Peralatan Pengujian dan Pengukuran (T&M) yang Anda Butuhkan untuk Laboratorium Rumah

Bagi sebagian dari kita, pekerjaan di rumah mungkin menjadi kenyataan yang diperluas setelah tahun 2020. Anda akan memerlukan alat yang tepat untuk mencapai tujuan Anda.

Salah satu kenyataan tahun 2021 adalah banyak insinyur masih terjebak di rumah dengan semua gadget keren dan gizmos yang mengumpulkan debu di tempat kerja. Bagaimana Anda akan tetap produktif di dunia baru tempat kita tinggal? Berapa banyak pekerjaan yang dapat Anda lakukan di rumah? Itu akan tergantung pada proyek Anda. Anda akan membutuhkan alat yang tepat untuk mencapai tujuan Anda.

Logistik Membawa pulang Alat Uji dan Pengukuran

Banyak guru taman kanak-kanak yang telah memimpin kelas mereka untuk membuat patung makaroni akan memberi tahu Anda, "Hanya ada begitu banyak omong kosong yang bisa Anda buat dengan omong kosong." Itu juga berlaku untuk alat dan peralatan uji. Jika Anda tidak dapat pergi bekerja, Anda atau majikan Anda harus membuka dompet Anda untuk membawa pulang pekerjaan itu kepada Anda.

Jika majikan Anda memberikan tunjangan untuk peralatan, Anda harus dapat menyimpannya dan mendepresiasinya dengan pajak Anda. Tapi bagaimanapun peralatan memasuki rumah Anda, Anda mungkin menyelidiki pilihan asuransi; asuransi pemilik rumah mungkin tidak tertarik untuk mengganti osiloskop seharga $50.000 yang Anda bawa pulang kerja.

Untuk peralatan uji teknik elektro, saya merekomendasikan filosofi "Beli sekali, menangis sekali". Bayar untuk alat berkualitas yang akan bertahan satu dekade atau lebih. Atau, jika perusahaan Anda memiliki siklus pengembangan yang tidak terlalu berat, manfaatkan salah satu dari banyak perusahaan persewaan alat uji di luar sana untuk menyewakan peralatan yang Anda perlukan hanya pada saat Anda membutuhkannya.

Osiloskop

Saya bekerja di Majelis Lanjutan, dan bos saya dan saya masing-masing memiliki Tektronix MDO3104 di bengkel rumah kami. Perangkat multifungsi ini berfungsi sebagai osiloskop, penganalisis spektrum, generator fungsi, multimeter, dan beberapa hal lain yang belum saya ketahui. Sampai saat ini, perangkat ini jauh lebih berharga daripada mobil saya. Dan itu hanya karena saya membeli mobil baru.

Akibatnya, saya sedikit lebih konservatif dengannya daripada yang seharusnya, dan karena ada anak baru di rumah, ia menghabiskan sebagian besar hidupnya terkunci di brankas tahan api di mana tidak banyak gunanya bagi saya.

Berapa Bandwidth yang Anda Butuhkan?

Cakupan dan probe Anda mungkin tidak memiliki bandwidth yang memadai untuk mengukur setiap sinyal yang ada di luar sana. Misalnya, bahkan osiloskop 1 GS/s seperti MDO3104 tidak dapat benar-benar menangkap waktu naik 40 ps yang keluar dari elemen switching GaN.

Pengambilan sakelar GaN ini memiliki waktu naik yang dinyatakan 40 ps, ​​tetapi cakupannya mengatakan itu mendekati 280 ps. Tapi apakah itu? Mari kita matikan bandwidth dan lihat seperti apa sinyalnya. Pada bandwidth 250 MHz, sepertinya sinyal yang sama sekali berbeda, dan cakupannya memiliki waktu naik 750 ps.

Jadi apa yang sebenarnya saya ukur di sini? Satu-satunya hal yang saya tahu dengan sedikit kepastian adalah bahwa ini adalah sinyal yang cepat. Itu di luar jangkauan dan kemampuan penyelidikan, dan bos saya perlu membelikan saya mainan baru.

Sebagai aturan praktis yang sangat, sangat umum, bagi waktu naik komponen tercepat Anda menjadi 0,6 untuk menentukan bandwidth yang Anda butuhkan (saya melewatkan langkah-langkah tentang harmonik diskusi dan hanya menyertakan sedikit margin keamanan).

Misalnya:

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

Saya tidak tahu mengapa saya mengadopsi perangkat ini sebagai sapi suci saya. Itu bahkan tidak dapat mengikuti denyut nadi tercepat saya, dan alat dimaksudkan untuk digunakan. Tetapi saya menggunakannya ketika pengukuran yang cermat, analisis protokol, atau analisis spektrum diperlukan dan itu berfungsi dengan baik.

Setahun yang lalu, itu dipasang di atas meja kerja saya pada dudukan VESA artikulasi. Dan itu akan kembali ke sana lagi ketika tidak ada lagi kekhawatiran seorang anak menarik-narik kabel tes yang jatuh dari tepi meja.

osiloskop MDO3104. Gambar digunakan atas izin Tektronix

Osiloskop Sederhana dan Berbiaya Rendah Dapat Melakukannya

Untungnya, sebagian besar kesalahan desain papan atau kesalahan penyolderan yang saya buat adalah kesalahan bodoh—jembatan solder selama perakitan tangan, atau mungkin saya memiliki jejak yang salah untuk IC. Saya belum salah menghitung kapasitansi saluran I2C, dan tidak ada kemungkinan, bahwa saya telah memasang driver UART Tx ke driver UART Tx di IC lain, dan siapa pun yang mengatakan saya melakukannya dan merusak papan adalah pembohong sialan!

Jadi 60% dari kebutuhan debugging saya dapat dipenuhi oleh osiloskop yang paling sederhana. Untuk membawa papan, saya hanya perlu tahu apakah ada logika rendah atau logika tinggi, tegangan perkiraan, atau jika jalur data benar-benar memiliki data di dalamnya. Untuk tujuan tersebut, osiloskop termurah biasanya dapat dilakukan. Saat pemecahan masalah meningkat menjadi “mari kita dekode beberapa paket”, alat canggih akan muncul.

Saya mulai menghargai ukuran kecil dan kegunaan osiloskop saku. Versi 2 saluran berharga sekitar $100 dan versi 4 saluran sekitar $200.

Osiloskop digital mini genggam 4 saluran DSO213. Gambar digunakan atas izin SainSmart

Perangkat ini kecil, portabel, dan sangat terbatas dalam apa yang dapat mereka lakukan. Mereka melengkapi osiloskop berfitur lengkap—mereka tidak menggantikannya. Ini bukan penganalisis logika, dan mereka tidak memiliki kemampuan analisis protokol.

Tetapi hal yang menyenangkan adalah karena harganya, saya tidak ragu untuk meninggalkan ini di desktop saya atau membawanya ke garasi untuk memecahkan masalah mesin CNC saya. Pekerjaan terakhirnya dalam hidup adalah menentukan apakah output pada port BNC kamera keamanan adalah digital atau analog. Itu memberi saya ide bahwa itu mungkin 3G-SDI.

Perhatian pada Peralatan Pocket T&M

Setelah Anda jatuh cinta dengan osiloskop saku, Anda mungkin tergoda untuk menemukan semua peralatan uji berukuran saku di internet dan menambahkannya ke keranjang belanja Anda. Tapi saya mendorong Anda untuk tidak terlalu liar.

Perangkat ini lebih sulit digunakan dan dipalsukan di lepas pantai secara massal. Mereka juga memiliki antarmuka pengguna yang kikuk yang membutuhkan waktu untuk membiasakan diri dan memiliki rentang frekuensi operasi yang terbatas. Dan saya tidak dapat membayangkan bahwa mereka juga dikalibrasi dengan sangat hati-hati.

Penganalisis Jaringan Vektor

Ada penganalisa jaringan vektor berukuran saku yang tersedia. Itu berarti mereka mampu menangkap amplitudo dan fase sinyal. Rentang frekuensi biasanya dimulai pada 10 kHz dan puncaknya sekitar 1-1,5 GHz.

Saya punya satu untuk proyek antena radio amatir tetapi tidak menggunakannya secara teratur untuk tugas-tugas yang berhubungan dengan pekerjaan. Saya tidak tahu seberapa efektif atau akuratnya mereka dalam menangkap parameter-s, tetapi saya yakin jawabannya mengecewakan. Jika Anda memiliki pengalaman dengan mereka di lingkungan produksi, silakan tinggalkan komentar di bawah.

Penganalisis jaringan vektor SeeSii (10 kHz–1,5 GHz). Gambar digunakan atas izin SeeSii dan Amazon

Sebagai gantinya, Anda dapat mempertimbangkan DG8SAQ VNWA 3SE sepenuhnya otomatis, penganalisis jaringan vektor 2-port. Perangkat ini dihubungkan langsung ke komputer Anda dan dapat digunakan untuk analisis domain waktu, deteksi kesalahan kabel, dan pencocokan jaringan. Ini juga memiliki stabilitas tinggi dan jangkauan dinamis yang tinggi. Frekuensi pengoperasian adalah dari 1 kHz hingga 1,3 GHz, yang mencakup beberapa pita ISM.

DG8SAQ VNWA 3 Kit SDR, VNA 1,3 GHz berbiaya rendah. Gambar yang digunakan atas izin SDR Kits

Ini adalah plot S11 dari rasio gelombang berdiri (merah), kerugian dB (biru), dan impedansi (hijau). Plot menunjukkan bahwa antena khusus ini disetel untuk 453 MHz, tetapi harus bekerja dengan baik pada rentang 445–455 MHz.

Sayangnya, bergerak hingga frekuensi maksimum 3 GHz memerlukan kit yang serius dan mengharuskan Anda menjual mobil Anda untuk membelinya. Untuk bergerak hingga 53 GHz mengharuskan Anda menjual ginjal atau anak sulung Anda. Secara pribadi, saya merekomendasikan anak itu karena Anda tidak dapat membuat ginjal lagi.

Multimeter

Multimeter yang Anda pilih sangat bergantung pada jenis pekerjaan yang Anda lakukan. Tingkat presisi, jumlah fungsi, dan pencatatan data, di antara banyak fitur lainnya adalah semua opsi yang tersedia untuk Anda. Tetapi Anda juga harus tahu bahwa multimeter tidak lagi berarti hanya resistansi/kapasitansi/tegangan.

Multimeter ada dengan kamera inframerah yang terpasang langsung! FLIR dan Fluke keduanya memiliki model yang tersedia untuk dipilih.

Multimeter pencitraan industri FLIR, DM285. Gambar digunakan atas izin FLIR

Resolusi kamera IR mungkin tidak sebagus kamera IR mandiri, dan multimeter mungkin memiliki spesifikasi yang tidak dapat digunakan secara langsung untuk pekerjaan mikroelektronika. Tetapi jika Anda bekerja dengan perangkat level tegangan saluran, argumen yang meyakinkan dapat dibuat untuk menambahkan ini ke perangkat Anda.

Jika Anda bermaksud menggunakan kamera IR untuk memeriksa sirkuit elektronik, Anda harus memilih model lain dengan resolusi lebih tinggi. Aturan praktis yang baik adalah lebar minimum komponen yang ingin Anda periksa harus lebar 3 piksel.

Sebagai alternatif, Anda dapat menggunakan multimeter benchtop yang memiliki presisi lebih tinggi.

Multimeter digital layar ganda SDM3045X 4 1/2 digit. Gambar yang digunakan atas izin Siglent Technologies

Sesuatu yang perlu diingat adalah bahwa perangkat ini, digunakan dengan hati-hati, bertahan sangat lama. Saya masih memiliki multimeter portabel dan benchtop yang sama yang saya beli dari RadioShack lebih dari dua dekade yang lalu, dan mereka masih berfungsi dengan baik hari ini seperti ketika mereka baru — artinya saya dapat memeriksa voltase baterai dan melakukan pemecahan masalah dasar lainnya.

Pertimbangkan untuk berinvestasi dalam sesuatu yang Anda rencanakan untuk disimpan dalam waktu yang sangat lama.

Berinvestasi dalam Peralatan T&M Tahan Lama

Jika Anda harus memecahkan masalah atau memunculkan desain baru, Anda memerlukan peralatan uji. Itu tidak murah dan seseorang harus membayarnya. Jadi tugas baru Anda adalah meyakinkan atasan Anda bahwa Anda memerlukan semua alat ini untuk melakukan pekerjaan Anda. Itu bisa sulit, tetapi saya punya solusi sederhana:beri tahu atasan Anda bahwa saya mengatakan itu baik-baik saja.