Test- en meetapparatuur (T&M) die u nodig heeft voor een thuislaboratorium

Voor sommigen van ons kan thuiswerk na 2020 een grotere realiteit zijn. Je hebt de juiste tools nodig om je doelen te bereiken.

Een van de realiteiten van 2021 is dat veel ingenieurs nog steeds thuis zitten met alle coole gadgets en gadgets die stof verzamelen op het werk. Hoe blijf je productief in de nieuwe wereld waarin we leven? Hoeveel werk kun je thuis doen? Dat hangt af van uw projecten. Je hebt de juiste tools nodig om je doelen te bereiken.

De logistiek van het mee naar huis nemen van test- en meetapparatuur

Veel kleuterleidsters die hun klas hebben geleid om macaroni-sculpturen te maken, zullen je vertellen:"Er is maar zoveel rotzooi dat je met rotzooi kunt maken." Dat geldt ook voor gereedschappen en testapparatuur. Als u niet naar uw werk kunt gaan, zullen u of uw werkgever uw portemonnee moeten openen om het werk naar huis te brengen.

Als uw werkgever een toelage voor de apparatuur verstrekt, moet u deze kunnen houden en afschrijven op uw belastingen. Maar hoe de apparatuur uw huis ook binnenkomt, u kunt verzekeringsopties onderzoeken; de verzekering van huiseigenaren is misschien niet happig op het vervangen van een oscilloscoop van $ 50.000 die u van uw werk mee naar huis hebt genomen.

Voor elektrotechnische testapparatuur raad ik de filosofie "Een keer kopen, een keer huilen" aan. Betaal voor kwaliteitsgereedschap dat tien jaar of langer meegaat. Als uw bedrijf een minder inspannende ontwikkelingscyclus heeft, kunt u ook profiteren van een van de vele verhuurbedrijven van testapparatuur om de apparatuur te huren die u nodig heeft voor slechts de tijd dat u deze nodig heeft.

Oscilloscopen

Ik werk bij Advanced Assembly en mijn baas en ik hebben elk een Tektronix MDO3104 in onze thuiswerkplaatsen. Deze multifunctionele apparaten functioneren als een oscilloscoop, spectrumanalysator, functiegenerator, multimeter en een paar andere dingen die ik nog niet heb ontdekt. Tot voor kort was dit apparaat aanzienlijk meer waard dan mijn auto. En dat is alleen maar omdat ik een nieuwe auto heb gekocht.

Daarom ben ik er wat conservatiever mee dan ik waarschijnlijk zou moeten zijn, en aangezien er een nieuw kind in huis is, brengt het het grootste deel van zijn leven opgesloten door in een brandveilige kluis waar het me weinig tot geen goed doet.

Welke bandbreedte heb je nodig?

Uw scoop en sonde hebben mogelijk niet voldoende bandbreedte om elk signaal dat er is te meten. Zelfs een oscilloscoop van 1 GS/s, zoals de MDO3104, kan bijvoorbeeld niet echt een stijgtijd van 40 ps vastleggen die uit een GaN-schakelelement komt.

Deze opname van een GaN-switch heeft een aangegeven stijgtijd van 40 ps, ​​maar de scope zegt dat deze dichter bij 280 ps ligt. Maar is het? Laten we de bandbreedte verlagen en kijken hoe het signaal eruitziet. Bij 250 MHz bandbreedte ziet het eruit als een heel ander signaal, en de scope heeft een stijgtijd van 750 ps.

Dus wat meet ik hier echt? Het enige dat ik met enige zekerheid weet, is dat dit een snel signaal is. Het valt buiten het bereik en de mogelijkheden van de sondes, en mijn baas moet een nieuw speeltje voor me kopen.

Als een zeer, zeer algemene vuistregel, verdeel de snelste componentstijgtijd in 0,6 om de benodigde bandbreedte te bepalen (ik heb stappen over harmonischen van discussies overgeslagen en slechts een kleine veiligheidsmarge opgenomen).

Bijvoorbeeld:

$$\text{Scope BW}\frac{0.6}{40\;\text{ps}}=15\;\text{GHz}$$

Ik heb geen idee waarom ik dit apparaat als mijn heilige koe heb aangenomen. Het kan mijn snelste pulsen niet eens bijhouden, en gereedschappen zijn bedoeld om te gebruiken. Maar ik gebruik het wel wanneer zorgvuldige metingen, protocolanalyse of spectrumanalyse vereist zijn en het zijn doel goed dient.

Een jaar geleden werd hij boven mijn werkbank op een scharnierende VESA-montage gemonteerd. En het zal daar weer terugkeren als er geen zorgen meer zijn dat een kind aan een testsnoer trekt dat over de rand van het bureau is gevallen.

MDO3104-oscilloscoop. Afbeelding gebruikt met dank aan Tektronix

Eenvoudige, goedkope oscilloscopen kunnen het werk doen

Gelukkig zijn de meeste ontwerpfouten of soldeerfouten die ik maak domme fouten - een soldeerbrug tijdens de handmatige montage, of misschien heb ik de verkeerde voetafdruk voor een IC. Ik heb de capaciteit van een I2C-lijn nog niet verkeerd berekend, en er is geen enkele kans dat ik ooit een UART Tx-stuurprogramma heb aangesloten op een UART Tx-stuurprogramma op een ander IC, en iedereen die zegt dat ik dat wel heb gedaan en het bord heeft verpest, is een verdomde leugenaar!

Dus 60% van mijn foutopsporingsbehoeften kan worden vervuld door de eenvoudigste oscilloscopen. Om het bord naar voren te brengen, moet ik alleen weten of er logisch laag of logisch hoog is, een geschatte spanning, of dat er daadwerkelijk gegevens op een datalijn staan. Voor die doeleinden kan de goedkoopste oscilloscoop meestal voldoen. Wanneer het oplossen van problemen escaleert naar "laten we een paar pakketten decoderen", komen de tools van de grote jongen naar voren.

Ik ben het kleine formaat en het nut van de zakoscilloscopen gaan waarderen. 2-kanaalsversies kosten rond de $ 100 en 4-kanaalsversies rond de $ 200.

De DSO213 4-kanaals draagbare mini digitale oscilloscoop. Afbeelding gebruikt met dank aan SainSmart

Deze apparaten zijn klein, draagbaar en zeer beperkt in wat ze kunnen doen. Ze vormen een aanvulling op een volledig uitgeruste oscilloscoop - ze vervangen hem niet. Dit zijn geen logische analysers en ze hebben geen protocolanalysemogelijkheden.

Maar het leuke is dat ik vanwege de prijs er geen moeite mee heb om dit op mijn bureau te laten staan ​​of het naar de garage te brengen om problemen met mijn CNC-machines op te lossen. Zijn laatste taak in het leven was om te bepalen of de uitvoer op de BNC-poort van een beveiligingscamera digitaal of analoog was. Dat bracht me op het idee dat het 3G-SDI zou kunnen zijn.

Een waarschuwing voor Pocket T&M-apparatuur

Nadat je verliefd bent geworden op de zakoscilloscopen, is het waarschijnlijk verleidelijk om alle testapparatuur op zakformaat op internet te zoeken en toe te voegen aan je winkelmandje. Maar ik moedig je aan om niet te wild te gaan.

Deze apparaten zijn moeilijker te gebruiken en worden massaal off-shore nagemaakt. Ze hebben ook een onhandige gebruikersinterface die even wennen is en hebben een beperkt werkfrequentiebereik. En ik kan me ook niet voorstellen dat ze zo zorgvuldig gekalibreerd zijn.

Vector netwerkanalysator

Er zijn vectornetwerkanalysatoren in zakformaat beschikbaar. Dat betekent dat ze de amplitude en de fase van een signaal kunnen vastleggen. Het frequentiebereik begint meestal bij 10 kHz en piekt rond 1-1,5 GHz.

Ik heb er een voor amateurradio-antenneprojecten, maar gebruik hem niet regelmatig voor werkgerelateerde taken. Ik weet niet hoe effectief of nauwkeurig ze zijn in het vastleggen van s-parameters, maar ik weet zeker dat het antwoord teleurstellend is. Als je er ervaring mee hebt in een productieomgeving, laat dan hieronder een reactie achter.

De SeeSii vector netwerkanalysator (10 kHz–1,5 GHz). Afbeelding gebruikt met dank aan SeeSii en Amazon

U kunt in plaats daarvan de DG8SAQ VNWA 3SE volautomatische 2-poorts vectornetwerkanalysator overwegen. Dit apparaat wordt rechtstreeks op uw computer aangesloten en kan worden gebruikt voor tijddomeinanalyse, kabelfoutdetectie en netwerkmatching. Het heeft ook een hoge stabiliteit en een hoog dynamisch bereik. De werkfrequentie is van 1 kHz tot 1,3 GHz, wat verschillende ISM-banden dekt.

DG8SAQ VNWA 3 van SDR-kits, een goedkope 1,3 GHz VNA. Afbeelding gebruikt met dank aan SDR Kits

Dit is een S11-grafiek van de staande golfverhouding (rood), dB verlies (blauw) en impedantie (groen). De grafieken geven aan dat deze specifieke antenne is afgestemd op 453 MHz, maar voldoende zou moeten presteren over het bereik van 445-455 MHz.

Helaas vereist het verplaatsen naar de maximale frequentie van 3 GHz een serieus stuk gereedschap en moet u uw auto verkopen om het te betalen. Om naar 53 GHz te gaan, moet u een nier of uw eerstgeboren kind verkopen. Persoonlijk raad ik het kind aan, omdat je geen andere nier kunt maken.

Multimeter

Welke multimeter je kiest, hangt sterk af van het soort werk dat je doet. Het nauwkeurigheidsniveau, het aantal functies en datalogging, naast vele andere functies, zijn allemaal opties voor u beschikbaar. Maar u moet ook weten dat de multimeter niet langer alleen weerstand/capaciteit/spanning betekent.

Er bestaan ​​multimeters met ingebouwde infraroodcamera's! FLIR en Fluke hebben beide modellen om uit te kiezen.

FLIR's industriële beeldmultimeter, de DM285. Afbeelding gebruikt met dank aan FLIR

De resolutie van de IR-camera is misschien niet zo goed als die van een zelfstandige IR-camera, en de multimeter heeft mogelijk specificaties die hem niet direct lenen voor micro-elektronica. Maar als u met apparaten op lijnspanningsniveau werkt, kan een overtuigend argument worden aangevoerd om dit aan uw toolkit toe te voegen.

Als u van plan bent de IR-camera te gebruiken voor het inspecteren van elektronische circuits, moet u een ander model met een hogere resolutie kiezen. Een goede vuistregel is dat de minimale breedte van het onderdeel dat u wilt inspecteren 3 pixels breed moet zijn.

Als alternatief kunt u kiezen voor een tafelmodel-multimeter die in staat is tot grotere precisie.

De SDM3045X 4 1/2 cijfers dual-display digitale multimeter. Afbeelding gebruikt met dank aan Siglent Technologies

Iets om in gedachten te houden is dat deze apparaten, zorgvuldig gebruikt, zeer lang meegaan. Ik heb nog steeds dezelfde draagbare en tafelmodel-multimeters die ik meer dan twee decennia geleden bij RadioShack kocht, en ze werken nog steeds net zo goed als toen ze nieuw waren, wat wil zeggen dat ik de batterijspanningen kan controleren en andere elementaire probleemoplossing kan uitvoeren.

Overweeg om te investeren in iets dat u voor een zeer lange tijd wilt behouden.

Investeren in duurzame T&M-apparatuur

Als je problemen moet oplossen of nieuwe ontwerpen moet bedenken, heb je testapparatuur nodig. Het is niet goedkoop en iemand moet ervoor betalen. Dus je nieuwe taak is om je baas ervan te overtuigen dat je al deze tools nodig hebt om je werk te doen. Dat kan moeilijk zijn, maar ik heb een simpele oplossing:laat je baas gewoon weten dat ik zei dat het goed was.