2-kanálový digitální paměťový USB osciloskop. Tento přístroj DSO 2090 má zvlášť hardware a zvlášť software, který se instaluje do počítače. Díky tomuto spojení s PC přes USB, dostaneme plnohodnotný paměťový osciloskop se zajímavými vlastnostmi. Takže se podívejme, jak to vůbec vypadá a funguje, a na závěr mám pro Vás i dvě zajímavé video ukázky přímo z praktického měření signálů třeba na CANbus sběrnici. Společnost Conrad Electronic Česká republika nabízí tento přístroj ve třech variantách lišících se maximální šířkou pásma, rychlosti vzorkování v reálném čase a hloubkou paměti. Pro náš test jsme měli k dispozici typ DSO 2090 (obj. č. 122445) s maximální šířkou pásma 40MHz. Software běží pod všemi OS tedy Windows 98SE/ME/2000/XP/Vista, náš test proběhl na Windows XP+SP3. Pro upřesnění, Voltcraft je obchodní značka pro měřicí, napájecí a nabíjecí techniku z vlastního vývoje společnosti Conrad Electronic. Navzdory předběžným informacím a fotografiím na e-shopu je při vybalení z krabice prvním překvapením velikost přístroje, která je větší než bychom očekávali. Tím mám na mysli, že se nejedná o žádnou malou hračku, ale o opravdový přístroj pro měření průběhu signálů. V krabici najdete ještě nezbytné CD se softwarem a ovladači, propojovací USB kabel a návod na instalaci software. Technické parametry osciloskopu v odkazu na konci článku.
Měřící sonda není součástí dodávky. Osciloskop má totiž na přední části všechny vstupy na standardních BNC konektorech, takže k němu připojíte jakékoliv sondy z jiných přístrojů. Pokud ovšem nemáte, stačí si objednat tyhle modrozelené navíc s přepínačem děliče 1:10 s označením Testec MF 312 (1:1/10:1 20/250 MHz 400/600 Vpp, obj. č. 107077). Každý vstup a trigger je limitován maximálním napětím 35V AC/DC a nulový potenciál jednotlivých kanálů včetně napájecího USB konektoru není galvanicky oddělen, tedy při eventuálním měření na síti, je nutné mít toto neustále na paměti. Ze zadní části je již jen USB konektor a kalibrační výstup pravoúhlého signálu 1kHz s úrovní 2Všš. Nad USB je ještě dvoubarevná LED dioda, která zeleně signalizuje spuštěnou časovou základnu osciloskopu, červeně pak čekání na spouštěcí (triggerovací) impuls.
Tolik hardware, ale ten by nebyl k ničemu, bez patřičného software, nyní ve verzi 7.0.0.0 a ovladače. Instalace osciloskopu je jednoduchá, stačí spustit instalátor a v něm upravit eventuální cestu, kde se vše nainstaluje. Ještě zbývá instalace patřičného ovladače, která se spustí automaticky s prvním připojením osciloskopu k počítači. Tento úkol si řeší samotné Windows, pro méně zkušené uživatele připomínám, že je nutné absolvovat dvě kola instalace. Ovladač instalujeme vždy z daného umístění, proto v instalaci zadáme cestu k ovladači na přiložené CD, nebo pevný disk, kde jsme si CD zkopírovali.
Po dokončení první instalace a restartu počítače pokračujeme dále Windows opět najdou nový hardware a na nás je, abychom jen znovu zadali cestu do patřičné složky na CD, nebo pevném disku.
Celá instalace probíhá korektně a je to otázka několika minut. Samotný software si zabere na disku jen asi 20MByte. Hlavní a jediné okno programu osciloskopu. Pro ty z Vás, kteří jste přivyklí na klasický "biograf", bude chvilku trvat, než si zvyknete, že před sebou nemáte hmotný přístroj, ale jen obrazovku notebooku. Význam celého menu jak v grafických ikonách, tak v textových příkazech je standardní a kdo aspoň jednou něco s osciloskopem dělal, nebude mít potíže. Pokud něco není jasné, nápověda nám vše objasní. O tom ale bude ještě zmínka na konci článku, neboť nápověda si zaslouží trochu více pozornosti.
Mimo běžných možností provozu, můžeme průběh ukládat do csv souboru (s csv formátem lze pracovat v Excelu) a zpětně načítat, dále si uložit obrazovku jako obrázek a třeba i data po jednotlivých vzorcích. Zaznamenání celého nastavení do souboru je samozřejmostí. Průběh signálu můžeme vytisknout do připraveného formuláře s parametry a poznámkami na jakoukoliv tiskárnu z Windows včetně pdf souboru.
Možnosti zobrazení a nastavení každého kanálu jsou standardní, včetně dvou stupňů filtrování měřené veličiny. Dále měření pomocí horizontálních a vertikálních kurzorů, spouštění (trigger) také ve standardních možnostech jak automatické od kanálů, tak jednofázové pro jeden záznam průběhu. Nastavení displeje je dostatečné, jako na skutečné obrazovce, včetně výběru barev pro jednotlivé průběhy. Pokud chceme vidět všechny detaily signálu, přepneme zobrazení na celou obrazovku počítače.
Díky softwarovému řešení jsou k dispozici i utility, kde například FFT je funkce pro spektrální analýzu, Pass/Fail umožňuje nadefinovat meze, ve kterých se má signál pohybovat a akci při eventuálním překročení (to je mimochodem bezvadná utilita), dále záznam průběhu, kalibraci vstupů, atd. Teď už se podíváme na některé praktické použití osciloskopu. Na měřeném signále zapneme vertikální měřící kurzory a odečteme si hodnotu frekvence resp. délku pulsu. Při časové základně 100us vychází hodnota na 54us a něco, jak je vidět v řádku dole.
Horizontálními měřícími kurzory změříme velikost kalibračního signálu 2Všš, tady špička-špička. Velikost pulsů ve voltech máme zobrazenu opět v dolním řádku. Celý průběh měření můžeme navíc uložit v definovaném intervalu a počtu vzorků do záznamu pro pozdější přehrávání.
Kromě měření pomocí kurzorů, můžeme využít i automatické měření od signálu, které je zobrazeno přímo v dolní části obrazovky. Pro zajímavost tento signál jsou komunikační pulsy na sběrnici CANbus. Pro pomalé děje slouží režim "Roll". Je to v podstatě funkce, kde se signál průběžně vzorkuje, ukládá do paměti a zobrazuje se na obrazovce. Na analogovém osciloskopu bychom místo této pily měli jen jeden postupující bod. Když jsem tento režim viděl poprvé snad před 25-ti léty na jednom z prvních digitálních paměťových osciloskopů Tektronix, to bylo překvapení. Ukázka využití "Roll" režimu na průběhu generovaného pilovitého napětí na analogovém výstupu PLC Simatic S7. Proto ty schodečky, v PLC není běžně možnost vytvoření hladké pily jako v signálních generátorech z diskrétních součástek, tady konkrétně nastává v PLC programu změna po 100ms a ta navíc není generována přes interrupt. Pro naše testy je to ale dostatečné.
Na ukázkovém videu je přesně vidět, jak osciloskop odhalí nepravidelnosti v PLC programu a následně analogového výstupu. Zmíním se ještě o nápovědě v programu. Každé menu, každá možnost osciloskopu je krátce a srozumitelně vysvětlena včetně demonstračních obrázků. Za příklad může sloužit třeba již zmíněná funkce Pass/Fail. Nápověda je ve třech světových jazycích (anglicky, německy a francouzsky) a nepoužívá zbytečně složité jazykové obraty, takže se jí dá porozumět i s menšími jazykovými znalostmi. Ještě jedna nápověda ohledně připojení signálu. Fotografie, nákresy, prostě vše pro to, aby i nezkušený uživatel s přístrojem dokázal v krátké době pracovat.
Závěrem ukázka demo módu, který se zapne vždy po spuštění programu, když není připojena hardwarová část osciloskopu. V tomto režimu je možné prohlížet uložené průběhy, tisknout, vyhodnocovat, prostě vše, k čemu není potřeba fyzická část přístroje. Na video ukázkách níže máme zaznamenán klasický průběh měření konkrétního průběhu signálu CANbus sběrnice se dvěma slave účastníky včetně přepnutí zobrazení na celou obrazovku a následně již zmíněný průběh pilového napětí generovaného v PLC a porovnání s naším SCADA "softwarovým zdrojem" u kterého díky komunikaci s PLC po 500ms vypadá průběh úplně jinak než skutečný, změřený osciloskopem.
Video ukázky práce s USB osciloskopem DSO-2090: Generátor pily z PLC - skutečný průběh: http://www.youtube.com/watch?v=ewi9gpqr9qa Průběh signálu na CANbus sběrnici: http://www.youtube.com/watch?v=7eeyqvaucco Závěr: Osciloskop pro skutečně široké spektrum uživatelů jak doma tak kdekoliv třeba na ve školní laborce, nebo údržbě. Jen vzhledem ke společnému nulovému potenciálu je opravdu nutné si při eventuálním měření na síti a nevhodném zapojení přístroje uvědomit, co se může stát, tedy, například možnost zničení přístroje. To ovšem platí obecně pro téměř všechny běžné osciloskopy, neboť ty také nemají kompletně galvanicky oddělené vstupy. Pokud budeme přístroj využívat hlavně na TTL logice, obvodech nižšího napětí, měření IRC snímačů, PLC aplikací a podobně, což je právě pro většinu uživatelů to pravé, pak není v jeho používání vůbec žádný problém. Speciální přístroj s důsledně galvanicky oddělenými kanály, kterým klidně můžeme měřit jednou sondou třeba sdružené napětí 440VAC a druhou stejnosměrný výstup z DC měniče je samozřejmě v úplně jiné cenové kategorii, viz ukázka zde. Jaroslav Blažek, www.blaja.cz 9. 1. 2011 Doplňující odkazy k článku: Conrad Electronic Česká republika, s.r.o.: http://shop.conrad.cz Detailní informace o osciloskopu DSO-2090 USB a příslušenství na e-shopu Voltcraft: http://www.e-voltcraft.cz/osciloskop-usb-dso-2090.k122445 Napěťová sonda Testec MF 312: http://shop.conrad.cz/websale7/?shopid=conradcz&act=product&prod_number=107077 Značka Voltcraft v České republice: http://www.e-voltcraft.cz/