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オシロスコープ

オシロスコープは信号が時間とともにどのように変化するかを示します。

マルチメーターは「約3.3V」または「周波数がある」を示すことができます。オシロスコープは信号形状を示します。パルス、エッジ、ドロップ、ノイズ、バウンス、UARTパケット、PWM。

デジタルオシロスコープのスクリーン

出典: ウィキメディア・コモンズ、premek.v、パブリックドメイン

オシロスコープのスクリーン上のPWM信号は次のようになります。

PWMのアニメーション。デューティサイクルの変更と信号波形

出典: ウィキメディア・コモンズ、Mik81、CC0パブリックドメイン

すべてのシンプルなビルドに必要ではありません。しかし、デバイスが不安定に動作する場合、オシロスコープはマルチメーターが見ることができない数分で何を明らかにすることができます。

見ることができるもの

iDryerのようなデバイスでは、オシロスコープは以下を表示するのに役立ちます。

  • ファンPWM
  • MOSFETモジュールPWM
  • UART TX/RX
  • サーボ起動時の5Vまたは3.3Vドロップ
  • 電源ノイズ
  • ボタンバウンス
  • タコメトリックファン信号
  • マルチメーターが平均化する短い瞬間的な障害

オシロスコープは「電圧がある」だけでなく「信号は時間とともにどのように起こるか」という質問に答えます。

最も重要な警告

ほとんどのベンチトップオシロスコープには、プローブグラウンドが商用保護アースに接続されています。

つまり。プローブのグラウンドクリップは「別のワイヤー」ではありません。

グラウンドクリップを低電圧回路の GND ではないポイントに取り付けた場合、オシロスコープを通じて短絡を作成できます。

商用の110-230V AC部品、SSR、電源、または高電圧セクションに、通常のオシロスコープで移動することは特に危険です。

できません。

  • 「フローティング」測定のためにオシロスコープアースを切断する
  • プローブグラウンドをフェーズまたは別の電圧ポイントに接続する
  • 回路を理解することなく、通常のプローブで商用電圧を測定
  • 2つのチャネルが完全に独立していると想定。チャネルグラウンドはしばしば接続されます

フローティング測定、ハイサイド測定、および高電圧測定の場合、適切な方法が必要です。差分プローブ、隔離デバイス、または別の安全なアプローチ。

プローブを接続する方法

低電圧回路の場合。

  1. プローブをオシロスコープに接続します。
  2. プローブグラウンドをデバイスの GND に接続します。
  3. プローブチップを信号に接続します。
  4. 正しいプローブ設定を選択します。1x または 10x
  5. オシロスコープが同じ係数に設定されていることを確認してください。

ほとんどのデジタル信号には 10x を使用してください。プローブは回路の負荷が少なく、通常、信号形状をより良く示します。

PWM

PWMはパルス信号です。

オシロスコープは以下を示します。

  • 周波数
  • デューティサイクル
  • ロジックハイレベル
  • ロジックロー レベル
  • エッジ
  • ジッター
  • ノイズ

ファンまたはMOSFETの場合、これは理解するのに役立ちます。

  • ピンが信号を出力するかどうか
  • 3.3Vまたは5Vレベルで十分かどうか
  • 周波数が設定と一致するかどうか
  • デューティサイクルがコマンドで変わるかどうか
  • 負荷が接続されるときに信号がドロップしないかどうか

UART

オシロスコープ上のUARTはパルスの連続のように見えます。

オシロスコープは以下を見るのに役立ちます。

  • TX に活動があるかどうか
  • ロジックレベルが入れ替わっていないかどうか
  • アイドルレベルが何であるか
  • 強いノイズがあるかどうか
  • ボーレートがほぼ一致するかどうか

テキストをデコードするには、ロジックアナライザーまたはUSB-UARTアダプターが便利です。ただし、オシロスコープは信号が物理的に生きているかどうかをすぐに示します。

電源ドロップ

マルチメーターは短いドロップを見ないかもしれません。

例えば、サーボが開始されるとき、5Vラインは数ミリ秒間低下する可能性があります。マルチメーターはほぼ通常の5Vを示しますが、コントローラーは既に再起動しました。

オシロスコープは以下を見ることができます。

  • 電圧がどの程度ドロップするか
  • ドロップがどのくらい続くか
  • スパイクがあるかどうか
  • コンデンサーが役立つかどうか
  • 異なる電源またはワイヤーで状況が変わるかどうか

これは特にESP32、サーボ、ファン、DC-DCに役立ちます。

ノイズと干渉

電源またはシグナルラインのノイズはセンサーと通信を分割することができます。

オシロスコープは以下を見るのに役立ちます。

  • DC-DCリップル
  • モータースパイク
  • ヒーター近くのノイズ
  • ボタンバウンス
  • 長いワイヤーの干渉

ただし、制限を理解してください。プローブグラウンド接続が悪い場合、表示自体にノイズを追加することができます。短いプローブグラウンドスプリングまたは短いグラウンドワイヤーは、多くの場合、長いクリップより正直な画像を与えます。

周波数測定付きマルチメーター

時々、オシロスコープは初期チェックに必要ではありません。

一部のマルチメーターは信号周波数を測定できます。仕様では、これは Hz、frequency、または frequency counter と呼ばれるかもしれません。

以下を迅速に理解する必要がある場合に役立ちます。

  • PWM信号がまったく存在するかどうか
  • 調整で周波数が変わるかどうか
  • コントローラー出力が機能するかどうか
  • シンプルなデジタルラインに活動があるかどうか

例えば、コントローラーがファンまたはMOSFETモジュールにPWMを出力する場合、周波数測定マルチメーターは、信号が存在し、その周波数がほぼ予想値と一致することを示すことができます。

しかし、マルチメーターは信号形状を示しません。以下は表示されません。

  • ロジックハイレベル
  • パルス幅
  • PWMデューティサイクル
  • シグナルエッジ
  • 短いディップ
  • ノイズと干渉
  • ライン歪み

したがって、周波数測定マルチメーターは迅速なチェックに適したツールですが、完全なオシロスコープの代わりではありません。

測定する前に確認すること

プローブを接続する前に。

  1. 回路で GND は何ですか？
  2. このポイントは商用保護アースに接続されていますか？
  3. 商用電圧はありませんか？
  4. プローブは電圧に対応していますか？
  5. 10x が必要な場合は選択されていますか？
  6. プローブとチャネルが同じ方法で設定されていますか？
  7. チャネルグラウンドは異なる回路ポイントを接続していないのですか？
  8. 最初に低電圧側の信号をチェックすることができますか？

110-230V ACについて疑いがある場合は、オシロスコープを接続しないでください。

一般的なエラー

  • グラウンドクリップが GND ではなく電圧ポイントに取り付けられている
  • オシロスコープアースを商用から「切断」しようとする
  • 差分なしで通常のプローブで商用電圧を測定
  • チャネルグラウンドが接続されていることを忘れている
  • プローブが 10x に設定されている場合、オシロスコープが 1x に設定
  • 長いプローブグラウンドを使用して、追加のノイズを見る
  • マルチメーターのみで見て、短いドロップを逃す
  • UART問題がソフトウェアであると思っているが、ラインに物理的な信号がない

重要な点

  • オシロスコープは時間とともに信号形状を示します
  • PWM、UART、電力ドロップ、ノイズ、および短い瞬間的な障害に役立ちます
  • 通常のベンチトップオシロスコープグラウンドは商用保護アースに接続されています
  • プローブグラウンドを任意の回路ポイントに接続することはできません
  • 商用およびフローティング測定の場合、特別な安全な方法が必要です
  • 周波数測定マルチメーターは役立っていますが、オシロスコープの代わりではありません

参考資料