Mérés és adatgyűjtés – Lev

Az előadások a következő témára: "Mérés és adatgyűjtés – Lev"— Előadás másolata:

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

2 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

3 Digitális multiméterek

4 Multiméterek blokkdiagramja

5 Multiméter kapcsolási rajza

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

7 Áramerősség mérése A műszer belső ellenállása méréshatárfüggő

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

9 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)

10 A digit jelentése 3,5 digit: kijelzett érték: – (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

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

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

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

14 Példák multiméterekre

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

16 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

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

18 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

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

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

21 Agilent 34410A 6,5 digit felbontás (1 000 minta/s) 5,5 digit felbontás ( 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

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

23 Source Meter Ellenállás/vezetőképesség mérése
Pontosan szabályozható áram/feszültség

24 BNC és koaxiális kábelek

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

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

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

28 Oszcilloszkópok

29 Oszcilloszkóp Cél: váltakozó jelek mérése

30 Analóg oszcilloszkóp felépítése

31 Digitális oszcilloszkóp (DSO) felépítése

32 Oszcilloszkóp bemenete
Bemenő impedancia: 1 MΩ / 50 Ω

33 AC/DC/GND állás

34 Triggerelés – mérés indítása

35 DSO – kijelzett kép

36 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

37 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)

38 Kevert jelű oszcilloszkópok

39 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

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

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

42 PC szoftver

43 PC szoftver

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

45 Mérőfejek kalibrálása

46 Példák oszcilloszkópokra

47 TDS 2002 C

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

49 Tektronix MSO 2024

50 Tektronix MSO 2024 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

51 Agilent U1620A

52 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

53 PicoScope 2105

54 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

55 PicoScope 5203

56 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

57 További műszerek

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

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

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

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

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

63 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)

64 DDS elve

65 DDS blokkvázlata

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

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

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

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

70 Lock-in blokkvázlata

71 SR830 1 mHz kHz Ft

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

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

74 Spektrum analizátor - blokkvázlatok

75 Rohde Schwarz – R&S®FSVR30

76 Multifunkciós műszerek

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

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

79 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

80 MC USB-1616HS-BNC

81 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) Ft

82 NI USB Blokkvázlat

83 NI USB-6211 - Analóg bemenet

84 NI USB-6211 - Analóg bemenet bekötése

85 NI USB Digitális IO

86 MA-DAQ - Blokkvázlat

87 MA-DAQ

88 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)

89 Moduláris műszerek

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

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

92 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

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

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

95 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

96 NI Üzemmódok

97 NI Üzemmódok

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

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

100 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

101 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

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

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

104 PXI rendszerek

105 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

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

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

108 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

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

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

111 Műszerek kalibrálása

112 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

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

114 Kalibrálás Direkt Indirekt

115 Műszerek védelme

116 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)

117 Zavarvédelem Tápfeszültség szűrése Árnyékolás Földelés (csillagpontos)

118 Túlfeszültségvédelem
Villámvédelem ESD védelem (statikus feltöltődés ellen)

119 IP védelem Műszer védelme a külső behatásokkal szemben Példa: IP67

120 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

121 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

122 Köszönöm a figyelmet ... vége ...