Zaloguj
Oscyloskopy USB z wysokonapięciową izolacją kanałów
Jedną z podstawowych bolączek użytkowników klasycznych oscyloskopów cyfrowych jest brak izolacji galwanicznej pomiędzy poszczególnymi kanałami, co nie tylko utrudnia, ale często wręcz uniemożliwia prowadzenie jednoczesnych pomiarów w wielu punktach badanego urządzenia. Problem ten nasila się dodatkowo w przypadku prawie wszystkich oscyloskopów stacjonarnych, które na domiar złego mają masę kanałów wejściowych połączoną z potencjałem uziemienia sieci energetycznej. Takie rozwiązanie nie tylko grozi uszkodzeniem oscyloskopu i/lub badanego urządzenia sieciowego, ale także znacząco ogranicza sposób bezpiecznego korzystania z wielokanałowego oscyloskopu, np. podczas powadzenia pomiarów zasilaczy impulsowych czy falowników.
Rozwiązaniem obydwu wspomnianych problemów są oscyloskopy z galwaniczną izolacją kanałów, przydatną zwłaszcza podczas prowadzenia pomiarów w układach energoelektronicznych, w których różnica potencjałów pomiędzy poszczególnymi punktami obwodów często przekracza kilkaset woltów. Firma Cleverscope opracowała specjalistyczny, czterokanałowy, 200-megahercowy oscyloskop CS548 z izolacją na poziomie 2 kV (zarówno pomiędzy poszczególnymi wejściami, jak i między kanałami a uziemieniem – fotografie 1 i 2).
Przy użyciu zewnętrznych digitizerów CS1200 (napięciowy) oraz CS1201 (prądowy – fotografia 3) możliwe jest zwiększenie ratingu izolacji aż do 30 kV, przy zachowaniu 150-milimetrowego odstępu pomiędzy głowicą pomiarową, a badanym obwodem.
Co ważne, model CS548 umożliwia synchronizację kilku urządzeń – podłączenie 4 modułów pozwala na uzyskanie aż 16 synchronicznie próbkowanych kanałów pomiarowych.
Najważniejsze parametry modelu CS548:
- rozdzielczość: 14 bitów,
- zakres dynamiki: 100 dB,
- pasmo analogowe: 200 MHz,
- zakres napięć wejściowych: ±8 V,
- pojemność do masy: 20 pF,
- szum: 200 μVrms na zakresie 0,8 V,
- wbudowany generator sygnałowy: 65 MHz, sinus, prostokąt, szum, przebiegi AWG.
Modułowe oscyloskopy różnicowe
Pełna bariera galwaniczna oczywiście nie zawsze jest konieczna – w niektórych przypadkach wystarczy jedynie wstępne rozdzielenie kanałów w celu odseparowania ich od siebie i ułatwienia prowadzenia pomiarów w różnych punktach układu. Ciekawe rozwiązanie wprowadziła firma TiePie w serii oscyloskopów Handyscope HS6 DIFF (fotografia 4).
Urządzenia te umożliwiają prowadzenie w pełni różnicowych pomiarów przy zachowaniu współczynnika CMRR na poziomie –47 dB. Funkcja SafeGround (rysunek 1) monitoruje połączenia pomiędzy masami poszczególnych kanałów i w razie wykrycia przypadkowego zwarcia (mogącego doprowadzić do uszkodzenia przyrządu) automatycznie odłącza masę danego kanału od reszty układu (masy pozostałych wejść oraz współpracującego komputera) w czasie krótszym niż 100 ns.
Oscyloskopy z rodziny HS6 DIFF mogą pracować z sygnałami o amplitudzie do ±80 V. Dla wyższych napięć jest możliwość pracy w trybie różnicowym przy użyciu dodatkowych tłumików różnicowych (symetrycznych, np. 1:10) oraz w klasyczym trybie single ended przy użyciu zwykłych sond pasywnych (niesymetrycznych, np. 1:10, 1:100).
Podstawowe parametry oscyloskopów Handyscope HS6 DIFF:
- 4 wejścia różnicowe,
- rozdzielczość: 8/12/14 bitów (natywna), 16 bitów (oversampling),
- dokładność pionowa (DC): 0,25%, typowo 0,1%,
- próbkowanie: do 1 GSa/s, pasmo do 250 MHz,
- ciągłe przesyłanie strumieniowe: do 200 MSa/s,
- pamięć: do 256 MSa na kanał,
- dokładność podstawy czasu: 1 ppm.
Warto dodać, że w ofercie marki TiePie znalazły się również wyspecjalizowane przystawki oscyloskopowe, przeznaczone do zaawansowanej analizy w warunkach samochodowych stacji diagnostycznych. Przykładowo model ATS610004DW-XMSG (fotografia 5) współpracuje z komputerem poprzez łącze Wi-Fi, USB 3.0 lub LAN i – w połączeniu z dedykowanym oprogramowaniem – pozwala nie tylko na prowadzenie precyzyjnych pomiarów sygnałów analogowych (także w trybie różnicowym), ale także umożliwia dekodowanie protokołów czy też analizę specyficznych zestawów sygnałów przy użyciu gotowych presetów (np. do testowania czujników Halla systemu ABS, aktuatorów, akumulatora, sensorów indukcyjnych i wielu innych).
Najwyższej klasy digitizery do wymagających aplikacji
Laboratoria przemysłowe i akademickie, a także działy R&D przedsiębiorstw nierzadko stają przed koniecznością prowadzenia pomiarów w wielu kanałach jednocześnie, przy zachowaniu wysokiej rozdzielczości i/lub częstotliwości próbkowania.
Tam, gdzie klasyczne oscyloskopy przestają wystarczać, zastosowanie znajdują digitizery renomowanej marki GaGe. Jako przykład można wymienić model RazorMax Express 16 CompuScope (fotografia 6) – kompaktowa karta akwizycji danych oferuje natywną rozdzielczość na poziomie 16 bitów, pasmo analogowe do 600 MHz i częstotliwość synchronicznego próbkowania danych równą 1 GSa/s w 2 lub 4 kanałach jednocześnie.
Zastosowanie interfejsu PCIe Gen3 ×8 pozwala na uzyskanie prędkości przesyłu danych do 5,2 GB/s, zaś wbudowana pamięć pozwala na przechowywanie aż 4 GSa (8 GB) próbek. RazorMax można łączyć z szerokopasmowymi konwerterami częstotliwości, tworząc szerokopasmowe, wielokanałowe systemy analizy i rejestracji sygnału RF/mikrofalowego, obejmującego częstotliwości sygnału do 27 GHz i szerokość pasma 160 MHz.
Kompaktowe systemy akwizycji danych od LabJack
W większości typowych aplikacji stosowane są systemy akwizycji danych o znacznie mniejszej przepustowości, przy czym nacisk jest zwykle położony na łatwość implementacji i wysoką rozdzielczość akwizycji – jako przykład można wymienić wielokanałowe pomiary napięć w systemach ATE, pomiary temperatury w kilku punktach czy też systemy sygnałów mieszanych, integrujące zarówno wejścia i wyjścia analogowe, jak i cyfrowe linie GPIO, pozwalające na bezpośrednią współpracę z zewnętrznym mikrokontrolerem czy też modułami wykonawczymi (np. przekaźnikowymi). To wszystko (i znacznie więcej) oferują karty DAQ USB marki LabJack. Flagowy model tego producenta – LabJack T8 (fotografia 7) – pozwala na prowadzenie pomiarów w 8 różnicowych, izolowanych do 1 kV kanałach analogowych i zapewnia rozdzielczość 24 bitów przy częstotliwości próbkowania do 40 kSa/s w każdym kanale.
Szeroki zakres obsługiwanych napięć wejściowych (od ±0,075 V do ±11 V) umożliwia bezpośrednie łączenie karty DAQ zarówno z systemami o relatywnie wysokim napięciu (np. przemysłowymi przetwornikami z wyjściem 0...10 V), jak i z czujnikami pasywnymi dostarczającymi sygnały na poziomie mili-, a nawet mikrowoltów (np. termoparami, tensometrami czy mostkami Wheatstone’a). Urządzenie udostępnia ponadto dwa 16-bitowe wyjścia analogowe 0...10 V o wydajności prądowej do 20 mA oraz 20 cyfrowych linii GPIO. Całość współpracuje bezproblemowo z dedykowanymi bibliotekami LabView, bibliotekami API w językach C/C++, Lua, Matlab, C# czy Visual Basic, a także ze środowiskiem deweloperskim HMI/SCADA DAQFactory. Co ciekawe, istnieje nawet możliwość komunikacji z urządzeniem za pomocą… komend w standardzie Modbus TCP.
Inne urządzenia w ofercie firmy Egmont Instruments
W portfolio Egmont Instruments znalazły się również rozmaite urządzenia do specjalistycznych zastosowań przemysłowych i naukowych. Szczególną grupą produktów są zaawansowane potencjostaty/galwanostaty marki Gamry – szeroko stosowane m.in. w testowaniu akumulatorów, superkondensatorów, ogniw fotowoltaicznych oraz paliwowych, a także w materiałoznawstwie, przemyśle farmaceutycznym i medycznym czy wreszcie w rozmaitych badaniach związanych z czujnikami elektrochemicznymi. Przykładowy model z oferty Gamry – Interface 1010E (fotografia 8) umożliwia prowadzenie pomiarów w trybie stałego napięcia lub stałego prądu do ±12 V i ±1 A, w zakresie częstotliwości od 10 μHz do 2 MHz – urządzenie doskonale nadaje się zatem nawet do aplikacji związanych z szerokopasmową spektroskopią impedancyjną.
Co ważne, urządzenia z serii 1010E można łączyć w pakiety za pomocą specjalnej chassis, co pozwala na połączenie nawet 8 jednostek w ramach jednego, zintegrowanego systemu wielokanałowego.
