Úvod

Do redakce HW serveru se nám dostala na otestování osciloskopická zásuvná karta pro PC od firmy ETC, model M221. Jedná se o dvoukanálovou analogově-číslicovou zásuvnou 16-bitovou ISA kartu, která je vybavena pro záznam vstupního analogového signálu a jeho následné zpracování osobním počítačem. Její konstrukce umožňuje použití jako digitální paměťový osciloskop, ovládaný s veškerým komfortem, který zaručuje operační systém Windows.

Obsah 1. a 2. dílu :

1. Základní parametry osciloskopu
2. Instalace hardware a software do PC, uvedení do provozu
3. Software
4. Hardware
5. Dokumentace
6. Závěr
7. Použité měřicí přístroje
8. Použitá literatura

A) Vertikální systém

B) Spouštění časové základny

C) Časová základna

D) Kompenzační generátor

2. Instalace hardware a software, uvedení do provozu

Karta se dodává v polepené krabici z tvrdého papíru, chráněné průhlednou plastovou fólií. Po jejím otevření vás přivítá úhledně zabalený návod, kopie potvrzení o zkouškách EMC, několik kablíků pro spojení dvou těchto karet do čtyřkanálového systému, disketa a samotná karta digitálního osciloskopu. Potud je všechno v naprostém pořádku a zůstane tak i při následné instalaci do PC. Nedostatkem je, že v balení nejsou obsaženy měřicí sondy, což uživateli neumožní pracovat systémem "Plug-n-Play". O měřicích sondách však budu mluvit dále.

Po uvolnění nezbytné ISA sběrnice, zasunutí a uchycení karty šroubkem můžete počítač zapnout. Pozn. při instalaci se doporučuje umístit tuto kartu co nejdále od zdroje počítače, a já dodávám, že také od grafické a zvukové karty.

Po spuštění Windows a velmi snadné instalaci ovládacího programu ETC Scope z dodané diskety můžete začít měřit. Pokud jste neměnili nastavení karty ani software, měl by osciloskop fungovat na první spuštění ovládacího programu. Jsou-li v počítači instalována dvě tato zařízení, je nutné druhé zařízení přidat v konfiguraci programu nebo jej nechat vyhledat automaticky. Automatické vyhledávání zařízení funguje (na všech našich testovacích počítačích) bezchybně.

3. Software

Software, přibalený ke kartě, byl určen pro operační systém Windows 95/98. Umožňuje běžné ovládání osciloskopu tak, jak jsme zvyklí na klasických digitálních osciloskopech, se specifiky danými operačním systémem.

Zde je názorná ukázka prostředí programu:

Software se dodává pro operační systémy (vždy pro jediný z nich) MS Windows 3.1, MS Windows 95/98, Windows NT, Windows 2000 (bude) a Linux (bude). Win-OS/2 se přestává podporovat (informace od výrobce). SW se dodává ve třech jazykových verzích (slovenská, anglická a německá, taktéž je v balení pouze jedna z nich). Musím se přiznat, že mi nečiní potíže používat ani jeden z výše uvedených jazyků a proto mě nevyvedlo z míry, že používám ovládací SW ve slovenské verzi.

Program po spuštění zobrazí na monitoru PC čelní panel digitálního osciloskopu (viz výše), vyplněný většinou potřebných ovládacích prvků, od nastavení vertikálního a horizontálního systému, posunutí, spouštění až po volbu ovládacího panelu pro další instalovaná zařízení. Zhruba uprostřed je "obrazovka" osciloskopu, nad ní se nacházejí informační pole s údaji o velikosti napětí mezi horizontálními kurzory, citlivost (napětí na dílek) apod. Vlevo od obrazovky jsou ovládací prvky kurzorů, ovládání zobrazení jednotlivých kanálů, režim zobrazení (bodové/spojité, ořezávání) a matematické funkce (od součtu a rozdílu kanálů až po FFT). Pod “obrazovkou” se nacházejí ovládací prvky pro uložení a načtení dat z disku, ovládání časové základny a časová lupa. A konečně vpravo od displeje se nacházejí přepínače vstupní vazby, vertikální posun zobrazeného signálu, přepínání citlivosti a digitálního stínění a nastavení zdrojů synchronizace. 

Všechny ovládací prvky fungují tak, jak by od nich uživatel očekával.V menu lze zapnout bublinkovou nápovědu, která usnadní při seznamování se s přístrojem a hodně pomůže vyznat se v ovládací ploše. Při častějším používání již tato nápověda zdržuje a proto ji lze vypnout.

Rád bych upozornil na implementaci normálních i některých méně obvyklých funkcí, jako je inverze jednotlivých kanálů, jejich součet a rozdíl, X-Y režim, FFT, MultiWave a střední hodnota signálu.

Mám však k tomuto software několik výhrad, které jsem vypozoroval během měření. Nechám čtenáři, ať sám posoudí, zda jsou oprávněné:

Osciloskop nelze ovládat pomocí klávesových zkratek. Měřím-li v nějakém složitějším prostředí, pak nemám volnou ruku a tolik prostoru pro ovládání myši. To při nutnosti přepínat napěťové rozsahy a časovou základnu během měření znamená, že položím měřicí sondu, myší naleznu potřebný rozsah (již bez zobrazovaného průběhu), přiložím měřicí sondu a doufám, že jsem nastavil správný rozsah. Při častějším používání přístroje by nebylo obtížné naučit se několik (jednopísmenných) zkratek pro změnu základních parametrů měření.

Nastavení vertikální polohy stopy je řešeno tahovými palci. Posun palce myší vyžaduje značnou trpělivost, potřebujete-li srovnávat dva signály jejich překrytím. Lepší by bylo doplnění těchto ovládacích prvků i číselnou vstupní řádkou nebo alespoň malými tlačítky na okrajích, které by posouvaly stopou po jednotlivých krocích.

Na displeji se nezobrazuje žádná značka nulové polohy (viz např. digitální osciloskop Tektronix). Tím uživatel přichází o informaci, kde je umístěna nulová úroveň vstupního napětí. Předpokládám, že důvodem je absence možnosti uzemnění vstupu, takže nulová stopa se musí kalibrovat během měření ručně.

Kurzory i jejich ovládání a zobrazení je velmi dobře vyřešeno. Práce s kurzory však umožňuje pouze ruční ovládání. Chybí mi funkce Automatická detekce středního, efektivního a špičkového napětí, což by uživateli urychlilo měření, místo aby pracně přesouval kurzory ručně. Dále by svislé kurzory mohly automaticky zobrazovat periodu signálu (jsou-li tyto funkce zapnuté).

V režimu časové lupy (B Sweep) lze zobrazeným průběhem pohybovat v horizontálním směru jen velmi pomalu, protože nastavený krok posuvníku je asi čtyři nebo pět bodů. To je dost málo, máte-li na obrazovce složitý průběh, který si potřebujete podrobně prohlédnout lupou a nedokážete se v režimu časové lupy rychle, ale přesně po celém průběhu pohybovat.
 
 

Dost důležitým problémem z hlediska dalšího zpracování dat je skutečnost, že i když program navzorkuje 8000 vzorků, na disk ukládá jen hodnoty zobrazené na displeji (tj. 400 bodů). Znemožňuje to následnou analýzu dat v jiném programu (např. vzájemnou korelaci měřených signálů, parametrickou frekvenční analýzu atd.)

Občas se stane, že v režimu zobrazení bez časové lupy se signál na obrazovku nepřekreslí zcela správně (nezobrazí zřetelně peaky) - pomůže např. pohnout libovolným kurzorem.

Při přepnutí citlivosti se na obrazovce mění poloha nulové stopy napětí. Tato změna znepříjemňuje vizualizaci signálu a jeho analýzu a uživatele nutí vždy překalibrovat nulovou pozici.

Rád bych se zmínil o funkci FFT. Ta zobrazuje na displeji pro periodu vymezenou dvěma kurzory spektrální složky signálu. Zobrazení hodnot amplitudy jednotlivých harmonických je řešeno zobrazením dialogového okna (vlevo), ve kterém jsou uvedeny některé harmonické (větší než nějaká implicitně nastavená hodnota). Uvítal bych ale i zobrazení dalšího kurzoru, kterým bych v rozsahu zobrazených harmonických mohl pohybovat a odečítat jednotlivé hodnoty amplitud pomocí tohoto kurzoru.

Posledním postřehem k software je skutečnost, že program je navržen pro rozlišení 640x480 obrazových bodů a nelze jej maximalizovat na větší plochu. Taktéž displej nelze zvětšit. To již při běžném rozlišení 1024x768 znamená, že uživatel se na displej "dívá lupou". Výrobce argumentuje tím, že zvětšením displeje by se zmenšila přesnost zobrazení. Podle mne by se však zvětšila přehlednost zobrazeného průběhu a v konečném důsledku (s použitím kurzorů) i přesnost odečítání hodnot, protože by nehrozilo, že kurzor "netrefíte" na správný pixel. Maximalizaci, zvětšení displeje nebo zvětšení výřezu mezi čtyřmi kurzory jsem viděl úspěšně implementovanou jak na špičkových stolních přístrojích (HP Infinium), tak i u jiného výrobce zásuvných osciloskopických karet do PC. 


Pokračování příště..

8. Použitá literatura

[1] Dokumentace k digitální měřicí kartě M221, dodaná v originálním balení
[2] Prezentační materiály a dokumentace k digitálním osciloskopům firmy Tektronix
[3] Prezentační materiály a dokumentace k digitálním osciloskopům firmy Hewlett Packard
[4] S. Ďaďo, M. Kreidl: Senzory a měřicí obvody, ČVUT 1996
[5] M. Mikulec, V. Havlíček: Základy teorie elektrických obvodů 1 a 2, ČVUT 1997
[6] p. Havlík: Číslicové osciloskopy, KTE magazíny, 1999
 
 

V ČR prodává FANDA Elektronik
Další informace najdete na stránce firmy FANDA Elektronik : http://www.ei.cz/etc/index_cz.htm

Firmu ETC najdete na adrese : www.etcsk.com