Zaloguj się
Wszystkie
21 stycznia 2025
96
W artykule wykorzystany jest oscyloskop cyfrowy Siglent SDS1104X-U. Urządzenie to jest dość drogie, jak na budżet amatora, gdyż kosztuje około dwóch tysięcy złotych, ale do niedawna był to najlepszy dostępny na rynku oscyloskop cyfrowy dla hobbystów. Czytelnik może stwierdzić „Hola, hola, autorze! Mam inny model innej firmy. Co robić, jak żyć?”. Odpowiedź jest prosta: Czytelniku, zajrzyj do instrukcji i sprawdź. Dla ułatwienia zostaną podane angielskie nazwy tych funkcji. Ponadto jako teoretyczny przykład posłuży też oscyloskop Hantek DSO2D10 kosztujący niecałe 1200 złotych, a dokładniej jego instrukcja obsługi. Model ten nie jest może tak dobry, jak oscyloskop Siglenta, i ma też tylko dwa kanały, ale w zamian ma wbudowany generator funkcyjny, a w większości sytuacji to wystarcza. Zresztą, większość oscyloskopów cyfrowych ma jedną użyteczną funkcję, która pozwala uzyskać więcej kanałów, niż oscyloskop posiada, i od tego właśnie zaczniemy.
Wykresy referencyjne, tryby wyświetlania i inne triki
Niewielu ludzi o tym pamięta, ale oscyloskop cyfrowy ma dwa systemy pamięci. Pierwszym jest, oczywiście pamięć próbek. Ale poza nią oscyloskop ma też pamięć systemową, w której „siedzi” bufor ekranu, bieżące parametry, wyniki pomiarów i inne rzeczy, o których będzie wspomniane przy okazji. Pamięć próbek zawiera wszystkie zmierzone w trakcie procesu akwizycji wartości chwilowe sygnału. W pamięci systemowej jednak znajduje się przetworzony obraz sygnału wyświetlany na ekranie. W efekcie pamięć systemowa może przechować obraz bieżącego wykresu do późniejszego wykorzystania. Przy okazji gdy wykonujemy zrzut ekranu, do zewnętrznej pamięci USB zapisywana jest kopia bufora ekranu. Można też zapisać zawartość pamięci akwizycji w formie pliku CSV. Pliki te można otwierać w kilku różnych programach i wyświetlać dane w formie wykresów sygnałów.
Załóżmy, iż musimy zaobserwować więcej sygnałów, niż mamy wejść oscyloskopu. Dla przykładu powiedzmy, iż chcemy zobaczyć, czy po włączeniu zasilania w różnych punktach układu pojawiają się potrzebne sygnały, ale tych punktów pomiarowych jest więcej, niż mamy dostępnych sond. Metoda jest dość prosta:
- Podłączamy dostępne sondy do różnych punktów układu, ale jedna z nich powinna być tam, gdzie pojawia się pierwszy sygnał. Zwykle może to być linia zasilania układu. Ustawiamy to wejście jako wyzwalające.
- Wyłączamy zasilanie układu i uzbrajamy wyzwalacz oscyloskopu.
- Włączamy zasilanie. Oscyloskop „złapie” wzrost napięcia zasilania układu oraz wybrane punkty pomiarowe.
- By zapisać i wyświetlić wybrane kanały należy nacisnąć przycisk Ref (Siglent) lub Save/Recall (Hantek). W tym menu wybiera się kanały do zapisania i w których pamięciach będą zapisane. Przebiegi należy zapisywać do pamięci referencyjnej, by móc je potem wyświetlić, używając tego samego menu.
- Przełączamy sondy, z wyjątkiem pierwszej, do innych punktów układu i powtarzamy kroki 2…4. Hantek ma tutaj przewagę nad Siglentem, gdyż posiada aż 9 pamięci wykresów.
- Po ostatniej akwizycji wracamy do menu Ref lub Save/Recall i wyświetlamy zachowane wykresy.
Ważna uwaga, w trakcie pozyskiwania wykresów nie można zmieniać podstawy czasu. Wykresy referencyjne są niemodyfikowalne. Jednym z praktycznych zastosowań poza zwiększaniem liczebności kanałów jest porównywanie sygnału uzyskanego do sygnału pożądanego, gdy na przykład testujemy lub kalibrujemy jeden układ względem innego, w pełni sprawnego. Rysunek 1 prezentuje wykres sygnału sinusoidalnego (żółty) oraz wykres referencyjny (niebieski), jak widać, ślady się w tym przypadku pokrywają.
Oscyloskopy posiadają wiele różnych trybów wyzwalania, niektóre, jak „Runt”, przeznaczone są do identyfikowania występujących sporadycznie zakłóceń w trakcie normalnej pracy układu. Problem z tymi zaawansowanymi trybami jest taki, iż trudno jest ustawić parametry wyzwalania dla losowego, bliżej nieznanego zjawiska. Ale i na to jest relatywnie prosty sposób – funkcja nazywana „Persistence”. Funkcja ta w pewnym sensie symuluje zachowanie tradycyjnej lampy oscyloskopowej lub kineskopowej. W obu tych lampach obraz jest rysowany przez skupioną wiązkę elektronów, która uderzając w pokrywający front luminofor powoduje, iż ten zaczyna emitować światło widzialne. W lampach oscyloskopowych luminofor był dość „powolny”, tj. emitował światło przez jakiś czas po trafieniu przez wiązkę elektronów. To zachowanie przez lata było trudne do emulacji w oscyloskopach cyfrowych, i dlatego nie potrafiły one dobrze wyświetlać na przykład sygnału modulacji AM. Współczesne oscyloskopy jednak potrafią nie tylko poprawnie wyświetlać gradient jasności wykresów, ale też pozwalają ustawić czas wygaszania wirtualnego luminoforu. Parametr ten zwykle nazywa się „Persistence” i znajduje się w menu Display obu przykładowych oscyloskopów. Działa to w ten sposób, iż każdy wyświetlony sygnał trwa na ekranie przez jakiś czas, po czym znika. Czas wygaszania można wybrać w zakresie od 1 s do nieskończoności. Tam, gdzie kolejne akwizycje się nakładają, rośnie jasność obrazu. Siglent posiada dodatkową opcję pozwalającą nadać wykresowi gradient kolorów analogiczny do „termowizji” – im częściej sygnały z kolejnych akwizycji się nakładają, tym wyższa „temperatura”. Korzystając z tej funkcji przy odrobinie szczęścia można wyłapać pojedyncze odchylenie od normalnego sygnału pojawiające się co kilka sekund – trzeba tylko wybrać wystarczająco długi czas wygaszania. Gdy już wiemy, jak wygląda nasz tajemniczy sygnał, można dobrać odpowiedni tryb wyzwalania, by go wyłapać za każdym razem. Rysunek 2 przedstawia sygnał o amplitudzie 20 mVp-p z generatora funkcyjnego (oscyloskop podaje prawie 25 mVp-p), gdzie w losowych momentach pojawiają się zakłócenia (wywołane sztucznie metodą perkusyjną). Czas wyświetlania został ustawiony na nieskończoność, a typ gradientu na termiczny. Nie tylko widzimy szumy własne sygnału (czerwona część śladu i niebiesko-fioletowa obwoluta wokół niego), ale też pionowe szpilki w kolorze fioletowym o amplitudzie porównywalnej do faktycznego sygnału.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
