Осциллограф цифровой (14 бит) ADS-6222H

Портативный цифровой мультиметр, это, наверное, самый распространенный измерительный прибор, который, пожалуй, есть в каждой измерительной лаборатории, у каждого инженера и техника.

Идея совместить мультиметр и осциллограф выглядит очень логичной и востребованной. В ходе разработки, отладки и обслуживания электронных систем на одной и той же плате возникает необходимость как измерений напряжений, токов, сопротивления (мультиметр), так и наблюдения формы сигналов и ее динамики (осциллограф).

Нужен ли осциллограф со встроенным мультиметром? Ведь цифровой осциллограф сам способен выполнять некоторые функции мультиметра, а именно – измерять постоянное и переменное напряжение, измерять частоту сигнала. Если к осциллографу подключить токовые пробники, это расширит его возможности измерением постоянного и переменного тока…

Начнем с того, что аналого-цифровое преобразование у осциллографа – скоростное и, как правило, 8-разрядное. Т.е. точность одиночного измерения не превысит 0,4%. У современных прецизионных мультиметров используются медленные АЦП, но имеющие большую разрядность, что обеспечивает точность зачастую на порядок лучше. Так для прецизионного цифрового мультиметра АКТАКОМ АМ-1189 точность измерений постоянного напряжения составляет 0,02%, что в 20 раз лучше. С другой стороны потребность в высокой точности измерений возникает далеко не всегда, поэтому возможности измерения напряжения с помощью АЦП цифрового осциллографа небесполезна для комбинированных приборов.

Осциллограф не может измерить сопротивление, как это делает мультиметр. Ведь для этого необходимо в измерительную цепь подавать тестовый ток, который не могут вырабатывать входные каскады осциллографа (да они и не рассчитаны на подачу сигнала от внешнего источника тока).

По этой же причине осциллограф (в отличие от мультиметра) не может осуществлять прозвонку цепи, измерять емкость, индуктивность и тестировать диоды и транзисторы (обычный функционал для мультиметра).

Важным моментом является то, что обычно измерительные разъемы мультиметра гальванически развязаны от питающей сети (хотя бы в силу батарейного питания). Среди осциллографов такой возможностью обладают только дорогие приборы с гальванической развязкой входов или батарейным питанием.

Все это показывает, что осциллограф не полностью может заменить мультиметр, и комбинированные приборы, совмещающие в одном корпусе осциллограф и мультиметр, востребованы потребителями.

Наиболее удачно смотрится встраивание мультиметра в портативные осциллографы. Это объясняется потребностью пользователя такого прибора сэкономить место и снизить вес сумки, которую нужно брать на выезд, а также наличием в таких приборах батарейного питания и подходящим форм-фактором.

При получении новой батареи она может быть не полностью заряжена. Перед первым использованием зарядите аккумулятор минимум в течение 12 часов. После полной зарядки аккумулятора его может хватить от 2 до 4 часов работы в зависимости от конкретной модели прибора, интенсивности использования, температурных режимов эксплуатации и пр.

При подаче питания на осциллограф от батареи в правом верхнем углу дисплея будет отображаться индикатор заряда батареи.

Если индикатор не появился, то включите его через меню:
Нажмите кнопку UTILITY, далее Function в нижнем меню и затем выберите пункт Display в левом меню. Далле в элементе меню Battery выберите ON для отображения символа установленной батареи.

Если символ батареи отображается без заливки, то прибор сможет работать не более 5 минут.

Для зарядки батареи, находящейся в приборе, используется сетевое питание прибора. Только при работе прибора от сети батарея заряжается.

Обычное напряжение в бытовой однофазной сети, как известно, 220 вольт ±5%, т.е. в диапазоне от 209 до 231 вольт. Однако, это напряжение переменное, и это означает, что в каждый момент времени амплитуда значения напряжения отличается от амплитуды напряжения в следующий момент – представим себе синусоиду, в которой каждая соседняя точка графика имеет разную высоту над линией «0». Максимальное значение амплитуды в бытовой сети составляет 310 В. Но это максимальное значение, через четверть периода значение амплитуды будет равно «0». В этом случае необходимо знать некий средний уровень, при котором можно считать, что переменный ток проделывает такую же работу, какую бы проделал постоянный ток аналогичного напряжения. Определить эту величину можно, если значение максимальной амплитуды разделить на √2, т.е. 310 / √2 = 219,858 вольт. Это напряжение называют действующим или среднеквадратичным.

Таким образом, для того чтобы наблюдать синусоиду 220 В сетевого напряжения на экране, настройки осциллографа должны предусматривать отображение сигнала с максимальны амплитудным значением пик-пик не менее 620 вольт и применение соответствующего пробника (в большинстве случаев понадобится пробник с коэффициентом деления 1:100).

Внимание! Следует отметить, что в данном случае пользователь правильно использует батарейный прибор для измерения параметров напряжения сети. В любом случае, при проведении таких измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности. Необходимо обеспечить защиту от плавающих потенциалов и гальваническую развязку измеряемой цепи и прибора. Наиболее правильно использовать дифференциальные пробники типа DP-40LV, которые также можно использовать не только с приборами с батарейным питанием, но и со стационарными приборами с питанием от сети переменного тока. Также возможно использование и обычных пробников с коэффициентом деления 1:100, например производства ROHDE&SCHWARZ RT-ZI10 или Fluke VPS420-R, которые имеют защищенные металлические (корпус разъема) части, препятствующие контакту оператора с токоведущими частями. В крайнем случае, соблюдая все меры осторожности, не допуская прикосновения к оголенным частям прибора и пробника, можно использовать пробник HP-9258 с открытым не изолированным корпусом разъема.

1. Нажмите на панели управления осциллографа кнопку «save». На экране прибора станет доступно меню настройки сохранения данных.

2. Кнопками под экраном прибора задайте настройки:

• Тип

  Сигнал: Формат сохранения - осциллограмма
  Настройки: Формат сохранения - установки
  Изображение: Формат сохранения - изображение
  Запись: Режим покадрового регистратора

• Источник

  Канал1

  Канал2

  Матем.

  Все.

• Ячейка&Вызов - вызов из ячейки памяти.

• Место хранения – usb-накопитель.

• Кнопка Сохр. запускает процедуру сохранения.

На экране осциллографа откроется окно, предлагающее задать имя файла, в который будут сохранены данные.

Вращением рукоятки «Multipurpose» выбираются нужные клавиши экранной клавиатуры. Нажатие на эту рукоятку производит ввод выбраного символа. После задания имени файла, переместите курсор на экранную клавишу «enter» и нажмите. Данные запишутся в указанный файл. Далее их можно просмотреть с помощью програмного обеспечения AKTAKOM DSO-Soft6000

1. Для активации режима и входа в меню одноканального генератора нажмите кнопку AFG.
2. Выберите Arb в нижнем меню, а затем Others в правом боковом меню, далее выберите Built-in
3. Выберите Common в правом боковом меню.
4. Вращением ручки поворотного регулятора М или при помощи сенсорного экрана выберите пункт Trapezia
5. В боковом меню настройте его параметры. Нажмите Frequence (Частота) и данный пункт сменится на Period (Период). Задайте 1 МГц через сенсорный экран или при нажатии на ручку поворотного регулятора появится всплывающая цифровая клавиатура
6. Для двухканального генератора попеременным нажатием кнопки CH1/2 выберите нижнее меню канала 1 (нижнее меню, боковое меню и настройки аналогично меню одноканального генератора) и канала 2 (нижнее меню, боковое меню и настройки аналогично меню одноканального генератора).

Условия эксплуатации:

1. Питающее напряжение, температура хранения и эксплуатации см. в разделе "Технические характеристики".
2. Относительная влажность не более 80% при температуре 0…40 °С.
3. Атмосферное давление от 630 до 795 мм рт. ст.
4. В помещениях хранения и эксплуатации не должно быть пыли, паров кислот, щелочей, а также газов, вызывающих коррозию.
5. Эксплуатация прибора допускается только в зонах, защищённых от статического электричества и электромагнитного излучения.
6. После пребывания в предельных условиях (хранения, транспортировки) время выдержки прибора в нормальных (эксплуатационных) условиях не менее 2 часов.
7. Питание: сеть переменного тока напряжением (220 ± 20) В частотой (50 ± 2) Гц.
8. Не допускается закрывать вентиляционные отверстия. Минимальное расстояние 25 мм по сторонам.
9. Для чистки прибора снаружи используйте слегка смоченную тряпочку. Не пытайтесь чистить прибор внутри. Перед чисткой отключите прибор от сети и включайте только после полного высыхания.
10. При эксплуатации не допускаются следующие действия, приводящие к отказу от гарантийного обслуживания прибора:
    • Падение и воздействие вибрации на прибор.
    • Не допускается подача на входные разъемы прибора напряжения, превышающего максимально разрешенное значение.
    • Не допускается подача на входы осциллографа напряжения, гальванически связанного с сетью, без использования специально предназначенных для этого устройств, например, дифференциальных пробников.
    • Используйте подходящую защиту от превышения напряжения.
    • Применяйте пробники, специфицированные только для данного типа прибора.
    • Не допускается замыкать накоротко выходные или входные разъемы прибора.
    • Не допускается подача внешнего напряжения, превышающего допустимые значение на входные разъемы синхронизации.
    • Не допускается подача на вход синхронизации внешнего сигнала с неправильной полярностью.
    • Не допускается подключение к выходам прибора емкостной (без предварительной разрядки) или индуктивной нагрузки.
    • При подключении кабелей нельзя путать входные разъемы с выходными.
    • Разрешается использование предохранителей специфицируемых только для данного продукта.
    • Неудовлетворительная вентиляция приведет к перегреву и поломке измерительного прибора.
    • Используйте только специфицированные для данного прибора батареи.
    • Замена батареи питания производится только при отключенном приборе.
    • Не подвергайте батарею питания прибора воздействию высокой температуры, влажности или ударов.
    Это может привести к повреждению прибора и частичной или полной потере его работоспособности
    Неисправность предохранителя означает нарушение условий эксплуатации прибора.

• ADS-6000FG1 и ADS-6000FG2 Опции встроенного генератора;
• ADS-6000DMM Опция встроенного мультиметра
• ADS-6000DEC Опция декодирования I2C/SPI/RS232
• ADS-6000CAN Опция декодирования CAN
• ADS-6000VGA Опция VGA выход
• ADS-6000TDS Опция сенсорного дисплея

На самом деле никакой проблемы нет.

Просто нужно учитывать, что вы работаете на цифровом осциллографе, который оцифровывает сигнал с различной частотой дискретизации в зависимости от выбранной горизонтальной развертки, а затем соединяет плавной линией (интерполирует) оцифрованные точки, восстанавливая реальную форму сигнала.

Для примера предположим, что вы измеряете сетевое напряжение частотой 50 Гц на развертке 10 мс/дел с частотой дискретизации 20 кГц (kSa/s).

Один период сигнала (20 мс), оцифрованный в этом режиме, 20Е-03(сек) * 20Е03(1/сек) = 400 точек. Этого вполне достаточно, чтобы корректно восстановить и интерполировать синусоиду частотой 50 Гц (т.е. периодом 20 мс).

Нормальное отображение при развертке 10 мс/дел:

Искажение формы того же сигнала на развертке 10 с/дел:

На втором экране развертка установлена в положение 10 с/дел, а частота дискретизации на такой развертке получилась 20 выборок в секунду (20 Sa/s). Т.е. на один период сигнала 20 мс пришлось: 20Е-03(сек) * 20(1/сек)=0,4 точки. Т.е. восстановить (интерполировать по точкам) синусоиду, имея меньше одной точки на период невозможно, поэтому вы получили мешанину (т.н. "aliasing" или ложные частоты), образованную биениями измеряемой частоты и частоты дискретизации.

Чтобы корректно устанавливать режим сбора данных цифрового осциллографа следует придерживаться простого правила: частота дискретизации должна быть по крайней мере в 5-10 раз выше частоты сигнала, тогда у вас не будет парадоксов, которые наблюдаются на втором экране.

Все это касается любого цифрового осциллографа, и никак не связано ни с его типом, ни с пробниками.

Да, такая возможность есть у USB осциллографов Актаком, например у модели АСК-3102.

Но надо понимать, что записанный файл будет иметь большие размеры. Одна запись - это два байта измерений (по 8 бит на канал) и 4 байта – метка времени. Если процессы относительно медленные, например, доли секунд, то при частоте дискретизации 50 квыб/сек получается 300 тысяч байт в секунду, или 18 МБ в минуту, или 1 ГБ в час, что соответствует 24 Гб в сутки.

Для обработки такого файла потребуется специальное программное обеспечение (например, MATLAB). Кроме того, для ACK-3102 есть SDK комплект, и пользователи могут сами создать себе специальное тестовое приложение, в виде обычной программы или в LabView.

Буква «H» в индексе модели означает, что в приборе используется высокоскоростной АЦП, который позволяет добиться аппаратного разрешения по вертикали 12 и/или 14 бит вместо стандартных 8 бит.