Osztályelső teljesítménymérők és oszcilloszkópok a kutatás-fejlesztésben

Legyen szó új tápegység, inverter, érzékelő, vagy épp valamilyen elektronikai modul fejlesztéséről, a döntés mindig mérésen alapul. És bizony ezek a mérések csak annyira megbízhatók, amennyire maga a mérőrendszer.

Sokszor tapasztaljuk, hogy egy-egy hiba visszakövetésekor nem az áramkörrel van gond, hanem azzal, hogy nem pontosan mértünk – vagy nem a megfelelő műszerekkel.

Nem mindegy, mit és hogyan mérünk

Az egyik leggyakoribb tévedés, hogy egy „általános célú” műszer elég lesz mindenre. 

Valójában viszont minden fejlesztési feladat más és más jellegű mérést igényel. Teljesen más a digitális logikai jelek hibakeresése, és más egy szinuszos áramformájú inverter teljesítményanalízise.

Ha egy műszer nem képes megfelelő sávszélességgel, felbontással vagy időalap-stabilitással mérni, az bizony tévútra vezetheti a mérést. Példának okáért felhozhatjuk az alacsony fogyasztású IoT-eszközöket vagy nagysebességű digitális interfészeket is, ahol egy rosszul illesztett oszcilloszkóp-szonda vagy túl nagy mérési zaj is döntő jelentőségű lehet.

Oszcilloszkóp – nem mindegy, mit tud a front-end

Sokan az oszcilloszkópot még mindig egyfajta „elektronikai nagyítóként” kezelik. Pedig egy mai, fejlesztői környezetben használt oszcilloszkóp már jóval több ennél. Ha egy jelenséget valóban meg akarunk érteni – legyen az egy MOSFET kapcsolási átmenete, egy PWM vezérlés torzítása vagy egy SPI kommunikáció időzítési hibája –, akkor fontos, hogy a szkóp:

• legalább 500 MHz sávszélességgel és 1–2 GSa/s mintavétellel dolgozzon (főként nagysebességű digitális vagy RF jelek esetén),
  
• rendelkezzen differenciális vagy alacsony kapacitású aktív mérőfejekkel, különösen alacsony feszültségű, érzékeny áramköröknél,
  
• és valós időben tudjon triggerelni, protokollokat dekódolni (pl. I²C, CAN, USB), vagy akár hosszabb időtartamú eseményeket rögzíteni.
  

A belső zaj, az AD konverzió linearitása és a triggerrendszer stabilitása mind olyan szempontok, amiket egy fejlesztőmérnök nap mint nap tapasztal – főleg akkor, ha már nem az elméleti, hanem a gyakorlatban is újra és újra előállítható, stabil jelenségek érdeklik.

Különböző felhasználási területekhez különböző műszerek ideálisak

Ha gyors hibakeresésre vagy terepen végzett diagnosztikára van szükség, a BK 2510B sorozat (100/200 MHz, 1 GSa/s) kézi oszcilloszkóp remek választás. Kompakt, mégis meglepően sokoldalú: soros busz dekódolás, FFT, beépített multiméter, USB-vezérlés – egy univerzális eszköz a szervizes kollégák zsebében.

A BK 2510B sorozat (100/200 MHz, 1 GSa/s) kézi oszcilloszkóppedig kompakt, mégis meglepően sokoldalú műszer: soros busz dekódolás, FFT, beépített multiméter, USB-vezérlés is található benne.

Ha fejlesztőasztal mellé kell univerzális, bővíthető szkóp

A DLM5000-család akár 8 analóg csatornát is kezel, támogatja a DLMsync szinkronizációt, és alacsony maradék zajszinttel dolgozik. Egy áramkör minden részlete láthatóvá válik, miközben akár 100 000 korábbi hullámformát is visszakereshetünk.

Ha zajérzékeny jelekkel vagy precíziós mérésekkel dolgozunk

A DLM5000HD-sorozat 12–16 bites felbontással és akár 2,5 GS/s mintavétellel adja vissza a valóságot. Egy fejlett analóg front-end vagy precíziós érzékelő kimenete csak ilyen eszközzel mérhető érdemben.

ScopeCorder: ha a mérések nem férnek el egy oszcilloszkópon

A járműipari, energetikai vagy ipari automatizálási projektek gyakran nem 2–4 csatornás méréseket igényelnek, hanem tucatnyi különböző jel egyidejű rögzítését, hosszú időn keresztül. És itt jön képbe a ScopeCorder.

Amennyiben a mozgás közbeni tesztelés a cél

A DL350 akkumulátoros kivitelével, GPS funkcióval és SD-kártyás rögzítéssel terepen is megállja a helyét – legyen szó e-mobilitási tesztről vagy mezőgazdasági jármű vezérlőrendszerének vizsgálatáról.

Ha laborban dolgozunk, de nem férünk bele egy klasszikus oszcilloszkópba

A DL950 akár 160 szinkron csatornát is kezel, 200 MS/s mintavétellel, 8 G pontos memóriával és gyors Ethernet interfésszel. Ez a készülék azoknak a szakembereknek ideális, akik egyszerre akarnak villamos, mechanikai és szenzoros adatokat rögzíteni.

Teljesítménymérők

A fejlesztés esetében gyakran az a kérdés, hogyan változik a hatásfok terhelés vagy hőmérséklet függvényében, valamint hogy milyen a bekapcsolási karakterisztika, vagy mekkora a váltakozó áramú komponens egy kimeneti jelben. Ezekhez pontos időbeli felbontás, fáziseltolás-korrekció, harmonikusanalízis és szinkronizált mintaillesztés kell.

Különösen fontos ez például:

• inverterek és DC-DC konverterek karakterizálásánál,
  
• napelem-alapú rendszerek esetén, ahol a bemeneti oldalon akár nagyfeszültségű DC, a kimeneti oldalon pedig modulált AC jelenik meg,
  
• vagy például hálózatra csatlakozó fogyasztóknál, ahol a THD (Total Harmonic Distortion) is fontos mérőszám.

Ilyen feladatokhoz nem elég egy egyszerű true RMS multiméter vagy hálózati analizátor. A célzott fejlesztési méréshez olyan eszköz kell, ami valós időben tud fázishelyes, nagy felbontású mintavételezést végezni – akár 3 vagy több csatornán is.

Laboratóriumi validációhoz és amennyiben referenciamérésre van szükség

A WT5000 jelenleg az egyik legpontosabb elérhető rendszer. Kiemelkedő, 0,03%-os mérési pontossága kivételes precizitást biztosít még a legösszetettebb alkalmazásoknál is. A készülék akár 7 különböző fázis egyidejű megfigyelésére is képes, ami különösen hasznos többfázisú rendszerek elemzése során. 

A beépített koaxiális sönt technológia kiküszöböli a hagyományos mérőrendszerek parazita induktivitásból eredő hibáit, így biztosítva a pontos mérést még a leggyorsabb jelátmenetek esetén is. A műszer 18 bites felbontása pedig lehetővé teszi a legapróbb jelváltozások észlelését is

Ahol a mérés nem elég pontos, ott a fejlesztés is bizonytalan

Sokan ott hibáznak, hogy a mérőeszközt csak akkor vizsgálják felül, ha már problémát észlelnek. Pedig a legtöbb hibás döntés nem akkor keletkezik, amikor valami „elszáll”, hanem amikor észrevétlenül rosszul mérünk.

Egy jó mérőműszer nemcsak pontos, hanem kiszámítható is. Hiszen ismerjük a viselkedését, tudjuk, mikor és mennyit driftel, hogyan viselkedik különböző hőmérsékleten, és mik a gyenge pontjai.

Egy fejlesztőlaborban minden műszer mögött ott kell legyen a kalibrálási jegyzőkönyv, a validációs eredmények, és az a tapasztalat, hogy az adott alkalmazáshoz megfelel.

Érdemes jó műszert választani – de még inkább jól használni

Egy nagy tudású teljesítménymérő vagy egy csúcskategóriás oszcilloszkóp mit sem ér, ha nem a megfelelő szondával, nem megfelelő beállításokkal, nem megfelelően árnyékolt környezetben használják.

Ezért nem csak arról kell dönteni, milyen eszközt vásárolunk, hanem arról is, hogyan illesztjük be a fejlesztési folyamatba. Dokumentálunk-e minden mérést? Ismerjük-e a mérési bizonytalanságokat? Kalibráltatjuk-e rendszeresen az eszközeinket?

Amennyiben ezekre igen a válasz, akkor valóban lehet építeni arra, amit mérünk – és ezzel együtt arra is, amit fejlesztünk.

Ha szívesen beszélne arról, hogy az Ön projektjeihez milyen típusú oszcilloszkóp, ScopeCorder vagy teljesítménymérő lenne ideális, örömmel segítünk.