Три вещи, которые должен уметь цифровой мультиметр в 2022 году

    Цифровые мультиметры (DMM) являются одними из наиболее широко используемых приборов в различных областях: от тестирования электрооборудования в домашних, лабораторных или полевых условиях до испытаний устройств Интернета вещей (IoT), датчиков или работы в составе автоматизированных комплексов на предприятиях. DMM традиционно используются для измерения электрических величин. Даже самые недорогие мультиметры обычно поддерживают такие функции, как автоматическое изменение диапазона и подсветка или цветной дисплей. В дополнение к обязательным измерениям постоянного/переменного напряжения и тока, они могут выполнять измерения сопротивления, температуры, частоты и емкости.



   Технологический прогресс повысил спрос на функциональность DMM, особенно для приборов, используемых в лабораториях. В 2022 году ваш прибор обязательно должен быть оснащён тремя функциями.

• Возможность подключения к облачному хранилищу данных: беспрепятственный и постоянный экспорт данных, потоковая передача в какое-либо облачное хранилище и интерактивные виртуальные приборные панели для наглядной визуализации и анализа данных меняют наш взгляд на данные и измерения в целом.
• Готовность к автоматизации испытаний: возможность просто запрограммировать устройство на выполнение операций, обработку полученных данных и на управление другими устройствами в измерительной системе.
• Соответствие требованиям новых применений: "количество отображаемых разрядов" - запутанный способ группировки DMM; точность и стабильность измерений, необходимые для новых приложений (например, тестирование аккумуляторных батарей), явно выделяют высококачественные приборы на фоне более дешевых аналогов.

1. Поддержка подключения к облачному хранилищу


   

 Рисунок 1. Виртуальная панель и обмен данными в облаке делают анализ сигналов возможным и на мобильных устройствах

   Интеграция платформы Initial State software-as-a-service предоставляет возможности удаленного мониторинга, а также интерактивные приборные панели для визуализации данных, триггеров и возможности обмена данными - все это без необходимости использования ПК или внешнего программного обеспечения. Функция удаленного доступа позволяет пользователям контролировать и анализировать данные с мультиметра удаленно через любой браузер, в том числе и с мобильных устройств в любой точке мира. Эта возможность также доступна для многоканальных DMM, так называемых "регистраторов данных", таких как DAQ6510, который поддерживает различные карты для мониторинга множества параметров.

2. Готовность к автоматизации испытаний

   Цифровые мультиметры традиционно используют интерфейс программирования Standard Commands for Programmable Instruments (SCPI) в качестве единого языка для управления контрольно-измерительными приборами. Ранее это был единственный метод программирования, доступный для DMM. Однако, современные DMM нуждаются в гибкости программирования для автоматизации измерений с целью экономии времени и в основном для соответствия высоким требованиям к производительности и скорости.

Рисунок 2. Функциональные возможности и настройка измерений должны быть доступны либо из интуитивно понятного пользовательского интерфейса,
 либо из API и функций для программирования

   Современные приборы позволяют пользователям писать собственный код для управления прибором на таких языках, как Python. Кроме того, DMM могут включать предустановленные приложения, которые позволяют настраивать пользовательский интерфейс, изменять отображение информации на экране и прочее. Высокотехнологичные настольные мультиметры Keithley содержат встроенный микропроцессор и обработчик скриптов Test Script Programming (TSP), который позволяет пользователям вводить команды управления и писать скрипты для тестирования, которые могут быть загружены и сохранены непосредственно в приборе.
 
   Используя программное обеспечение для ПК, такое как Kickstart Instrument PC Control Software, пользователи без навыков программирования могут производить настройку и собирать данные со множества приборов таких как DMM, источники питания, источники-измерители (SMU), даталоггеры, электрометры и даже некоторых моделей осциллографов Tektronix).

   Пользователи могут одновременно контролировать до восьми приборов и получать миллионы показаний от каждого из них, оставляя испытательный стенд работающим в течение нескольких дней, что, например, является типичной необходимостью при тестировании на надежность полупроводниковых компонентов. Программное обеспечение содержит инструменты построения графиков и сравнения, которые помогают обнаружить аномалии и тенденции.

 

 

Рисунок 3. Панель управления программным комплексом Tektronix Keithley, позволяющая полностью контролировать стенд и составлять отчеты об измерениях

   Пользователи могут сохранять настройки и экспортировать данные для дополнительного анализа или обмена информацией о результатах испытаний. Главное в этих программных пакетах то, что они регулярно обновляются и совершенствуются, а способ лицензирования данного ПО позволяет использовать плавающую лицензию, а также годовую подписку в качестве более доступной альтернативы приобретению вечной лицензии.

 

Рисунок 4. 99 точек свипирования, загруженные на заданный канал источника питания

   Программное обеспечение для автоматизации тестирования также может помочь произвести установки, которые невозможно выполнить с помощью пользовательского интерфейса приборов; ярким примером является управление многоканальными источниками питания. При помощи ПО можно легко управлять каналами и задавать параметры изменения напряжения или тока в режиме свипирования или списка, что крайне сложно осуществимо с передней панели прибора.

3. Соответствие требованиям новых применений

   При выборе подходящего мультиметра основными параметрами, на которые следует обратить внимание, являются разрешение и точность. Разрешение - это уровень детализации, который измеряется и отображается на экране прибора, обычно это число, состоящее из целого числа и половины, например, от 3 ½ до 7 ½ цифр. Разрешение DMM зависит от используемого встроенного АЦП (аналого-цифрового преобразователя) и от максимального числа его отсчетов при полном преобразовании. Хотя приборы с высоким разрешением обычно имеют высокую точность, эти две характеристики не тождественны. Точность зависит от точности оцифровщика, а также от уровня шума, стабильности внутренних эталонов и допуска всех электронных компонентов, использованных при создании мультиметра. В некоторые современные DMM компании Keithley встроен 18-разрядный АЦП со скоростью 1Мвыб/с, который обеспечивает вид измеряемого сигнала, подобный тому, который можно наблюдать на осциллографе, и позволяет пользователям захватывать быстрые переходные процессы, анализ которых обычно необходим в сфере IoT, в сочетании с высокой точностью и разрешением.

 

Рисунок 5. Быстрые оцифровщики в современных мультиметрах могут помочь отследить быстрые изменения сигнала

  
   Быстрый АЦП может фиксировать текущее потребление энергии во всех состояниях IoT-устройства - от спящего режима с низким энергопотреблением до режима передачи на полной мощности и всплесков тока нагрузки. Захват профиля тока нагрузки позволяет пользователю рассчитать среднее значение тока потребления, что является ключевым для оценки срока службы питающей устройство батареи на основе её емкости. Существуют новые задачи, такие как тестирование в конце линии для батарей EV, которые требуют особых уровней точности и стабильности измерений во времени для измерения напряжения, например, OCV (напряжение разомкнутой цепи) или тока, например, для тестирования тока утечки. Не все мультиметры, предлагаемые на рынке, могут соответствовать требованиям, установленным производителями батарей, и действительно охватывать измерения напряжения, тока и сопротивления с требуемой точностью и поддержкой нескольких каналов.