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EF 2018

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Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2018 - Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Messtechnik

Messtechnik Logik-Analysatoren – Testen in der „digitalen“ Welt Logik-Analysatoren, Mixed-Signal-Geräte, MSO - was ist für welche Anwendung die beste Wahl? Saleae Logik-Analysator Logic Pro – hier in der 16-Kanal-Variante in rot Beispiel-Screenshot der Logik-Analysator App Autor: Ernst Bratz, Leiter Marketing bei Meilhaus Electronic GmbH sales@meilhaus.de www.meilhaus.com Ein Logik-Analysator wird eingesetzt, um den zeitlichen Verlauf eines digitalen Signales zu erfassen und darzustellen. So können durch die Analyse der Signale Fehler in elektronischen Logik-Schaltungen aufgespürt werden. Das kann in der Designphase, bei der Fehlersuche oder im Test wichtig sein. Da digitale Steuersignale oft als parallele, bus-artige Strukturen aufgebaut sind, bieten Logik-Analysatoren meistens acht, sechzehn oder mehr parallele Kanäle. Bei der Analyse steht nicht die Signalform bzw. Signal-Integrität im Fokus, die man mit einem Oszilloskop untersuchen würde, sondern die Logikwerte, also die Logikzustände über der Zeit und in Relation zu den anderen Eingänge. Daher umfassen die Funktionen eines Logik-Analysators meist das Decodieren gängiger Schnittstelle-Protokolle bis hin zu Debugging und Disassemblieren bei Computer-Prozessoren in Highend-Geräten, nicht jedoch die Darstellung der realen Signalform. Logik-Analysatoren bieten dazu Trigger-Möglichkeiten auf verschiedene digitale Ereignisse und erlauben das Aufzeichnen der erfassten Daten für eine spätere Auswertung. Mixed-Signal – hier kommen analoge Signale ins Spiel In der Praxis sind rein digitale Schaltungen allerdings eher selten. Meist steuert die Logik-Schaltung analoge Vorgänge, so dass eine Analyse analoger Signale in Relation zu den digitalen Steuer signalen erforderlich ist. Die naheliegende Lösung ist die Anschaffung eines Logik-Analysators und eine Oszilloskops. Einfacher ist aber der Einsatz eines Mixed-Signal-Hybridgerätes. Denn hier muss sich der Anwender nicht um die zeitliche Synchronisierung der Signaldarstellung und -analyse kümmern – dies geschieht automatisch im Gerät. Je nach dem gesetzten Schwerpunkt sind zwei Hybrid-Geräte-Typen denkbar. Weit verbreitet sind zum einen Mixed- Signal-Oszilloskope (MSOs). Dabei handelt es sich um herkömmliche Digital-Speicher-Oszilloskope, die zusätzlich zu den analogen BNC- Eingängen acht oder sechzehn Logik-Kanäle bieten. Damit können in einer gemischten Schaltung analoge Signale in zeitlicher Relation zu den digitalen Steuersignalen untersucht und am Oszilloskop-Bildschirm dargestellt werden. MSO-Varianten gibt es von allen bekannten DSO-Herstellern wie Keysight, Rigol oder Pico Technology. Der alternative Ansatz sind Mixed-Signal Logik-Analysatoren wie die Saleae Logic-Pro-Serie von Meilhaus Electronic. Bei den Geräten dieser Serie handelt es sich um PC-Logik-Analysatoren für USB 3.0 SuperSpeed (kompatibel zu USB 2.0). Mixed-Signal bedeutet hier, dass die Logik-Kanäle frei umschaltbar sind für digitale oder analoge Erfassung. So wird für die Analyse gemischter Schaltungen nur noch einer dieser kompakten Logik-Analysatoren benötigt. Die Vorteile scheinen denen der MSO sehr ähnlich zu sein. Wo aber liegt der Unterschied? Ersetzen die Logic-Pro-Geräte tatsächlich ein oftmals teureres Mixed-Signal-Oszilloskop? Tatsächlich gibt es neben Überschneidungen durchaus auch wesentliche Unterschiede. Sind Mixed-Signal Logik- Analysatoren ein Ersatz für ein MSO? Für einige Anwendungen eignet sich der Ansatz der Mixed-Signal Logik-Analysatoren besser bzw. sie können die preisgünstigere Lösung Bildschirm und Anschlüsse eines Mixed-Signal-Oszilloskops, im Beispiel auf der Rigol MSO1000Z Serie. 18 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2018

Messtechnik Saleae Logic Pro im Einsatz/verdrahtet und angeschlossen sein. Bei diesen Geräten liegt der Fokus wie erwähnt auf den Logik- Funktionen. So unterstützen sie – im Gegensatz zu manchen MSO – standardmäßig viele gängige Logik-Pegel und Protokolle. Wenn es um die rein digitale Logik-Analyse geht, sind sie daher wohl meistens die preisgünstigere Alternative zu einem MSO, zumal wenn man die Oszilloskop-Funktion gar nicht benötigt. Durch ihre Mixed-Signal- Kanäle sind sie aber auch prädestiniert für Analysen von Schaltungen, in denen zum Beispiel ein Microcontroller mit Standard-Analog-Signalen im Bereich 0…5 V oder -10…+10 V interagiert, solche analogen Spannungsdaten einliest oder eine Analog-Spannung steuert. Hinzu kommt, dass die Logic-Pro-Geräte ein hohes Maß an Flexibilität bieten: Während beim MSO die Kanäle genau definiert sind (also 2 oder 4 feste Analog-Eingänge mit BNC und 8 oder 16 feste Logik-Kanäle), sind die 8 oder 16 Kanäle der Saleae Logic- Pro-Analysatoren frei umschaltbar. Die Logic-Pro-Geräte haben aber auch ihre Grenzen. Dann kommen die MSO ins Spiel. Sobald die Oszilloskop-Funktionen nämlich im Vordergrund stehen, sind sie die erste Wahl. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn die Analyse der Signal-Integrität, also der genauen Darstellung der realen Signalform wichtig ist, oder wenn Analog-Signale mit hoher Bandbreite untersucht werden müssen (die Logic-Pro-Serie unterstützt lediglich Bandbreiten bis 5 MHz/-3 dB). Auch zur Darstellung kleiner Spannung unter 10 mV (Spitze-Spitze) bei hoher Auflösung sind MSO eine gute Wahl. Zudem lässt sich über passende Oszilloskop-Tastköpfe das analoge Eingangssignal beim MSO flexibler an die Eingänge anpassen, so dass diese Geräte die Nase vorn haben, wenn sich der Bereich des zu messenden Analog-Signals außerhalb des -10…+10-V-Bereichs der Logic-Pro-Familie bewegt. Außerdem bieten viele Oszilloskope serienmäßig umfangreiche Mathematik-, Statistik, automatische Messund Trigger-Funktionen. Dies sind Features, die ein Logik-Analysator natürlich nicht mitbringt. Reine Logik-Analysatoren zum einen, Mixed-Signal Hybrid-Geräte zum anderen, entweder mit Schwerpunkt auf der Logik-Analyse oder auf der Analog-Signal-Analyse – alle drei Varianten haben also ihre Vorteile - je nach Aufgabenstellung und Anwendung. ◄ Mit dem neuen PROFIBUS-Tester blitzschnell und präzise zum Messergebnis kehr etwa nach Ereignissen oder Inhalten bewertet werden kann. Auch als Komplett-Paket verfügbar Der PROFIBUS Qualitätstester PB-Q ONE kann einzeln oder zusammen mit dem PROFIBUS Diagnose-Koffer III als Komplett- Paket erworben werden. Das Komplett-Paket beinhaltet alle wichtigen Indu-Sol Diagnose-Geräte: PROFIBUS-Tester PB-Q ONE, Leitungstester PROFtest II XL, Leckstrom-Messzange EMCheck LSMZ I, Dezentraler Datensammler PROFIBUS INspektor NT, aktives Programmier-Kabel APKA II, Steckernetzteil 24 V/1,25 A, Transportkoffer. Meilhaus Electronic liefert weitere Produkte von Indu- Sol für die Analyse und Überwachung von PROFIBUS- und PRO- FINET-Systemen sowie zum Aufspüren elektromagnetischer Störgrößen entlang der Leitungswege in industriellen Produktionssystemen, erhältlich zum Beispiel im Webshop unter www.meilhaus.de. Der PB-Q ONE ist ein multifunktionales Messgerät, das die physikalische und logische Übertragungsqualität in PROFIBUS- Netzwerken prüft und in Sekundenschnelle präzise Messergebnisse liefert. Die Bedienung geschieht über eine mitgelieferte, intuitiv erfassbare Software. Die Auswertung erfolgt in Form von übersichtlichen Berichten, so dass der PB-Q ONE auch ohne extensive Vorkenntnisse genutzt werden kann. Bei der Messung werden die Sendepegel der Teilnehmer im laufenden Betrieb physikalisch bewertet. Der Bericht kann als *.pdf (zum schnellen Weiterverarbeiten) oder als *.doc-Layout (zur individuellen Anpassung) ausgegeben werden. Anwendungsgebiete sind Inbetriebnahme, Wartung, Service und Fehlersuche. RS485-basierte PROFIBUS-Analyse Der PB-Q ONE eignet sich für eine RS485-basierte PROFI- BUS-Analyse. Die Übertragungsrate beträgt 9,6 kBit/s…12 MBit/s, der Anschluss findet über einen 9-poligen Sub-D-Stecker statt. Der Anschluss zum PC erfolgt über USB 2.0, ebenso die Versorgung. Die Abmessungen betragen 60 x 117 x 35 mm (HxBxT). Im Rahmen der physikalischen Qualitätsanalyse ermittelt der PB-Q ONE Signalqualität und Störspannungsabstand. Die Signalqualität wird in Form eines Balkendiagramms dargestellt, das einen Qualitätswert für jeden analysierten Busteilnehmer aufzeigt. Ergänzend dazu lässt sich am Störspannungsabstand ablesen, wie stark das Signal eines Teilnehmers durch externe Störungen oder Signalschwankungen beeinflusst wird. Im Rahmen der logischen Qualitätsanalyse erfolgt eine Darstellung aller Busteilnehmer in Form einer Baumstruktur, die eine sofortige Zustandsbewertung ermöglicht. Tiefergehende Analysemöglichkeiten bietet die Betriebsart Telegramme, wo der Datenver- • Meilhaus Electronic GmbH www.meilhaus.de Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2018 19

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