Automatizácia meraní s univerzálnymi osciloskopmi AXIOMET

V súčasnosti slúžia osciloskopy nielen na štúdium priebehov v časovej závislosti, ale poskytujú mnoho iných pozorovacích funkcií.

• Jednou z nich je priebeh frekvencií pomocou výpočtu rýchlej Fourierovej transformácie. Mení merač na spektrálny analyzátor.
• Dostupný vstup pre kanál X ďalej umožní pretransformovať prístroj na zariadenie na snímanie kriviek X-Y a použiť ich na určenie kmitočtovej charakteristiky, snímania voltampérových charakteristík nelineárnych parametrov atď.
• Osciloskopy so zabudovaným multimetrom s možnosťou dlhodobého záznamu umožňujú kurzorové alebo aj automatické merania parametrov priebehu podľa definovaných kritérií.

Displej

Moderný osciloskop je digitálny prístroj, ktorý je najčastejšie vybavený farebným grafickým TFT-LCD displejom s rôznym rozlíšením. V najjednoduchších modeloch a prenosných zariadeniach nájdeme rozlíšenia od 320 x 240 pixlov, v obľúbených modeloch s dobrými meracími vlastnosťami okolo 480 x 350 pixlov, kým v prípade najvybavenejších prístrojov až 800 x 600 pixlov.

Čím viac pixlov, tým je zobrazovanie priebehov čitateľnejšie okrem priebehov sa na displeji zobrazuje aj viacero pomocných informácií, ako napríklad meracia mriežka, parametre spúšťania, kurzory, aktuálne nastavenia pre X a Y, dokonca hodnoty napätí a času z priamo pozorovaného priebehu.

Ak chceme umiestniť veľké množstvo údajov na malý displej čitateľným spôsobom, potrebujeme nielen farby, ale aj spomínané dobré rozlíšenie. Na komfort čítania vplýva aj rozmer displeja, čiže jeho uhlopriečka. Platí, že čím väčší displej, tým čitateľnejšie sú informácie. V prípade prenosného zariadenia však veľký displej ovplyvňuje rozmery konštrukcie a hmotnosť. Preto sa v stacionárnych prístrojoch inštalujú displeje s uhlopriečkou 5-10 palcov, kým v prenosných prístrojoch displej zvyčajne neprekračuje 5 palcov.

Kanál Y

Ďalším dôležitým parametrom osciloskopov, ktorý treba zohľadniť, je šírka pásma kanála Y. Jednoduché prístroje majú šírku pásma 25 MHz pre pozorovanie signálov do 5 MHz. Pokročilejšie disponujú pásmom 50 alebo dokonca 100 MHz, čo umožňuje vizualizovať skreslené priebehy do cca 20 MHz. Nad 100 MHz ide o laboratórne prístroje vyššej technickej triedy a v inej cenovej kategórii ako tzv. obľúbené modely.

Široké pásmo umožňuje verne zobraziť detaily silne skreslených priebehov: pravouhlé, impulzných, s plnou osciláciou, s viacerými harmonickými.

Osciloskop s malým pásmom a dlhou dobou nábehu nezobrazuje správne – strmé hrany a oscilácie budú vyhladené a priebeh deformovaný.

Vzorkovacia frekvencia

Dôležitou vlastnosťou osciloskopu je vzorkovacia frekvencia. Tá popisuje ako často analógovo-digitálny prevodník v kanále Y vykonáva meranie.

Pre zobrazovanie digitálnych signálov alebo modulovaných analógových signálov je potrebné časté vzorkovanie signálu.

Dáva nám istotu, že prístroj neprehliadne dôležité detaily alebo nepravidelne sa zobrazujúce anomálie. Preto výrobcovia garantujú vzorkovanie vstupného signálu viac-menej desaťkrát rýchlejšie ako je šírka pásma.

Je dôležité, aby digitálne údaje popisujúce priebeh boli zaznamenávané. Veľkosť pamäte zariadenia rozhoduje o tom, aký dlhý merací úsek (pozorovací čas) môže osciloskop zaznamenať a zobraziť na displeji v rámci jedného cyklu. Veľká pamäť umožňuje záznam dôležitých momentov v časovom priebehu a je základom pre pozorovanie neperiodických priebehov a detekovanie anomálií a porúch. Veľkosť pamäte patrí ku kľúčovým parametrom pri analýze digitálnych sériových zberníc, mikroprocesorov a číslicových obvodov. Úzko súvisí so vzorkovacou frekvenciou. Čím väčšia vzorkovacia frekvencia, tým musí byť veľkosť pamäte prístroja väčšia, aby bolo možné uložiť daný úsek závislosti.

Pred kúpou zariadenia je potrebné si premyslieť, koľko signálov naraz chceme pozorovať na displeji a navzájom porovnávať (od jedného do štyroch). Zdá sa, že vo väčšine aplikácii stačia dva kanály a takáto konfigurácia dáva priestor pre pozorovanie najdôležitejších časových závislostí medzi vstupom a výstupom.

Spúšťanie

Spúšťací obvodov je zodpovedný za začatie (synchronizáciu) priebehu akvizície signálu a ukladanie údajov do pamäte.

Čím rafinovanejší je spúšťací obvod, tým sú väčšie možnosti odhalenia anomálií a neštandardných javov.

Základom je spúšťanie hranou, úrovňou, ale nápomocné je aj spúšťanie šírkou impulzu, rýchlosťou nábehu priebehu, televíznym signálom, logickým stavom a v náročnejších prístrojoch – príslušným stavom digitálnej zbernice alebo miestom na displeji určenom užívateľom. Okrem toho môže spúšťanie prebiehať automaticky, manuálne, zo zvoleného kanálu alebo môže byť generované externým signálom.

Ďalšie možnosti

Moderný osciloskop nie je výlučne samostatným meračom („stand alone“), pretože má rozhranie na pripojenie do počítača (USB, RS232) a ovládať tak nastavenia, vykonávať meranie alebo sťahovať výsledky. Pripojenie osciloskopu k počítaču je tiež spôsob ako automatizovať a archivovať merania.

Konštrukcia

Je dôležité si uvedomiť, že osciloskopy môžu mať rôznu podobu. Okrem klasickej verzie – uložené na stole – existujú aj prenosné merače (tzv. scopemeter). Merače typu handled majú ideálne využitie pri servisných prácach. Odlišujú sa výbornou mobilitou a v parametroch sa od stacionárnych prístrojov nelíšia, často ich dokonca prevyšujú. Zaberajú málo miesta a môžu byť použité v naklonenej polohe. Obyčajne v sebe spájajú funkcie osciloskopu s digitálnym multimetrom.

Digitálne osciloskopy AXIOMET

Ponuka značky AXIOMET zahŕňa tri univerzálne dvojkanálové digitálne osciloskopy s mnohými funkciami a dobrými užívateľskými parametrami, t.j.:

• AX-DS1022C7 - najjednoduchší model so šírkou pásma 25 MHz, vzorkovaním 500 Msps, s pamäťou 32 k;
• AX-DS1062CFM - model strednej triedy so šírkou pásma 70 MHz, vzorkovaním Gsps, pamäťou 1 Mbod/kanál,
• AX-DS1100CFM - model s najpokročilejšími funkciami so šírkou pásma 100 MHz, vzorkovaním 1 Gsps, s pamäťou 1 Mbod /kanál. Prístroje sú umiestnené v malých plochých konštrukciách, preto zaberajú málo miesta na stole. Vďaka zabudovanej rúčke ich možno použiť aj ako prenosné merače o to viac, že ich hmotnosť je len 2,5 kg. Prístroje sú vybavené sedempalcovým farebným TFT-LCD displejom s rozlíšením 480 x 234 pixlov zabezpečujúcim čitateľné zobrazovanie.

Uvedené osciloskopy majú podobné parametre pre spracovania kanála Y. Vstupná citlivosť sa pohybuje v rozmedzí 2 mV/d...10 V/d pri impedancii 1 MΩ. Signál v kanále Y sa premieňa do digitálnej formy prostredníctvom 8-bitového prevodníka. Kanál X je časová os: 25, 5 alebo 2,5 ns/dielik v závislosti od modelu. Dostupná je tiež zdierka vstupu X a externého spúšťania pre prevádzku X-Y bez časovej základne.

Vstavané vstupy USB a RS232 umožňujú napojiť zariadenia na počítač, ovládať zariadenie a chod ako prvok meracej schémy – software dodáva výrobca spolu s prístrojom. Osciloskopy sú napájané z elektrickej siete s parametrami 240 V AC. Ich rozmery sú 323 x 135 x 157 mm pre model AX-DS1022C7 a 399 x 110,5 x 148,5 mm pre zvyšné dve verzie.

Všetky tri osciloskopy majú rozsiahly systém spúšťania z ľubovoľného kanálu alebo vonkajšieho zdroja: hrana (nástupná, zostupná), šírkou impulzu, videosignálom. Vykonávajú automatické meranie 32 parametrov priebehov a majú možnosť eliminovať rušenia a šumy zo signálov použitím číslicového filtra, ako aj funkciu priemernej hodnoty z posledných 256 priebehov.

Pamäť prístroja sa môže využiť na záznam výsledkov merania. Osciloskopy dokážu pracovať v režime FFT, a vstupný priebeh a FFT transformácia sa zobrazuje na rozdelenom displeju, čo umožňuje posudzovať signál z hľadiska času a frekvencie.

---

Zhrnutie

Osciloskopy značky AXIOMET majú nielen široké spektrum možností a presvedčivé parametre, ale aj nízku cenu. Sú to užitočné a univerzálne zariadenia vhodné rovnako do servisov, pre údržbu i pre konštruktérov. Navyše ich možno prepojiť s počítačom a automatizácia meraní umožňuje využívať tieto zariadenia aj pri testovaní pri výrobe elektroniky.