PRZYRZĄDY Z CYFROWĄ DUSZĄ
Automatyzacja pomiarów z uniwersalnymi oscyloskopami AXIOMET
Obecnie oscyloskopy służą nie tylko do badania przebiegów w dziedzinie czasu, ale również posiadają wiele innych funkcji obserwacyjnych.
- Jedną z nich jest zdolność do prezentacji przebiegu w dziedzinie częstotliwości przez obliczenie szybkiej transformaty Fouriera. Zmienia ona miernik w analizator widma.
- Dostępność wejścia dla kanału X pozwala z kolei przekształcić przyrząd w urządzenie do zdejmowania krzywych X-Y i zastosować je do wyznaczania pasma przenoszenia, zdejmowania charakterystyk prądowo-napięciowych elementów nieliniowych itp.
- Oscyloskopy z wbudowanym multimetrem z możliwością długoterminowej rejestracji, umożliwiają natomiast wykonywanie pomiarów kursorowych lub też automatyczny pomiar parametrów przebiegu według zdefiniowanych kryteriów.
Wyświetlacz
Współczesny oscyloskop to przyrząd cyfrowy, najczęściej wyposażony w kolorowy wyświetlacz graficzny TFT-LCD, który może mieć różną rozdzielczość. W najprostszych modelach i sprzęcie przenośnym jest to od 320 x 240 pikseli, w popularnych modelach o niezłych możliwościach pomiarowych około 480 x 350 pikseli, zaś w przypadku sprzętu najbardziej zaawansowanego do 800 x 600 pikseli.
Im więcej pikseli, tym zobrazowanie przebiegów jest czytelniejsze i poza obwiedniami przebiegów na ekranie pojawia się wiele informacji pomocniczych, takich jak siatka pomiarowa, znaczniki wyzwalania, kursory, aktualne nastawy dla toru X i Y, a nawet wartości napięć i czasów związanych z obserwowanym przebiegiem.
Umieszczenie w sposób czytelny dużej ilości danych na małym ekranie, wymaga nie tylko kolorów, ale i wspomnianej dobrej rozdzielczości. O komforcie odczytu decyduje także rozmiar wyświetlacza, czyli jego przekątna. Oczywiście im większy wyświetlacz, tym lepiej widoczne informacje. Jednak w przypadku sprzętu przenośnego, duży wyświetlacz wpływa na wymiary obudowy i wagę. Dlatego też w sprzęcie stacjonarnym instalowane są ekrany o przekątnych 5-10 cali, natomiast w urządzeniach przenośnych zwykle nie przekraczają one 5 cali.
Tor Y
Kolejny ważny parametr oscyloskopu, który warto wziąć pod uwagę, to pasmo przenoszenia torów Y. Proste przyrządy mają pasmo rzędu 25 MHz, pozwalające na obserwację sygnałów do ok. 5 MHz. Bardziej zaawansowane posiadają pasmo 50, a nawet 100 MHz, co umożliwia wizualizację przebiegów odkształconych do ok. 20 MHz. Powyżej 100 MHz zaczyna się sprzęt laboratoryjny, wyższej klasy technicznej i z innej półki cenowej niż tzw. popularne modele.
Szerokie pasmo pozwala wiernie odwzorować szczegóły przebiegów silnie odkształconych: prostokątnych, szpilkowych, pełnych oscylacji, mających dużo harmonicznych.
Oscyloskop o małym paśmie i długim czasie narastania takich sygnałów, nie pokaże ich poprawnie - ich strome zbocza i oscylacje zostaną złagodzone, a obraz zafałszowany.
Częstotliwość próbkowania
Kolejna ważna cecha oscyloskopów to częstotliwość próbkowania. Określa ona, jak często przetwornik analogowo-cyfrowy zawarty w torze Y przyrządu dokonuje odczytu.
Aby zobrazować sygnały cyfrowe lub odkształcone sygnały analogowe, konieczne jest częste próbkowanie sygnału.
Daje ono pewność, że miernik nie pominie ważnych szczegółów lub nieregularnie pojawiających się anomalii. Uwzględniając powyższą zależność, producenci zapewniają próbkowanie sygnału wejściowego mniej więcej dziesięciokrotnie szybsze niż pasmo przenoszenia.
Ważne, by dane cyfrowe opisujące przebieg były zapamiętywane. Wielkość pamięci urządzenia decyduje o tym, jak długi odcinek pomiarowy (czas obserwacji) oscyloskop może zapisać i pokazać na ekranie w jednym cyklu. Duża ilość pamięci umożliwia zarejestrowanie ważnych momentów pojawiających się po wyzwoleniu podstawy czasu i jest podstawą obserwacji przebiegów nieokresowych oraz wykrywania anomalii i zaburzeń. Wielkość pamięci jest kluczowym parametrem przy badaniu cyfrowych magistral szeregowych, systemów mikroprocesorowych i układów cyfrowych. Jest ona powiązana z częstotliwością próbkowania. Im większa częstotliwość próbkowania, tym miernik musi mieć więcej pamięci, by zapisać dany odcinek przebiegu.
Przed zakupem przyrządu należy zastanowić się, ile sygnałów chcemy jednocześnie obserwować na ekranie i porównywać ze sobą (od jednego do czterech). Wydaje się, że do większości zastosowań dwa kanały są wystarczające, a konfiguracja taka pozwala na obserwację najważniejszych korelacji czasowych między wejściem i wyjściem.
Wyzwalanie
Układ wyzwalania jest odpowiedzialny za rozpoczęcie (synchronizację) przebiegu akwizycji sygnału i zapis danych w pamięci.
Im bardziej wyrafinowany układ wyzwalania, tym większe możliwości dostrzeżenia anomalii i zdarzeń nietypowych.
Podstawa to wyzwalanie zboczem, poziomem, ale przydatne jest też wyzwalanie szerokością impulsu, szybkością narastania przebiegu, sygnałem telewizyjnym, stanem logicznym lub kombinacją stanów logicznych, a w najbardziej zaawansowanych konstrukcjach - odpowiednim stanem magistrali cyfrowej lub wskazanym przez operatora obszarem na ekranie. Poza tym wyzwalanie może odbywać się automatycznie, pojedynczo, z określonego kanału albo być generowane sygnałem zewnętrznym.
Dodatkowe możliwości
Współczesny oscyloskop nie jest miernikiem działającym wyłącznie samodzielnie („stand alone”), ma bowiem interfejs pozwalający podłączyć go do komputera (USB, RS232) i zarządzać ustawieniami, wykonywać pomiary oraz pobierać wyniki. Podłączenie oscyloskopu do komputera to też sposób na automatyzację i archiwizację pomiarów.
Konstrukcja
Warto pamiętać, że oscyloskopy są dostępne w różnych wykonaniach. Poza wersjami klasycznymi - do postawienia na biurku, są też mierniki przenośne (tzw. skopometry). Mierniki typu handheld świetnie sprawdzają się w pracach serwisowych. Odznaczają się dużą mobilnością, a pod względem parametrów nie ustępują przyrządom stacjonarnym, często nawet je przewyższając. Zajmują mało miejsca i mogą pracować w pozycji półstojącej. Zwykle łączą funkcje oscyloskopu z multimetrem cyfrowym.
Oscyloskopy cyfrowe AXIOMET
Oferta marki AXIOMET obejmuje trzy uniwersalne, dwukanałowe oscyloskopy cyfrowe o rozbudowanej funkcjonalności i dobrych parametrach użytkowych, tj.:
- AX-DS1022C7 - najprostszy model o paśmie 25 MHz, próbkowaniu do 500 Msps, z pamięcią 32 kpunktów pomiarowych;
- AX-DS1062CFM - wersja pośrednia o paśmie 70 MHz, próbkowaniu do 1 Gsps, z pamięcią 1 Mpunkt/kanał,
- AX-DS1100CFM - najbardziej rozbudowany model o paśmie 100 MHz, próbkowaniu do 1 Gsps, z pamięcią 1 Mpunkt/kanał. Przyrządy umieszczono w małych, płaskich obudowach, co sprawia, że zajmują niewiele miejsca na biurku. Dzięki wbudowanej rączce mogą też pełnić funkcję mierników przenośnych, tym bardziej, że ich waga to tylko 2,5 kg. Przyrządy bazują na siedmiocalowym, kolorowym wyświetlaczu TFT-LCD o rozdzielczości 480 x 234 pikseli, zapewniającym czytelne zobrazowanie.
| Parametry | AX-DS1062CFM | AX-DS1100CFM | AX-DS1022C7 |
|---|---|---|---|
|
|
|
|
| Typ oscyloskopu | cyfrowy | cyfrowy | cyfrowy |
| Liczba kanałów | 2 | 2 | 2 |
| Pasmo | 70MHz | 100MHz | 25MHz |
| Próbkowanie |
|
|
|
| Długość rekordu pamięci | 1Mpts/ch | 1Mpts/ch | 32kpts |
| Rodzaj użytego wyświetlacza |
|
|
|
| Tryby wyzwalania |
|
|
|
| Wyzwalanie |
|
|
|
| Źródła wyzwalania |
|
|
|
| Podstawa czasu | 5n...50s/dz | 2,5n...50s/dz | 25n...50s/dz |
| Napięcie wejściowe maks. | 400V | 400V | 400V |
| Rozdzielczość pionowa | 8bit | 8bit | 8bit |
| Sprzężenie wejścia | AC, DC, GND | AC, DC, GND | AC, DC, GND |
| Sprzężenie wyzwalania |
|
|
|
| Dokładność pozioma | ±0,01% | ±0,01% | |
| Rodzaj złącza wyjściowego | USB A gniazdo | USB A gniazdo | USB A gniazdo |
| Interfejs |
|
|
|
| Czas narastania | 5,8ns | 3,5ns | 14ns |
| Impedancja wejściowa | 1MΩ/14pF | 1MΩ/14pF | 1MΩ/17pF |
| Czułość wejściowa | 2mV/dz...5V/dz | 2mV/dz...10V/dz | 2mV/dz...5V/dz |
| Właściwości przyrządów pomiarowych |
|
|
|
| Wyposażenie standardowe |
|
|
|
| Wymiary zewnętrzne | 399x110,5x148,5mm | 323,1x135,6x157mm | 323x135x157mm |
| Napięcie zasilania 400Hz | 100...120V AC | 100...120V AC | |
| Oprogramowanie | dołączone | dołączone | dołączone |
| Pamięć pomiarów | 20 | 20 | |
| Rozdzielczość wyświetlacza | 480x234 | 480x234 | |
| Złącza dla kraju | Europa | Europa | |
| Napięcie zasilania | 100...240V AC | 100...240V AC | 100...240V AC |
Wymienione wyżej oscyloskopy mają podobne parametry przetwarzania dla toru Y. Ich czułość wejściowa zawiera się w zakresie 2 mV/dz...10 V/dz przy impedancji 1 MΩ. Sygnał w torze Y przekształcany jest w postać cyfrową za pomocą przetwornika 8-bitowego. Tor X oferuje podstawę czasu: 25, 5 lub 2,5 ns/działkę w zależności od modelu. Dostępne jest gniazdo wejścia X i zewnętrznego wyzwalania, co pozwala na pracę X-Y bez podstawy czasu.
Wbudowane porty USB i RS232 służą do podłączenia mierników do komputera, sterowanie przyrządem i pracę jako element systemu pomiarowego - oprogramowanie producent dostarcza w zestawie. Oscyloskopy zasilane są z sieci o mocy 240 V AC. Ich wymiary wynoszą 323 x 135 x 157 mm dla modelu AX-DS1022C7 oraz 399 x 110,5 x 148,5 mm dla pozostałych dwóch wersji.
Wszystkie trzy oscyloskopy dysponują rozbudowanym systemem wyzwalania z dowolnego kanału lub źródła zewnętrznego: zboczem (narastającym, opadającym), szerokością impulsu, sygnałem wideo. Dokonują automatycznego pomiaru 32 parametrów przebiegów i pozwalają na eliminację zakłóceń i szumów z sygnałów przy użyciu filtra cyfrowego, a także na uśrednianie wartości z ostatnich 256 przebiegów.
Pamięć przyrządu może być wykorzystana do funkcji rejestracji wyników pomiarowych. Oscyloskopy mają możliwość pracy w trybie FFT, a przebieg wejściowy i transformata FFT wyświetlane są na podzielonym ekranie, co umożliwia ocenę sygnału w dziedzinie czasu i częstotliwości.
Podsumowanie
Oscyloskopy marki AXIOMET posiadają nie tylko szeroką funkcjonalność i dobre parametry, ale i niską cenę. Są to użyteczne i uniwersalne narzędzia, które sprawdzają się zarówno w warsztatach serwisowych, jak i działach utrzymania ruchu oraz biurach projektowych. Co więcej, możliwość połączenia z komputerem i automatyzacji pomiarów, pozwala wykorzystać te mierniki także do celów testowania w procesie produkcji elektroniki.