Automatizarea măsurătorilor cu osciloscoapele universale AXIOMET

În prezent, osciloscoapele servesc nu doar la analiza semnalelor în domeniul timp, ci au şi multe alte funcţii de observare.

• Una dintre acestea este capacitatea de reprezentare a semnalului în domeniul frecvenţă prin calcularea transformatei Fourier rapide. Aparatul de măsură devine astfel un analizor de spectru.
• Disponibilitatea unei intrări pentru canalul X permite, de asemenea, transformarea instrumentului într-un echipament pentru extragerea curbelor X-Y şi utilizarea acestuia pentru determinarea benzii de frecvenţă, extragerea caracteristicilor tensiune-curent ale elementelor neliniare etc.
• Osciloscoapele cu multimetru integrat cu posibilitate de înregistrare pe termen lung permit efectuarea de măsurători cu ajutorul cursor sau măsurarea automată a parametrilor semnalului în funcţie de criteriile definite.

Afişajul

Osciloscoapele actuale sunt aparate digitale, prevăzute, cel mai adesea, cu afişaj grafic color TFT-LCD, care poate avea diferite rezoluţii. În cele mai simple modele şi în echipamentele portabile, aceasta porneşte de la 320 x 240 pixeli, în modelele populare cu posibilităţi de măsurare medii este de aproximativ 480 x 350 pixeli, oar în cazul celor mai avansate echipamente, rezoluţia ajunge până la 800 x 600 pixeli.

Cu cât există mai mulţi pixeli, cu atât reprezentarea semnalelor este mai uşor de citit şi, în afară de înfăşurătoarea semnalului, pe ecran apar şi multe informaţii ajutătoare, precum reţeaua reticulară, markeri de declanşare, cursoare, setările actuale pentru axele X şi Y, chiar şi valorile tensiunilor şi ale timpilor legaţi de semnalul observat.

Afişarea într-un mod uşor de citit a unui mare număr date de un ecran mic necesită nu doar culori, dar şi rezoluţia înaltă menţionată mai sus. Confortul citirii este dat atât de dimensiunea afişajului, cât şi de diagonala acestuia. Bineînţeles, cu cât este mai mare afişajul, cu atât mai uşor de citit sunt informaţiile. Însă, în cazul unui echipament portabil, un afişaj mare afectează dimensiunile carcasei şi greutatea. De aceea, în echipamentele staţionare sunt montate ecrane cu diagonalele de 5-10 ţoli, iar în cele portabile acestea nu depăşesc, de obicei, 5 ţoli.

Axa Y

Un alt parametru important al osciloscopului, care merită atenţie, este banda de frecvenţă a axelor Y. Dispozitivele simple au o bandă de ordinul a 25 MHz, care permite observarea unor semnale de până la aprox. 5 MHz. Echipamentele mai avansate au o bandă de 50, chiar 100 MHz, care permite vizualizarea semnalelor deformate până la circa 20 MHz. Peste 100 MHz vorbim de echipamente de laborator, dintr-o clasă tehnică superioară şi o categorie de preţuri diferită de aşa-numitele modele populare.

O bandă largă permite o reprezentare fidelă a detaliilor semnalelor puternic deformate: dreptunghiulare, în formă de ac, pline de oscilaţii, cu multe armonice.

Un osciloscop cu bandă mică şi timp lung de creştere al unor asemenea semnale nu le va arăta corect – pantele abrupte ale acestora şi oscilaţiile vor fi netezite, iar imaginea falsificată.

Rata de eşantionare

Următoarea caracteristică importantă a osciloscoapelor este rata de eşantionare. Aceasta stabileşte cât de des convertorul analog-digital din axa Y a echipamentului efectuează citirea.

Pentru reprezentarea semnalelor digitale sau a semnalelor analogice deformate, este necesară cu rată de eşantionare crescută.

Aceasta oferă siguranţa că aparatul nu va rata detalii importante sau anomalii care apar în mod neregulat. Având în vedere dependenţa menţionată, producătorii asigură o eşantionare a semnalului de intrare de aproximativ zece ori mai rapidă decât banda de frecvenţă.

Este important ca datele digitale care descriu semnalul să fie memorate. Mărimea memoriei echipamentului decide cât de lung este segmentul de măsurare (timpul de observare) pe care osciloscopul îl poate salva şi afişa pe ecran într-un ciclu. O memorie mare permite înregistrarea momentelor importante care apar după declanşarea bazei de timp şi cu ajutorul acesteia pot fi observate semnalele neperiodice şi pot fi detectate anomaliile şi perturbaţiile. Mărimea memoriei este parametrul cheie în analiza magistralelor seriale digitale, a sistemelor cu microprocesoare şi a circuitelor digitale. Aceasta este legată de rata de eşantionare. Cu cât este mai mare rata de eşantionare, cu atât memoria aparatului de măsură trebuie să fie mai mare pentru a salva segmentul respectiv de semnal.

Înainte de achiziţia echipamentului, gândiţi-vă câte semnale doriţi să observaţi simultan pe ecran şi să le comparaţi între ele (de la unul la patru). Se pare că pentru majoritatea aplicaţiilor două canale sunt suficiente, iar o asemenea configuraţie permite observarea celor mai importante corelaţii de timp între intrare şi ieşire.

Declanşarea

Circuitul de declanşare este responsabil pentru începerea (sincronizarea) achiziţiei semnalului şi salvarea datelor în memorie.

Cu cât este mai rafinat circuitul de declanşare, cu atât posibilităţile de depistare a anomaliilor şi evenimentelor atipice sunt mai mari.

Baza este declanşarea cu pantă, nivel, dar este utilă şi declanşarea pe lăţimea de impuls, viteza de creştere a semnalului, semnal video, nivel logic sau combinaţie de nivele logice, iar în modelele cele mai avansate – printr-o stare corespunzătoare a magistralei digitale sau o zonă indicată de operator pe ecran. În plus, declanşarea se poate realiza automat, individual, dintr-un anumit canal sau poate fi generată de un semnal exterior.

Posibilităţi suplimentare

Osciloscoapele actuale nu sunt aparate care funcţionează în mod exclusiv independent („stand alone”), având o interfaţă care permite conectarea acestora la calculator (USB, RS232) şi administrarea setărilor, efectuarea de măsurători şi descărcarea rezultatelor. Conectarea osciloscopului la calculator este şi o modalitate de automatizare şi arhivare a măsurătorilor.

Structura

Trebuie să reţinem că osciloscoapele sunt disponibile în diverse variante. În afară de cele clasice – pentru aşezare pe birou, există şi aparate portabile (aşa-numitele scopmetre). Aparatele de măsură de tip handheld sunt foarte utile în lucrările de service. Se disting printr-o mare mobilitate, iar sub aspectul parametrilor nu rămân mai prejos faţă de echipamentele staţionare, adeseori chiar depăşindu-le. Ocupă puţin loc şi pot funcţiona în poziţie semiverticală. De obicei, reunesc funcţiile de osciloscop cu cele de multimetru digital.

Osciloscoapele digitale AXIOMET

Oferta AXIOMET cuprinde trei osciloscoapele digitale universale, cu două canale, cu funcţionalităţi extinse şi buni parametri de performanţă, şi anume:

• AX-DS1022C7 - cel mai simplu model, cu banda de 25 MHz, rată de eşantionare de până la 500 Msps, memorie 32 kpuncte de măsură;
• AX-DS1062CFM - versiunea intermediară, cu banda de 70 MHz, rată de eşantionare de până la 1 Gsps, memorie de 1 Mpunct/canal,
• AX-DS1100CFM - cel mai extins model, cu banda de 100 MHz, rată de eşantionare de până la 1 Gsps, memorie de 1 Mpunct/canal. Instrumentele sunt montate în carcase mici, plate, astfel încât ocupă puţin loc pe birou. Datorită mânerului integrat, pot avea şi funcţia de aparate de măsură portabile, cu atât mai mult cu cât cântăresc doar 2,5 kg. Aparatele dispun de un afişaj color de 7 inch TFT-LCD, cu rezoluţia de 480 x 234 pixeli, care asigură o reprezentare uşor de citit.

Parametri	AX-DS1062CFM	AX-DS1100CFM	AX-DS1022C7
Tip osciloscop	digital	digital	digital
Număr canale	2	2	2
Bandă	70MHz	100MHz	25MHz
Prelevare mostre	1Gsps (în timp real) 50Gsps (în timp echivalent)	1Gsps (în timp real) 50Gsps (în timp echivalent)	50Gsps (în timp echivalent) 500Msps (în timp real)
Lungime înregistrare memorie	1Mpts/ch	1Mpts/ch	32kpts
Subtip afişaj utilizat	color LCD 7"	color LCD 7"	color LCD 7"
Moduri redare	automat individual normal	automat individual normal	automat individual normal
Redare	flanc frontal front posterior lăţime impuls semnal video	flanc frontal front posterior lăţime impuls semnal video	flanc frontal front posterior lăţime impuls semnal video
Sursă redare	CH1 CH2 semnal exterior sursă alimentare	CH1 CH2 semnal exterior sursă alimentare	CH1 CH2 semnal exterior sursă alimentare
Timp de bază	5n...50s/div	2,5n...50s/div	25n...50s/div
Tensiune max. intrare	400V	400V	400V
Rezoluţie verticală	8bit	8bit	8bit
Cuplare intrare	AC, DC, GND	AC, DC, GND	AC, DC, GND
Cuplare redare	AC DC filtru trece-jos filtru trece-sus	AC DC filtru trece-jos filtru trece-sus	AC DC filtru trece-jos filtru trece-sus
Acurateţe orizontală	±0,01%	±0,01%
Subtip mufă ieşire	USB A soclu	USB A soclu	USB A soclu
Interfaţă	RS232 USB	RS232 USB	RS232 USB
Timp acumulare	5,8ns	3,5ns	14ns
Impedanţă intrare	1MΩ/14pF	1MΩ/14pF	1MΩ/17pF
Sensibilitate intrare	2mV/div...5V/div	2mV/div...10V/div	2mV/div...5V/div
Caracteristici aparate de măsură	funcţie filtru digital funcţie Holdoff: 100ns...1,5s funcţie mediere valori cu maxim 256 şiruri funcţie Pass/Fail funcţii matematice de adunare, scădere, înmulţire, împărţire şi FFT funcţionare în modul X-Y înregistrate traseu măsurare automată a mai multor parametrii măsurare cu ajutorul cursoarelor memorie 20 de setări reglare contrast transformată Fourier rapidă încorporată, FFT, cu selectarea algoritmului: Hamming, Hanning, Blackman, Rectangular traseu de intrare şi transformată FFt afişată pe ecranul separat	funcţie filtru digital funcţie Holdoff: 100ns...1,5s funcţie mediere valori cu maxim 256 şiruri funcţie Pass/Fail funcţii matematice de adunare, scădere, înmulţire, împărţire şi FFT funcţionare în modul X-Y înregistrate traseu măsurare automată a mai multor parametrii măsurare cu ajutorul cursoarelor memorie 20 de setări reglare contrast transformată Fourier rapidă încorporată, FFT, cu selectarea algoritmului: Hamming, Hanning, Blackman, Rectangular traseu de intrare şi transformată FFt afişată pe ecranul separat	funcţie filtru digital funcţie mediere valori cu maxim 256 şiruri funcţii matematice de adunare, scădere, înmulţire, împărţire şi FFT funcţionare în modul X-Y înregistrate traseu măsurare automată a mai multor parametrii măsurare cu ajutorul cursoarelor memorie 20 de setări reglare contrast transformată Fourier rapidă încorporată, FFT, cu selectarea algoritmului: Hamming, Hanning, Blackman, Rectangular traseu de intrare şi transformată FFt afişată pe ecranul separat
Dotări standard	cablu USB sonde tensiune cu divizor 1:1/10:1 x2	cablu USB sonde tensiune cu divizor 1:1/10:1 x2	cablu USB sonde tensiune cu divizor 1:1/10:1 x2
Dimensiuni exterioare	399x110,5x148,5mm	323,1x135,6x157mm	323x135x157mm
Tensiune alimentare 400Hz	100...120V AC	100...120V AC
Software	atașat	atașat	atașat
Memoria de măsurare	20	20
Rezoluţie afişaj	480x234		480x234
Conectori pentru ţara	Europa	Europa
Tensiune alimentare	100...240V AC	100...240V AC	100...240V AC

Osciloscoapele mai sus menţionate au parametri asemănători de prelucrare pentru axa Y. Sensibilitatea lor de intrare este cuprinsă în intervalul 2 mV/div...10 V/div la o impedanţă de 1 MΩ. Semnalul pe axa Y este transformat în format digital cu ajutorul unui convertor de 8 biţi. Axa Y oferă baza de timp: 25, 5 sau 2,5 ns/div, în funcţie de model. Este disponibilă o bornă de intrare X şi declanşare exterioară, ceea ce permite funcţionarea X-Y fără bază de timp.

Porturile integrate USB şi RS232 sunt destinate conectării aparatelor de măsură la calculator, controlului instrumentului şi funcţionării ca element al unui sistem de măsurare – software-ul este inclus în set de către producător. Osciloscoapele sunt alimentate de la reţea cu puterea de 240 V AC. Au dimensiunile 323 x 135 x 157 mm pentru modelul AX-DS1022C7 şi 399 x 110,5 x 148,5 mm pentru celelalte două versiuni.

Toate cele trei osciloscoape dispun de un sistem extins de declanşare de la orice canal sau sursă exterioară: prin pantă (crescătoare, descrescătoare), lăţime de impuls, semnal video. Măsoară automat 32 de parametri de semnal şi permit eliminarea perturbaţiilor şi zgomotelor din semnale cu ajutorul unui filtru digital, precum şi medierea valorilor din ultimele 256 de semnale.

Memoria aparatului poate fi folosită pentru funcţia de înregistrare a rezultatelor măsurătorilor. Osciloscoapele au posibilitatea de funcţionare în modul FFT, iar semnalul de intrare şi transformata FFT sunt afişate pe un ecran împărţit în două, ceea ce permite evaluarea semnalului în domeniul timp şi frecvenţă.

Rezumat

Osciloscoapele marca AXIOMET au nu doar o gamă largă de funcţionalităţi şi parametri foarte buni, dar şi un preţ redus. Sunt echipamente utile şi universale, care sunt foarte potrivite atât în atelierele de service, cât şi în secţiile de mentenanţă şi în birourile de proiectare. Mai mult, datorită posibilităţii de conectare la calculator şi de automatizare a măsurătorilor, aceste aparate de măsură pot fi folosite şi pentru testări în procesul de producţie de echipamente electronice.