UBeeAX Pro (klon): analiza sygnału PWM

Kilka razy pisałem już o klonie USBee Ax Pro – analizatorze logicznym z funkcją oscyloskopu. Przygotowując się do kolejnych zajęć w LNT, postanowiłem sprawdzić jak działa w „warunkach bojowych”. Na tapetę poszły 2 układy generujące sygnał PWM za pomocą czipu ne555. Jeden z nich to „samoróbka” – do złożenia na płytce stykowej:

dev_1Drugi układ to generator kupiony w Chinach:

dev_2Generalnie chodziło mi o wyznaczenie kilku parametrów pracy tych układów.

Na temat tego klona ukazało się już kilka tekstów: kliknij tutaj, żeby je przejrzeć.

Podłączenie

Jak pisałem poprzednio, sigrok/pulseview nie obsługują funkcji  oscyloskopowych. Skorzystałem więc z oryginalnego oprogramowania pod Windows 7.

dev_1_0Dla porównania, na te same końcówki podłączyłem oscyloskop. W ten sposób mogłem zweryfikować wyniki podawane przez oprogramowanie USBee.

Samoróbka PWM

Za przedmiot badania posłużył mi układ inspirowany tekstem na instructables.  Chodziło o pomierzenie sygnału na wyjściu ne555 – który dalej sterował bazą tranzystora. Układ powinien generować sygnał o stałej częstotliwości i cyklu wypełnienia zależnym od ustawienia potencjometru. Jego symulację możecie znaleźć pod tym adresem.

Wszystkie sygnały próbkowałem z rozdzielczością 1V/działkę przy podstawie 10ms. USBee:

dev1_10msBTen sam sygnał na oscyloskopie:

dev1_10msB_oscNa USBee, przy podziałce 1V, widać już bardzo duże szumy (zwracałem już na to uwagę wcześniej). Ale mimo wszystko – kształt sygnału został odtworzony; poziomy napięć również się (mniej-więcej) zgadzają. Nawet częstotliwość obliczona przez oprogramowanie USBee jest bardzo zbliżona do tej wyświetlanej przez oscyloskop (53Hz vs 54.8Hz).

Zmieniłem nastawienie potencjometru:

dev1_10msCdev1_10msC_oscSzumy duże, ale sygnał został właściwie odwzorowany. Częstotliwość też się zgadza. Obydwa urządzenia pokazały, że zmiana nastawienia potencjometru spowodowała nie tylko zmianę stopnia wypełnienia sygnału (co było pożądane) – ale i częstotliwości generowanego sygnału (115Hz) – ale to już całkiem inna historia, którą będziemy analizować na zajęciach:)

Dalej:

dev1_10ms dev1_10ms_oscTutaj różnica w zmierzonej częstotliwości wynosiła już prawie 20Hz i dodatkowo – USBee zdarzało się „skakać” pokazując przeróżne wartości.

W sumie: USBee całkiem nieźle odwzorował sygnał z generatora. Chociaż mocno zaszumiony, zarówno kształtem jak i parametrami przypominał wskazania kilka razy droższego oscyloskopu.

PWM made in China

dev_2Teraz na warsztat poszedł mały generator sygnału PWM kupiony w Chinach jako zestaw do samodzielnego złożenia. Zakres częstotliwości ustawia się zgrubnie zworkami – a dostraja jednym z potencjometrów. Stopień wypełnienia ustawia się drugim z potencjometrów.

Wybrałem dość przypadkowe nastawy i przepinałem zworkę – skacząc w ten sposób po rzędach częstotliwości. I tak, przy podstawie 50ms:

dev2_50ms dev2_50ms_oscCzęstotliwość się zgadza, kształt również. Dodatkowo – znacznie zmniejszyły się szumy!

Ten klon USBee znacznie lepiej działa, gdy wartości napięcia mierzonego sygnału są wyższe – np. 5V jak dla układów Arduino.

Przełączmy zworkę na kolejny zakres. Przy 1ms:

dev2_1ms dev2_1ms_osc

Zauważcie, że USBee pokazał, że sygnał zawiera się w granicy -0.08-5.16V, czyli Vpp = 5.24 (peak-to-peak). Oscyloskop twierdził, że Vpp=5.28V – a więc całkiem blisko. Obydwa urządzenia podały tą samą częstotliwość (1.27kHz) – na obydwóch wykresach wyraźnie widać było przesterowania.

Zwiększając częstotliwość – podziałka 50us:

dev2_50us dev2_50us_osc…aż do 1us na kratkę:

dev2_1us dev2_1us_oscTutaj już widać, że daje o sobie znać  niska częstotliwość próbkowania – chociaż USBee dalej podaje mniej więcej prawidłowe wartości sygnału.

Wykresy generowane przez oprogramowanie USBee były już trochę mało stabilne – momentami  urywały się lub pojawiały się dziwne artefakty. Stąd wydaje mi się, że zbliżałem się do granic wydajności urządzenia.

Podsumowanie

Kolejne testy? Cóż, jeszcze minie trochę czasu, zanim przyzwyczaję się do USBee – stąd „asysta” oscyloskopu. Widać jednak, że właściwie robi to, co powinien. Oczywiście daleko mu do DSO. Pozwala jednak na zgrubne zorientowanie się, co w układzie piszczy.

Na następne zajęcia w LNT zabiorę już USBee. Zajmuje zdecydowanie mniej miejsca, a oscyloskop nie lubi zimowych temperatur.

Dodaj komentarz