טיפים בתחום האוסילוסקופים מהמשתמשים התובעניים ביותר

מאת: פיל סטרנס Agilent Technologies. לא משנה כמה זמן רגלך לא דרכה בבית הספר, הינך עדיין יכול ללמוד המון מפרופסורים – אפילו כאשר מדובר בשימוש בכלים בסיסיים כגון אוסילוסקופים.
זה אולי מפתיע, אבל אנשי חינוך – ולא מעצבים או אנשי תכנון מובילים – הם משתמשי האוסילוסקופ התובעניים ביותר. הם צריכים ללמד מגוון רחב של יישומים, החל בהספק ובקרה, המשך בעיבוד אותות, מערכות משובצות, תכנון FPGA ו-ASIC וכלה בתקשורת RF ומיקרוגל. תקציביהם מוגבלים תמיד. יש להם קבוצה חדשה של סטודנטים מתחילים שעליהם לאמן מדי כמה חודשים, ויש להם עוזרי מחקר, בעלי זמן וסקרנות לחקור את הגבולות של כל תכונה.
בסדרה של ראיונות שערכתי לאחרונה, דיברתי עם פרופסורים ומנהלי מעבדות לגבי השימוש שלהם ודרישותיהם מאוסילוסקופים. הצטיירו נושאים משותפים הצריכים לעניין גם משתמשים בתעשייה ובחינוך – הכשרת משתמשים חדשים, שמירה על ציוד, גישה ושימוש מרחוק וניהול תקציבים. זה לא מפתיע – אחוז משמעותי של הגולשים ב-Educators Corner של Agilent אינם מגיעים מתחום האקדמיה.

היסודות
אוסילוסקופים הוצגו בפני לראשונה לפני 20 שנה כשהייתי סטודנט שנה שנייה במעבדת המדידות של אוניברסיטת סינסינטי. באותו זמן, חוברת עבודה מפורטת של צעד אחר צעד הציגה את האוסילוסקופ האנלוגי עימו עבדתי. היא הייתה טובה בלהסביר מה לעשות, אבל לא בהכרח על מנת להסביר מדוע אנו עושים את זה.
היום פרופסורים נוקטים בגישה יותר אורגנית. רובם מקדישים לא יותר משיעור מעבדה אחד לתיאוריה של המכשיר. שאר תהליך ההצגה מבוצע באמצעות ניסויים. במקרה של UC (אוניברסיטת סינסינטי), מעבדת המדידות עדיין קיימת אולם היא קשורה באופן הדוק עם קורס הרשתות. אצל חלק מהפרופסורים, האלקטרוניקה החדישה יותר פועלת עם רובוטים, משחקים, ערכות הערכת מיקרו-מעבדים ותכנונים ריאליסטיים אחרים.
החלק הטוב ביותר של עבודה זו הינה שהפרופסורים בדרך כלל שמחים לשתף אחרים ביצירותיהם. אם הינך מתכנן מעבדה או הינך משלים ידע של עובדים חדשים, הינך יכול למצוא מידע רב של תיאוריית מדידות ותכני מעבדה באתרים כמו ה-Educators’ Corner, בארגונים תומכים כמו ה-ASEE, או על ידי יצירת קשר עם מחלקת ה-ECE הקודמת שלך. מקור מצוין נוסף של תכני הפעלה ותיאוריה הינו יצרני המכשירים. אלו המוכרים כמות משמעותית של ציוד למחנכים יצרו מעבדות וסמינרים המלמדים תיאוריית מדידות. לאחרים יש מדריכים למשתמש המעניקים הבנה בסיסית של תכונות.

עצות למשתמשי אוסילוסקופ חדשים
גם המהנדסים המתקדמים ביותר התחילו את דרכם בחלק התחתון של עקומת הניסיון; וכל אחד מאיתנו גרם למשהו להתמוסס או להתפוצץ כאשר רכשנו ידע. כאשר קבל אלקטרוליטי זול מתחיל לרחוש, זה יכול להיות משעשע. להלן מספר עצות לעזור למשתמשי אוסילוסקופ חדשים:
אם יש לך אותות מתח גבוה, נטרל את נתיב המגבר בעל העכבה הנמוכה. לאוסילוסקופים רבים יש שני נתיבי מגבר – נתיב של 1MΩ, ונתיב עכבה רגיש יותר של 50Ω. בעוד שישנם אמצעי בטיחות המיועדים להגן על המעגלים הללו, אות מתח גבוה המשתנה במהירות יכול להזיק לנתיב ה-50Ω. מספר אוסילוסקופים כוללים פקודות תכנות המאפשרות לנטרל את האופציה הזו.
אם ניתן, נטרל את תכונת ה- Autoscale/Autoset. עבור משתמשים מנוסים, תכונה זו הינה חוסכת זמן. עבור מתחילים, היא עלולה להפוך משענת החוסמת למידת אמת. ככל שתלמידים יתחילו להשתמש מוקדם יותר בטכניקות מהאסכולה הישנה להפעלת אוסילוסקופ, כך הם ילמדו מהר יותר לשלוט במדעי המדידות.
אל תשתמש בבחון (probe) יקר יותר מהנדרש. משתמשים חדשים באוסילוסקופים עלולים לשבור את החוד (tip), לאבד אביזרים, וליצור קצרים בכבלים. אם מדידות המעבדה שלך ניתנות לביצוע עם אופציות בעלות נמוכה יותר כמו בחונות (probes) של טווח תדרים נמוך, מוליכי “בננה” או חיבורי BNC ישירים – השתמש בהם.
אבטח את האוסילוסקופ לשולחן העבודה. בעוד שזהו נוהל טוב בסביבת מעבדה פתוחה, מכשיר המאובטח היטב יישאר על השולחן במקום להתרסק על הרצפה. לפרופסורים רבים ישנם סיפורים על מהנדסי QA לעתיד לבוא הבודקים את עמידות האוסילוסקופ. לרוב האוסילוסקופים יש מקום לחיבור מערכת נעילה ומערכת כבלים שאינן של היצרן, או שיש להם “לולאה” מובנית בפלסטיק להעברת כבל. חלק מהאוסילוסקופים מציעים את שתי האפשרויות.

אוסילוסקופ מסדרת Agilent InfiniiVision X, האידיאלית לתחום ההוראה בשל ביצועים מתקדמים מסוגם, קלות התפעול ופונקציונאליות

מערכת אקולוגית מחוברת
מחנכים אף משתמשים בתכונות הקישוריות של מכשירים יותר מעמיתיהם בתעשייה. ישנן מספר סיבות לכך:
יש עניין גובר והולך ללמד תלמידים כיצד להפעיל רשת ולשלב ציוד. משך הזמן לבדיקת תכנון לא מושקע בשכלול תכונות חדשות או הוצאת מוצר לשוק. הפרופסורים מלמדים את הסטודנטים טכניקות אוטומציה של מכשירים בודדים ושילובים משלימים כדי לענות על צורך זה לצורך יעילות. כלים שנועדו ללמד את המושגים האלה באוניברסיטאות גם יסייעו בהוראת תכנות למתלמדים.
בנוסף, למעבדות חינוך ישנם אילוצים העשויים להשתוות לאלו בחברה שלך. המשתמשים עולים במספרם על הציוד, ותלמידים רבים מרוחקים מהמעבדה. תכונות כגון ממשקים מרוחקים אשר תוכננו ויועדו עבור המחנכים הינם מושלמים ללמידה שיתופית, למידה מרחוק ועבודה אחרי שעות העבודה.

מסך האוסילוסקופ בשליטה מרחוק כפי שמוצג על צג המחשב.

תוכנת ה-EDK (Educational Kit)t המיועדת להוראה

לימוד (עבודה) בתקציב מוגבל
משימה עיקרית של המחנך הינה ללמד את התלמידים איך להצליח בסביבת ההנדסה המודרנית. אילוץ נפוץ בקהילת החינוך הינו תקציבים מוגבלים. ציוד מעבדה במכשירים חדשים יכול לעלות כמה מאות אלפי דולרים.
ההבנה מתי לשדרג לטכנולוגיה העדכנית ביותר של הדור האחרון יכולה להיות אתגר. מענקים ותקציבים מגיעים רק לעתים רחוקות, כאשר הם נדרשים ביותר. אז מה מניע את השדרוגים הטכנולוגיים הללו?
לרוב, זה מקרה פשוט של התיישנות. אפילו מכשירים אמינים יכולים להיות יקרים לתחזוקה ולתמיכה. בנוסף, חל שיפור אדיר בביצועים ובתכונות במהלך 10 השנים האחרונות, עובדה ההופכת את השדרוג להכרחי.
התפתחותם של מפרטי ליבה כגון קצב דגימה (המאפשר פעולת זמן אמת בטווחי תדרים אפקטיביים גבוהים יותר), עומק זיכרון (המאפשר לצפות במשכי זמן ארוכים יותר ברזולוציה גבוהה יותר), וקצב עדכון (המאפשר מבט “כמו אנלוגי” על אותות).
המכשירים התפתחו מ-HPIB וכונני דיסקטים ל-Ethernet, USB ו-Compact Flash. הטכנולוגיות החדשות הללו מפשטות את התיעוד, הגישה מרחוק ויכולת הפעולה ההדדית, ומקטינות את עלות המערכת הכוללת (האפיקים – busses – אלו מובנים במחשבים אישיים).
תכונות חשובות חדשות הופיעו והן דוחפות את חזית הטכנולוגיה. הן כוללות אוסילוסקופים של אותות מעורבים (הוספת ניתוח דיגיטלי), הפעלה (triggering) ופענוח עבור אפיקים סריאליים במהירות נמוכה, ניתוח FPGA וניתוח תחום תדרים.
שיפורים כוללים לחוויית המשתמש משיפורים בממשקים וטכנולוגיות מסכים.
כאשר מגיע הזמן לעבור לטכנולוגיה חדשה יותר, יש למחנכים הרבה אפשרויות. אפילו אוסילוסקופים חסכוניים יציעו ביצועים הגבוהים יותר ממה שעל שולחן העבודה שלך כרגע. יחד עם זאת, אם מטרתך היא להתאים את עצמך ליכולות של עמיתיך בתעשייה, האוסילוסקופים הללו הינם עדיין בהישג ידך. רבות מהתכונות המתקדמות יותר של המכשירים הללו זמינות כשדרוגים שלאחר המכירה, דבר המאפשר ביצוע הדרגתי (אינקרמנטלי) של שיפורים למעבדה.

אף פעם לא
מאוחר ללמוד
סימן ההיכר של מהנדסים מומחים הינו פתיחות ללמידה לכל החיים. בין אם אתה בעל ותק של 40 שנה או מהנדס חדש, תוכל להפיק תועלת מהכלים שנועדו לענות על הצרכים של אנשי חינוך ותוכניות הלימודים שהם יוצרים לחינוך הדור הבא. בעוד מכנסי הג’ינס אותם לבשת בעבר כנראה כבר אינם מתאימים, יכולת הלמידה שלך עדיין מתאימה.