Douglas J. Beck
Agilent Technologies
האוסילוסקופים הינם כלים שערכם לא יסולא בפז מבחינת מהנדסי החשמל. ניתן להשתמש בהם ללל משימות, אולם לרוב, השלב האחרון בעת השימוש באוסילוסקופ הוא תיעוד התוצאות. במהלך השנים נרשמה התקדמות מרשימה במונחים של רוחב פס, triggering, קצב עדכון ותכונות רבות נוספות של האוסילוסקופ, אולם עד לאחרונה יוחסה חשיבות מעטה בלבד למהירות ויעילות תהליך תיעוד התוצאות.
איור 1. צורת גל המוצגת בשילוב סקאלה אופקית ואנכית.
איור 2. סמנים מוטבעים.
איור 3. מדידות מתויגות
בעוד שבעיני משתמשי הסקופים שלב התיעוד הוא קריטי, הרי שמבחינה היסטורית, יצרני הסקופים תרמו אך מעט לשיפור יעילות המשתמש בתחום זה.
אסטרטגיות תיעוד מסורתיות
איור 4. מדידות מוטבעות מציגות את הערך ברשת הקווים
איור 5. כיצד לבחור בנתונים הסטטיסטיים של המדידה שיופיעו בתצוגה.
איור 6. התוצאות כאשר המדידות פעילות ורק מספר נתונים סטטיסטיים מופיעים בתצוגה.
איור 7. הצגה בו זמנית של המדידות ושל הסמנים.
השיטה המסורתית לתיעוד עקבת האוסילוסקופ היא באמצעות הדפסת צילומי מסך לצורך הכללתם בספר המעבדה. השיפור המשמעותי ביותר בתהליך הוכנס בעת שהתאפשרה שמירתם של צילומי המסך בכונני USB, כחלופה ל-hard copy. עם זאת, שיטה זו עדיין מתאפיינת במגבלות רבות.
הכרת ה-scale וההיסט הנה קריטית להבנת תדפיס המסך. כל אוסילוסקופ ממקם מידע זה במיקום שונה. לפיכך, השלב הראשון בהבנה של עקבת האוסילוסקופ הנו איתור נתוני ה-scale. תהליך זה הופך מורכב עוד יותר כאשר קיימים עד ארבעה ערוצים, בתוספת הערוץ האופקי. אם המהנדס שמנסה לפרש את צילום המסך אינו משתמש באוסילוסקופים, המשימה הופכת מסובכת פי כמה וכמה. בסופו של דבר, ההבדל בין scale של /e10ns לבין השהייה של 1ns טמון בתו יחיד (“/”).
הסמנים תורמים אף הם לרמה נוספת של מורכבות. אף על פי שהם גלויים לעין ומופיעים על המסך, מיקומם (וחשוב יותר, הדלתא שביניהם) שונה בכל אוסילוסקופ.
רוב האוסילוסקופים מציגים מידע כגון זמני עלייה בחלקו התחתון של המסך. זה בסדר, כל עוד מדובר בצורת גל בודדת על המסך – אבל מה קורה כאשר קיימות מספר צורות גל? כברירת מחדל, יצרני אוסילוסקופים מסוימים מגדירים את המדידה עבור צורת הגל הקרובה ביותר לקצה השמאלי של המסך. יצרנים אחרים משתמשים בצורת הגל האמצעית. ואחרים מאפשרים למשתמשים לגרור ולשחרר את המדידה אל כל צורת גל רצויה במסך. טכניקות כגון “Track with Marker” יכולות להיות יעילות, אולם גם במקרה זה קשה לומר מהי צורת הגל שעבורה בוצעה המדידה.
איור 8. חלון ובו מקום נוסף, המשמש לתוצאות בחלק התחתון.
איור 9. חלון לאחר כיווץ התוצאות.
איור 11. אוסילוסקופ מסדרת ה-9000 תומך בניתוח מקיף של צורות גל
בעיה נוספת הקשורה בתיעוד נובעת מן העובדה, כי המקום במסך האוסילוסקופ מוגבל, כך שהוא מאפשר למשתמשים להציג רק סוג מידע אחד בכל פעם. לדוגמה, המשתמשים יכולים להציג מדידות אך לא סמנים. המשמעות היא, כי נדרשים שני צילומי מסך במקום צילום אחד.
לאור האתגרים הכרוכים בתיעוד, גיליתי כי משתמשי אוסילוסקופים רבים מדביקים את צילומי המסך שלהם ב-PowerPoint, על מנת שיוכלו להפוך אותם לקריאים יותר באופן ידני. פתרון זה עשוי להיות אפקטיבי במידת מה, אבל אין בו די. לא מומלץ לבזבז את זמנו של המהנדס – אבל באותה מידה, אי אפשר שלא לתעד תוצאות.
זו בדיוק הסיבה, שמהנדס אחר מהנדס טענו באוזניי, כי אחת הבעיות הגדולות ביותר המאפיינות את השימוש באוסילוסקופ אינה חוסר ברוחב פס או עומק זיכרון, אלא היעדר הכלים המתאימים לתיעוד. למרבה המזל, קיימים בשוק מוצרים שמספקים את תכונות התיעוד הדרושות למשתמשים. אחת הדוגמאות היא תוכנת הניתוח לאוסילוסקופים N8900A InfiniiView של Agilent Technologies.
תצורות גל עם סקאלות
האוסילוסקופים האנלוגיים לא היו מצוידים ביכולת להציג סקאלות אופקיות ואנכיות, כך שהמשתמשים הפכו מיומנים בשימוש ב-time per division ובהיסט לצורך חישוב המיקומים על המסך. ואכן, משתמשים רבים עדיין מתלוננים כאשר ה-time per division אינו עושה שימוש במספרים עגולים שמתחילים ב-1, 2 או 5 לצורך פישוט החישוב. עם זאת, לאור העובדה שהאוסילוסקופים המודרניים כבר אינם אנלוגיים, אין כל סיבה לא להכליל סקאלות אופציונאליות כמתואר באיור 1. כיוון שמדובר באופציה, המשתמשים יכולים להסירן על מנת לחסוך במקום, אולם לשלבן ממש לפני ביצוע צילום המסך.
אחד הטיעונים העיקריים נגד גישה זו קשור בנושא של צורות גל מרובות. אחרי ככלות הכול, כל צורת גל מתאפיינת במספר וולטים נתון לכל division. בעיה זו הייתה עלולה להיות מורכבת, אלמלא הייתה קיימת האפשרות ל”גרידים” מרובים. לפי גישה זו, לכל צורת גל שמור גריד משלה. כיוון שהגרידים אינם חופפים זה לזה, קל יותר לראות כל צורת גל. כמו כן, לכל גריד סקאלה אנכית משלו.
סמנים מוטבעים
הקונספט של “סמנים” פשוטה מאוד במהותה. עם זאת, כיוון שהם מוצגים ברשת ואילו ערכי הסמנים מוצגים במקום אחר, אין זה פשוט כלל ועיקר להשתמש בהם. משום כך, ה-InfiniiView עושה שימוש בערכי סמנים מוטבעים, כמתואר באיור 2. גם במקרה זה ניתן להסתירם אם אינך מעוניין כי הערכים ימלאו את המסך, אבל כאשר מגיעה העת לבצע צילום מסך לצורכי תיעוד – גישה זה זו קלה יותר למימוש.
מדידות מתויגות ומוטבעות
כפי שנזכר לעיל, לא קל להתאים בין מדידות לצורות גל. כיוון שאוסילוסקופים מודרניים יכולים להציג עד 20 מדידות בכל פעם, הבעיה עלולה להיות מורכבת למדי. אחת הגישות הפשוטות להתאמת מדידות מבוססת על שימוש בתווית פשוטה, שקיימת הן בתוצאות והן בתצוגה של צורת הגל. התווית מאפשרת להבהיר בכל צילומי המסך מהי צורת הגל שהנה מקור הייחוס. שים לב לסימונים ו-באיור 3, על מנת להבין מהי צורת הגל התואמת לכל מדידה.
עם זאת, גם במקרה של מדידות מתויגות קיים עדיין בלבול מסוים, שכן המשתמשים נדרשים למפות את המדידה שמופיעה ברשימה לצורת הגל התואמת לה. אבל אם המשתמשים מעוניינים רק בערך הנוכחי ולא בנתונים סטטיסטיים, באפשרותם להשתמש במדידות המוטבעות, כפי שהן מוצגות באיור 4. כיוון שהערכים מופיעים ישירות בקווי הרשת, הם ניתנים להבנה בנקל.
תוצאות שניתנות להתאמה אישית
כמעט בכל האוסילוסקופים התוצאות מוצגות בחלק התחתון של המסך. תוצאות אלה כוללות נתונים סטטיסטיים של מדידה, סמנים, היסטוגרמות ומספר סוגים נוספים של נתונים. עם זאת, עד לאחרונה, המקום השמור בתחתית המסך לא היה גמיש כלל ועיקר – כך שהמשתמשים לא יכלו למקם בו את המידע הרצוי להם בלבד.
לדוגמה, בדרך כלל קיים רצון להציג במקביל את הנתונים הסטטיסטיים של המדידה ואת הסמנים. קיימים סוגים רבים של נתונים סטטיסטיים, כגון min ,mean ,max ו-standard deviation, אולם רק לעתים רחוקות המשתמש מעוניין להציג את כולם. בדרך כלל, המשתמשים מעוניינים במספר סוגי נתונים בלבד ולא בכל היתר.
ה-InfiniiView מאפשר למשתמשים לבחור בנתונים הסטטיסטיים לתצוגה, כך שיתר הנתונים שאינם נחוצים אינם תופסים שטח מסך יקר. לדוגמה, באיור 5 בחר המשתמש להציג את נתוני Current, Mean, Max ו-Count ולהסתיר את כל שאר הנתונים. התוצאות התואמות מוצגות באיור 6.
איור 6 אמנם נעים לעין, אבל משתמשי אוסילוסקופים אינם אוהבים בזבוז של מקום. האזור שבמחצית הימנית של תצוגת התוצאות ריק לחלוטין. מדוע לא להשתמש באזור זה עבור נתונים נוספים? באיור 7 מוצגת דוגמה לניצול אזור זה לצורך הצגת סמנים. יש לשים לב, כי הסמנים אינם משתלבים בעמודה יחידה ולכן האזור פוצל אוטומטית לשלוש עמודות, כדי להבטיח התאמה למקום הפנוי. הנקודה העיקרית היא, שהאוסילוסקופ עושה כמיטב יכולתו למלא את המקום הריק מבלי שיהיה צורך לגלול. עם זאת, שים לב כי באיור 7 קיימים מפצלים, כך שניתן להגדיר ידנית את הרוחב של כל סוג מידע. פעולה זהה ניתן לבצע עבור האזור האנכי של התוצאות. אם יש ברשותך צג גדול ושפע של מקום עבור התוצאות, ניתן לנצלם כמתואר באיור 8.
בעת ניצול של מקום רב עבור התוצאות בחלק התחתון של המסך, המשתמשים יכולים ללחוץ על הלחצן לצורך מזעור מהיר של התוצאות, כמתואר באיור 9.
סימניות
לעתים, יש צורך להדגיש חלק מסוים של צורת הגל. InfiniiView מספק שיטה חדשה לביצוע פעולה זו, אשר מכונה בשם “סימניות” (Bookmarks). מדובר בדרך רבת עוצמה לתיעוד צורת הגל, כיוון שטקסט אקראי משויך לנקודה ספציפית בזמן. באיור 10 מוצגת דוגמה. תמונה זו קלה בהרבה להבנה מאשר צילום מסך מסורתי!
ניתוח לא מקוון
השימוש היעיל ביותר בתיעוד האוסילוסקופ מתקיים כאשר השמירה אינה כוללת רק את צילום המסך, אלא את צורת הגל כולה. לדוגמה, הבה נניח כי משתמש א’ לוכד נתונים באמצעות אוסילוסקופ ושומר את ההגדרות ואת צורות הגל בקובץ יחיד, שנקרא “קובץ מורכב”. הוא מתעד את התוצאות תוך שימוש בסימניות, מדידות מוטבעות וכד’ ושולח את הקובץ המורכב למשתמש ב’. משתמש ב’ יכול לפתוח את הקובץ המורכב באמצעות יישום לא מקוון (כגון InfiniiView של Agilent) ולראות את צורות הגל בדיוק כפי שראה אותן משתמש א’ (ההבדל היחיד הוא, כי משתמש ב’ אינו יכול ללכוד נתונים חדשים). היישום הלא מקוון מאפשר למשתמש ב’ לבצע מדידות חדשות ולערוך ניתוח חדש. באפשרותו גם להוסיף סימניות משלו ולשלוח את הקובץ המורכב בחזרה למשתמש א’. לפיכך, הניתוח הלא מקוון תומך בשיטה שיתופית חדשה של פתרון בעיות. במקום שמשתמש יחיד ייהנה מגישה לצורות הגל ויעביר צילומי מסך לאחרים, קבוצה שלמה של מהנדסים יכולה כעת להעריך את הנתונים מבלי שתידרש גישה להתקן שתחת בדיקה. גם במקרה זה מושגת יעילות רבה יותר!
סיום
במהלך השנים האחרונות חלה התקדמות רבה בתחום תיעוד האוסילוסקופים. אין עוד צורך להתפשר על-ידי הכנה של מספר צילומי מסך, יבוא הצילומים לתוך PowerPoint והוספה מייגעת של פרטים. במקום זאת, התכונות שקיימות באוסילוסקופ עצמו תומכות בתיעוד נרחב של צורות הגל. פתרון זה יעיל ואפקטיבי בהרבה מאשר השיטות המסורתיות.
