Mikrokontroler.pl - portal dla elektroników

Wyrównanie opóźnień kanałów pomiarowych może być też zrealizowane ręcznie, niezależnie od procedury kalibrującej programu „Ultra Power Analyzer”, przez wprowadzenie parametru „Delay-cal”. Opcja ta jest dostępna np. po naciśnięciu przycisku CH1 (dla kanału 1) znajdującego się na płycie czołowej oscyloskopu, i przejściu do drugiego okna menu. Procedura polega na obserwacji oscylogramu i ustawieniu takiej wartości parametru „Delay-cal”, aby wykres przechodził przez zerowy punkt na osi czasu, na ustawionym wcześniej poziomie wyzwalania (rys. 4). Czynność należy powtórzyć dla każdego używanego kanału pomiarowego. Parametry obowiązują oczywiście tylko dla konkretnych egzemplarzy sond dołączonych do oscyloskopu. Kalibrację warto powtarzać co jakiś czas, zawsze po dołączeniu sondy do oscyloskopu, po zmianie miejsca pomiaru itp.

Rys. 4. Kalibracja „Delay-cal” wykonywana w oscyloskopie

Trzeba zwrócić uwagę na jeszcze jedno zagadnienie. Otóż dokładność pomiarów mocy wymaga nie tylko dokładnej kalibracji czasowej torów pomiarowych oscyloskopu, wyniki zależą również od dokładności pomiarów napięć. Oscyloskopy rodziny DS2000 mają 8-bitowe przetworniki analogowo-cyfrowe. Nie jest to dużo, a przy nieumiejętnym posługiwaniu się oscyloskopem może być w rzeczywistości jeszcze mniej. I nie chodzi tu tylko o klasyczną efektywną rozdzielczość samego przetwornika, która zawsze jest mniejsza od nominalnej. W pomiarach mocy mamy do czynienia z dwoma przebiegami. Mierzymy napięcie i natężenie prądu. Użytkownicy bardzo często dla wygody tak dobierają czułości, aby oba oscylogramy były wyświetlane w niezachodzących na siebie obszarach ekranu (rys. 5a). Taki tryb wyświetlania jest uruchomiany na przykład po naciśnięciu przycisku Auto oscyloskopu. Przebiegi są wyświetlane w czytelnej postaci, zauważmy jednak, że dla każdego z nich wykorzystywana jest tylko część dostępnej rozdzielczości przetwornika. Skutkuje to oczywiście mniejszą dokładnością obliczenia napięcia i natężenia prądu, a zatem i mocy. Bardziej odpowiednie, chociaż mniej czytelne będzie więc maksymalne rozciągnięcie przebiegów w osi pionowej. Można nawet zastosować opcję „Fine” wybieraną do regulacji czułości kanałów pomiarowych (rys. 5b).

a)  

b)  

Rys. 5. Dobór czułości kanałów pomiarowych podczas pomiarów mocy: a) nieprawidłowy (ograniczenie rozdzielczości pomiaru), b} prawidłowy (maksymalne wykorzystanie rozdzielczości przetworników A/C)

Podobny problem skalowania dotyczy również osi czasu. Do obliczenia mocy konieczne jest wyznaczanie wartości skutecznych prądu i napięcia. Wymaga to wykonania operacji całkowania obu przebiegów w przedziale odpowiadającym pełnemu okresowi lub jego wielokrotności. W obliczeniach tych zarówno oscyloskop DS2202, jak i program „Ultra Power Analyzer” przyjmuje przedział odpowiadający widocznemu na ekranie fragmentowi przebiegu. Nie zawsze, co więcej – bardzo rzadko, odpowiada on pełnemu okresowi. Obliczenia obarczone są więc pewnym błędem wynikającym z całkowania w zakresie różnym od okresu. W tab. 1 podano kilka wyników napięcia skutecznego zmierzonego przez oscyloskop DS2202 i program „Ultra Power Analyzer” w odniesieniu do spodziewanych wartości teoretycznych. W pomiarach generowano przebieg o zadanym kształcie i zmieniającej się częstotliwości. Kilka przykładowych wyników przedstawiono na rys. 6.

a)  

b)  

c)  

Rys. 6. Wpływ doboru podstawy czasu na wyniki pomiarów napięcia skutecznego w programie „Ultra Power Analyzer” – podstawa czasu dobrana tak, że na ekranie mieści się: a) jeden okres przebiegu, b} 1,4 okresu, c) 1,68 okresu. Teoretycznie napięcie skuteczne powinno być równe 1,155 V

Tab. 1. Pomiary napięcia skutecznego dla ustalonego kształtu przebiegu przy zmieniającej się częstotliwości. Teoretyczna wartość napięcia skutecznego jest równa 1,155 V

Przykładowe pomiary mocy oscyloskopem Rigol DS2202 z wykorzystaniem programu „Ultra Power Analyzer” przedstawiono w części 2 artykułu.

Jarosław Doliński