DIGITÁLIS LELKŰ ESZKÖZÖK
Mérésautomatizálás univerzális AXIOMET oszcilloszkópokkal
A mai oszcilloszkópok nem csak hullámformák időbeli vizsgálatára szolgálnak, hanem számos egyéb obszervációs funkcióval is rendelkeznek.
- Ezek egyike a hullámforma frekvencia-tartományon belüli prezentálásának képessége gyors Fourier gyors-transzformáció számítás révén. Ez a funkció színképelemző készülékké változtatja a műszert.
- Az X csatorna bementének rendelkezésre állása pedig lehetővé teszi, hogy a műszer átalakulhasson X-Y görbék felvételére alkalmas berendezéssé és használni lehessen az átviteli sávok kijelölésére, nem lineáris és egyéb elemek áram-feszültségi karakterisztikáinak felvételére is.
- A hosszúidejű adatírásra képes, integrált multiméterrel rendelkező oszcilloszkópok pedig alkalmasak kurzoros mérések lefolytatására vagy definiált kritériumok szerint, hullámforma paraméterek automatikus mérésére is.
A kijelző
A korszerű oszcilloszkóp egy digitális műszer, mely leggyakrabban színes, grafikus TFT-LCD kijelzővel van ellátva, aminek különböző felbontása lehet. A legegyszerűbb modellekben és a hordozható készülékeknél ez a felbontás 320 x 240 pixel értéknél kezdődik, a kicsit komolyabb képességű népszerű modelleknél kb. 480 x 350 pixel jellemző, míg a legfejlettebb eszközök felbontása eléri a 800 x 600 pixelt is.
Minél több pixelünk van, annál olvashatóbb a hullámformák ábrázolása** és a hullámformák burkológörbéin túl, számos egyéb hasznos információ is megjeleníthető a képernyőn, úm.: mérőháló, triggerelési jelölők, kurzorok, X-axis és Y-axis aktuális beállításai, de még a vizsgált hullámformával kapcsolatos feszültség és időértékek is.
Ahhoz, hogy egy kis képernyőn nagy mennyiségű adatot jól olvashatóan el lehessen helyezni nem csak színek alkalmazására van szükség, hanem az említett, jó felbontásra is. A kényelmes leolvashatóságot befolyásolja persze a kijelző mérete, vagyis annak átmérője is. természetesen, minél nagyobb a kijelző, annál jobban láthatók az információk, de egy hordozható készülék esetében a nagy kijelző befolyással van a készülék méretére és tömegére is. Ebből következően a fix asztali berendezéseknél jellemzően 5-10 coll átmérőjű kijelzőket alkalmaznak, de a hordozhatóak esetében általában nem lépik túl az 5 coll átmérő méretet.
Y axis
Az oszcilloszkóp következő fontos paramétere, melyre figyelemmel kell lennünk, az az Y-axisok átviteli sávja. Az egyszerű műszerek 25MHz nagyságrendű sávval rendelkeznek, amivel kb. 5MHz-ig terjedő jelek vizsgálhatók. A fejlettebb műszereknek már 50, sőt akár 100 MHz sávszélessége van, amelyekkel már láthatóvá tehetők az akár 20 MHz deformitású jelek is. 100 MHz fölött már a felsőbb műszaki szintű, laboratóriumi berendezések kezdődnek, ami már a népszerű modellékétől eltérő, „felső polc” árkategória.
Aszéles sáv lehetőséget biztosít arra, hogy hűen leképezhetőek legyenek az erősen deformált – sok harmonikust tartalmazó négyszögjel, csúcsos, és teljes oszcillációs hullámformák** részletei is.
A kis sávszélességű, hosszú jelemelkedési idejű oszcilloszkópok nem mutatják ezeket helyesen – mérsékelik ugyanis az emelkedési meredekséget és az oszcillációt, a megjelenő képek pedig hamisak lesznek.
Mintavételezési gyakoriság
Az oszcilloszkópok következő fontos tulajdonsága a mintavételezési gyakoriság. Ez határozza meg, hogy az Y-axisban lévő analóg-digitális konverter milyen gyakran végez leolvasást.
Ahhoz, hogy ábrázolni lehessen a digitális jeleket, vagy a deformált analóg jeleket, gyakran kell mintázni a jelet.
Ez tudja biztosítani azt, hogy a műszer ne hagyja figyelmen kívül a fontos részleteket vagy a rendszertelenül jelentkező anomáliákat. Tekintettel tehát erre a függőségre, a gyártók gondoskodnak arról, hogy bementi jel mintázása többé-kevésbé tízszeres gyorsaságú legyen, mint az átviteli sáv**.
Lényeges, hogy a hullámformát leíró digitális adatok memorizálhatóak legyenek. A berendezés memóriájának mérete határozza meg azt, hogy a milyen hosszú mérési szakaszt (obszervációs időtartamot) képes az oszcilloszkóp elmenteni és megmutatni a képernyőn egy cikluson belül. A nagy memóriaméret lehetőséget biztosít az időalap triggerelése utáni fontos momentumok regisztrálására és alapfeltételét képezi a nem rendszeresen ismétlődő hullámformák megfigyelési lehetőségének valamint az anomáliák és zavarjelenségek feltárhatóságának. A memóriaméret kulcsparaméter a digitális soros BUS-ok, mikroprocesszoros rendszerek és digitális áramkörök vizsgálatakor. A memóriaméret összefüggésben van a mintavételezései gyakorisággal. Minél nagyobb a mintavételezési frekvencia, annál több memóriára van szüksége a mérőműszernek ahhoz, hogy el tudja menteni a hullámforma adott, vizsgált szakaszát.
Egy mérőberendezés megvásárlása előtt el kell gondolkoznunk azon, hogy hány jelet kívánunk egyidejűleg vizsgálni a képernyőn, és hányat akarunk közülük egymással összehasonlítani (ez egytől négyig lehetséges). Úgy tűnik, hogy az alkalmazások többségéhez kettő csatorna elegendő, és egy ilyen konfiguráció lehetőséget biztosít a bemenet és kimenet közötti legfontosabb időkorrelációk megvizsgálására.
Triggerelés
A triggerelő áramkör felel a befogott jel hullámforma vizsgálatának (szinkronizálásának) elindításáért és az adatok memóriába történő rögzítéséért.
Minél kifinomultabb a triggerelési rendszer, annál több lehetőség van az anomáliák és nem tipikus események feltárására.
Az él-trigger és szint-trigger az alap, de hasznos az impulzus szélességgel, hullámforma növekedéssel, TV jellel, logikai állapottal, vagy a logikai állapotok kombinációival végzett triggerelés is, de a legfejlettebb konstrukciókban – a megfelelő digitális BUS állapottal vagy a kezelő által kijelölt képernyő területtel végzett triggerelés is. Ezen kívül a triggerelés történhet automatikusan egyesével egy meghatározott csatornáról vagy pedig az egy külső jellel is kigenerálható.
További lehetőségek
Egy korszerű oszcilloszkóp nem egy olyan műszer, ami csak önállóan magában („stand alone”) működhet, mert el van látva interfésszel (USB, RS232) is, amivel számítógéphez csatlakoztatható, így azon keresztül kezelhetők a beállítások, elvégezhetőek a mérések és letölthetőek az eredmények. Az oszcilloszkóp számítógéphez történő csatlakoztatása tehát szintén egyfajta módszer a mérések automatizálására és archiválására.
Konstrukció
Érdemes megjegyezni, hogy az oszcilloszkópok különböző kivitelekben kaphatók. A klasszikus – asztalra állítható – változatokon kívül léteznek hordozható műszerek (ún. szkópméterek) is. Ezek a „handheld” műszerek nagyszerűen alkalmazhatók különböző szerviz jellegű munkáknál. Jellemzőjük a nagy mobilitás, a paramétereik tekintetében pedig egyáltalán nem maradnak le az asztali gépekhez képest, sőt, azokat gyakran túl is szárnyalják. Kevés helyet foglalnak, és félig álló helyzetben is működtethetők. Általában egyesítik magukban az oszcilloszkóp és egy digitális multiméter funkcióit.
Digitális AXIOMET oszcilloszkópok
Az AXIOMET kínálata három, univerzális kétcsatornás digitális, fejlett funkciókkal és jó használati paraméterekkel rendelkező oszcilloszkópból áll, úm.:
- AX-DS1022C7 - a legegyszerűbb modell, 25 MHz sávszélességgel, max. 500 Msps mintavételi gyakorisággal, és 32 ezer mérőpont memóriával;
- AX-DS1062CFM - köztes verzió, 70 MHz sávszélességgel,max. 1 Gsps mintavételi gyakorisággal, 1 Mpont/csatorna memóriával,
- AX-DS1100CFM - a legfejlettebb modell 100 MHz, max. 1 Gsps mintavételi gyakorisággal, 1 Mpont/csatorna memóriával. A műszerek kismérető lapos készülékházakban vannak elhelyezve, ezért kevés helyet foglalnak el a dolgozóasztalon. Beépít tett karjuknak köszönhetően hordozható műszer funkcióinak is meg tudnak felelni, annál is inkább mert tömegük csak 2,5 kg. Jól olvasható képábrázolást biztosító, színes, 7’-os TFT-LCD-vel vannak szerelve, melyek felbontása 480 x 234 pixel.
| Paraméterek | AX-DS1062CFM | AX-DS1100CFM | AX-DS1022C7 |
|---|---|---|---|
|
|
|
|
| Oszcilloszkóp típusa | digitális | digitális | digitális |
| Csatornák száma | 2 | 2 | 2 |
| Sáv | 70MHz | 100MHz | 25MHz |
| Mintavételezés |
|
|
|
| Memóriarekord hossza | 1Mpts/ch | 1Mpts/ch | 32kpts |
| Fajta kijelző |
|
|
|
| Felszabadítási mód |
|
|
|
| Felszabadítás |
|
|
|
| Felszabadítás forrása |
|
|
|
| Idő alap | 5n...50s/oszt. | 2,5n...50s/oszt. | 25n...50s/oszt. |
| Bemeneti feszültség max. | 400V | 400V | 400V |
| Függőleges felbontás | 8bit | 8bit | 8bit |
| Bemeneti csatolás | AC, DC, GND | AC, DC, GND | AC, DC, GND |
| Felszabadítás csatolása |
|
|
|
| Vízszintes pontosság | ±0,01% | ±0,01% | |
| Fajta kimeneti csatlakozó | USB A aljzat | USB A aljzat | USB A aljzat |
| Interfész |
|
|
|
| Felfutási idő | 5,8ns | 3,5ns | 14ns |
| Bemeneti impedancia | 1MΩ/14pF | 1MΩ/14pF | 1MΩ/17pF |
| Bemeneti érzékenység | 2mV/oszt....5V/oszt. | 2mV/oszt....10V/oszt. | 2mV/oszt....5V/oszt. |
| Mérőműszer tulajdonságai |
|
|
|
| Standard kivitel |
|
|
|
| Külső méretek | 399x110,5x148,5mm | 323,1x135,6x157mm | 323x135x157mm |
| Tápfeszültség 400Hz | 100...120V AC | 100...120V AC | |
| Szoftver | tartozék | tartozék | tartozék |
| Mérési memória | 20 | 20 | |
| Kijelző felbontása | 480x234 | 480x234 | |
| Csatlakozók országa | Európa | Európa | |
| Tápfeszültség | 100...240V AC | 100...240V AC | 100...240V AC |
Fent említett oszcilloszkópok hasonló paraméterekkel rendelkeznek az Y-axisra vonatkozó transzformációt illetően. Bemeneti érzékenységük a 2 mV/dz...10 V/dz tartományban helyezkedik el 1 MΩ impedancia mellett. Az Y-axis jelét 8-bites konverter segítségével alakítják digitális formátumba. Az X-axis időalapja: 25, 5 vagy 2,5 ns/osztás modelltől függően. Kapható az X bemeneti és külső triggerelési aljzat, ami lehetővé teszi az X-Y működését időalap nélkül.
A beépített USB és RS232 portok lehetővé teszik a műszerek számítógéphez való hozzákötését, az azon keresztüli vezérlést és a műszerek mérőrendszeri elemekként történő működtetését – a szükséges szoftvert a gyártó a készlettel együtt biztosítja. Az oszcilloszkópok 240 V AC tápfeszültséggel működnek. Méreteik: 323 x 135 x 157 mm az AX-DS1022C7 modellre, illetve 399 x 110,5 x 148,5 mm a két további verzióra vonatkozóan.
Mindhárom oszcilloszkóp tetszőleges csatornáról vagy külső forrásról vezérelhető fejlett triggerelési rendszerrel rendelkezik. úm.: éltrigger (növekvő, csökkenő), impulzus szélesség valamint video-jel trigger. A hullámformák 32 paraméterét mérik automatikusan és digitális szűrő használatával képesek a zavarok és zajok eliminálására, valamint az utolsó 256 hullámforma értékeinek átlagolására.
A műszer memóriája felhasználható a mérési eredmények regisztrálási funkciójára is. Lehetőség van az oszcilloszkópok FFT üzemmódban történő működtetésére is, ekkor a bementi hullámforma és az FFT transzformátum megosztott képernyőn jelennek meg, ami lehetővé teszi a jel kiértékelését idő és frekvencia értelmezési tartományban.
Összegzés
Az AXIOMET gyártmányú oszcilloszkópokat nem csak széles funkcionalitás és jó paraméterek jellemzik, hanem az alacsony árfekvés is. Ezek nagyon hasznos és univerzális eszközök, melyek egyaránt jó szolgálatot tesznek javítóműhelyekben, üzemfenntartási tevékenységnél, de tervezőirodákban is. Lényeges, hogy összecsatlakoztathatók számítógéppel, ezért a mérések automatizálhatók és így a műszerek jól használhatók elektronikai gyártásfolyamatok tesztelési fázisában is.