WERKZEUGE MIT DIGITALER SEELE
Automatisierung der Messungen mit den Universal-Oszilloskopen von AXIOMET
Gegenwärtig dienen Oszilloskope nicht nur der Untersuchung von Verläufen im Bereich der Zeit, sondern besitzen auch viele andere Beobachtungsfunktionen.
- Eine davon ist die Fähigkeit zur Präsentation des Verlaufs im Frequenzbereich durch die Berechnung der schnellen Fourier-Transformation. Diese verändert das Messgerät zu einem Spektral-Analysator.
- Die Verfügbarkeit der Eingänge für den X-Kanal ermöglicht hingegen die Umwandlung des Geräts zu einem Gerät zur Abnahme von X-Y-Kurven und die Anwendung dieser zur Bestimmung der Übertragungsbänder, zur Abnahme von Strom-Spannungs-Charakteristiken von nicht-linearen Elementen etc.
- Oszilloskope mit eingebautem Multimeter mit der Möglichkeit der langfristigen Registrierung, ermöglichen hingegen die Ausführung von Cursor-Messungen oder auch die automatische Messung der Parameter des Verlaufs laut definierten Kriterien.
Display
Das moderne Oszilloskop ist ein digitales Gerät, das meistens mit einem bunten TFT-LCD Grafikdisplay ausgerüstet ist, das unterschiedliche Auflösungen besitzen kann. In den einfachsten Modellen und tragbaren Geräten beträgt diese von 320 x 240 Pixel, in beliebten Modellen mit guten Mess-Möglichkeiten etwa 480 x 350 Pixel, und im Fall der fortschrittlichsten Geräte bis zu 800 x 600 Pixel.
Je mehr Pixel, umso leserlicher ist die Abbildung der Verläufe und neben den Verlaufskurven erscheinen auf dem Bildschirm viele hilfreiche Informationen, wie das Messgitter, die Auslöser-Marker, Cursoren, aktuelle Einstellungen für X- und Y-Bahn, und sogar die Werte der Spannungen und Zeiten, die mit dem beobachteten Verlauf verbunden sind.
Die Unterbringung einer großen Menge von Daten auf einem kleinen Bildschirm bedarf nicht nur Farben sondern auch der bereits erwähnten guten Auflösung. Über den Ablesekomfort entscheidet auch die Displaygröße, also die Bildschirmdiagonale. Natürlich sind die Informationen umso besser sichtbar, je größer das Display. Im Fall von tragbaren Geräten jedoch wirkt ein großes Display sich auf die Gehäuse-Abmessungen und das Gewicht aus. Deshalb sind in stationären Geräten Bildschirme mit Diagonalen von 5-10 Zoll installiert, in tragbaren Geräten hingegen haben diese meistens nicht mehr als 5 Zoll.
Y-Achse
Ein weiterer wichtiger Parameter des Oszilloskops, dessen Berücksichtigung sich lohnt, ist die Übertragung der Y-Achsen. Einfache Geräte haben ein Band im Bereich von 25 MHz, das die Beobachtung von Signalen bis zu etwa 5 MHz ermöglicht. Fortgeschrittenere Geräte besitzen ein Band von 50, und sogar 100 MHz, was die Visualisierung von verformten Verläufen bis zu etwa 20 MHz ermöglicht. Über 100 MHz beginnen Laborgeräte höherer technischer Klasse und einer anderen Preisklasse, als die sog. gewöhnlichen Modelle.
Ein breites Band erlaubt die treue Wiedergabe von Details stark verformter Verläufe: rechteckiger, spitzer, voller Oszillationen und solcher mit vielen Harmonischen.
Ein Oszilloskop mit kleinem Band und langer Anstiegsdauer solcher Signale wird diese nicht korrekt anzeigen – ihre steilen Hänge und Oszillationen werden geebnet und das Bild verfälscht.
Proben-Frequenz
Eine weitere wichtige Eigenschaft von Osziloskopen ist die Probe-Frequenz. Diese legt fest, wie häufig der in der Y-Achse des Geräts enthaltene Analog-Digital-Wandler eine Ablesung durchführt.
Um digitale oder verformte analoge Signale beobachten zu können, ist eine hohe Probe-Frequenz des Signals erforderlich.
Diese bietet die Garantie, dass das Messgerät keine wichtigen Details auslässt, oder unregelmäßig auftretende Anomalien übersieht. Unter Berücksichtigung der obigen Abhängigkeit, garantieren die Hersteller eine Probe-Freuqenz des Eingangssignals die in etwa zehnmal schneller als das Übertragungsband ist.
Es ist wichtig, dass die den Verlauf beschreibenden digitalen Daten gespeichert werden. Die Größe des Gerätespeichers entscheidet darüber, wie lange Messabschnitte (Beobachtungszeiten) das Oszilloskop speichern und auf dem Bildschirm in einem Zyklus anzeigen kann. Eine große Speichermenge ermöglicht die Registrierung wichtiger Momente, die nach dem Triggern der Zeitbasis auftreten und ist die Grundlage für die Beobachtung von nicht-periodischen Verläufen sowie die Aufdeckung von Anomalien und Störungen. Die Größe des Speichers ist ein essenzieller Parameter bei der Untersuchung von digitalen seriellen Magistralen, Mikroprozessor-Systemen und Digitalsystemen. Sie ist mit der Probe-Frequenz verbunden. Je höher die Probe-Frequenz, umso mehr Speicher muss das Gerät besitzen, um den jeweiligen Verlaufs-Abschnitt zu registrieren.
Vor dem Kauf des Geräts sollte man überlegen, wie viele Signale man gleichzeitig auf dem Bildschirm beobachten und miteinander vergleichen möchte (zwischen eins und vier). Es scheint, dass für den Großteil der Anwendungen zwei Kanäle ausreichend sind, und diese Konfiguration die Beobachtung der wichtigsten zeitlichen Korrelationen zwischen Ein- und Ausgang ermöglicht.
Trigger
Das Trigger-System ist für den Beginn (die Synchronisierung) des Verkaufs der Signalerfassung und die Speicherung der Daten im Speicher verantwortlich.
Je raffinierter das Trigger-System, umso größer sind die Möglichkeiten zur Erkennung von Anomalien und untypischen Ereignissen.
Die Grundlage ist die Hang- oder waagerechte Triggerung, aber nützlich sind auch das Triggern mit der Impulsbreite, der Antiegsgeschwindigkeit des Verlaufs, mit TV-Signal, logischem Zustand oder Kombination von logischen Zuständen – und in den am meisten fortgeschrittenen Konstruktionen – mit dem entsprechenden Zustand der digitalen Magistrale oder dem vom Benutzer angegebenen Bereich auf dem Bildschirm. Außerdem kann der Trigger-Vorgang automatisch, einzeln, von einem bestimmten Kanal erfolgen oder von einem externen Signal generiert werden.
Zusätzliche Möglichkeiten
Das moderne Oszilloskop ist kein Messgerät, dass ausschließlich selbständig („stand alone”) arbeitet, es hat nämlich ein Interface, das den Anschluss am Computer (USB, RS232) ermöglicht, sowie die Verwaltung der Einstellungen, Durchführung von Messungen und Erfassung der Ergebnisse. Der Anschluss des Oszilloskops am Computer ist auch eine Methode für die Automatisierung und Archivierung von Messungen.
Konstruktion
Man sollte nicht vergessen, dass Oszilloskope in unterschiedlichen Ausführungen erhältlich sind. Neben den klassischen Versionen – zur Aufstellung auf dem Schreibtisch, gibt es auch die tragbaren Messgeräte (sog. Skopometer). Messgeräte vom Handheld-Typ bewähren sich hervorragend bei Servicearbeiten. Sie zeichnen sich durch hohe Mobilität aus, stehen im Hinblick auf Parameter den stationären Geräten jedoch in nichts nach, und übersteigen diese manchmal sogar. Sie nehmen wenig Platz ein und können in halb-stehender Position arbeiten. Für gewöhnlich verbinden Sie die Funktionen des Oszilloskops mit jenen eines Digital-Multimeters.
Digital-Oszilloskope von AXIOMET
Das Angebot der Marke AXIOMET umfasst drei universelle, digitale Zwei-Kanal-Oszilloskope mit ausgebauten Funktionalitäten und guten Gebrauchsparametern, d. h.:
- AX-DS1022C7 - das einfachste Modell mit einem Band von 25 MHz, Proben bis 500 Msps, mit einem Speicher von 32 kMesspunkten;
- AX-DS1062CFM - mittlere Version mit einem Band von 70 MHz, Proben bis 1 Gsps, mit einem Speicher von 1 MPunkt/Kanal,
- AX-DS1100CFM - am meisten ausgebautes Modell mit einem Band von 100 MHz, Proben bis 1 Gsps, Speicher 1 MPunkt/Kanal. Die Geräte wurden in kleinen, flachen Gehäusen untergebracht, was dafür sorgt, dass sie wenig Platz auf dem Schreibtisch einnehmen. Dank des eingebauten Griffs können sie auch die Funktion von tragbaren Messgeräten erfüllen, vor allem, da ihr Gewicht nur 2,5 kg beträgt. Die Geräte basieren auf einem 7-Zoll-Farbdisplay TFT-LCD mit einer Auflösung von 480 x 234 Pixel, das eine leserliche Abbildung garantiert.
| Parameter | AX-DS1062CFM | AX-DS1100CFM | AX-DS1022C7 |
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| Oszilloskop-Typ | digital | digital | digital |
| Anzahl Kanäle | 2 | 2 | 2 |
| Band | 70MHz | 100MHz | 25MHz |
| Abtasten |
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| Aufnahmelänge | 1Mpts/ch | 1Mpts/ch | 32kpts |
| Verwendeten Displays-Art |
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| Auslösungsmodi |
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| Auslösung |
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| Auslösungsquellen |
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| Zeitbasis | 5n...50s/div | 2,5n...50s/div | 25n...50s/div |
| Eingangsspannung max. | 400V | 400V | 400V |
| Vertikale Auflösung | 8bit | 8bit | 8bit |
| Eingangskopplung | AC, DC, GND | AC, DC, GND | AC, DC, GND |
| Auslösungskopplung |
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| Horizontale Genauigkeit | ±0,01% | ±0,01% | |
| Ausgangsanschlusses-Art | USB A-Buchse | USB A-Buchse | USB A-Buchse |
| Schnittstelle |
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| Anstiegszeit | 5,8ns | 3,5ns | 14ns |
| Eingangsimpedanz | 1MΩ/14pF | 1MΩ/14pF | 1MΩ/17pF |
| Eingangsempfindlichkeit | 2mV/div...5V/div | 2mV/div...10V/div | 2mV/div...5V/div |
| Messgerät-Eigenschaften |
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| Standardausstattung |
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| Äußere Abmessungen | 399x110,5x148,5mm | 323,1x135,6x157mm | 323x135x157mm |
| Versorgungsspannung 400Hz | 100...120V AC | 100...120V AC | |
| Software | beigefügt | beigefügt | beigefügt |
| Messwertspeicher | 20 | 20 | |
| Display-Auflösung | 480x234 | 480x234 | |
| Anschlüsse für das Land | Europa | Europa | |
| Versorgungsspannung | 100...240V AC | 100...240V AC | 100...240V AC |
Die oben genannten Oszilloskope haben ähnliche Verarbeitungsparameter für die Y-Achse. Ihre Eingangs-Empfindlichkeit liegt im Bereich 2 mV/Skala...10 V/Skala bei einer Impedanz von 1 MΩ. Das Signal in der Y-Achse wird mithilfe eines 8-bit-Wandlers in digitale Form umgewandelt. Die X-Achse bietet die Zeitbasis: 25, 5 oder 2,5 ns/Skala, je nach Modell. Verfügbar sind ein X-Eingang sowie externer Trigger, was den X-Y-Betrieb ohne Zeitbasis ermöglicht.
Die eingebauten USB und RS232 Ports dienen dem Anschluss der Messgeräte an den Computer, der Steuerung des Geräts und den Betrieb als Element des Mess-Systems – die Software wird vom Hersteller im Lieferumfang angeboten. Die Oszilloskope werden mit 240 V AC aus dem Stromnetz gespeist. Ihre Maße betragen 323 x 135 x 157 mm für das Modell AX-DS1022C7 sowie 399 x 110,5 x 148,5 mm für die anderen zwei Versionen.
Alle drei Oszilloskope verfügen über ein ausgebautes Trigger-System von beliebigem Kanal oder externer Quelle: Hang (steigend, fallend), Impulsbreite, Videosignal. Sie führen die automatische Messung von 32 Parametern der Verläufe durch und erlauben die Eliminierung von Störungen und Rauschen von Signalen mithilfe des digitalen Filters sowie die Mittelung der Werte aus den letzten 256 Verläufen.
Der Gerätespeicher kann zur Funktion der Registrierung der Messergebnisse verwendet werden. Die Oszilloskope haben die Möglichkeit der Arbeit im FFT-Modus, und der Eingangs-Verlauf und die FFT-Transformation werden auf dem geteilten Bildschirm angezeigt, was die Beurteilung des Signals im Bereich Zeit und Frequenz ermöglicht.
Zusammenfassung
Oszilloskope der Marke AXIOMET besitzen nicht nur breite Funktionalitäten und gute Parameter, sondern auch einen niedrigen Preis. Es handelt sich um nützliche und universelle Werkzeuge, die sich sowohl in Service-Werkstätten als auch Abteilungen der Betriebs-Instandhaltung und Automatisierung von Messvorgängen und Planungsbüros bewähren. Darüber hinaus bietet die Möglichkeit des Computeranschlusses und der Automatisierung der Messungen die Verwendung dieser Messgeräte zum Testen während des Produktionsverfahrens von Elektronik.