Mérés és adatgyűjtés levelező tagozat

Az előadások a következő témára: "Mérés és adatgyűjtés levelező tagozat"— Előadás másolata:

1 Mérés és adatgyűjtés levelező tagozat
Elektromos mennyiségek mérése Mingesz Róbert 2014. április 4.

2 Tartalom BNC kábelek Oszcilloszkópok Jelgenerátorok
Multifunkciós műszerek Moduláris műszerek Műszerek kalibrálása Műszerek védelme

3 BNC és koaxiális kábelek

4 BNC Váltakozó jelek átvitele Bajonettzár
Analóg/digitális 3 GHz, 500 V Bajonettzár Jelvezeték (melegpont) + árnyékolás (általában föld) Hullámimpedancia: 50 Ω

5 Vezeték hullámimpedanciája
𝑍 0 = 𝑅+i𝜔𝐿 𝐺+i𝜔𝐶

6 Hullámimpedancia illesztése
Nem megfelelő illesztés ⇒ visszaverődés Kiküszöbölés: lezáró ellenállások

7 Oszcilloszkópok

8 Oszcilloszkóp Cél: váltakozó jelek mérése

9 Analóg oszcilloszkóp felépítése

10 Digitális oszcilloszkóp (DSO) felépítése

11 TDS 2002 C

12 Tektronix TDS 2002 C 250 000 Ft 2 Csatorna, 70 MHz 1 GS/s
2,5 kPont memória ADC: 8 bit USB host USB device

13 Példa kijelzett képre

14 Tektronix DPO 2024

15 Tektronix DPO 2024 Ft Sávszélesség: 200 MHz, Mintavételi ráta: 1 GS/s Rekord hossz: 1 Millió pont, 5000 wfm/s Analóg csatornák: 4 USB Host/Device, Ethernet option, Video out option Serial triggering / decode option (I2C, SPI, CAN, LIN, RS-232/485/UART) 29 automated measurements, FFT, Search, mark, zoom, analyse

16 Oszcilloszkóp bemenete
Bemenő impedancia: 1 MΩ / 50 Ω

17 AC/DC/GND állás

18 Mérőfejek Bemenő impedancia növelése Bemenő feszültség osztása
Erősítés Aktív/passzív mérőfejek

19 Példa passzív mérőfejre: Rigol RP2200
1x: 7 MHz sávszélesség 10x: 150 MHz sávszélesség, leosztja a bemenetet 9 000 Ft (Tipikus márkás mérőfejek: Ft)

20 Passzív mérőfejek felépítése

21 Mérőfej kalibrálása (kompenzálása)

22 Mérőfejek csatlakoztatása

23 Példa aktív mérőfejre: TDP0500
500 MHz, differenciális Ft

24 Kevert jelű oszcilloszkópok
Digitális bemenetek (mixed signal oszcilloscope, MSO) Csatornák száma (8, 16, ...) Választható logikai szintek Kommunikációs jelek értelmezése (busz, RS232) Példa: Tektronix MSO 2024 (kb Ft)

25 Kevert jelű oszcilloszkópok

26 Trigger Trigger forrása Auto (/ Scan) / Normal Edge / Impulse / TV
belső: CH1 / CH2 / ... Külső Line Auto (/ Scan) / Normal Edge / Impulse / TV Pretrigger: már a trigger előtt regisztrálja a jeleket Triggerelés logikai állapotokra

27 Trigger Holdoff Várakozás mielőtt egy új trigger eseményt figyelembe vennénk

28 Trigger: Él (Edge)

29 Trigger: impulzus Paraméterek Nagyobb / kisebb / egyenlő Időtartam
Küszöbszint Pozitív / negatív

30 Trigger: Runt Hibás impulzusok detektálása Paraméterek
Nagyobb / kisebb / egyenlő Időtartam Küszöbszintek Pozitív / negatív

31 Trigger: Rise/Fall time
Felfutási idő Paraméterek Gyorsabb/ lassúbb Időtartam Küszöbszintek Felfutó / lefutó

32 Mintavételezés Normál
Csúcsérték detektálása (peak detect / glitch capture) Átlagolás Ekvivalens mintavételezés: nagyobb mintavételi sebesség periodikus jelek esetén

33 Automatikus mérések Lehetséges kapuzás: Max / Min: csúcsértékek
Teljes mérés / kinagyított rész / periódusidő / kurzorok Max / Min: csúcsértékek Peak-to-peak High / Low: szélső értékek (zavarjelek nélkül) Amplitude Mean: középérték RMS: effektív érték

34 Automatikus mérések Overshot: túllövés Pulse count: ipulzusszám
Edge count: felfutó/lefutó élek száma Area: terület Frequency / Period Rise / Fall fime Pulse with / Duty Cycle Delay / Phase (két jel között)

35 Oszcilloszkópok tulajdonságai I.
Bemenő csatornák Analóg bemenetek (1, 2, 4) Bemenő impedancia (1 MΩ / 50 Ω ) Analóg sávszélesség (pl. 100 MHz) Függőleges érzékenység, felbontás (pl. 8 bit) Mintavételi frekvencia Valós idejű (pl. 500 kHz) / ekvivalens (5 GHz) Megoszlik a csatornák között? Glitch-ek érzékelése Vízszintes eltérítési sebesség

36 Oszcilloszkópok tulajdonságai II.
Memória Pl. 1 MSample Megoszlik a csatornák között? Kijelző Kapcsolat a külvilággal PC (USB, GPIB, ...) Monitor Egér, billentyűzet Pen-drive Nyomtató Eszköz vezérlése

37 További példák oszcilloszkópokra

38 Agilent MSOX3024

39 Agilent MSOX3024 8,5-inch WVGA 1 000 000 Waveform/s Memória: 2 M pont
4 csatorna, 200 MHz; 16 digitális csatorna 1,2 MFt Szoftveresen bővíthető: (memória, jelgenerátor, sávszélesség)

40 Agilent U1620A

41 Agilent U1620A 850 000 Ft Sávszélesség: 200 MHz
Mintavételi ráta: 2 GS/s* Rekord hossz: 2 Millió pont* *: egy csatorna mérése esetén Analóg csatornák: 2 USB Host/Device Beépített 4,5 digites multiméter

42 PicoScope 2105

43 PicoScope 2105 70 000 Ft Sávszélesség: 25 MHz
Mintavételi ráta: 100 MS/s (2 GS/s*) 8 bit felbontás Rekord hossz: 24 kMinta Analóg csatornák: 1 USB Device

44 PicoScope 5203

45 PicoScope 5203 450 000 Ft Sávszélesség: 250 MHz
Mintavételi ráta: 500 MS/s (20 GS/s*) 8 bit felbontás Rekord hossz: 16 MMinta Analóg csatornák: 2 Beépített jelgenerátor USB Device

46 PC szoftver

47 Jelgenerátorok

48 Jelgenerátorok Váltakozó jelek előállítása (szinusz, négyszög, ...)
Gerjesztőjelek előállítása a vizsgált rendszer számára (pl. átviteli függvénymérése)

49 Jelgenerátorok tulajdonságai I.
Analóg / digitális vezérlésű / DDS Előállított jelalakok: Szinusz Háromszög Négyszög (esetleg külön TTL kimenet) Impulzus Tetszőleges jelalak (memória) Moduláció Sweep (pl. frekvencia lineáris változtatása)

50 Jelgenerátorok tulajdonságai II.
Pontosság, stabilitás Frekvenciafelbontás Sávszélesség, maximális frekvencia Csatornák száma Logikai kimenetek Szinkronizáció/trigger

51 Agilent 33512B 160 MS/s mintavételi frekvencia 20 MHz sávszélesség
2 csatorna, 1MS/channel memória USB (host/device) / LAN / GPIB Ft

52 Rigol DG1022 100 MS/s mintavételi frekvencia 20 MHz sávszélesség
2 csatorna, 4 kS/channel memória USB (host/device) Ft

53 Tektronix AWG70002A 50 GS/s, 20 GHz, 10 bit
2 csatorna, 16 GS/channel memória USB (host/device) / LAN / GPIB Ár: Ft-tól

54 Spektrumanalizátorok

55 Spektrumanalizátorok
Jelek spektrális analízise Elsődleges alkalmazás: Rádiófrekvenciás áramkörök vizsgálata Pl. bluetooth, wifi Működés elve analóg / digitális szürőkörök / FFT

56 Spektrum analizátor - blokkvázlatok

57 Rohde Schwarz – R&S®FSVR30
Használtan: Ft

58 Multifunkciós műszerek

59 Multifunkciós műszerek
Analóg bemenetek, választható erősítés Analóg kimenetek Digitális I/O Számlálók PC csatlakozás A végrehajtott feladatot a számítógépen futó szoftver határozza meg

60 Egyedi műszerek Az adott feladathoz szabott:
bemeneti fokozatok kimeneti fokozatok Optimalizált méret, teljesítmény Egyedi doboz Egyedi csatlakozók Egyedi szoftver

61 MC USB-1616HS-BNC 16 AI, 1 MS/s, 16 bit, 7 input ranges
2 AO, 1 MS/s, 16 bit 16 digital I/O, 4 counter (frequency, period, pulse width...) Ft

62 MC USB-1616HS-BNC

63 NI USB-6008 8 AI, 10 kS/s, 12 bit 2 AO, 150S/s, 12 bit SW timed
12 digital I/O counter (32 bit) Ft

64 NI USB-6211 16 AI, 250 kS/s, 16 bit 2 AO, 250 kS/s, 16 bit
4 digital In, 4 digital Out counters (32 bit) Ft

65 NI USB Blokkvázlat

66 NI USB-6211 – Analóg bemenet

67 NI USB-6211 - Analóg bemenet bekötése

68 NI USB Digitális IO

69 NI USB-6366 8 Ch, 2 MS/s/Ch, szimultán mintavételezés
32 Msample memória 2 AO, 3,33 MS/s, 16 bit 24 DIO, HW timed 1 MHz, 4x 32-bit counter Ft

70 NI USB-6366 – Analóg bemenet

71 MA-DAQ

72 MA-DAQ - Blokkvázlat

73 MA-DAQ tulajdonságai 8 analog input, 2x1MS/s, 16 bit
2 analog output, 12 bit 10 digital I/O (UART, I2C, SPI,m PCA) CAN-BUS UART ±5 V Power out USB interface (isolated)

74 Moduláris műszerek

75 Moduláris műszerek A/D és D/A konverter modulok Digitális be/kimenet
Akár valós idejű adatfeldolgozás Az aktuális feladatra szabható Gyors fejlesztés

76 NI CompactDAQ USB, Ethernet, WI-FI interfész
1, 4, 8 modul (egymástól galvanikusan leválasztva)

77 NI cDAQ-9139 1,33 GHz Intel Core i7, 32 GB HDD, 2GB RAM
4 USB, 2 Gigabit ethernet Microsoft Windows Embedded Standard 7 / Real-Time OS 2 MFt

78 NI CompactRIO Ethernet, WI-FI interfész 1, 4, 8 modul
Valós idejű beavatkozás, beépített FPGA

79 cRIO programozása

80 Feszültség mérése - NI 9201 8 AI, ±10 V 500 kS/s, 12 bit

81 NI 9219, 24-Bit Universal Analog Input
250 Vrms channel-to-channel isolation 4 x 100 S/s/ch Built-in quarter, half, and full-bridge support Built-in voltage and current excitation

82 NI Üzemmódok

83 NI Üzemmódok

84 Feszültség kimenet - NI 9264
16 analog output 25 kS/s/ch

85 Digitális I/O - NI 9401 8-channel, 100 ns ultrahigh-speed digital I/O
5 V/TTL, sinking/sourcing digital I/O

86 Digitális 24V - NI 9422 8-channel, 250 µs digital input
250 Vrms channel-to-channel isolation 24 V up to 60 V, sinking/sourcing digital inputs

87 Relé - NI 9481 4-channel 250 Vrms channel-to-channel isolation
30 VDC (2 A), 60 VDC (1 A), 250 VAC (2 A) SPST relay 250 Vrms channel-to-channel isolation

88 CAN-busz NI 9862 1 port high-speed CAN (1 Mbit/s)

89 Motor meghajtás - NI 9516 cRIO-hoz
Szervó motor vezérlése, enkóderjel fogadása 50 µs szabályozási időköz

90 PXI rendszerek

91 PXI rendszerek Ipari számítógép + PCI(e) + szinkron vonalak
Ipari szabvány, számos gyártó támogatja Alkalmazás Kutatás CERN, TOKAMAK, ... Ipari tesztelés Járműelektronika, hadiipar, elektronikai áramkörök, ... Modulok egy része PC kompatibilis

92 Operációs rendszer Windows Valós idejű operációs rendszer LabVIEW RT
Windows XP Valós idejű operációs rendszer LabVIEW RT

93 NI PXI-8109 RT 2,66 GHz, dual core i7 2 GB DDR3 RAM, 120 GB HDD
2 Gigabit Ethernet 1,5 MFt

94 NI PXI-4072 1,8 MS/s 6,5 digites multiméter
Feszültség/áramerősség/kapacitás/ellenállás... Ft

95 NI PXIe-6366 Megegyezik: NI USB-6366

96 NI PXI-7854R 8 AI, 16 bit, 750 kS/Ch/s 8 AO, 16 bit, 1 MS/Ch/s
96 DIO, Virtex-5 LX110 FPGA Ft

97 NI HDD-8265 24 TB 750 MB/s folyamatos írás és olvasás Ft

98 NI PXIe-5644R Vector Signal Transceiver
Vector signal analyzer + generator 65 MHz – 6 GHz FPGA vezérlés Ft

99 Műszerek kalibrálása

100 Műszerek kalibrálása Cél: megbízható mérési eredmények
A mérési eredmények visszavezethetősége: Egységdefiníció Nemzetközi etalon Nemzeti etalon Referencia etalonok (akkreditált kutatólaboratóriumok) Használt etalonok (felhasználói kalibrálások) Mérőműszer Önkalibrálás: belső, stabil etalon

101 Hitelesítés és kalibrálás összehasonlítása
Hatósági tevékenység Jogi szabályozás OMH hitelesít Tanúsítvány: hatósági dokumentum Kötelező ismétlés Bárki kalibrálhat Bármilyen eszköz Kalibrálási bizonyítvány Megújítás: tulajdonos döntése

102 Kalibrálás Direkt Indirekt

103 Műszerek védelme

104 Zavarvédelem Tápfeszültség szűrése Árnyékolás Földelés (csillagpontos)

105 Köszönöm a figyelmet ... vége ...