Das Testlabor erlaubt den direkten Zugriff auf Ein- und
Ausgänge des RPi Pico. Im Bild oben sind alle die Bedienelemente
ausgegraut, die in Zusammenarbeit mit einem laufenden
PicoBasic-Programm funktionieren. Um ein eventuell noch laufendes
Programm anzuhalten, kann man auf PicoBasic Stop klicken. Damit wird
vermieden, dass eine Messung oder ein Experiment beeinflusst werden
könnte.
Nun werden die aktuellen Spannungen an AD0..2 und die Zustände aller
Portanschlüsse angezeigt. Mit OFF wird die direkte Anzeige angehalten,
wobei die zuletzt gemessenen Zustände eingefroren werden. Das kann
wichtig sein, um empfindliche Messungen mit dem Oszilloskop bzw.
Datenlogger nicht zu stören.
Um Spannungen gegen die Zeit aufzutragen gibt es die Schaltflächen AD0
und AD1 sowie die Zweikanalmessung AD0/1 und die Dreikanalmessung
AD0/1=2. In der aktuellen Version 2.2 wurde die Zeiteinstellung auf
Sekunden pro Skalenteil umgestellt und außerdem die Fensterbreite für
500 Messpunkte genutzt. das bedeutet 50 Einzelmessungen pro Skalenteil
und eine Abtastperiode von 20 ms bei einer Einstellung von 1 s/div. Das
gilt auch für die Aufzeichnung der digitalen Zustände am Port 0...7.
Die kleinste sinnvolle Zeiteinstellung ist 0,2 ms/div, was einer
Abtastperiode von 4 ms entspricht. Sehr viel schnellere Messugen sind
nur mit dem Einsatz passender PicoBasic-Programme möglich. Die direkte
Messung ist relativ langsam, weil jeder Messwert einzeln abgefragt und
übertragen werden muss. Aber immerhin können 50Hz-Signale noch direkt
beobachtet werden, hier mit direkter Einstreuung auf den offenen
Eingang. Im laufenden Betrieb strebt die Eingangsspannung des
AD-Wandlers von allein gegen etwa 0,7 V.
Eine scheinbar bessere Zeitauflösung periodischer Signale erreicht man
mit Unterabtastung. Mit 1 s/div passen 20 volle 50Hz-Schingungen in ein
Skalenteil. Allerdings sieht man nichts, weil die Abtastrate dann genau
50 Hz beträgt und immer die gleiche Stelle der Schwingung abgetastet
wird. Also stellt man z.B. 1.01 s/div ein, womit der Abtastpunkt durch
die Schwingungen wandert.
Messungen an einem LED-Blinker
Hier
wurde ein LED-Blinker mit zwei Transistoren untersucht. Die Schaltung arbeitet
sonst mit 9 V, funktioniert aber auch mit 3 V. Durch die Versorgung über PWM1
und ein Siebfilter kann die Betriebsspannung im TestLab eingestellt werden. So
wurde festgestellt, dass die Schaltung bei 2 V gerade noch funktioniert. Die
weiteren Messungen wurden aber mit ca. 3 V durchgeführt. Dazu wurden die
drei verfügbaren AD-Eingänge an drei Punkten in der Schaltung angeschlossen.
An der Basis des linken Transistors entstehen Impulse, die
kurzzeitig sogar in den negativen Bereich reichen, aber im Oszillogramm
bei 0 V abgeschnitten werden. Die Basisspannung steigt dann langsam an,
bis der Transistor bei ca. 0,5 V zu leiten beginnt (ein Skalenteil
steht für 0,33 V). Dann steigt die Basisspannung plötzlich etwas an,
genau in dem Moment, an dem die LED erlischt. Ab da wird der Basisstrom
immer geringer, bis die Schaltung wieder umkippt und die Basisspannung
steil abfällt.
An der Basis des zweiten Transistors erreicht die Spannung ca.
0,6, wenn die LED gerade leuchtet. In der anderen Phase sinkt die
Basisspannung zunächst auf null und steigt dann langsam an, bis der
Transistor zu leiten beginnt und die Schaltung wieder umkippt.
In der Dreikanalmessung sieht man auch die Kollektorspannung des
rechten Transistors. Sie steigt in den Aus-Phasen nur bis auf ca. 1,6
V, weil die gelbe LED auch bei kleinen Strömen einen großen
Spannungsabfall bewirkt. Die Rundung nach der ansteigenden Flanke
erklärt sich durch den abnehmenden Ladestrom des Kondensators, der
ebenfalls durch die LED fließt. Bei Dunkelheit kann man dies auch an
der LED selbst erkennen. Nach dem Abschalten bleibt eine geringe
Resthelligkeit, die bis zum erneuten Umschalten immer geringer wird.
