Oscyloskop, który wchodzi w wysokie napięcie. Portfolio pomiarowe Cleverscope i TiePie engineering w ofercie Egmont Instruments

Dwie filozofie jednego przyrządu

Choć obie marki należą do tej samej rodziny „oscyloskopów w laptopie”, reprezentują dwie różne strategie. Cleverscope idzie w głąb jednego, trudnego problemu – izolowanego pomiaru w elektronice mocy dużych napięć, aż po eksperymentalne układy z węglika krzemu (SiC) i azotku galu (GaN). TiePie idzie wszerz – buduje jedną platformę sprzętowo-programową, w której ten sam przyrząd jest naraz oscyloskopem, analizatorem widma, rejestratorem, multimetrem, generatorem i analizatorem protokołów, i skaluje ją od taniego miernika sieciowego po wielokanałowe systemy akwizycji i diagnostykę samochodową.

Wspólny mianownik jest jednak wyraźny: przyrząd definiowany programowo (software-defined), wysoka rozdzielczość pionowa, głęboka pamięć, nacisk na izolację galwaniczną i na elektronikę mocy. To właśnie ona – napędzana dziś przez szybkie tranzystory SiC/GaN – wymusza pomiary, których zwykły oscyloskop wykonać nie potrafi: na „gorącej” stronie, przy zmianach napięcia rzędu 100 V/ns i napięciach wspólnych liczonych w kilowoltach.

Cleverscope – specjalista od izolacji i elektroniki mocy

Cleverscope Ltd działa z Auckland w Nowej Zelandii od 2005 roku i od początku stawia na jeden pomysł: oscyloskop mieszany (mixed-signal) klasy PC z 14-bitowym przetwornikiem, izolowanymi kanałami, wbudowanym generatorem i funkcją analizy odpowiedzi częstotliwościowej (FRA). Całością steruje 64-bitowa aplikacja CS302, która potrafi połączyć od jednego do czterech przyrządów w jeden oscyloskop o 4…16 kanałach, ze streamingiem na dysk, matematyką symboliczną, integracją z Matlabem, dekodowaniem protokołów i statystyką sygnału.

CS548 – izolowany oscyloskop 2 kV

Sztandarowym modelem jest CS548 – oscyloskop z kanałami izolowanymi do 2 kV, zaprojektowany do zastosowań wszędzie tam, gdzie potrzebna jest izolacja i wysoki współczynnik tłumienia sygnału wspólnego (CMRR), a w szczególności w elektronice mocy. Ma cztery wewnętrzne kanały izolowane, znoszące zmianę napięcia wspólnego 100 V/ns przy napięciu wspólnym do 2 kV, oraz rozdzielczość 14 bitów przy szumie na poziomie 1 części na 1300. Kluczem jest wbudowany izolowany generator 0…65 MHz, służący do analizy FRA: badania stabilności pętli, charakterystyk wzmocnienia i fazy pracujących modułów mocy, impedancji szyn zasilających oraz pomiaru indukcyjności i pojemności w funkcji częstotliwości.

W komplecie z CS548 dostajemy m.in. dla każdego kanału sondę 1×/10× i sondę 100× (±800 V, opcjonalnie 200× do ±1600 V), zaciskowy dławik trybu wspólnego poprawiający CMRR przy dużych szybkościach narastania, dwa izolowane moduły wejść cyfrowych CS1301 (razem 8 wejść) oraz adapter SFP (Ethernrt miedziany lub światłowodowy). Cena katalogowa to 13 500 USD. Dla użytkowników, którzy chcą pracować wyłącznie na kanałach zdalnych, dostępna jest odmiana CS508 – bez kanałów wewnętrznych – za 5000 USD.

Kanały zdalne – „sondy”, które są całym torem cyfrowym

To, co w katalogu bywa nazywane „sondami”, to w istocie zdalne moduły akwizycji (producent nazywa je IsoPod). CS1200 (kanał napięciowy) i CS1201 (kanał prądowy) to zasilane z baterii moduły łączone z CS548 aktywnym światłowodem w standardzie QSFP na odległość od 1 m do 30 m. Takie łącze daje izolację do 30 kV i CMRR ponad 100 dB w całym paśmie. Sam CS1200 próbkuje z szybkością 500 MSa/s przy paśmie 200 MHz i rozdzielczości 14 bitów, ma szum na poziomie 1 części na 5000 i dokładność 0,15%. Oba moduły kosztują po 3730 USD, a długość światłowodu wybiera się przy zamówieniu.

Ofertę uzupełniają izolowane moduły cyfrowe CS1301, moduł wejść/wyjść CS1302 (generowanie sekwencji double-pulse oraz sterowania PWM w układach półmostka i pełnego mostka) oraz moduł pomiaru napięcia nasycenia CS1133 do pomiaru strat mocy przy przełączaniu do 3 kV.

Nowości 2026 – od „całego tranzystora” po 10 kV

Najciekawsze w tegorocznej ofercie Cleverscope są dwie zapowiedzi, obecnie w fazie przedprodukcyjnej:

• CS1202 Transistor Digitizer („Capture a whole transistor”) – moduł zbudowany wokół techniki DSRT (Dynamic Sample Rate Technology). Standardowy interwał próbkowania wynosi 4 ns, ale w oknie odniesionym do momentu wyzwolenia skraca się do 200 ps na czas 408 ns. Dzięki temu minimalizowana jest zajętość pamięci i pobór mocy przetwornika, a sprzętowy mnożnik (PSW) i sprzętowy integrator (ESW) pozwalają uchwycić moc szczytową i energię każdego przełączenia przy częstotliwościach do 100 kHz i zmienności wypełnienia 1…99%.
• CS1203 10 kV Channel – kanał mierzący wychylenia napięcia do 10 kV: pasmo 200 MHz, zakresy ±1 kV i ±10 kV, rozdzielczość 125 mV/1,25 V, CMRR ponad 100 dB przy 50 MHz, połączenie przewodem w izolacji silikonowej. To podstawa systemu Cleverscope do badania transformatorów półprzewodnikowych (SST). W przygotowaniu jest jeszcze CS1204 VON, mierzący napięcie tranzystora w stanie przewodzenia przy swingu do 10 kV.

Razem z istniejącymi kanałami CS1200 i CS1201 tworzą one komplet do pomiarów w układach SST: strat przełączania i przewodzenia, rezystancji w stanie włączenia (RDSON), indukcyjności szyny i parametrów samego przyrządu półprzewodnikowego.

TiePie engineering – ekosystem sześciu przyrządów w jednym

TiePie engineering z holenderskiego Sneek reprezentuje przeciwną filozofię: maksymalnej uniwersalności. Sercem oferty nie jest pojedynczy model, lecz wspólne oprogramowanie i modułowa architektura, dzięki którym całą rodzinę można skalować i łączyć.

Multi Channel – sześć przyrządów w jednym oknie

Program Multi Channel obsługuje wszystkie przyrządy USB i Wi-Fi TiePie i zmienia każdy z nich w sześć instrumentów: oscyloskop, analizator widma, rejestrator (data logger), multimetr, generator arbitralny (AWG) oraz analizator protokołów. Ten ostatni dekoduje magistrale I²C, UART, CAN, J1939, SPI, LIN, DMX512, SENT i FlexRay. Do dyspozycji są gotowe konfiguracje (Quick Setups), rozbudowane operacje matematyczne w postaci bloków przetwarzania, praca sieciowa w trybie „plug in and measure” oraz interfejs w wielu językach – w tym po polsku. Uruchomiony bez podłączonego sprzętu program działa jako w pełni funkcjonalne demo.

Handyscope – rdzeń rodziny USB

Podstawą oferty są oscyloskopy USB z serii Handyscope. Najwydajniejsze HS6 DIFF i HS6 to przyrządy czterokanałowe o próbkowaniu do 1 GSa/s, paśmie 250 MHz i pamięci do 256 Mpróbek, przy czym HS6 DIFF ma wejścia różnicowe. Niżej plasują się dwukanałowy HS5 z generatorem AWG, HS4 DIFF i HS4, HS3 oraz kompaktowy Handyprobe HP3. Ceny netto zaczynają się od ok. 129 € (HP3) i sięgają ok. 2858 € za HS6 DIFF. Wszystkie łączy wysoka rozdzielczość i dokładność oraz duża głębokość pamięci.

Handyscope TP450 – najtańsze wejście

Osobnej uwagi wart jest Handyscope TP450 – izolowany galwanicznie analizator jakości sieci za jedyne 163 €. Wtyka się go wprost w gniazdko 110…230 V (zakres wejściowy do 450 V), bez żadnego dodatkowego dzielnika. Ma rozdzielczość 16 bitów (jak woltomierz 5½ cyfry), próbkuje z szybkością do 250 kSa/s – czyli wykonuje 5000 pomiarów na każdy okres sieci – i jest izolowany na 5000 Vrms. Potrafi rejestrować w sposób ciągły przez tygodnie (tydzień to ok. 0,69 GB danych), nie gubiąc ani zapadów, ani szpilek trwających choćby 1 ms. Trzema takimi modułami zmierzymy sieć trójfazową; poradzi sobie też z pomiarem instalacji 24 V czy wzorców sterowania.

Handyscope TP450 wpięty wprost w gniazdo sieciowe – pomiar jakości energii bez dodatkowego dzielnika

WiFiScope – pomiar na odległość i w izolacji

Rodzina WiFiScope (WS6 DIFF, WS6, WS5, WS4 DIFF) oferuje te same możliwości pomiarowe co Handyscope, ale z łączem sieciowym Wi-Fi/LAN/WAN. Sprawdza się, gdy obiekt jest pod napięciem, w izolacji galwanicznej albo po prostu daleko od stanowiska – program traktuje przyrząd sieciowy tak, jakby był wpięty bezpośrednio do komputera, bez potrzeby specjalistycznej wiedzy o sieci. Ceny mieszczą się w przedziale ok. 2088…2252 €.

MultiScope – własny system wielokanałowy

Gdy cztery kanały to za mało, wkracza MultiScope – modułowy zestaw dający od 4 do 12 (a na życzenie i więcej) w pełni zsynchronizowanych kanałów. Powstaje on z kilku przyrządów Handyscope/WiFiScope połączonych interfejsem CMI (Combine Multiple Instruments): wystarczy jeden kabel, a układ sam się rozpoznaje, terminuje i synchronizuje z zerowym błędem zegara próbkującego (0 ppm). Wariant bezprzewodowy WCMI łączy przyrządy na odległość do 400 m, zachowując izolację galwaniczną. Do budowy własnego oprogramowania i rozwiązań OEM służy zestaw SDK libtiepie-hw. Ceny gotowych konfiguracji zaczynają się od ok. 2516 €.

MultiScope: łączenie kilku przyrządów interfejsem CMI w jeden wielokanałowy, w pełni zsynchronizowany system

Opcja EMI – wstępne badania kompatybilności

Wybrane modele (m.in. HS6 DIFF) mogą pełnić funkcję testera pre-compliance EMI, czyli pozwalają na wstępną ocenę emisji zaburzeń jeszcze przed wysłaniem wyrobu do akredytowanego laboratorium. Opcja EMI dostępna jest także w innych modelach rodziny, dzięki czemu jeden przyrząd służy zarówno do bieżącej pracy konstruktorskiej, jak i do wczesnego wychwytywania problemów z kompatybilnością elektromagnetyczną.

TiePie Automotive i ATIS – oscyloskop w warsztacie

Zupełnie osobną gałęzią jest TiePie Automotive. Tworzą ją izolowane oscyloskopy diagnostyczne z serii ATS (Wi-Fi/LAN/USB, cztery kanały różnicowe, próbkowanie do 1 GSa/s, ceny 2093…3175 €) oraz gotowe zestawy diagnostyczne ADK, czyli oscyloskop z akcesoriami, sondami i cęgami prądowymi oraz licencją ATIS Lite. Sercem systemu jest oprogramowanie ATIS (Automotive Test and Information System) – baza wiedzy dla mechanika: schematy, lokalizacje czujników i elementów wykonawczych, opisy oraz przebiegi „znane-dobre” do porównania z własnym pomiarem. Cechą unikalną jest bezpośrednie sprzężenie z oscyloskopem: jedno kliknięcie ładuje właściwe nastawy dla wybranego elementu.

Wersja ATIS Pro (545 €) obejmuje dane dla ponad 3500 pojazdów, z naciskiem na marki europejskie i japońskie, ponad 25 elementami na pojazd, schematami instalacji oraz stronami diagnozy kodów usterek; ATIS Lite (215 €) zawiera informacje generyczne, niezależne od marki. To propozycja nie tyle dla konstruktora, ile dla profesjonalnego warsztatu – pokazuje jednak, jak szeroko można wykorzystać tę samą platformę pomiarową.

 

 

 

 

Podsumowanie i porównanie

Dwie marki, dwie strategie – a wspólny mianownik pozostaje ten sam: oscyloskop jako element definiowany programowo, o wysokiej rozdzielczości, głębokiej pamięci, z izolacją i mocnym wsparciem dla elektroniki mocy. Cleverscope wybiera specjalizację ekstremalną: 2 kV izolacji w CS548, kanały zdalne na 30 kV, a wkrótce zapowiadane 10 kV do badania transformatorów półprzewodnikowych. TiePie stawia na uniwersalność i ekosystem – od 163 € za analizator sieciowy TP450, przez rodziny Handyscope i WiFiScope, po wielokanałowe MultiScope i kompletną diagnostykę samochodową z bazą ATIS. Wybór zależy więc wprost od zastosowania, a jedno i drugie znajdziemy u tego samego dystrybutora.