίχνευση σας, η επένδυση σε έναν πραγματικό ανιχνευτή είναι πιθανώς μια καλή ιδέα - αρκετά μυτερή για να εγκατασταθεί σε ένα μόνο σημείο σε μια πλακέτα κυκλώματος. Αυτό θα μειώσει τον κίνδυνο να σχηματιστεί κατά λάθος ένα βραχίονα.

Εάν εξετάζετε σήματα ήχου, μπορεί να αναζητήσετε έναν προσαρμογέα για να μετατρέψετε ένα καλώδιο TS (ή TRS) σε BNC (ή SMA) υποδοχή στο πεδίο εφαρμογής σας. Για λόγους απλότητας, θα μείνουμε με κροκοδείλια κλιπ.

Βαθμονόμηση του παλμογράφου σας και ρύθμιση του κατωφλίου

Η λήψη χρήσιμων αποτελεσμάτων από τον παλμογράφο σας σημαίνει τη βαθμονόμησή του. Αυτή η διαδικασία θα μας επιτρέψει να αντισταθμίσουμε την εγγενή αντίσταση και χωρητικότητα των ανιχνευτών. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό εάν αντιμετωπίζετε μεγάλες αλλαγές θερμοκρασίας.

Συνδέστε τον αισθητήρα στο σήμα αναφοράς, που βρίσκεται συχνά στον μπροστινό πίνακα. Στην περίπτωση του DSO 138, είναι στην κορυφή. Οι ανιχνευτές συνοδεύονται από έναν ρυθμιζόμενο πυκνωτή που θα πρέπει να συντονιστεί για να κάνει το δοκιμαστικό κύμα τέλειο τετράγωνο. Αυτά μπορούν συχνά να συντονιστούν με τη βοήθεια ενός μικρού κατσαβιδιού. Το DSO 138 παρέχει χειριστήρια συντονισμού στην ίδια την πλακέτα κυκλώματος.

Εάν θέλετε να δείτε μια κυματομορφή, θα χρειαστεί η οθόνη να ανανεώνεται κάθε φορά που μια ανερχόμενη άκρη περνά ένα συγκεκριμένο όριο. Ρυθμίστε αυτό κάπου στη μέση μεταξύ της κορυφής και της κάτω τάσης κορυφής. Έχουμε ρυθμίσει το εύρος να ανανεώνεται κάθε φορά που εντοπίζεται ανερχόμενη άκρη. Με αυτόν τον τρόπο, εξαλείφουμε την ασάφεια και λαμβάνουμε μια καθαρή, σταθερή εικόνα της κυματομορφής.

Πώς να εξετάσετε τα σήματα με τον παλμογράφο σας

Ας εξετάσουμε μερικά σήματα. Η χρήση του τηλεφώνου σας και ενός καλωδίου mini jack-to-jack είναι ο πιο εύκολος και γρήγορος τρόπος. Συνδέστε τα κλιπ κροκόδειλου στο άλλο άκρο του βύσματος του γρύλου. Η μεγάλη λωρίδα γύρω από το κάτω μέρος είναι το έδαφος, και οι άλλες δύο είναι αριστερά και δεξιά. Έτσι, μπορείτε να επισυνάψετε τα κλιπ ως εξής:

Τώρα, χρειαζόμαστε μια κυματομορφή. Το YouTube είναι γεμάτο με κατάλληλα δοκιμαστικά κλιπ. Διαλέξτε ένα, παίξτε το και παρατηρήστε την οθόνη. Εδώ, εξετάζουμε ένα ημιτονοειδές κύμα.

Ίσως χρειαστεί να μετακινήσετε λίγο τα πράγματα για να επικεντρωθεί η κυματομορφή. Εξοικειωθείτε με τα χειριστήρια παίζοντας μαζί τους. Κάντε ζουμ στην κυματομορφή, αλλάξτε το επίπεδο σκανδάλης και προσαρμόστε το χρονισμό. Δεν υπάρχει υποκατάστατο για το να είσαι πρακτικός!

Πρακτική αντιμετώπιση προβλημάτων με παλμογράφο

Λοιπόν, τώρα που νιώθετε άνετα με τον παλμογράφο, ήρθε η ώρα να κάνετε κάποια αντιμετώπιση προβλημάτων.

Έχουμε εξετάσει προηγουμένως δημιουργώντας ένα σήμα PWM με ένα Raspberry Pi, και αυτό είναι ένα καλό μέρος για να ξεκινήσετε. Ας ρίξουμε μια ματιά στο τι πραγματικά βγάζει το RPi.

PWM

Συνδέστε το κλιπ γείωσης στη γείωση και ελέγξτε το σημείο που περιμένετε να εμφανιστεί ένα σήμα. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι η ακίδα PWM. Τώρα, μπορούμε να τρέξουμε κάποιο κώδικα. Το σήμα PWM θα πρέπει να εμφανίζεται στο πεδίο εφαρμογής. Μπορούμε να μετρήσουμε τον κύκλο λειτουργίας και να διασφαλίσουμε ότι ανταποκρίνεται στις προσδοκίες μας. Το λογισμικό PWM δεν είναι ιδιαίτερα σταθερό, ειδικά εάν η συσκευή εκτελεί άλλες εργασίες ταυτόχρονα. Η χρήση του υλικού PWM εδώ παράγει σταθερά, σαφή αποτελέσματα:

Φυσικά, αυτό δεν σημαίνει ότι το PWM υλικού είναι αναγκαιότητα. Συχνά, μπορείτε να βελτιώσετε τα αποτελέσματά σας απλώς μειώνοντας τον φόρτο εργασίας στη συσκευή που εκτελεί το πρόγραμμα. Εάν δεν βλέπετε καμία κυματομορφή, αυτό μπορεί να υποδεικνύει ότι ο κύκλος λειτουργίας έχει οριστεί στο 0% ή στο 100%. Ελέγξτε αυτή τη δυνατότητα πριν προχωρήσετε περαιτέρω!

Μετάδοση Δεδομένων

Τα σύγχρονα κυκλώματα συχνά βασίζονται σε σήματα που δεν είναι περιοδικά αλλά εφάπαξ. Μια συσκευή στέλνει μια εντολή σε μια άλλη αλλά δεν επαναλαμβάνεται. Μετακινήστε το ποντίκι σας και θα στείλετε στον υπολογιστή σας μια σειρά εντολών που υποδεικνύουν πόσο μετακινήσατε το ποντίκι.

Για να καταγράψουμε αυτά τα σήματα, θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσουμε την εφάπαξ λειτουργικότητα του πεδίου εφαρμογής μας. Εδώ, η κυματομορφή θα σταματήσει στη θέση της όταν ξεπεραστεί το επίπεδο κατωφλίου. Έτσι, θα είμαστε σε θέση να δούμε ακριβώς τι σχήμα έχουν αυτά τα bits και αν θα είναι κατανοητά από τη συσκευή λήψης.

Σε αυτήν την περίπτωση, κάναμε δείγμα ενός εισερχόμενου σήματος MIDI από έναν ελεγκτή τυμπάνου AKAI:

Σε αυτό το παράδειγμα, οι συσκευές MIDI μπορούν να κατανοήσουν ακόμα και θορυβώδη σήματα. Αλλά από τότε τα καλώδια εδώ δεν είναι ισορροπημένα, μπορεί να έχετε προβλήματα εάν ξεπερνούν ένα συγκεκριμένο μήκος. Έτσι, για παράδειγμα, εάν περνάτε το καλώδιο σε ένα ολόκληρο κτίριο, θα αντιμετωπίσετε προβλήματα. Ή, το ίδιο το καλώδιο μπορεί να είναι ελαττωματικό αφού το περάσετε πάρα πολλές φορές με μια καρέκλα γραφείου.

Εδώ μπαίνει η αφαιρετική αντιμετώπιση προβλημάτων! Μηδενίστε το πρόβλημα ελέγχοντας πρώτα ένα διαφορετικό καλώδιο και μετά μια διαφορετική συσκευή MIDI.

Δύο σήματα;

Ένας από τους περιορισμούς του DSO 138 είναι ότι επιτρέπει μόνο μία είσοδο.

Πιο προηγμένοι παλμογράφοι μπορεί να μας επιτρέψουν να εξετάσουμε δύο σήματα ταυτόχρονα. Έτσι, μπορείτε να επικαλύψετε τα δεδομένα που αποστέλλονται μέσω SPI (ή I2C) με το αντίστοιχο σήμα ρολογιού. Κάτι τέτοιο μπορεί να αποκαλύψει ότι τα δύο σήματα είναι εσφαλμένα ευθυγραμμισμένα ή παραμορφωμένα. Αυτό θα παράγει αλλοιωμένα δεδομένα. Αιχμές, θόρυβος, στρογγυλεμένες άκρες—όλα αυτά μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα.

Σε πολλές περιπτώσεις, αυτά τα προβλήματα μπορεί να διορθωθούν προσθέτοντας μια αντίσταση pull-up (ή pull-down) εδώ ή εκεί. Ή, μπορεί να χρειαστούμε έναν ή δύο πυκνωτές για να εξομαλύνουμε τις τάσεις τροφοδοσίας. Ίσως χρειαστεί επίσης να προσαρμόσετε τον κωδικό σας για να αντισταθμίσετε τα προβλήματα χρονισμού.

Όποια και αν είναι η λύση, δεν θα είστε σε θέση να ξεκινήσετε μέχρι να ρίξετε μια ματιά στις δύο κυματομορφές δίπλα-δίπλα—ιδανικές για τον παλμογράφο σας.

Οι παλμογράφοι είναι εξαιρετικοί για τη διάγνωση ηλεκτρικών βλαβών

Μόλις ξεκινήσετε την κατασκευή, την τροποποίηση ή την επισκευή σύνθετων κυκλωμάτων, αναπόφευκτα θα αντιμετωπίσετε προβλήματα που μόνο ένας παλμογράφος μπορεί να διαγνώσει. Έχοντας αποκτήσει μια σαφή εικόνα των σημάτων που θέλετε να διαμορφώσετε, θα μπορείτε να αντιμετωπίσετε τα προβλήματα πολύ πιο αποτελεσματικά.