Nový osmikanálový osciloskop s vysokým rozlišením TeledyneLecroy WaveRunner 8000HD

Společnost TeledyneLecroy uvedla na trh novou řadu osciloskopů pod označením WaveRunner 8000HD s vysokým rozlišením (HDO), které jsou světově jedinými osmikanálovými osciloskopy s nativním 12bitovým rozlišením a šíří pásma až 2 GHz. Přístroje jsou nástupci řady HDO8000 a MDA800, které byly vybaveny kromě osciloskopických funkcí mnoha nadstavbami, především nadstavbou pro analýzu pohonů a výkonové elektroniky (obr. 1).

Obr. 1. Osciloskop WaveRunner 8000HD

Řada WaveRunner 8000HD využívá patentovanou technologii HD4096 High Definition a je vybavena 15,6» dotykovým displejem. Velký počet kanálů a 5 Gigapoints akviziční paměti jsou velmi důležité v kritických aplikacích, jako je vysokovýkonná elektronika a třífázová přeměna energie, automobilová elektronika, integrita napájení, sekvencování výkonu i pro vestavěné řídicí systémy.

Osm kanálů osciloskopů umožňuje prohlížení více signálů současně a s větší pamětí a vyšší vzorkovací frekvencí je ladění mnohem efektivnější. Kromě toho lze dva osciloskopy WaveRunner 8000HD propojit tak, aby fungovaly jako jediný 16kanálový akviziční systém – toto je zvláště užitečné v aplikacích pro převod energie. Tyto schopnosti a velmi nízký šum dělají z řady WaveRunner 8000HD vynikající nástroj pro oblasti přeměny energie, zabudovaných řídicích systémů i integrity napájení.

Nová technologie OscilloSYNCTM společnosti Teledyne LeCroy rozbíjí bariéry počtu kanálů tím, že umožňuje propojit dva přístroje WaveRunner 8000HD tak, aby zobrazily a ovládaly 16 synchronizovaných analogových kanálů z jediného displeje a čelního panelu, jako by to byl jediný 16kanálový akvizičním systémem (obr. 2). Tento systém navíc přináší i možnost synchronizace až 16 digitálních vstupů pro logickou analýzu a tím takto propojený systém nabízí 16 analogových kanálů s šíří pásma až 2 GHz, 32 logickými kanály, vzorkovací rychlostí 10 GS/s a pamětí až 5 Gpts.

Obr. 2. Dva osmikanálové osciloskopy jsou schopny spolupracovat jako jediný 16kanálový přístroj

WaveRunner 8000HD nabízí kompletní třífázovou elektrickou a mechanickou analýzu výkonu a jedinečnou možnost provádět kompletní ladění systému pohonů a výkonových prvků na jednom přístroji. 8 analogových kanálů (volitelně i 16 digitálních), 12 bitů vertikálního rozlišení, dlouhá paměť až 5 Gpts/kanál a rozsáhlá softwarová výbava z něj dělají jediný nástroj svého druhu. Vlastnosti a výhody tohoto systému lze přiblížit na následujících příkladech měření z praxe.

Statická a dynamická analýza

Testovaným zařízením je bateriová vrtačka. Obrázek 1 znázorňuje signálový průběh DC sběrnice a výstup měniče. Zobrazují se také analogové signály točivého momentu/ rychlosti, digitální signály Hallova snímače rychlosti a změny průběhu točivého momentu vs. otáčky X-Y jednotlivých cyklů (obr. 3).

Obrazovka v tomto příkladu zachycuje tzv. Grid rozložení WR8000HD na čtyři kvadranty obrazovky, v nichž jsou umístěny záložky DC sběrnice, výstupní mechaniky, mechanický a točivý moment vs. rychlost. První tři kvadranty obsahují jak úplné akvizice, které byly pořízeny po dobu 2 sekund (200 ms/div) (levá strana každého kvadrantu), tak i zvětšené stopy zvýrazněných oblastí (pravá strana každého kvadrantu).

Mechanické stopy zahrnují signály analogového točivého momentu a rychlosti z dynamometru Magtrol (horní polovina mechanického kvadrantu) a signálu Hallovy sondy pohonu motoru. Z těchto akvizic jsou pak vypočítány všechny střední hodnoty otáček a točivého momentu uvedené v tabulce průměrné hodnoty čísel v dolní části (obr. 3A).

Obr. 3. Získání signálů sběrnice DC, výkonu měniče a signálu točivého momentu/rychlosti

Obr. 3A. Detailní zobrazení tabulky průměrné hodnoty čísel z obr. 3

Klepnutím na tyto střední hodnoty se otevře schéma krouticího momentu v závislosti na cyklu, které je vidět vpravo dole. V tomto příkladu grafy XY rozšiřují graf na jeden cyklus. Použití režimu WR8000HD Zoom + Gate dále rozšiřuje analýzu vytvářením grafů za jeden cyklus a XY pouze pomocí dat přiblížených průběhů.

Na rozdíl od tradičních analyzátorů výkonu, které vytvářejí statickou analýzu, WR8000HD provádí kromě toho i analýzu dynamickou.

WR8000HD díky své hloubkové analýze poskytuje mnohem komplexnější pohled na výkon bezkartáčových stejnosměrných motorů a obvodů jejich pohonu. Schopnost vykreslovat dynamické změny v čase pro atributy, jako je točivý moment a rychlost, může být neocenitelným nástrojem při odstraňování problémů s těmito systémy. V kombinaci s dlouhou akviziční pamětí WR8000HD umožňuje uživatelům přejít nad rámec statických průměrných měření do oblasti plné dynamické analýzy.

Testování AC indukčních motorů pomocí WaveRunneru8000HD

Další příkladem je charakteristika třífázového indukčního motoru 480 V/1,2 kW. Měření vstupního a výstupního výkonu a účinnosti měniče při krátkodobém měření v podmínkách bez zatížení, se zatížením a také dynamická analýza měniče od spuštění bez zatížení, až po zatížení v ustáleném stavu. Tento příklad ukazuje, jak WR8000HD využívá dlouhou dobu pořízení, aby bylo možné získat komplexnější pohled na výkonové charakteristiky motoru.

Čtyři průběhy v levé horní části snímání obrazovky (obr. 4) jsou vstupy střídavého proudu na pohon motoru (získané metodou dvou wattmetrů). Souhrn nastavení v levém dolním rohu ukazuje, že vstup je nakonfigurován pro třífázové, třívodičové, 2V2A. Kanály 1 a 2 (žlutá a růžová) jsou vstupní napětí, zatímco kanály 5 a 6 (bílá a fialová) jsou vstupní proudy.

Obr. 4. Vstupní a výstupní průběhy indukčního měniče střídavého proudu

Na obrázku vpravo nahoře jsou získané křivky přítomné na výstupu pohonu motoru. Byly definovány průběhy v souhrnu nastavení v levém dolním rohu pomocí metody dvou wattmetrů. Díky tomu osm analogových vstupních kanálů MDA810A umožňuje prohlížení vstupů a výstupů třífázového systému.

Jednou ze schopností analýzy WR8000HD je možnost zaznamenávat výsledky měření v závislosti na čase, časově korelované s původními zachycenými daty. Tímto způsobem je usnadněno sledování dynamických změn v datech a jejich propojení s jinými získanými signály. Na obrázku se vstupní signály střídavého proudu zobrazují vlevo nahoře. Na pravé mřížce displeje je nabídnuta volby karty „Účinnost“ pro zobrazení vypočtených synchronizačních signálů odvozených od kanálu C1. Tyto synchronizační signály udávají dobu, po kterou se měří různé hodnoty výkonu, a tyto doby se liší mezi vstup AC a výstup měniče (obr. 5).

Obr. 5. Účinnost v čase se objevuje vpravo nahoře

Na rozdíl od tradičních analyzátorů výkonu, které provádějí pouze statická střední měření, WR8000HD poskytuje také úplné statistické odhady měření a účinnosti. Ze statistik lze zjistit, kolik osciloskop provedl výpočtů různých parametrů na zobrazeném průběhu cyklu, jejich max a min a daleko více (obr. 6).

Při statické analýze, klepnutím na libovolnou položku ve statické analýze v tabulce „Průměrné hodnoty“ vygeneruje graf průběhů v závislosti na cyklu. Obrázek 4 zobrazuje výsledek kliknutí na střední hodnotu efektivity. Na obrázku vpravo nahoře je znázorněna efektivita stoupající po spuštění, následné spadnutí a pak postupné zvyšování, až do dosáhnutí potřebné rychlosti motoru. Snížení účinnosti je pravděpodobně způsobeno účinkem nabíjení kondenzátoru soustavy. Jakmile je nabíjení dokončeno, efektivita se zvyšuje v téměř lineárním směru se zátěží.

Tímto způsobem lze ověřit mnoho dalších parametrů. Vpravo dole, obrázek 4 také ukazuje průběhy RMS napětí, proudu a výkonu pro vstup a výstup měniče. Pro tyto a další parametry, dynamická analýza WR8000HD odhalí podrobnosti výkonu, které nejsou dostupné u tradičních analyzátorů výkonu.

Stojí za to poznamenat, že vestavěný počítač MDA800A podporuje rozšířenou plochu UHD, která umožňuje zobrazení všech těchto informací na větším monitoru, pokud je to požadováno. Režim Q-Scape WR8000HD poskytuje čtyři zobrazovací oblasti pro lepší pochopení detailů při současném sledování více průběhů.

Obr. 6. Křivka účinku v čase přináší na průběh cyklu vhled do chování pohonu

Závěr

Osciloskop WR8000HD umožňuje mnohem podrobněji zkoumat výkonnostní charakteristiky motoru, pohonů a výkonových prvků obecně, než jak je tomu u tradičního analyzátoru výkonu nebo čtyř-kanálového 8bitového osciloskopu.

Velký počet kanálů, dlouhá paměť a široká škála validačního a ladicího softwaru WR8000HD řeší i specifické testovací potřeby současného automobilového průmyslu.

Vysoké rozlišení WR8000HD umožní ověřit a ladit všechny aspekty nových energetických a akumulačních systému.

Je jím možné získat nejdelší záznamy v nejvyšším rozlišení pro nejkomplexnější analýzu hluboce zabudovaných výpočetních systémů používaných v této oblasti (analogová, digitální, sériová data a senzor).

Další podrobnosti o řadě osciloskopů WaveRunner 8000HD i dalších osciloskopech firmy Teledyne Lecroy lze získat u jejího výhradního zástupce společnosti Blue Panther s. r. o.