Peralatan Pengujian dan Pengukuran Esensial untuk Lab Rumah Profesional

Untuk beberapa dari kita, bekerja dari rumah mungkin menjadi kenyataan yang berlanjut setelah 2020. Anda akan membutuhkan alat yang tepat untuk mencapai tujuan Anda.

Salah satu kenyataan 2021 adalah bahwa banyak insinyur masih terperancang di rumah dengan semua gadget dan gizmo keren yang mengumpulkan debu di tempat kerja. Bagaimana Anda akan tetap produktif di dunia baru yang kita tinggali? 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 Alat Pengujian dan Pengukuran ke Rumah

Banyak guru taman kanak-kanak yang telah memimpin kelas mereka untuk membuat patung makaroni akan mengatakan, “Hanya ada begitu banyak sampah yang dapat Anda buat dengan sampah.” Itu juga benar untuk alat dan peralatan pengujian. Jika Anda tidak bisa pergi ke kerja, baik Anda atau pemberi kerja Anda harus membuka dompet Anda untuk membawa kerja ke rumah Anda.

Jika pemberi kerja Anda memberikan uang sampingan untuk peralatan, Anda seharusnya dapat menyimpannya dan menyusutkannya pada pajak Anda. Namun bagaimanapun peralatan memasuki rumah Anda, Anda mungkin menyelidiki opsi asuransi; asuransi pemilik rumah mungkin tidak suka mengganti osiloskop senilai $50.000 yang Anda bawa dari tempat kerja.

Untuk peralatan pengujian dan pengukuran rekayasa listrik, saya merekomendasikan filosofi “Beli sekali, menangis sekali”. Bayar untuk alat berkualitas yang akan bertahan setahun atau lebih. Alternatifnya, jika perusahaan Anda memiliki siklus pengembangan yang kurang ketat, manfaatkan salah satu dari banyak perusahaan sewa peralatan pengujian yang ada untuk menyewa peralatan yang Anda butuhkan hanya untuk waktu yang Anda butuhkan.

 

Osiloskop

Saya bekerja di Advanced Assembly, dan bos saya dan saya masing-masing memiliki Tektronix MDO3104 di bengkel rumah kita. Perangkat multifungsi ini berfungsi sebagai osiloskop, analyzer spektrum, generator fungsi, multimeter, dan beberapa hal lain yang belum saya pahami. Hingga waktu terdekat, perangkat ini bernilai jauh lebih dari 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 lemari pengaman tahan api tempat ia tidak memberi saya manfaat sama sekali.

 

Berapa Bandwidth yang Anda Butuhkan?

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

 

 

Tangkap dari switch GaN ini memiliki waktu naik yang dinyatakan 40 ps, tapi osiloskop mengatakan lebih dekat ke 280 ps. Tapi apakah benar? Mari kita turunkan bandwidth dan lihat bagaimana sinyalnya terlihat. Pada bandwidth 250 MHz, itu terlihat seperti sinyal yang benar-benar berbeda, dan osiloskop memiliki waktu naik 750 ps.

 

Jadi apa yang sebenarnya saya ukur di sini? Satu-satunya hal yang saya ketahui dengan beberapa kepastian adalah ini adalah sinyal cepat. Ini di luar kemampuan osiloskop dan probe, dan bos saya perlu membeli mainan baru untuk saya.

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

Contohnya:

 

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

 

Saya tidak tahu mengapa saya mengadopsi perangkat ini sebagai lembu suci saya. Ia bahkan tidak bisa mengikuti pulsa tercepat saya, dan alat dibuat untuk digunakan. Tapi saya memakainya saat pengukuran yang hati-hati, analisis protokol, atau analisis spektrum diperlukan dan ia melayani tujuannya dengan baik.

Setahun yang lalu, itu dipasang di atas meja kerja saya pada mount VESA berjepit. Dan itu akan kembali ke sana lagi ketika tidak ada lagi khawatir anak menarik kabel pengujian yang jatuh tepi meja.

 

Osiloskop MDO3104. Gambar dengan kredit Tektronix

 

Osiloskop Sederhana dan Murah Bisa Melakukan Pekerjaan

Untungnya, sebagian besar kesalahan desain papan atau kesalahan pemasangan yang saya buat adalah yang konyol—jembatan solder selama pemasangan tangan, atau mungkin saya memiliki footprint yang salah untuk IC. Saya belum pernah salah menghitung kapasitansi garis I2C, dan tidak ada kesempatan, pernah, bahwa saya telah memasang driver UART Tx ke driver UART Tx pada IC lain, dan siapa pun yang bilang saya melakukannya dan merusak papan adalah pendengar bohong!

Jadi 60% kebutuhan debug saya dapat dipenuhi oleh osiloskop yang paling sederhana. Untuk bring-up papan, saya hanya perlu tahu apakah ada logika rendah atau logika tinggi, tegangan yang mendekati, atau apakah garis data sebenarnya memiliki data. Untuk tujuan itu, osiloskop termurah biasanya bisa. Saat pemecahan masalah meningkat ke “ayo kita dekode beberapa paket,” alat-alat besar dikeluarkan.

Saya telah belajar untuk menghargai ukuran kecil dan kegunaan osiloskop saku. Versi 2-channel berkisar sekitar $100 dan versi 4-channel sekitar $200.

 

 

Osiloskop mini digital handheld 4-channel DSO213. Gambar dengan kredit SainSmart

 

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

Tapi yang baik adalah karena harganya, saya tidak ragu untuk meninggalkan ini di meja kerja saya atau membawanya ke garasi untuk memecahkan masalah mesin CNC saya. Pekerjaan terbaru dalam hidupnya adalah menentukan apakah output di port BNC kamera keamanan adalah digital atau analog. Itu memberi saya ide bahwa itu mungkin 3G-SDI.

 

Sebuah Peringatan tentang Alat Pengujian dan Pengukuran Saku

Setelah Anda jatuh cinta dengan osiloskop saku, mungkin menggoda untuk menemukan semua alat pengujian berukuran saku di internet dan menambahkannya ke keranjang belanja Anda. Tapi saya mendorong Anda untuk tidak terlalu bersemangat.

Perangkat ini lebih sulit digunakan dan dipalsukan dari luar negeri secara massal. Mereka juga memiliki antarmuka pengguna yang cacat yang memerlukan waktu untuk terbiasa dan memiliki rentang frekuensi operasi yang terbatas. Dan saya tidak dapat membayangkan bahwa mereka terkalibrasi dengan hati-hati juga.

 

Analyzer Jaringan Vektor

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

Saya memiliki satu untuk proyek antena radio amateur tetapi tidak menggunakannya secara teratur untuk tugas terkait pekerjaan. Saya tidak tahu seberapa efektif atau akurat mereka menangkap parameter s, tapi saya yakin jawabannya mengecewakan. Jika Anda memiliki pengalaman dengan mereka di lingkungan produksi, silakan tinggalkan komentar di bawah.

 

Analyzer jaringan vektor SeeSii (10 kHz–1,5 GHz). Gambar dengan kredit SeeSii dan Amazon

 

Anda mungkin mempertimbangkan DG8SAQ VNWA 3SE analyzer jaringan vektor 2-port yang sepenuhnya otomatis. Perangkat ini langsung tersambung ke komputer Anda dan dapat digunakan untuk analisis domain waktu, deteksi kesalahan kabel, dan pencocokan jaringan. Ini juga memiliki stabilitas tinggi dan rentang dinamis tinggi. Frekuensi operasinya adalah dari 1 kHz hingga 1,3 GHz, yang mencakup beberapa band ISM.

 

SDR Kits DG8SAQ VNWA 3, VNA 1,3 GHz yang berbiaya rendah. Gambar dengan kredit SDR Kits

 

Ini adalah plot S11 dari rasio gelombang berdiri (merah), dB kerugian (biru), dan impedansi (hijau). Plot menunjukkan bahwa antena tertentu ini disetel untuk 453 MHz, tetapi seharusnya berfungsi cukup baik di seluruh rentang 445–455 MHz.

 

Sayangnya, naik ke frekuensi maksimum 3 GHz membutuhkan alat yang serius dan akan mengharuskan Anda menjual mobil Anda untuk mampu membelinya. Untuk naik ke 53 GHz membutuhkan Anda menjual ginjal atau anak sulung Anda. Saya pria rekomendasikan anak karena Anda tidak dapat membuat ginjal lain.

 

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. Tapi Anda juga harus tahu bahwa multimeter tidak lagi berarti hanya resistansi/kapasitansi/tegangan.

Ada multimeter dengan kamera inframerah built-in! FLIR dan Fluke keduanya memiliki model yang tersedia untuk dipilih.

 

Multimeter imaging industri FLIR, DM285. Gambar dengan kredit FLIR

 

Resolusi kamera inframerah mungkin tidak sebaik kamera inframerah mandiri, dan multimeter mungkin memiliki spesifikasi yang tidak langsung cocok untuk pekerjaan mikroelektronika. Tapi jika Anda bekerja dengan perangkat tingkat tegangan garis, argumen yang menarik dapat dibuat untuk menambahkan ini ke toolkit Anda.

Jika Anda berniat menggunakan kamera inframerah untuk memeriksa rangkaian elektronik, Anda harus memilih model lain dengan resolusi yang lebih tinggi. Aturan jempol yang baik adalah lebar minimum komponen yang ingin Anda periksa harus 3 piksel lebar.

Alternatifnya, Anda mungkin pergi dengan multimeter meja yang mampu presisi yang lebih besar.

 

Multimeter digital dual-display 4 1/2 digit SDM3045X. Gambar dengan kredit Siglent Technologies

 

Hal yang perlu diingat adalah bahwa perangkat ini, jika digunakan dengan hati-hati, akan bertahan waktu yang sangat lama. Saya masih memiliki multimeter portable dan meja yang saya beli dari RadioShack lebih dari dua dekade lalu, dan mereka masih bekerja sebagus saat baru—yang berarti saya dapat memeriksa tegangan baterai dan melakukan pemecahan masalah dasar lainnya.

Pertimbangkan untuk berinvestasi pada sesuatu yang Anda rencanakan untuk sangat lama.

 

Berinvestasi pada Alat Pengujian dan Pengukuran yang Tahan Lama

Jika Anda harus memecahkan masalah atau membawa desain baru, Anda membutuhkan peralatan pengujian. Ini tidak murah dan seseorang harus membayar untuk itu. Jadi pekerjaan baru Anda adalah meyakinkan bos Anda bahwa Anda perlu semua alat ini untuk melakukan pekerjaan Anda. Itu bisa sulit, tapi saya punya solusi sederhana: beri tahu bos Anda bahwa saya bilang itu oke.