Test ELM.05 — zestaw 3

Dlaczego tak

I²C ma dwie linie z otwartym drenem, podciągnięte rezystorami do zasilania: dane (SDA) i zegar (SCL). Wiele układów na jednej magistrali odróżnia się adresami wysyłanymi przez układ nadrzędny. Cztery linie z osobnym wyborem układu (CS) to SPI, jedna linia bez zegara — UART, a para różnicowa z terminacją 120 Ω to np. CAN lub RS-485.

Dlaczego tak

Jeden znak to 10 bitów: start, 8 danych i stop. Przy 9600 bitach na sekundę trwa to 10/9600 ≈ 1,04 ms. Wynik 0,83 ms uwzględnia tylko 8 bitów danych, pomijając bity ramki. Z tego wynika, że przy 9600 bodach da się przesłać ok. 960 znaków na sekundę, a nie 1200.

Dlaczego tak

SPI jest synchroniczny i dwukierunkowy jednocześnie: MOSI przesyła dane od układu nadrzędnego, MISO — do niego, SCK to zegar, a CS wybiera układ, z którym odbywa się transmisja; każdy kolejny układ podrzędny potrzebuje własnej linii CS. SDA i SCL to linie I²C, TX i RX — UART, a D+ i D− — para danych USB.

Dlaczego tak

VGA przesyła trzy analogowe sygnały kolorów (R, G, B) i sygnały synchronizacji; karta graficzna zamienia cyfrowy obraz na napięcia, a monitor LCD z powrotem na postać cyfrową, co pogarsza ostrość przy długich przewodach. HDMI, DisplayPort i DVI-D przesyłają obraz cyfrowo. Złącze DVI-I może mieć oba rodzaje sygnałów, co bywa źródłem nieporozumień przy przejściówkach.

Dlaczego tak

Na zimnych elementach skrapla się para wodna z ciepłego powietrza, tak jak na szklance wyjętej z lodówki. Włączenie urządzenia z wilgocią na płytce grozi upływami i zwarciami, zwłaszcza w obwodach wysokiego napięcia. Wystarczy odczekać, aż urządzenie ogrzeje się naturalnie. Opalarka nagrzewa nierównomiernie i może uszkodzić elementy oraz tworzywa obudowy.

Dlaczego tak

Rezystancja wewnętrzna generatora i obciążenie tworzą dzielnik napięcia; przy równych wartościach napięcie dzieli się po połowie, więc na obciążeniu jest 1 V. Dopasowanie 50/50 Ω zapewnia największą moc w obciążeniu i brak odbić w kablu, dlatego stosuje się je w technice wysokich częstotliwości. Wiele generatorów pokazuje na wyświetlaczu napięcie przewidziane dla obciążenia 50 Ω — wtedy przy otwartym wyjściu zmierzy się dwa razy więcej.

Dlaczego tak

Napięcie i rodzaj prądu zasilacza muszą się zgadzać z wymaganiami urządzenia, a prąd znamionowy zasilacza to jego możliwości, a nie wartość, którą „wtłoczy” w odbiornik — przy 5 A zapasu urządzenie nadal pobierze 2 A. Zasilacz 1 A będzie przeciążony. Zasilacz 24 V podwoi napięcie i uszkodzi urządzenie, a napięcie przemienne nie nadaje się do zasilania układów przewidzianych na prąd stały.

Dlaczego tak

Watchdog to licznik liczący do przepełnienia; prawidłowo działający program regularnie go zeruje. Gdy program się zawiesi, np. w nieskończonej pętli po zakłóceniu, licznik się przepełnia i wyzwala reset, przywracając urządzenie do działania bez udziału człowieka. W urządzeniach pracujących bez nadzoru jest to jedno z podstawowych zabezpieczeń.

Dlaczego tak

ISP (In-System Programming) pozwala zapisać pamięć programu mikrokontrolera, który jest już przylutowany do płytki — przez kilka linii wyprowadzonych na złącze. Dzięki temu aktualizuje się oprogramowanie w gotowym urządzeniu bez demontażu, co jest też podstawą serwisu. Program trafia do nieulotnej pamięci Flash, więc nie znika po wyłączeniu zasilania.

Dlaczego tak

Przetwornik dziesięciobitowy ma 2¹⁰ = 1024 poziomy, więc jeden poziom to 5 V/1024 ≈ 4,9 mV. Wartość 512 odpowiada połowie zakresu: 512 · 4,9 mV ≈ 2,5 V. Wynik 5,12 V powstaje po potraktowaniu wartości jako setnych części wolta. Rozdzielczość ok. 5 mV oznacza, że zmiany napięcia mniejsze od tej wartości nie zostaną zauważone.

Dlaczego tak

Niepodłączone wejście CMOS „wisi” i zbiera zakłócenia, więc losowo odczytuje 0 i 1. Rezystor podciągający utrzymuje stan wysoki przy zwolnionym przycisku, a wciśnięty przycisk zwiera wejście do masy — stan niski. Bezpośrednie połączenie z zasilaniem sprawiłoby, że wciśnięcie przycisku zwiera zasilanie do masy. Wiele mikrokontrolerów ma rezystory podciągające włączane programowo.

Dlaczego tak

W metodzie pośredniej wielkości szukanej nie odczytuje się z przyrządu, tylko oblicza z innych zmierzonych wielkości według znanego wzoru — tu P = U·I. Pomiar bezpośredni dawałby wynik wprost, np. na watomierzu. W metodzie pośredniej błędy obu pomiarów sumują się w wyniku, co trzeba uwzględnić przy ocenie dokładności.

Dlaczego tak

Charakterystykę wyznacza się, podając na wejście sygnał o stałej amplitudzie i zmieniając jego częstotliwość, a na wyjściu mierząc amplitudę — stąd generator i oscyloskop lub woltomierz AC o odpowiednim paśmie. Zwykły multimetr ma pasmo zbyt wąskie dla wyższych częstotliwości akustycznych i dawałby zaniżone wyniki. Watomierz i miernik izolacji nie mierzą właściwości częstotliwościowych.

Dlaczego tak

Starzejący się kondensator elektrolityczny wysycha, a jego rezystancja szeregowa rośnie, zanim wyraźnie spadnie pojemność. W zasilaczu impulsowym to ESR decyduje o tętnieniach i nagrzewaniu, więc kondensator o poprawnej pojemności może być już bezużyteczny. Miernik ESR mierzy przy wysokiej częstotliwości i małym napięciu, więc często pozwala sprawdzić kondensator na płytce.

Dlaczego tak

Wilgoć i skraplanie się pary przy zmianach temperatury osadzają na płytce wodę z rozpuszczonymi zanieczyszczeniami. Powstają ścieżki upływu między punktami o różnych potencjałach i korozja miedzi i wyprowadzeń, szczególnie w obecności resztek topnika. W takich warunkach stosuje się obudowy o odpowiednim stopniu ochrony, lakier ochronny na płytki i ewentualnie podgrzewanie obudowy.

Dlaczego tak

Wyładowanie w pobliżu indukuje w masztach i kablach napięcia, które przebijają wrażliwe wejścia wzmacniaczy. Uziemienie masztu i połączenie wyrównawcze ekranów kabli ograniczają te napięcia, a ograniczniki przepięć chronią urządzenia. Po naprawie warto więc sprawdzić, czy instalacja ma uziemienie, zamiast tylko wymienić wzmacniacz i czekać na następną burzę.

Dlaczego tak

Analizator widma pokazuje sygnał w dziedzinie częstotliwości: na osi poziomej częstotliwość, na pionowej poziom — widać od razu, które kanały są obecne, jak silne są i czy pojawiły się zakłócenia. Oscyloskop pokazuje przebieg w czasie, co przy sygnałach radiowych złożonych z wielu kanałów niewiele mówi. Miernik izolacji, sonda logiczna i omomierz nie mierzą sygnałów RF.

Dlaczego tak

Laminat ciemnieje od długotrwałego nagrzewania, więc przebarwienie wskazuje miejsce, gdzie wydzielało się dużo ciepła. Rezystor mógł zmienić wartość lub mieć przerwę, ale przyczyną bywa uszkodzenie w obwodzie, które zwiększyło przez niego prąd. Wymiana samego rezystora bez sprawdzenia obciążenia kończy się zwykle powrotem usterki.

Dlaczego tak

Tętnienia na wyjściu zasilacza wygładza kondensator filtru; gdy wyschnie, traci pojemność i rośnie jego ESR, więc napięcie zaczyna „falować” wraz z częstotliwością prostowania lub przełączania. Przepalony bezpiecznik dałby całkowity brak napięcia, a nie tętnienia. Diagnozę potwierdza pomiar ESR lub tymczasowe dołączenie sprawnego kondensatora równolegle.

Dlaczego tak

Pędzel antystatyczny nie gromadzi ładunków, które mogłyby uszkodzić elementy, a suche sprężone powietrze wydmuchuje pył z trudno dostępnych miejsc; wiatraki trzeba przy tym przytrzymać, by nie wirowały i nie generowały napięcia. Alkohol izopropylowy rozpuszcza tłuste zabrudzenia i resztki topnika i szybko odparowuje. Woda z detergentem zostawia przewodzące osady, a zwykły odkurzacz wytwarza ładunki elektrostatyczne.

Dlaczego tak

System alarmowy jest wiarygodny tylko wtedy, gdy każdy jego element działa: czujka, która nie wykrywa ruchu, nie zgłosi się sama. Przegląd polega więc na wywołaniu naruszenia każdej czujki, uruchomieniu sygnalizatorów, sprawdzeniu akumulatora pod obciążeniem i przesłaniu testowego alarmu do stacji monitorowania. Wynik zapisuje się w książce konserwacji.

Dlaczego tak

Natychmiastowe przepalenie nowego bezpiecznika oznacza zwarcie w obwodzie, który on chroni — przebity tranzystor kluczujący, dioda mostka czy kondensator. Większy bezpiecznik lub drut nie usuną zwarcia, tylko pozwolą mu zniszczyć kolejne elementy i ścieżki, a przy okazji wywołać pożar. Najpierw mierzy się rezystancje i szuka elementu zwartego, a dopiero potem wymienia bezpiecznik.

Dlaczego tak

Element i laminat rozszerzają się przy nagrzewaniu w różnym stopniu, więc przy każdym włączeniu i wyłączeniu lut jest ściskany i rozciągany. Po tysiącach cykli pojawiają się mikropęknięcia, a styk zaczyna działać tylko w niektórych temperaturach — stąd przerwy w działaniu. Naprawa polega na ponownym lutowaniu z dodaniem świeżego lutu i topnika.

Dlaczego tak

Objaw dotyczący wszystkich mieszkań naraz wskazuje na element, przez który przechodzi sygnał do każdego z nich: zasilacz, panel wejściowy lub główną linię. Awaria jednego unifonu czy przewodu do jednego mieszkania wyłączyłaby tylko to mieszkanie. Takie wnioskowanie — od objawu do elementów wspólnych — pozwala ograniczyć poszukiwania do kilku miejsc.

Dlaczego tak

Żyła i oplot sprawnego, odłączonego kabla są od siebie odizolowane — rezystancja między nimi powinna być bardzo duża. Wartość bliska zeru oznacza zwarcie: najczęściej druciki oplotu dotykające żyły w źle zarobionym złączu F albo zgnieciony kabel. Przerwę w żyle wykrywa się pomiarem ciągłości żyły po zwarciu jej z oplotem na drugim końcu.

Dlaczego tak

W nocy kamera przechodzi w tryb czarno-biały i oświetla scenę własnymi diodami podczerwieni. Jeśli diody lub ich zasilanie są uszkodzone albo czujnik zmierzchowy nie przełącza trybu, obraz pozostaje czarny, choć w dzień kamera działa poprawnie. Uszkodzony obiektyw czy przewód zasilający dałby problem także w dzień, a zapis nagrań nie wpływa na podgląd.

Dlaczego tak

W zasilaczu impulsowym kondensator przewodzi duży prąd tętnień o wysokiej częstotliwości: przy zwykłym kondensatorze, z większym ESR, nagrzeje się i szybko wyschnie. Dlatego stosuje się serie low ESR na 105 °C. Napięcie znamionowe musi mieć zapas, a pojemność — co najmniej oryginalną. Kondensator dobrany tylko po pojemności to najczęstsza przyczyna powtórnej awarii.

Dlaczego tak

Litera T oznacza bezpiecznik zwłoczny, przepuszczający krótkotrwały udar prądu przy włączeniu, np. przy ładowaniu kondensatorów filtra; F — szybki. Bezpiecznik F2A będzie przepalał się przy każdym włączeniu, a T5A nie ochroni urządzenia przed pożarem przy uszkodzeniu, bo zadziała zbyt późno. Charakterystyka i prąd znamionowy zamiennika muszą być takie jak oryginału.

Dlaczego tak

Świecąca dioda zasilania oznacza tylko, że pojawiło się jakieś napięcie. Pomiar napięć i tętnień pod obciążeniem sprawdza, czy zasilacz spełnia wymagania dokumentacji, a dłuższa praca ujawnia usterki termiczne, np. przegrzewanie się elementu przy pełnym obciążeniu. Wymiana wszystkich elementów jest nieuzasadniona i wprowadza nowe ryzyko błędów montażu.

Dlaczego tak

„Operating temperature” to zakres temperatur otoczenia, w którym urządzenie ma działać zgodnie z parametrami. Instrukcje podają zwykle osobno „storage temperature”, czyli zakres przechowywania, zazwyczaj szerszy — i właśnie te dwa zakresy bywają mylone. Montaż urządzenia w miejscu przekraczającym zakres pracy, np. w nasłonecznionej obudowie na zewnątrz, grozi niestabilną pracą i skróceniem trwałości.

Dlaczego tak

UPS ma dwa ograniczenia: moc pozorną (VA) i moc czynną (W) — nie wolno przekroczyć żadnego z nich. Odbiorniki o współczynniku mocy bliskim 1 pobierają moc pozorną prawie równą czynnej, więc 800 W przekracza limit 600 W, choć mieści się w 1000 VA. Porównanie samej liczby VA z mocą w watach to najczęstszy błąd przy doborze UPS.

Dlaczego tak

W UPS on-line energia z sieci jest stale prostowana i ponownie zamieniana w falowniku na napięcie przemienne, a akumulator jest dołączony do obwodu pośredniego. Zanik sieci nie zmienia drogi zasilania odbiorników, więc przerwy nie ma, a przy okazji odbiorniki są odizolowane od zakłóceń sieci. UPS off-line w normalnych warunkach przepuszcza sieć i przełącza się na falownik dopiero po wykryciu zaniku, z krótką przerwą.

Dlaczego tak

Rdzeń włókna jednomodowego ma ok. 9 µm, a wiązka lasera jest na tyle wąska i skupiona, że daje się do niego skutecznie wprowadzić. Wąskie widmo zmniejsza dyspersję chromatyczną, która rozmywa impulsy na długich odcinkach, a szybka modulacja pozwala na duże przepływności. Diody LED stosuje się w krótkich łączach wielomodowych, gdzie są tańsze i wystarczające.

Dlaczego tak

Włókno szklane jest wytrzymałe, ale nie znosi rozciągania — wydłużenie zwiększa tłumienie i może doprowadzić do pęknięcia. Elementy wytrzymałościowe z aramidu (lub pręt z włókna szklanego) przejmują siły działające przy wciąganiu kabla do kanalizacji i przy montażu. Światłowód nie przewodzi prądu i jest odporny na zakłócenia elektromagnetyczne sam z siebie, bez ekranu.

Dlaczego tak

Pasmo 5 GHz ma więcej kanałów o większej szerokości i jest mniej zatłoczone niż 2,4 GHz, gdzie pracują też Bluetooth, kuchenki mikrofalowe i sąsiednie sieci — pozwala więc na większą przepustowość. Fale o wyższej częstotliwości są jednak silniej tłumione przez ściany i stropy, więc zasięg w budynku jest mniejszy. Dlatego punkty dostępowe pracują zwykle w obu pasmach.

Dlaczego tak

Początek i koniec zbocza są zaokrąglone i trudno wskazać dokładny moment, w którym sygnał zaczyna i kończy zmianę. Dlatego mierzy się czas między 10% a 90% amplitudy — punkty dobrze określone i powtarzalne. Oscyloskopy mają funkcję automatycznego pomiaru czasu narastania według tej definicji. Pomiar od 0 do 100% dawałby wynik zależny od szumu i zaokrągleń.

Dlaczego tak

Specyfikacja USB 2.0 ogranicza długość przewodu do ok. 5 m, głównie ze względu na opóźnienia sygnału i spadek napięcia zasilania na żyłach. Dłuższe połączenia wymagają koncentratorów, przedłużaczy aktywnych albo zamiany na inne medium, np. skrętkę Ethernet z konwerterem. Dłuższy przewód pasywny może działać niestabilnie — urządzenia rozłączają się albo pracują z niższą prędkością.

Dlaczego tak

Zbyt wysokie napięcie lub odwrócona biegunowość mogą w ułamku sekundy uszkodzić układy scalone, a kondensatory elektrolityczne włączone odwrotnie mogą eksplodować. Porównanie nastaw z dokumentacją i ograniczenie prądu do wartości nieco wyższej od spodziewanego poboru sprawiają, że ewentualny błąd montażu nie zamieni się w zniszczenie modułu. Odłączenie mas zakłóciłoby pracę i pomiary.

Dlaczego tak

Wzmacniacz nie wytworzy napięcia większego niż pozwala zasilanie. Gdy wzmocniony sygnał przekracza ten zakres, jego wierzchołki zostają obcięte, a obcięcie dodaje harmoniczne słyszane jako chrapliwość — najpierw w najgłośniejszych fragmentach. Rozwiązaniem jest zmniejszenie wzmocnienia w miejscu, gdzie sygnał jest zbyt duży. Przesterowanie może też uszkodzić głośniki wysokotonowe.

Dlaczego tak

Wyprowadzenia BGA są niedostępne dla grota — leżą pod obudową. Wszystkie połączenia muszą roztopić się jednocześnie, a płytka nagrzać równomiernie, by się nie wygięła; dlatego stosuje się stację z dolnym podgrzewaniem i górnym grzaniem według profilu temperatury. Nowy układ zwykle wymaga też ponownego nałożenia kulek (reballing) lub użycia nowego układu z kulkami.