הצגת נתוני אוסילוסקופ כפי שהייתם רוצים לראות

מהנדסים למדו לקבל את העובדה שעליהם לצפות בנתוני המדידה באופן בו מציג אותו ספק האוסילוסקופ, ולא בהכרח באופן בו הם היו רוצים לצפות בו. אולם, פרדיגמה זו מתחילה סוף סוף להשתנות! עם הצגתם של ממשקי משתמש חדשים, ספקי אוסילוסקופ מספקים גמישות חדשה באופן בו הם מציגים נתוני מדידה וצורת גל, ומאפשרים למשתמש לצפות בנתונים רבים יותר על גבי מסך מבלי לוותר על יחס רעש לאות רב-ערך, ולהפיק תועלת מלאה מריבוי צגים. על רקע הנוף המשתנה בעולם האוסילוסקופים, על המשתמש להבין מונחי מפתח וכיצד הוא יכול לנצל את יכולת הצגת המדידה החדשה במלואה.

שיפור התצוגה באופן משמעותי
מקסום יחס רעש לאות של אוסילוסקופ הוא בעל חשיבות עליונה. כשמדידות ונתונים מוצגים הופכים מורכבים יותר, נעשה חשוב יותר ויותר שלא לדרוס את הנתונים בנתונים חדשים, אלא להציג אותם במאונך. כאשר משתמשים במסך תצוגה אחד בלבד, יש צורך לצמצם ככל האפשר את האותות כדי לראות יותר נתונים על גבי המסך (ראה תמונה 2).
גרוע מכך, משתמשים נאלצים לוותר על יחס רעש לאות רב ערך בתמורה לצפייה בנתונים. הסיבה לוויתורים אלו נעוצה בעובדה כי בתוך תצוגה בודדת, יש לאוסילוסקופ מספר מרבי של רמות קוונטיזציה הזמינות עבורו. כאשר מופיעים אותות מרובים על גבי כל התצוגה, מוקצה לכל אות מספר מסוים של רמות קוונטיזציה. לפיכך, אם יש לכם ארבעה אותות על גבי המסך, כפי שניתן לראות בתמונה 2, יחס הרעש לאות של כל אות מוקטן פי ארבע. ספקי אוסילוסקופ פתרו את הבעיה הזו על ידי הוספת רשתות לתצוגות שלהם. חברת לה-קרוי (LeCroy) הייתה ספקית האוסילוסקופים הראשונה שסיפקה 16 רשתות, כשכל רשת מספקת יחס רעש לאות משלה. כעת המשתמש יכול להביט על 16 אותות בו זמנית מבלי להתפשר על דיוק המדידה. חברת Keysightהשיבה לכך ב-16 רשתות משלה. באמצעות אספקת אינספור רשתות נתונים, ספקים יכולים להעניק למשתמש גמישות רבה יותר על מנת שיוכלו לראות את הנתונים באופן בו הם בוחרים לראות אותם (ראה תמונה 3).
בעוד שרשתות היו תוספת נחמדה עבור משתמשי אוסילוסקופ, הן לא סיפקו לגמרי את הצורך של המשתמשים בגמישות. נתונים מוצגים הופכים מורכבים יותר ויותר, וישנם נתונים נוספים שצריכים גם הם להופיע על המסך, מה שהופך בעצם את הצגים החיצוניים לחשובים עוד יותר. אולם, כאשר יחברו המשתמשים צג חיצוני לאוסילוסקופ, האחרון פשוט ישכפל את המידע. הרעיון ליצירת שטח עבודה מורחב נתפס כמוזר בתעשיית הבדיקות והמדידה. חברת לה-קרוי ניסתה לפתור את הבעיה, ראשית, על ידי כך שאפשרה למשתמשים לבחור אילו רשתות הם רוצים שיופיעו על הסקאלה, ואילו רשתות הם רוצים שיופיעו בתצוגת הצג החיצוני. לא רק שזה היה מותאם לגמרי כשטח עבודה מורחב, אלא זה גם איפשר תצוגה של נתונים שונים על גבי מסך האוסילוסקופ ועל הצג החיצוני גם יחד. לראשונה יכול היה המשתמש באמת לראות נתונים של יותר מחמש או שש אותות, ולהבין על מה הוא מסתכל. חדשנותה של לה-קרוי הייתה הצעד הראשון בתחום הצגת נתונים. החברה שיפרה את היכולת הזו באמצעות אספקת “אזורי צורת גל”. אזורי צורת גל הם בעיקר תצוגת הנתונים של ממשק המשתמש הקודם, אלא שכעת משתמשי אוסילוסקופ של החברה נהנים משמונה אזורי צורת גל. לכל אזור צורת גל יש עד 16 רשתות נתונים. באופן מתקבל על הדעת, יוכל המשתמש לראות 128 רשתות עם ממשק המשתמש של החברה. טווח ארוך זה נעשה חשוב יותר ויותר כאשר משתמשים ממשיכים לחבר אוסילוסקופים מרובים יחד, ורוצים לראות את המידע על שרת מארח אחד. אזורי צורת גל של אוסילוסקופ מספקים גם את הגמישות הנחוצה למשתמשים. ניתן להתאים כל אזור צורת גל לגודל הרצוי אותו בוחר המשתמש (קודם לכן, הרשתות והתצוגות היו תמיד מותאמות לגודל המסך או התצוגה). באמצעות שימוש באזורי צורת גל, יכול כעת המשתמש לראות נתונים מורכבים מאוד כמו שהוא רוצה לראות אותם (ראה תמונה 4).
זמן קצר לאחר שהשיקה החברה את אזורי צורת הגל, לה-קרוי סיפקה מאפיין דומה. הואיל ואזורי צורת גל מספקים את הגמישות אותה דורשים המשתמשים, בעתיד חפשו ספקי אוסילוסקופ המספקים את המאפיין הזה.

שיפור בתצוגת מדידה
לפני 10 שנים, תצוגת תוצאות מדידה הייתה מסובכת מאוד, וכל ספק סקאלה פעל באופן שונה. למשל, החברה הצליחה להציג ארבע מדידות בלבד שהופיעו במאונך, כאשר פירוש הדבר הוא שמידע זה יתפרש על פני כמעט חצי מסך על מנת שניתן יהיה לראות את כל תוצאות המדידה, גם אם המשתמש הסתכל רק על מדידה אחת. משתמשים נאלצו להקריב שטח תצוגה רב ערך על מנת לראות את תוצאות המדידה אותן רצו לראות. עבור משתמשים שרצו לראות מדידות רבות בו זמנית, מגבלת הכמות שהסתכמה בארבע מדידות בלבד הייתה חיסרון משמעותי. החברה עברה לשמונה מדידות בממשק המשתמש הקלאסי שלה, אך עשתה זאת על חשבון שטח תצוגה גדול יותר של האוסילוסקופ.
בהמשך לכך שחברת לה-קרוי הייתה החברה הראשונה שהדגימה חשיבה חדשנית בפיתוח ממשק המשתמש, היא הייתה גם הראשונה לעשות זאת בפיתוח תצוגת תוצאות המדידה. לה-קרוי מספקת מדידות יחד עם סטטיסטיקות מלאות תוך שימוש בגודל גופן קטן יותר, על מנת שלא להסיר תוצאות חיוניות מהתצוגה. באמצעות גודל גופן קטן יותר, לה-קרוי מסוגלת להציג עד 12 מדידות, אך הן מוצגות במאונך. לה-קרוי מספקת גם חדשנות הידועה כ-Listicons .Listicons הם מיני תרשימי היסטוגרמה של כל נתוני מדידה. ניתן להשתמש בהם על מנת לראות אם ישנה סוגיה אפשרית, ולאחר מכן להשתמש בתרשים היסטוגרמה מלא כדי לאמת את הסוגיה (ראה תמונה 5). באופן זה, יכול המשתמש לנצל את שטח התצוגה להרצת תרשימי היסטוגרמת המדידה על גבי המסך לצד תוצאות המדידה.
בעוד שחברת טקטרוניקס (Tektronix) עדכנה את ממשק המשתמש שלה, היא לא העבירה הרבה ממנוע תוצאות המדידה אל חבילת התוכנה המכונה DPOJet. תוכנה זו פועלת מחוץ לממשק המשתמש של טקטרוניקס, ומציגה את הנתונים בפריסה אופקית. הדילמה בגישה זו היא שממשק DPOJet מגיע בגודל קבוע, ולפיכך על המשתמש לוותר על שטח תצוגה על מנת לקבל כלים מתקדמים יותר לצפייה.
החברה שיפרה באופן משמעותי את היכולת להציג תוצאות מדידה. המדידות כעת מוצגות במאונך בתחתית המסך, או לחלופין, ניתן להעביר אותן לחלון נפרד לחלוטין, אותו ניתן לגרור למסך תצוגה אחר, או למיקום נוח יותר (ראה תמונה 6).
עם עגינת חלון המדידה, החברה מספקת סרגל גלישה אותו ניתן להזיז מעלה או מטה במסך על מנת לתת למשתמש להחליט בדיוק כמה שטח נדרש לתוצאות המדידה שלו. סרגל הגלישה של קי-סייט מנצל את הגמישות הגוברת של תצוגת חלונות Keysight וטקטרוניקס אינן מספקות listicons, אך שתיהן יאמרו לכם שהן מספקות די והותר יכולות היסטוגרמה המאפשרות צפייה בסוגיות בהן אתם מעוניינים לצפות, כש-Keysight מספקת עד 16 תרשימי היסטוגרמת מדידה. בסופו של דבר, כל החדשנות הזו פירושה שמשתמשים עברו מלהיות מוגבלים לארבע מדידות ולוותר על דיוק שטח התצוגה, למצב בו יש באפשרותם להציג מעל 20 מדידות בו זמנית וליהנות מגמישות מלאה באשר לאופן בו מוצגות המדידות.

שיפורים במערך פקדים אנכיים ואופקיים
בנוסף לשיפורים בתצוגת המדידות והנתונים, תעשיית האוסילוסקופים לקחה צעד נוסף קדימה. קודם לכן, פקדים אנכיים ואופקיים שהופיעו על המסך היו קשורים אך ורק לצורות הגל. ניתן היה לשלוט בבסיס הזמן ובסקאלה האופקית של צורת הגל הקשור לערוץ, אך ברגע שהתחלתם להשתמש בפונקציות, כולל אלגוריתמי FFT, נדרשתם להשתמש בתפריט הפונקציות. תפריטי פונקציות תופסים את מרבית שטח התצוגה במסך, ומסתירים את הנתונים שנבחנו. משתמשי אוסילוסקופ דרשו יותר מהכלים שלהם.
על מנת להימנע מבעיות תפריט הפונקציות, גם טקטרוניקס וגם לה-קרוי מיקמו שתיהן את תפריט הפונקציות בתחתית המסך, וכך מנעו את המצב בו תפריט הפונקציות תופס את כל שטח התצוגה. התוכנה של Keysight שהושקה לאחרונה מאפשרת למשתמש לעשות שימוש בפקדים האנכיים והאופקיים של האוסילוסקופ כדי לכוון את מפרט הפונקציה. בנוסף לשליטה על הפקדים האופקיים, ממשק המשתמש העדכני של Keysight יציג את הסקאלה על המסך בהתאם לפונקציה אותה מפעילים. לדוגמה, אלגוריתם FFT יציג רוחב פס על ציר ה-X וישיג מיקום על ציר ה-Y. על אף ממשק המשתמש החדש שלה, הממשק של החברה עדיין נסמך על תפריט הפונקציות, אשר דורס את הנתונים כדי לשנות אותם. כתוצאה מכך, שינתה החברה את גוון חלון תצוגת התפריטים שלה לעמום, כך שניתן לראות דרכו, ואפשרה למשתמשים שלה לראות את הנתונים המופיעים מאחורי התפריטים. בעוד שהגישות לתפריט משתנות מספק אוסילוסקופ לאחר, בסופו של דבר, הרעיון הוא להפוך את ניהול הנתונים לפשוט יותר. כל שלוש הגישות מייצגות שיפורים דרמטיים בתצוגת מדידות.

נקודות ציון והערות
נקודות ציון והערות הן דרך מצוינת לנתח ולשתף נתונים. נקודות ציון מציגות גלים משולשים של נתוני צורת הגל (ראה תמונה 5). הערות הן סימונים הקבועים בתוך נתוני האוסילוסקופ. הן מאפשרות למהנדסים לציין הערות ביחס לנתונים אמיתיים (ראה תמונה 6). על אף שנקודות ציון והערות נראות פשוטות, גם מדידות בסיסיות מסוג זה השתפרו באופן דרמטי במהלך השנים האחרונות. כיום, נקודות ציון מצביעות על המשולש האמיתי על גבי המסך, בניגוד להיותו קבור בתחתית המסך. ערך נקודות הציון ישתנה עם הזזתן על המסך. היכולת לראות את ערך נקודת הציון על המסך הופכת את משימת שיתוף הנתונים לקלה מאין כמוה.
ההערות השתפרו גם הן באופן משמעותי. לפני שנים אחדות, היו ההערות קבועות על המסך כשלמשתמשים לא הייתה כל שליטה באשר למיקום ההערה. כיום, ניתן להזיז את ההערות לאורכו ורוחבו של המסך על ידי הקלקה וגרירה. לאחרונה השיקה החברה קונספט חדש לחלוטין הידוע כסימנייה המתווספת לצורת הגל ופותחת הערת “בועה” על המסך. ניתן לצרף סימניות לצורת הגל ולמדידות (ראה תמונה 7).
לסיכום
מדע המדידה של אוסילוסקופ המבוסס על Windows עבר כברת דרך ארוכה. לא עוד משתמשים שצריכים להתפשר על הצגת נתונים כמו שספק האוסילוסקופ רוצה שהם יציגו אותם. כעת נהנים המשתמשים מגמישות מוגברת ומיכולת תצוגה רחבה. בשנים האחרונות נוספו לאוסילוסקופ מאפיינים חדשים כמו סימניות, אזורי צורת גל ו-Listicons במטרה להפוך את תהליך ניתוח הנתונים לנוח יותר. הדרך החדשה להצגת נתונים הופכת גם את פעולת השיתוף לפשוטה הרבה יותר. משתמשים יכולים לשתף נתוני מדידה עם עמיתיהם ומנהליהם בקלות יתרה, ובכך לייעל את המערכת במקום העבודה.