数字万用表是电气故障排除的支柱,也是我们大多数人最先接触到的工具。在《超越万用表》中,我们将通过五个例子来说明如何使用示波器使故障排除更快、更容易、更有效。
第3部分描述了控制传送带的旋转编码器的故障排除,该传送带一直运行不稳定。
传送带系统出了什么问题?
旋转编码器将旋转轴的位置转换为数字信号。在本例中,来自旋转编码器的数字信号用于监测传送带的运动(请参阅图1).传送带开始表现不稳定——尤其是当传送带加速时——但目前还不清楚问题出在旋转编码器还是操作传送带的控制器上。
使用万用表进行故障排除
旋转编码器的输出是一系列数字脉冲。在本例中,脉冲由控制器监控,控制器使用脉冲来控制编码器所连接的输送机系统的速度和位置。
用数字万用表进行测量可以显示来自旋转编码器的信号的电压、频率和占空比。当您将万用表连接到编码器输出时,您将得到中所示的值图2和3。
所有的值-平均电压和峰值电压,频率和占空比-似乎都是正常的。控制器的编程没有经过修改,多年来一直运行良好,所以这可能不是问题所在。
因为用万用表进行的测量都不能揭示问题,所以是时候考虑使用能提供更多信息的工具了。
使用示波器进行故障排除
当数字示波器连接到旋转编码器的输出端时,它可以显示信号的平均电压(2.411 V)、峰值电压(4.89 V)和频率(52.87 Hz),就像万用表一样。然而,示波器也显示电压,随着时间的变化,作为从左到右扫过屏幕的线(见图4).在本例中(参见图5)时,信号线呈锯齿状,并有电“噪音”,这是信号线屏蔽不足时可能出现问题的明显迹象。
当示波器连接到控制器的输出时,它没有显示出控制器输出脉冲的任何异常。脉冲波形是良好的形式和自由的电气“噪音”。(图4)
时机呢?接下来,我们连接示波器,使它捕捉信号接近开关在第一个通道和输出脉冲从控制器在第二个通道(图5).当我们检查结果时,马上就会发现有些地方出了问题。底部轨迹(接近开关的输出)相对于顶部轨迹(控制器输出)不稳定。
示波器将变化的电压显示为从左到右在屏幕上扫过的一条线(称为“迹”)。如果这条线画得更快(也就是说,如果我们增加示波器的扫描速度),我们可以更详细地看到电压是如何在每一时刻(或每一毫秒)变化的。
以这种方式“放大”信号(图6)揭示了接近开关(下轨迹)的输出在单个过渡(红圈)中没有从关到开的变化。相反,有故障的开关触点在输出稳定之前会弹起和断开大约5毫秒。控制器无法正确读取这种锯齿电压,因此其输出变化很大(在顶部轨迹中红色条所示的时间范围内)。这就是导致反常行为的原因。
底线
虽然数字万用表可以为您提供电压、频率和占空比的精确值,但只有示波器可以显示电信号的行为,使故障排除更快、更容易。一幅图真的胜过千言万语!