HAMEG Programowane przyrządy pomiarowe Serii 8100 Programowane przyrządy pomiarowe HAMEG serii 8100 nadają się doskonale do budowy instalacji testowych na liniach produkcyjnych jak również do prowadzenia zautomatyzowanych procedur pomiarowych w laboratoriach. Ze względu na to, że obsługują one zarówno interfejsy RS- 232, USB jak i IEEE488, można je łatwo włączać w dowolny system testujący. W połączeniu z innymi przyrządami pomiarowymi HAMEG, które są wyposażone w interfejs można z łatwością tworzyć wysokiej klasy ekonomiczne systemy testujące. Oczywiście każdy z tych przyrządów można obsługiwać ręcznie i stosować w laboratoriach. 1
Programowane przyrządy pomiarowe serii 8100 Multimetr Precyzyjny multimetr HM8112-3 o długości wyświetlacza 6 ½ cyfry jest wysokiej klasy przyrządem pomiarowym przeznaczonym do pracy w laboratoriach naukowo-badawczych, przemyśle, edukacji oraz w placówkach pomiarowych, produkcyjnych i serwisowych. Wśród zaawansowanych i praktycznych funkcji tego multimetru są pomiary napięć i prądów stałych i przemiennych, rezystancji, temperatury i częstotliwości. Dostępne są też funkcje testu diody i ciągłości obwodu. Do pomiarów sygnałów przemiennych HM8113 wykorzystuje przetwornik rzeczywistej wartości skutecznej (true rms), który pozwala na dokładny pomiar także wtedy, gdy przebiegi są niesinusoidalne. HM8112-3 wyróżnia się dokładnością podstawową przy pomiarze napięcia stałego równą 0,003% i wysoką rozdzielczością wskazania równą przy pomiarach prądu 100 pa. Korekcja offsetu umożliwia kompensację rezystancji kabli i styków, a także napięć termicznych w miejscu styku dwóch różnych metali. Dokładny pomiar temperatury za pomocą sondy lub wyprowadzić przez łącze RS-232, USB lub GPIB. Zintegrowany logger danych umożliwia zapis maksymalnie 32000 wyników, a stąd też przy wyborze odstępu czasowego próbkowania (do 60 s) zapisywanie wyników testów trwających dni. Za pomocą opcjonalnego przełącznika kanałów HO112 można stworzyć 9-kanałowy system pomiarowy; dodać do wejść na płycie czołowej 8 wejść z płyty tylnej. Kanały można wybierać na płycie przedniej lub za pośrednictwem interfejsu. HO112 karta skanera Multimetr HM8112-3 Multimetr HM8112-3 zaprojektowano do pomiarów temperatury za pomocą sondy platynowej (Pt100/Pt1000) i Ni (termopar typu K i J). Wskazanie może być w stopniach Celsjusza lub Fahrenheita. Szybkość próbkowania, czyli odstęp czasowy po upływie, którego wynik pomiaru jest przesyłany do wyświetlacza lub do pamięci można wybrać w zakresie od 10 ms do 60 s, zależnie od funkcji i rozdzielczości. Można włączyć filtr cyfrowy, który będzie obliczać średnią z 1, 2, 4, 8, 16 (wybranych) pomiarów, w celu zmniejszenia zakłóceń w mierzonym sygnale. Funkcja komparatora wskazuje automatycznie, czy wyniki przekroczyły ustawioną wartość graniczną górną lub dolną. Uzupełnieniem funkcji przyrządu są funkcje matematyczne takiej jak obliczanie wartości min/ maks, uśrednianie i kompensacja offsetu. Przy pomiarze ciągłym można zapisać w pamięci do 100 wyników pomiarów na sekundę Generatory funkcyjne Generator funkcyjny HM8131-2 jest dobrym przykładem ekonomicznego przyrządu, który powinien znaleźć się w standardowym wyposażeniu każdego laboratorium. Pasmo częstotliwości generatora rozciąga się od 10 mhz do 15 MHz. Częstotliwość sygnału odczytuje się na cyfrowym wyświetlaczu tego przyrządu, z rozdzielczością wewnętrznego częstościomierza. Generator HM8130-2 wyróżnia się funkcjami: generacji sygnału arbitralnego, przemiataniem częstotliwości, zewnętrznym wyzwalaniem i zewnętrznym bramkowaniem. Mimo tak wielu funkcji obsługa generatora jest łatwa i intuicyjna. Maksymalne napięcie wyjściowe generatora wynosi 20 Vpp, a jego stopień wyjściowy jest zabezpieczony przed zwarciem gniazd wyjściowych oraz przed doprowadzeniem do nich Generator funkcyjny HM8131-2 2
napięcia zewnętrznego do ±15 V. Czas narastania sygnału prostokątnego jest poniżej 10 ns przy jednocześnie małej wartości wyskoku napięcia. Oprócz funkcji podstawowych generator HM8131-2 ma funkcje szumu białego i różowego oraz modulacji FSK i PSK. Sygnały są wytwarzane techniką DDS [bezpośrednia synteza cyfrowa], dzięki czemu mają wysoką dokładność i stabilność syntezatora. Sygnały arbitralne są dostępne w zakresie do 10 MHz, przy rozdzielczości pionowej 12 bitów. Sygnał jest odczytywany z szybkością 40 MSa/ s, a głębokość pamięci wynosi 4 kilosłowa lub 16 kilosłów. Dane przebiegu oraz wartości nastaw przyrządu można zapisywać na karcie S-RAM. Generator HM8131-2 wyposażono w wewnętrzny edytor przebiegów arbitralnych, który pozwala dowolnie ustawiać wartości poszczególnych punktów projektowanych przebiegów. Generator HM8131-2 można indywidualnie wyzwalać lub bramkować. Można do niego też dołączyć zewnętrzne źródło sygnału referencyjnego, aby zwiększyć dokładność jego precyzyjnego oscylatora wewnętrznego. Funkcja master slave umożliwia synchronizację pracy maksymalnie trzech generatorów. HM8131-2 charakteryzuje się bardzo szybkim stopniem wyjściowym o szerokim paśmie, małych szumach i niewielkim wyskoku napięcia. Generator funkcyjny HM8150 używa bezpośredniej, cyfrowej syntezy częstotliwości (DDS) do generacji stabilnych, niezniekształconych sygnałów i gwarantuje optymalne parametry. Zakres częstotliwości rozciąga się od 10 mhz do 12,5 MHz, a amplitudę i częstotliwość wybranego sygnału można odczytać na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym o dużym kontraście. HM8150 pozwala też na bezpośredni dostęp do standardowych sygnałów takich jak sinusoidalny, prostokątny, trójkątny, piłokształtny i impulsowy i to za naciśnięciem przycisku. Sygnały sinusoidalne i prostokątne mogą być generowane w zakresie do 12,5 MHz. Krótki czas narastania <10 ns i minimalny wyskok HM8150 są świadectwem jego wysokiej jakości, wyjątkowej w tej klasie cenowej. Dodatkowa funkcja arbitralna, o szybkości Generator arbitralny HM8150 próbkowania 40 MSa/s pozwala użytkownikowi generować własne przebiegi. W trybie impulsowym można generować impulsy dodatnie lub ujemne o regulowanej szerokości od 100 ns, przy maksymalnej szybkości powtarzania równej 5 MHz. Stopień wyjściowy dostarcza maksymalne napięcie 20 Vpp (przy nieobciążonym wyjściu), jest zabezpieczony przed zwarciem i przed doprowadzeniem napięcia z zewnątrz do ±15 V. Modulowany sygnał wejściowy umożliwia modulację amplitudy syntezowanego sygnału od 0 do 100% w paśmie 20 khz. Listę funkcji uzupełnia funkcja przemiatania, którą łatwo się konfiguruje oraz zewnętrzne wyzwalanie i bramkowanie. Należy zaznaczyć, że zasilacz HM8143 jest także generatorem funkcyjnym. Pozwala on na wytwarzanie przebiegów prądowych do 2 A definiowanych przez użytkownika. Zakres częstotliwości wytwarzanych sygnałów rozciąga się do 50 khz, przy czym maksymalna liczba punktów definiowanych przez użytkownika wynosi 1024. Generatory sygnałowe HM8134-3 i HM8135 wytwarzające sygnały w.cz. są bardzo precyzyjnymi syntezatorami częstotliwości od 1 Hz do 1,2 GHz i odpowiednio do 3 GHz. Tryby pracy i funkcje Wyzwalanie W trybie pracy bazywanym wyzwalanym sygnał wyzwalający dołącza się do wejścia sygnału wyzwalania generatora funkcyjnego. W trybie tym zewnętrzny sygnał wyzwalający będzie synchronizowany. Oznacza to, że sygnał wyzwalający przygotowuje generator do następnego okresu przebiegu, który zawsze zaczyna się od zera. W zależności od długości sygnału wyzwalania będzie generowany 3
Programowane przyrządy pomiarowe serii 8100 zbocza sygnału bramkującego sygnał wyjściowy generatora startuje w dowolnym punkcie okresu i kończy się tez w dowolnym punkcie wraz ze zboczem opadającym sygnału bramkującego. Zasilacz arbitralny HM8143 jeden lub kilka kompletnych okresów sygnału. Gdy okres sygnału zacznie się, to zostanie on ukończony, nawet wtedy gdy w międzyczasie sygnał ten zniknie. Sygnał sinusoidalny rozpoczyna się w zerze w wraz z doprowadzeniem zbocza narastającego. Generacja sygnału sinusoidalnego kończy się po zakończeniu ostatniego pełnego okresu następującego po opadającym zboczu sygnału wyzwalającego Sygnał burst Sygnały burst można generować doprowadzając zewnętrzny sygnał wyzwalający. Sygnał ten można doprowadzić za pośrednictwem interfejsu szeregowego lub z generatora zewnętrznego. Stąd sygnał z generatora jest zawsze obecny na wyjściu tak długo, jak długo sygnał bramkujący jest w stanie wysokim. Sygnał z generatora zanika natychmiast w momencie, gdy sygnał bramkujący przechodzi w stan niski. Widać to na rysunku z lewej strony. Tryb przemiatania Gdy uatywni się tryb przemiatania, to zaświeca się dioda LED. Parametry przemiatania takie jak: czas przemiatania, częstotliwość startu i częstotliwość stopu przemiatania są wybierane niezależnie i można je zmieniać w trakcie pracy generatora. Jeśli w trakcie pracy generatora zmieni się którykolwiek z wymienionych parametrów, to cykl przemiatania kończy się natychmiast i rozpoczyna się nowy. Wyświetlacz wskazuje aktualne nastawy parametrów. Ta zdolność generatora do zmiany parametrów w czasie rzeczywistym pozwala bezpośrednio oceniać wpływ na sygnał wyjściowy różnych parametrów. Syntezator w.cz HM8135 Narastające zbocze sygnału wytwarza sygnał burst Bramkowany sygnał wyjściowy W trybie arbitralnym sygnał burst będzie wytwarzany przez krótki sygnał wyzwalający. Ze względu na to, że szerokość tego sygnału jest mniejsza od okresu sygnału burst, zatem będzie generowany tylko jeden pełen sygnał burst. Tryb bramkowania Także w trybie bramkowania sygnałem wyjściowym z generatora można sterować sygnałem doprowadzanym do zewnętrznego wejścia wyzwalania. Tryb bramkowania jest asynchronicznym rodzajem pracy. Oznacza to, sygnał bramkujący bramkuje sygnał wewnętrzny doprowadzany do wyjścia generatora. W trybie wyzwalania jest inaczej sygnał wyjściowy zawsze zaczyna się w zerze. W trybie bramkowania nie ma korelacji między sygnałem bramkującym a sygnałem generowanym. Po doprowadzeniu narastającego Wyzwalaniem zboczem narastającym Jeśli częstotliwość startu wybierze się mniejszą niż częstotliwość stopu, to cykl przemiatania rozpocznie się w kierunku od mniejszej częstotliwości do większej. Jeśli natomiast wybierze się częstotliwość startu większą od częstotliwości stopu, to cykl przemiatania rozpocznie się od częstotliwości większej w kierunku częstotliwości mniejszej. Przemiatanie w generatorze HM8131-2 może być liniowe lub logarytmiczne, można też wybrać wartość czasu przemiatania. Częstotliwość sygnału wyjściowego można zmieniać sko- 4
Przemiatany sygnał wyjściowy kowo. Zależnie od wybranego czasu przemiatania liczna skoków może być różna. Modulacja amplitudy AM W trybie modulacji AM sygnał nośnej w.cz jest modulowany sygnałem m.cz. Parametr stopień lub głębokość modulacji wskazuje na procentowe zmodulowanie sygnału nośnej. Na rysunku z prawej strony przedstawiono nośną zmodulowaną w 100 procentach. Następny z kolei rysunek przedstawia efekt zastosowania głębokości modulacji równej 50%. FSK Kluczowanie przesunięciem częstotliwości W trybie FSK sygnał zmienia się między dwoma częstotliwościami wybieranymi indywidualnie. Pierwsza z częstotliwości f0 jest też nazywana częstotliwością nośną, a druga częstotliwość f1 częstotliwością przeskoku. Zmiana częstotliwości zależy od sygnału doprowadzanego do wejścia zewnętrznego wyzwalania. Częstotliwości nośnej i sygnału przeskoku można wybierać niezależnie. Wewnętrzne źródło sygnału - generator HM8132-2: VO = 10 Vpp, 20 khz, 5 V/cm, generator ustawiono na głębokość modulacji równą 100%. Generator 1: Ve = 1,40 Vp, 1 khz, 1 V/dz; HM81321-2: Ua = 10 Vpp, 20 khz, 5 V/dz; generator ustawiono na głębokość modulacji równą 50%. PSK Kluczowanie przesunięciem fazy W trybie modulacji PSK sygnał zmienia swoją fazę zależnie od sygnału wyzwalającego. Na rysunku z lewej strony przedstawiono sygnał prostokątny o poziomie TTL (5 V). Widać na nim też sygnał sinusoidalny w miejscu przejścia przez zero, który jest zsynchronizowany ze zboczami sygnału prostokątnego. Jest to sygnał sinusoidalny, który nie jest jeszcze przesunięty w fazie. Drugi z przedstawionych sygnałów, który jest odcięty jest sygnałem PSK. Sygnał ten jest przesunięty w fazie o Ph0=70 w czasie gdy sygnał wyzwalania ma poziom wysoki i wraca do Ph1=0 gdy sygnał wyzwalania zmienia poziom na niski. Tryb arbitralny Sygnały arbitralne są generowane cyfrowo i mogą być definiowane w prosty sposób. Zwykle sygnał arbitralny definiuje się przez podanie pewnej liczby amplitud określających kształt sygnału w trakcie jednego okresu. Użytkownik może dowolnie definiować sygnały zapisywane w pamięci, przy czym ich parametry nie mogą one przekraczać wartości podanych w danych technicznych generatora. Po zdefiniowaniu sygnału można przywołać go z pamięci jak każdy inny przebieg. Istnieje kilka sposobów definiowania sygnałów arbitralnych. Jedną z metod jest użycie klawiatury znajdującej się na płycie czołowej generatora oraz edytora arbitralnego zawartego w oprogramowaniu firmowym generatora HM8131-2. Definiowanie przebiegów jest możliwe za pomocą wbudowanego standardowego interfejsu RS-232 lub opcjonalnego USB lub IEEE-488. Można też pobrać przebieg z oscyloskopu. Oprogramowanie niezbędne do transmisji danych za pośrednictwem inter- Sygnał zmodulowany FSK 500 Hz / 2 khz sygnał zmodulowany PSK Ph0=70 ; Ph1=0 - przesunięcie fazy 5
Programowane przyrządy pomiarowe serii 8100 fejsu szeregowego jest dostępne na stronie internetowej firmy HAMEG. Należy jednak pamiętać, że definiowane i cyfrowo generowane przebiegi mogą zawierać harmoniczne dużo wyższych rzędów (dużo powyżej niż sam przebieg źródłowy). Należy zwracać uwagę na ewentualne efekty wpływów tych harmonicznych na testowane układy. Szumy Generator HM8131-2 wytwarza też sygnał postaci szumu białego i różowego. Szum biały zawiera sygnały o wszystkich częstotliwościach od zera do nieskończoności. Jak dotąd szumu białego w nieskończoności nie określono [choć producent pracuje nad tym]. HM8131-2 wyróżnia się szerokością pasma szumu białego o częstotliwości 10 MHz. Szum różowy oznacza, że widmo częstotliwości zredukowano do 100 khz. Napięcie offsetu Istnieje możliwość dodawania do sygnału wyjściowego sygnału offsetu dodatniego lub ujemnego. Wybór napięcia offsetu jest bardzo prosty, Jest to też możliwe za pomocą klawiatury lub pokrętła. Jeśli sygnał wyjściowy zawiera offset, to wskażą to diody LED. Poniższy rysunek przedstawia dwa sygnały. Dolny nie ma offsetu i jest odniesiony do ziemi. Jego amplituda wynosi 10 Vpp. Górny natomiast jest przesunięty o offset +5 V. Oznacza to, że sygnał jest przesunięty o +5 V w kierunku dodatnim. Maksymalny offset: karta z dwoma przebiegami sinusoidalnymi. wysoką częstotliwość wewnętrznego oscylatora równą 200 MHz rozdzielczość czasu wynosi 10 ns. Dodatkowe funkcje sterujące i wyzwalania są dostępne za pośrednictwem wejść umieszczonych z tylu przyrządu. Znajdują się też tam wejścia: uzbrajania, bramkowania i wyzwalania oraz wyjścia sygnałów bramkowania i wyzwalania. Pomiary częstotliwości Przy pomiarze częstotliwości wysoka czułość wejściowa nie zawsze jest potrzebna. Częstościomierz staje się wtedy czuły na zakłócenia. Stąd też pomiar częstotliwości należy wykonywać przy możliwie największym tłumieniu. Jeśli sygnały mają składową stałą, to powinno się ją zablokować kondensatorem. Takie sprzężenie dla sygnałów przemiennych może być niekorzystne, gdy mierzy się małe częstotliwości. Gdy na sygnał w.cz jest nałożony sygnał m.cz., to można wtedy włączyć filtr dolnoprzepustowy. Pomiary odstępu czasowego W trybie obsługowym jest mierzony odstęp czasowy A/B czyli czas między impulsem startowym na wejściu A, a impulsem stopu na wejściu B. Jeśli mamy zmierzyć szerokość impulsu, to sygnał należy dołączyć tylko do wejścia A. Pomiar szerokości impulsu Pomiar szerokości impulsu jest specjalnym Uniwersalny częstościomierz Uniwersalny częstościomierz HM8123 wyróżnia się trzema bardzo czułymi wejściami i pozwala na pomiar sygnałów z zakresu częstotliwości (od d.c. do 3 GHz). Ze względu na Częstościomierz uniwersalny HM8123 6
przypadkiem pomiaru odstępu czasowego. Sygnał dołączony do wejścia A jest też dołączony wewnętrznie do wejścia B. Szerokość impulsu można zmierzyć odpowiednio wybierając zbocze wyzwalania dla wejść A i B. Pomiar zacznie się na wejściu A, a zatrzyma się na wejściu B. Uzbrajanie Funkcja uzbrajania nie pozwala, aby sekwencja zliczająca była wyzwalana przez sygnały zakłócające. Wejście uzbrajania jest niczym innym tylko dodatkowym wejściem sygnału wyzwalania. Tak długo jak na tym wejściu panuje poziom niski, tak długo częstościomierz nie zacznie nowego pomiaru. Pomiar zacznie się natomiast wtedy, gdy sygnał uzbrajania zmieni stan na wysoki i zostaną spełnione warunki wyzwalania, a także upłynie czas synchronizacji. Tryb bramkowania Wejście bramkowania pozwala na pełne sterowanie czasem startu i stopu licznika częstościomierza. Gdy wybierze się tę funkcję i gdy na wejściu bramkowania panuje poziom niski, to częstościomierz przygotowuje się do nowego pomiaru. Pomiar zacznie się wtedy, gdy sygnał bramkowania zmieni stan na wysoki i upłynie czas synchronizacji. Pomiar zakończy się, gdy sygnał na wejściu bramkowania zmieni stan na niski. Zewnętrzny sygnał bramkowania ma większy priorytet niż wybrany sygnał bramkowania. 7