Więcej niż oscyloskop? Oscyloskop do PC!

Więcej niż oscyloskop? Oscyloskop do PC!
Pobierz PDF Download icon

Oscyloskopy, przeznaczone do współpracy z komputerem PC swoimi możliwościami nie ustępują urządzeniom autonomicznym. Dzięki wysokiemu zaawansowaniu technologicznemu i znakomitym parametrom mogą konkurować z urządzeniami stacjonarnymi, a pod względem funkcjonalności i łatwości obsługi przewyższają wiele modeli.

Przewagą urządzeń typu „oscyloskop USB” jest przede wszystkim rozbudowane, wielofunkcyjne oprogramowanie. Funkcje oscyloskopu, analizatora widma czy multimetru są już standardem we wszystkich typach oscyloskopów. W przypadku przyrządów do PC dodatkowo do dyspozycji dostajemy takie funkcje jak:

  • rozbudowany logger z praktycznie nieograniczonymi zasobami pamięci (zależnymi tylko od zasobów PC),
  • analizator protokołów komunikacyjnych z obsługą wszystkich popularnych magistrali jak I2C, SPI, CAN itp.,
  • system do analizy częstotliwościowej dzięki wbudowanemu generatorowi funkcyjnemu, który jest zsynchronizowany z oscyloskopem.

Nie bez znaczenia jest także przyjazny sposób obsługi takich przyrządów. Na rysunku 1 pokazano przykładowe okno ustawień wyzwalania - Trigger properties. Przejrzyste pole wyboru z opisem i rysunkami powoduje, że wystarczy jedno spojrzenie, aby zrozumieć znaczenie każdego parametru i ustawić optymalne wartości.

Rysunek 1. Przykładowe okno ustawień wyzwalania (Trigger properties)

Na dużym ekranie PC (zwykle 15...17 cali dla laptopa oraz 19 i więcej dla komputera stacjonarnego i zwykle o rozdzielczości HD) możemy umieścić sąsiadująco wiele oscylogramów obrazujących różne kanały i funkcjonalności bez utraty jakości i komfortu obserwacji - rysunek 2.

Rysunek 2. Prezentacja wielu oscylogramów jednocześnie

To tylko niektóre zalety „przystawek oscyloskopowych”. Dzięki małym gabarytom nie wymagają dużego stanowiska pomiarowego a w komplecie z laptopem stają się oscyloskopami przenośnymi. Połączenie poprzez USB to tylko jedna z opcji, standardem jest komunikacja poprzez LAN, a najnowsze rozwiązania wyposażone są w interfejs Wi-Fi. Przyjrzyjmy się bliżej dwóm wybranym, nowym modelom.

Oscyloskopy WiFiScope WS6

Firma TiePie oferuje serię oscyloskopów WiFiScope WS6 (na fotografii tytułowej), które charakteryzują się następującymi podstawowymi parametrami:

  • liczba kanałów pomiarowych: 4,
  • pasmo analogowe: 250 MHz,
  • próbkowanie: do 1 GSa/s,
  • rozdzielczość przetworników ADC: 8, 12, 14, 16 bitów,
  • pamięć akwizycji: do 256 MSa.

Dodatkowe i nowe funkcje urządzeń tej serii to interfejs Wi-Fi oraz zasilanie z wbudowanego akumulatorka. Dzięki takiemu połączeniu wykonywanie pomiarów jest w pełni bezprzewodowe i swobodne. Używany przyrząd jest całkowicie odizolowany i nie ma ryzyka uszkodzenia komputera, a ponadto może być umieszczony w pobliżu obiektu badań, nawet jeśli nie ma tam warunków dla stanowiska pomiarowego, np. w poruszającym się obiekcie. Wadą rozwiązania jest ograniczona prędkość przesyłania strumieniowego, która kończy się na 40 MSa/s oraz pamięć akwizycji ograniczona do 64 MSa.

Podobnie wygląda sytuacja przy połączeniu poprzez LAN. Za pośrednictwem sieci możemy sterować pomiarami i obserwować wyniki z dowolnego miejsca, bez potrzeby zbliżania się do badanego obiektu a jedynym ograniczeniem są zawężone parametry. Pełne możliwości przyrządy osiągają przy połączeniu poprzez USB 3.0. Prędkość przesyłania strumieniowego może dochodzić do 200 MSa/s i zależy tylko od zasobów komputera.

Oscyloskopy WiFiScope WS6 dostępne są w wersji XM, czyli z pamięcią akwizycji rozszerzoną do 256 MSa w stosunku do 1 MSa wersji standardowej. Tak duży rozmiar pamięci stawia urządzenia firmy TiePie w czołówce aktualnej oferty rynkowej. Jednak po dokładnej analizie okazuje się, że rozmiar pamięci nie został dobrany przesadnie. Przetworniki pomiarowe oscyloskopów mogą pracować z rozdzielczością nawet 16 bitów i tym parametrem przyrządy również przodują na tle konkurencji. Wyższa rozdzielczość przekłada się na większą precyzję pomiarów, ale także na mniejszą szybkość akwizycji i większą zajętość pamięci. Podczas pomiaru w rozdzielczości 14 bitów na wszystkich czterech kanałach dostępna pamięć wynosi 32 MSa na kanał, a szybkość próbkowania spada do 100 MSa/s.

Dlatego przy pomiarach niewymagających dużej precyzji lepiej jest ustawić mniejszą rozdzielczość, aby dysponować większą pamięcią. Na przykład - kompletna komunikacja szeregowa, taka jak sygnały magistrali CAN, może być zmierzona w jednym rekordzie, który następnie jest przeglądany i analizowany.

Duży rozmiar pamięci próbek wymaga przemyślanego interfejsu umożliwiającego wygodne przeglądanie zebranych danych. Oprogramowanie umożliwia prezentację sygnałów z praktycznie nieograniczonymi możliwościami powiększania, nawet do miliona razy. Pełny sygnał lub jego fragmenty można wyświetlić na dowolnym ekranie, bez utraty informacji (rysunek 3).

Rysunek 3. Prezentacja sygnałów z praktycznie nieograniczonymi możliwościami powiększania

Oscyloskop CS448

Firma Cleverscope oferuje przyrząd o oznaczeniu CS448 (fotografia 4), którego podstawowe parametry to:

  • liczba kanałów pomiarowych: elektrycznie odizolowane 4 kanały
  • pasmo analogowe: 200 MHz,
  • próbkowanie: do 500 MSa/s,
  • rozdzielczość przetworników ADC: 14 bitów,
  • pamięć akwizycji: do 250 MSa.
Fotografia 4. Oscyloskop CS448 firmy Cleverscope

Główną zaletą urządzenia są w pełni galwanicznie separowane kanały pomiarowe. To rzadko spotykana cecha wśród oscyloskopów, często realizowana za pomocą opcjonalnego osprzętu, np. dodatkowych sond różnicowych. Umożliwia pomiary w takich układach jak mostki H czy mostki trójfazowe, jak pokazano na rysunku 5. W połączeniu z dużą rozdzielczością przetworników ADC i wysokim współczynnikiem tłumienia sygnału współbieżnego (CMRR>115 dB@10 MHz) pozwala na wykonywanie bardzo precyzyjnych pomiarów.

Rysunek 5. Przykład pomiarów na mostku H

Podobnie jak w poprzednim przyrządzie, w oscyloskopie Cleverscope również zastosowano pamięć akwizycji o znacznej pojemności 250 MSa. Pomiary wykonywane z pełną szybkością próbkowania na wszystkich czterech kanałach tworzą rekord o długości 125 ms. To wystarczy, by zarejestrować nawet złożone przebiegi, które po powiększeniu wręcz zaskakują precyzją - rysunek 6.

Rysunek 6. Wysoka częstotliwość próbkowania pozwala na dowolne powiększanie zarejestrowanych przebiegów bez utraty jakości danych

Oscyloskop został wyposażony także w izolowany generator funkcyjny. Takie połączenie tworzy system FRA (Frequency Response Analysis), czyli system do wyznaczania charakterystyk częstotliwościowych z rozbudowanym wsparciem ze strony oprogramowania.

Na rysunku 7 pokazano przykładowe pomiary filtra 10,7 MHz.

Rysunek 7. Przykład działania systemu FRA (Frequency Response Analysis)
Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
styczeń 2020
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik listopad 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio listopad - grudzień 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje listopad 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna listopad 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich grudzień 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów