Zur Bedienung des programmierbaren Digitalen Speicheroszilloskops (DSO) HP 54600A unter LabVIEW

Zur Bedienung des programmierbaren Digitalen Speicheroszilloskops (DSO) HP 54600A unter LabVIEW Zu diesem Oszilloskop steht ab LabVIEW Version 7.0 ein geeigneter Gerätetreiber hp546xxx zur Verfügung. Beachten Sie bitte, daß einige der Funktionen nicht für das verwendete Oszilloskop geeignet sind da er für eine Typenfamilie mit ähnlichem Aufbau zusammengestellt wurde. Z.B. finden Sie auf „ihrem“ Oszilloskop nur 2 Kanäle während einige Vis auch die Wahl eines 3. oder 4. Kanals vorsehen. Bestimmung/Änderung der GPIB Geräteadresse: Die Ermittlung der aktuellen Geräteadresse können Sie mit Hilfe des MAX (Measurement and Automation Explorers) nach dem Anschluß am GPIB Bus vom PC aus vornehmen. Sollte eine Änderung der aktuellen Adresse notwendig sein verfahren Sie am DSO wie folgt: Drücken der Taste "Print/Utility" (im linken oberen Quadranten der Bedienungselemente zu finden).Daraufhin

Abbildung 1: Anordnung der Bedienungselemente auf der Frontseite des DSO Hewlett Packard 54600B. erscheinen am Bildschirm unten die Tastaturbelegungen der Tasten unterhalb des Bildschirmes: Siehe dazu Abb. 1. Die betreffenden Tasten sind rot hervorgehoben.Von links gezählt ist der zweite Menüpunkt HP-IB Menu. In Abb. 1 fehlt die Bezeichnung, da die Darstellung die Belegungen ohne der GPIB-Option zeigt. Drücken der 2. Taste (von links) der Tastenreihe unterhalb des Bildschirms: Es erscheint darauf die Tastaturzuordnung ( am Bildschirm des DSO) für das HP-IB Menu: Von links gezählt die 4. Taste ist mit ADDRESS bezeichnet. Die darunter stehende Zahl zeigt die gegenwärtige GPIB Busadresse. Alle übrigen Einstellungen sind für dieses Experiment unbedeutend. Soll die GPIB Adresse geändert werden wird die entsprechende (4.) Taste gedrückt. Dadurch erhöht sich die Adresse um 1 bis zu Adresse 30, danach wird bei der Adresse 1 fortgesetzt. !!! Anmerkung: Im Gegensatz zu ALLEN bisherigen Geräten wird diese Adresse sofort wirksam! D.h. das Gerät muß NICHT erst abgeschaltet werden um die geänderte Adresse zu aktivieren. Testen ob das Gerät über den GPIB Bus ansprechbar ist: Hat der MAX das Gerät erkannt und in die Tabelle eingetragen können Sie zunächst testen ob das Gerät über die GPIB Schnittstelle angesprochen werden kann. Markieren Sie das GPIB Instrument. Rufen Sie die Option „Communicate with intsrument“ auf. Führen Sie eine „Query“ mittels des Standardvorschlags im Eingabefenster „Send string“ *IDN? Anschließend. Im Ausgabefenster Receive string sollte darauf die Identifikation des Gerätes, Hersteller, Produkt, Firmwareversion.. handeln, beginnend mit HEWLETTPACKARD,54600B...aufscheinen.

Nachfolgend werden jene LabVIEW funktionen kurz beschrieben die für den Versuchsablauf notwendig sind. Alle Anweisungen sind in der VI Bibliothek HP5460XXX zusammengefaßt. Die alphabetisch geordneten Einträge werden im folgenden mit identer Bezeichnungen beschrieben.

Vertikale Einstellungen In Abb. 2a ist das Bedienungspanel der Funktion HP54600A Channel Config dargestellt. Abb. 2b ist die Darstellung des kontextbezogenen Kurzbeschreibung und der Anschlußbelegungen. Einstellungen und Bedienelemente die Sie individuell festlegen sollten sind hervorgehoben und werden nachfolgend kurz erklärt. Alle ande-

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Abbildung 2a: Bedienungsfeld zur Einstellung der vertikalen Parameter des DSO unter LabVIEW 7.1. ren Einstellungen können Sie unberücksichtigt lassen (d.h. den vorgeschlagenen Defaultwert übernehmen. Wählen Sie den VISA Namen (VISA session), den Sie unter MAX dem DSO zugeordnet haben aus der Auswahl 1. Selektieren Sie den Eingangskanal, channel (chan1 oder chan2) des DSO den Sie einstellen möchten (an dem das Experiment angeschlossen ist) 2. In das Eingabefenster range 3 können Sie jeden Spannungswert zwischen 16mV und 40V eintragen. Beachten Sie, daß sich dieser Wert anders als bei Oszilloskopen üblich nicht auf einen Skalenteil (Divison) der Vertikaleinstellung bezieht sondern auf den gesamten Darstellungsbereich von unterem zum oberen Bildschirmrand. Die Kopplung des DSO Eingangs kann mittels der Auswahlliste coupling 4 auf AC, DC oder GND gestellt werden. AC (alternate current) bedeutet, daß alle Gleichstromanteile (und niederfrequenten Anteile) des Eingangssignals weggefiltert werden. DC (dircet current) erlaubt die Darstellung des gesamten Spannungssignals (Gleich- und Wechselstromanteil). Für Impulsmessungen ist jedenfalls diese Einstellung zu bevorzugen, Abbildung 2b: Kurzbeschreibung und Anschlußbelegung da andernfalls die Anstiegs- Abfallflanke des VI zur Bereichseinstellung. verzerrt regiustriert werden kann. GND schließt den Eingang kurz. D.h. es wird eine horizontale Linie bei 0V dargestellt. Das Eingabefenster position 5 erlaubt die Verschiebung des Spannungsnullpunkts. Der Wert wird in Volt angegeben und bezieht sich auf jenen Spannungswert der in der Bildschirmmitte dargestellt wird. Beachten Sie bitte folgendes: Dieser Wert ist mit der Empfindlichkeitseinstellung 3 gekoppelt. In Abb. 2a ist für den Bereich 8V eingestellt und für die position 2.5V.

In diesem Fall ist das (erfaßbare) Spannungsminimum (unterer Bildschirmrand) –1.5V und das Spannungsmaximum (oberer Bildschirmrand) bei +6.5V. Ändern Sie den Bereich z.B. auf 5V dann läge bei unveränderter Positionsangabe von 2.5V das Spannungsminimum bei –2.5V und das Spannungsmaximum bei +2.5V. D.h. die Kurve „springt“ scheinbar nach oben.

Horizontale Einstellungen In Abb. 3a ist das Bedienungspanel der Funktion HP546XXB Timebase Config dargestellt. Abb. 3b ist die Darstellung des kontextbezogenen Kurzbeschreibung und der Anschlußbelegungen. Die für Sie wichtigsten Funktion werden kurz beschrieben. VISA session 1 siehe oben. Der darzustellende Zeitbereich in Sekunden wird in das Eingabefenster range 2 eingegeben. Ähnlich wie bei der Vertikaleinstellung bezieht sich der Wert nicht auf einen Skalenteil (Division) sondern auf den gesamten Bildschirmbereich. In das Eingabefenster delay 3 wird eine Zeitspanne in Sekunden eingetragen. Sie bestimmt die horizontale Verschiebung der dargestellten Kurve in Bezug auf den Triggerzeitpunkt. Dieser befindet sich bei unveränderter Auswahl der reference wie in Abb.3a gezeigt in der Bildschirmmitte.

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Abbildung 3a Bedienungsfeld zur Einstellung der horizontalen Parameter des DSO unter LabVIEW 7.1.

Abbildung 3b Kurzbeschreibung und Anschlußbelegung des VI zur Einstellung der Zeitbasis.

Trigger Einstellungen Der Trigger dient zur Synchronisation der Datenaufnahme (und Darstellung) des Oszilloskops mit dem Signalverlauf. Für das Triggerereignis kann entweder ein zu untersuchendes Eingangssignal, ein eigenes Triggersignal oder die Netzfrequenz genutzt werden. Zum Einstellen geeiigneter Parameter dient das VI HP54600A/610B Edge Trigger. Die wichtigsten Bedienelemente werden anhand der gekennzeichneten Eingaben in Abb. 4a kurz erklärt. VISA Session 1 siehe oben. Welches Signal für die Datensynchronisation verwendet wird wird mittels Auswahlfeld trigger source 2 festgelegt. Es kann dies Eingangskanal 1 oder 2 (channel 1, channel 2) der Triggereingang des DSO (external) oder die Netzfrequenz (Line) sein. Mit Hilfe der Einstellung des Triggermodus mode 3 kann festgelegt werden wie der Synchronisationszeitpunkt (festgelegt durch das Über- bzw. Unterschreiten einer Spannung) ermittelt wird. Zur Wahl stehen autolevel – auto – normal – single. Die ersten 3 Modi bezie-

hen sich auf die wiederholte Datenerfassung während der letzte Modus nach dem erstmaligen Auftreten des Triggerereignisses die Datenerfassung „einfriert“ (d.h. die Kurve bleibt solange im Speicher und am Bildschirm bis der Trigger erneut aktiviert wird z.B. durch die RUN Taste am DSO). Wird die Funktion normal eingestellt, dann muß im Eingabefeld level 4 ein Spannungswert in Volt angegeben werden der den Synchronisationszeit-

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5 Abbildung 4a Bedienungsfeld zur Einstellung der Trigger Parameter des DSO unter LabVIEW 7.1. punkt definiert. Wird ein stark verrauschtes Signal zur Triggerung verwendet kommen der Wahl des Modus und des Signalpegels große Bedeutung zu. Meist gelingt es der Funktion autolevel nicht einen geeigneten Pegel einzustellen da Störspitzen den Schwellwert statistisch über- oder unterschreiten können. Um hier das Triggersignal zu verbessern können hier Filterfunktionen durch die Eingaben für reject frequency 5 und noise reject filter 7 angepaßt werden. Das Auswahlfeld 5 ermöglicht es ein Tiefpass- (High frequency reject filter) oder ein Hochpassfilter (Low frequency reject filter) anzuwenden. Der Schalter für das noise reject filter 7schaltet einen Bandpass an oder ab. Die Funktion slope 6 legt fest ob das Triggerereignis bei dem Überschreiten (steigende Spannung) des Triggerpegels 4 registriert wird (positive) oder bei dem UnterschreiAbbildung 4b Kurzbeschreibung und Anschlußbelegung des ten (fallende Spannung, negative). VI zur Einstellung der Triggerbedingungen.

Datenregistrierung im DSO Mit Hilfe des VI HP546XX Config Acquisition wird festgelegt wie das Eingangssignal abgetastet und im DSO gespeichert wird. Nachfolgend eine kurze Erklärung zu den wichtigsten Einstellungen (Abb.5a und 5b). Beachten Sie bitte, daß nicht jede Art der Datenregistrierung im single Modus (siehe Abschnitt Triggereinstellungen) möglich bzw. sinnvoll ist. VISA session 1 wie bei den anderen VIs. Die Auswahl acquire type 2 stellt drei Formen der Erfassung zur Verfügung im normal Betrieb wird das Eingangssignal in äquidistanten Zeitintervallen abgetastet und die Werte in ein indiziertes Register des DSO geschrieben. Jedem Zeitpunkt entspricht ein bestimmter Registerindex. Wird die Messung erneut gestartet (getriggert) werden die Werte im Register überschrieben. Die Betriebsart average erlaubt eine Mittlung mehrerer Einzelmessungen. D.h. Meßpunkte werden im entsprechenden Register aufsummiert. Die Betriebsart peak detect verwendet für jeden Indexwert (Zeit-

punkt) 2 Register. Der Wert der aktuellen Messung wird mit den vorangegangenen Daten verglichen. Ist der neue Wert kleiner als alle vorherigen, dann wird er als Minimalwert zu diesem Zeitpunkt (Index) registriert. Ist der neue Wert größer als alle vorangegangenen dann wird er als Maximalwert gespeichert. Die Auswahl #points 3 bestimmt wie viele Meßdaten im eingestellten Zeitbereich (dieser ist durch die horizontalen Einstellungen,

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Abbildung 5a Bedienungsfeld zur Einstellung der Datenregistrierung des DSO unter LabVIEW 7.1. siehe oben, bestimmt) registriert werden sollen. Das Auswahlfeld count 4 ist nur dann von Bedeutung wenn die Betriebsart average 2 eingestellt ist. Sie legt die Anzahl der Mittelungen (8, 64 oder 256) fest.

Abbildung 5b Kurzbeschreibung und Anschlußbelegung des VI zur Einstellung der Datenerfassung.

Fernübertragung der DSO Daten zum PC Die Übertragung der Daten über eine Schnittstelle (GPIB, Seriell) vom DSO zum PC erfolgt immer in der Form, daß in einem Vorspann (Header) alle notwendigen Skalierungsangaben zur Datenrekonstruktion übertragen werden. Anschließend werden die Registerinhalte des DSO in Rohform als binäre Datenkette übertragen. Das VI HP54600A/610B Read Waveform (Abb.6) kontrolliert sowohl die Datenübertragung als auch die Rekonstruktion der Rohdaten in Spannungswerte. Ausgegeben werden (1) Eine Anzahl von Spannungswerte in Form eines 1D Datenfelds, (2) Der Zeitnullpunkt t0 (definiert als Zeitpunkt an dem das Triggerereignis stattgefunden hat und (3) Das (konstante) Zeitintervall ∆t zwischen 2 aufeinderfolgenden Spannungsdaten. Diese 3 Informationen werden in einem „Cluster“ wave form zusammengefaßt. Als Eingaben vor dem Aufruf der Routine sind lediglich die VISA session und der zu übertragende Eingangskanal read source erforderlich. Der ausgegebene „Cluster“ kann entweder direkt an eine „Waveform“ Anzeige „gehängt“ werden oder bei Bedarf wieder in seine 3 Komponenten geteilt werden (unbundle VI siehe Abb. 7).

Abbildung 6 Kurzbeschreibung und Anschlußbelegung des VI zur Datenfernübertragung.

Abbildung 7 Auffinden der LabVIEW Funktion "unbundle".