Mérés és adatgyűjtés – Lev Műszerek Mingesz Róbert 2013. március 22.

Tartalom Házi feladatok Digitális multiméterek Oszcilloszkópok Új feladatsor Az április 4. után küldöttek véletlenül eltüntek Digitális multiméterek Oszcilloszkópok További műszerek Multifunkciós és moduláris műszerek Műszerek kalibrálása és védelme

Digitális multiméterek

Multiméterek blokkdiagramja

Multiméter kapcsolási rajza http://www.elenco.com/admin_data/pdffiles/M2666K.pdf

Bemeneti feszültségosztó A bemenő impedancia méréshatártól függetlenül állandó Értéke: 10 MΩ (olcsó multiméterek: 1 MΩ)

Áramerősség mérése A műszer belső ellenállása méréshatárfüggő

Gazdaságos multiméterek Ár: 1000 Ft 3,5 digit NEM MEGBÍZHATÓ! Elem lemerülés jelzése? Kontaktusok minősége?

Multiméterek tulajdonságai Minőség Aranyozott csatlakozók, kapcsolófelületek Elemlemerülés kijelzése Megbízhatóság, gyártó Digitek száma, felbontás Pl. 3,5; 4,5 Pontosság, reprodukálhatóság Függ a méréshatártól (pl. 0,5 % ± 2 dg)

A digit jelentése 3,5 digit: kijelzett érték: -1999 – +1999 (3,75 digit ⇒ kijelzett érték: -3999–+3999) Példa pontosság számolására Méréstartomány: 200 kΩ Felbontás: 0,1 kΩ Pontosság: ±(1,2%+3 d) Mért érték: 85,3 kΩ Maximális hiba: 85,3 kΩ∙0,012+0,1 kΩ∙3

Műszerek tulajdonságai Belső ellenállás Feszültség mérése 𝑅 M =10 MΩ Áramerősség mérése 𝑈 M <0,3 V

További szolgáltatások Automatikus kikapcsolás Szakadásvizsgáló (rövidzárlatok keresése) Reakcióidő? Automatikus méréshatárváltás Max / Min / Memória True RMS AC frekvenciatartomány

További szolgáltatások Frekvencia mérése Kapacitás mérése Tranzisztor vizsgálata Hőmérséklet mérése 4-20 mA-es jeladók fogadása Logikai jelek vizsgálata Háttérvilágítás PC kapcsolat

Példák multiméterekre

METEX M3800 18 000 Ft 3,5 digit DC feszültség 200m/2/20/200V/ 1000V; ±(0.5%+1d) AC feszültség 200m/2/20/200V/ 750V; ±(0.5%+1d)

METEX M3800 DC áram 200µ/2m/20mA/200mA/20A; ±(1.2%+1d) 10 A-es méréshatár 15 s-ig használható AC áram 200µ/2m/20mA/200mA/20A; ±(1.8%+3d) Ellenállás 200/2k/20k/200k­/2M/20M­ ; ±( 1.0%+2d) Diódavizsgálat, tranzisztorvizsgálat, szakadásvizsgálat

UNI-T UT60H 28 000 Ft 4,75 digit DC feszültség 4/40/400V/ 1000V; ±(0.1%+5d) AC feszültség 4/40/400V/ 750V; ±(1%+3d)

UNI-T UT60H DC / AC áram: 400µ/4m/40mA/400mA/10A; ±( 0.8%+10d) 10 A-es méréshatár 15 s-ig használható Ellenállás, kapacitás, frekvenciamérés Hőmérsékletmérés, 4-20 mA áramhurok Dióda-, tranzisztor- és folytonosságvizsgálat AC frekvenciatartomány: 45Hz–1kHz

Lakatfogó multiméter Áramerősség mérése az áramkör megszakítása nélkül AC/DC mágneses tér

Asztali multiméterek Ár: 100 000 Ft – 500 000 Ft Nagy pontosság, felbontás, reprodukálhatóság Négypontos mérések

Agilent 34410A 6,5 digit felbontás (1 000 minta/s) 5,5 digit felbontás (10 000 minta/s) LAN, USB, GPIP kapcsolat 50 kΩ adatlogger DC feszültségmérés: 0,003% pontosság 10 MΩ­ vagy 10 GΩ ­ bemenő impedancia AC feszültségmérés: 0,06% pontosság 300 kHz sávszélesség Ellenállás mérése: 2 pontos/4 pontos 100­... 1MΩ ­: 0,01% pontosság 1GΩ ­: 8% pontosság

RLC-mérők Induktivitás/kapacitás mérése Különböző paraméterek (veszteség...) mérése

Source Meter Ellenállás/vezetőképesség mérése Pontosan szabályozható áram/feszültség

BNC és koaxiális kábelek

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

Vezeték hullámimpedanciája 𝑍 0 = 𝑅+i𝜔𝐿 𝐺+i𝜔𝐶

Hullámimpedancia illesztése Nem megfelelő illesztés ⇒ visszaverődés Kiküszöbölés: lezáró ellenállások

Oszcilloszkópok

Oszcilloszkóp Cél: váltakozó jelek mérése

Analóg oszcilloszkóp felépítése

Digitális oszcilloszkóp (DSO) felépítése

Oszcilloszkóp bemenete Bemenő impedancia: 1 MΩ / 50 Ω

AC/DC/GND állás

Triggerelés – mérés indítása

DSO – kijelzett kép

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

Oszcilloszkópok tulajdonságai II. Memória Pl. 1 MSample Megoszlik a csatornák között? Digitális bemenetek (mixed signal oszcilloscope, MSO) Csatornák száma (8, 16, ...) Választható logikai szintek Kommunikációs jelek értelmezése (busz, RS232, USB)

Kevert jelű oszcilloszkópok

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

Oszcilloszkópok tulajdonságai III. Kijelző Monokróm Színes Kapcsolat a külvilággal PC (USB, GPIB, ...) Monitor Egér, billentyűzet Pen-drive Nyomtató Eszköz vezérlése

Oszcilloszkóp szolgáltatások Kurzorok Automatikus mérések Amplitúdó, RMS, frekvencia, felfutási idő... Események keresése Jelalakok felismerése Perzisztens kijelzés Ár: 40 eFt ... 40 MFt

PC szoftver

PC szoftver

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

Mérőfejek kalibrálása

Példák oszcilloszkópokra

TDS 2002 C

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

Tektronix MSO 2024

Tektronix MSO 2024 1 000 000 Ft Sávszélesség: 200 MHz, Mintavételi ráta: 1 GS/s Rekord hossz: 1 Millió pont, 5000 wfm/s Analóg csatornák: 4, Digitális csatornák: 16 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

Agilent U1620A

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

PicoScope 2105

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

PicoScope 5203

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

További műszerek

Laboratóriumi tápegységek Tesztelés alatt álló áramkör tápfeszültségének biztosítása Védelem Túláram Túlfeszültség Rövidzár Mérés Áramfelvétel Fogyasztás

Tenma 72-6615 2x 0-30V 3A áramgenerátor / feszültséggenerátor üzemmód áramerősség és feszültség mérése 5 V 3A ~ 100 eFt

Hameg HMP2030 3 x 0..32V/0...5A, max. 188W 1 mV-os, 0,1 mA-es felbontás Túláram-védelem („FuseLink”) Programozható, PC kapcsolat 450 000 Ft

Agilent N6705B DC Power Analyzer 4 modul, akár 100 V, 100 W Beépített oszcilloszkóp, jelgenerátor Programozható, PC kapcsolat ~ 2 000 000 Ft

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

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)

DDS elve http://www.ni.com/white-paper/5516/en

DDS blokkvázlata

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

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

Tektronix AWG70002A 50 GS/s, 20 GHz, 10 bit 2 csatorna, 16 GS/channel memória USB (host/device) / LAN / GPIB Ár: 28 000 000 Ft-tól

Lock-In mérések (chopper technika) Kis jelek, hatások megkülönböztetése Zavarjelek elnyomása

Lock-in blokkvázlata

SR830 1 mHz ... 102 kHz 1 200 000 Ft

Vector Network Analyser Rádiófrekvenciás hálózat paramétereinek mérése: reflexió, transzmisszió... Rohde & Schwarz ZNB8: 8,5 GHz, > 10 MFt

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

Spektrum analizátor - blokkvázlatok

Rohde Schwarz – R&S®FSVR30

Multifunkciós műszerek

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

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

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...) 460 000 Ft

MC USB-1616HS-BNC

NI USB-6211 16 AI, 250 kS/s, 16 bit 2 AO, 250MS/s, 16 bit 4 digital In, 4 digital Out counters (32 bit) 215 000 Ft

NI USB-6211 - Blokkvázlat

NI USB-6211 - Analóg bemenet

NI USB-6211 - Analóg bemenet bekötése

NI USB-6211 - Digitális IO

MA-DAQ - Blokkvázlat

MA-DAQ

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)

Moduláris műszerek

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

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

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

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

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

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

NI 9219 - Üzemmódok

NI 9219 - Üzemmódok

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

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

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

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

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

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

PXI rendszerek

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

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

NI PXI-4072 1,8 MS/s 6,5 digites multiméter Feszültség/áramerősség/kapacitás/ellenállás... 785 000 Ft

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 1 800 000 Ft

NI HDD-8265 24 TB 750 MB/s folyamatos írás és olvasás 2 900 000 Ft

NI PXIe-5644R 65 MHz – 6 GHz FPGA vezérlés 11 000 000 Ft

Műszerek kalibrálása

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

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

Kalibrálás Direkt Indirekt

Műszerek védelme

Érintésvédelem 1. érintésvédelmi osztály – védőföldelés Mindig földelni kell 2. érintésvédelmi osztály – kettős szigetelés A megérinthető részek vagy műanyagból vannak, vagy a fémrészeken nem lehet veszélyes feszültség (meghibásodás esetén sem). 3. érintésvédelmi osztály – törpefeszültség 50 V alatti feszültség. Leválasztó transzformátor (⇒ földfüggetlen)

Zavarvédelem Tápfeszültség szűrése Árnyékolás Földelés (csillagpontos)

Túlfeszültségvédelem Villámvédelem ESD védelem (statikus feltöltődés ellen)

IP védelem Műszer védelme a külső behatásokkal szemben Példa: IP67

Első számjegy: Érintés és idegen test behatolása elleni védettség 0: nincs védettség 1: >50 mm (nagyobb testrészek) 2: >12,5 mm (újjak) 3: >2,5 mm (szerszámok) 4: >1 mm (csavarhúzók, vezetékek) 5: A bejutó por nem akadályozhatja az eszköz működését 6: Nem juthat por az eszközbe

Második számjegy: Víz behatolása elleni védettség 0: nincs védettség 1: Függőlegesen csöpögő víz elleni védettség ... 4: Védelem fröccsenő víz ellen 5: Védelem vízsugár ellen 6: Védelem erős vízsugár ellen 7: Vízállóság 1 m mélységig (30 percig) 8: Vízállóság 1 m mélységig, tetszőleges ideig A bejutó víz nem akadályozza az eszköz működését

Köszönöm a figyelmet ... vége ...