가정 실험실에 필요한 테스트 및 측정(T&M) 장비

우리 중 일부에게는 재택 근무가 2020년 이후로 확장된 현실이 될 수 있습니다. 목표를 달성하려면 적절한 도구가 필요합니다.

2021년의 현실 중 하나는 많은 엔지니어가 직장에서 먼지를 모으는 모든 멋진 장치와 장치로 여전히 집에 갇혀 있다는 것입니다. 우리가 살고 있는 새로운 세상에서 어떻게 생산성을 유지할 것입니까? 집에서 얼마나 많은 일을 할 수 있습니까? 그것은 당신의 프로젝트에 달려 있습니다. 목표를 달성하려면 적절한 도구가 필요합니다.

시험 및 측정 장비를 집으로 가져오는 물류

마카로니 조각품을 만들기 위해 수업을 인도한 많은 유치원 교사는 "쓰레기로 만들 수 있는 쓰레기는 너무 많습니다."라고 말할 것입니다. 이는 도구와 테스트 장비도 마찬가지입니다. 직장에 갈 수 없는 경우, 귀하 또는 귀하의 고용주는 일을 집으로 가져오기 위해 수첩을 열어야 합니다.

고용주가 장비에 대한 봉급을 제공하는 경우 장비를 유지하고 세금에서 감가상각할 수 있어야 합니다. 그러나 장비가 집에 어떻게 들어왔든 보험 옵션을 조사할 수 있습니다. 주택 소유자 보험은 직장에서 집으로 가져온 $50,000 오실로스코프를 교체하는 데 관심이 없을 수도 있습니다.

전기공학용 시험장비는 "한 번 사면 한 번 울어라"는 철학을 추천합니다. 10년 이상 사용할 고품질 도구를 구입하십시오. 또는 회사의 개발 주기가 덜 힘든 경우 시중에 나와 있는 많은 테스트 장비 대여 회사 중 한 곳을 이용하여 필요한 시간 동안만 필요한 장비를 대여하세요.

오실로스코프

저는 Advanced Assembly에서 일하고 제 상사와 저는 각자 가정 워크샵에 Tektronix MDO3104를 가지고 있습니다. 이 다기능 장치는 오실로스코프, 스펙트럼 분석기, 함수 발생기, 멀티미터 및 내가 아직 알아내지 못한 몇 가지 다른 기능을 합니다. 최근까지 이 장치는 내 차보다 훨씬 더 가치가 있었습니다. 그리고 그것은 단지 내가 새 차를 샀기 때문입니다.

결과적으로, 나는 아마도 내가해야 할 것보다 조금 더 보수적이며 집에 새 아이가 있기 때문에 대부분의 삶을 내화성이있는 금고에 가둬 놓고 나에게 거의 도움이되지 않습니다.

어떤 대역폭이 필요합니까?

스코프와 프로브는 외부에 있는 모든 신호를 측정하기에 충분한 대역폭이 없을 수 있습니다. 예를 들어, MDO3104와 같은 1GS/s 오실로스코프도 GaN 스위칭 요소에서 나오는 40ps 상승 시간을 실제로 캡처할 수 없습니다.

이 GaN 스위치 캡처는 상승 시간이 40ps라고 명시되어 있지만 스코프에서는 280ps에 가깝다고 말합니다. 하지만 그렇습니까? 대역폭을 낮추고 신호가 어떻게 보이는지 봅시다. 250MHz 대역폭에서는 완전히 다른 신호처럼 보이며 스코프의 상승 시간은 750ps입니다.

여기서 내가 실제로 측정하는 것은 무엇입니까? 내가 약간의 확신으로 아는 유일한 것은 이것이 빠른 신호라는 것입니다. 그것은 범위와 프로브의 능력을 넘어서고 상사가 나에게 새 장난감을 사줘야 합니다.

매우 일반적인 경험에 따르면 가장 빠른 구성 요소 상승 시간을 0.6으로 나누어 필요한 대역폭을 결정합니다(고조파 논의에 대한 단계를 건너뛰고 약간의 안전 여유만 포함했습니다).

예:

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

나는 왜 이 장치를 나의 신성한 암소로 채택했는지 모르겠습니다. 나의 가장 빠른 맥박도 따라가지 못하며 도구를 사용해야 합니다. 하지만 신중한 측정, 프로토콜 분석 또는 스펙트럼 분석이 필요할 때 사용하고 그 목적을 잘 수행합니다.

1년 전, 그것은 관절형 VESA 마운트의 내 작업대 위에 장착되었습니다. 그리고 책상 가장자리에 떨어진 테스트 리드를 아이가 잡아당길 염려가 더 이상 없을 때 다시 제자리로 돌아옵니다.

MDO3104 오실로스코프. Tektronix 제공 이미지 사용

간단하고 저렴한 오실로스코프가 그 일을 할 수 있습니다.

다행스럽게도 내가 저지르는 대부분의 보드 설계 실수나 납땜 실수는 어리석은 실수입니다. 손으로 조립하는 동안 납땜 브리지를 하거나 IC에 대한 잘못된 풋프린트가 있을 수 있습니다. 나는 아직 I2C 라인의 커패시턴스를 잘못 계산하지 않았으며 UART Tx 드라이버를 다른 IC의 UART Tx 드라이버에 연결했을 가능성은 전혀 없습니다. 빌어먹을 거짓말쟁이!

따라서 디버깅 요구 사항의 60%는 가장 단순한 오실로스코프로 충족될 수 있습니다. 보드 불러오기의 경우 로직 로우 또는 로직 하이, 대략적인 전압 또는 데이터 라인에 실제로 데이터가 있는지 여부만 알면 됩니다. 이러한 목적을 위해 가장 저렴한 오실로스코프가 일반적으로 할 수 있습니다. 문제 해결이 "일부 패킷을 디코딩하자"로 확대되면 큰 도구가 나옵니다.

포켓 오실로스코프의 작은 크기와 유용성을 알게 되었습니다. 2채널 버전은 약 $100, 4채널 버전은 약 $200입니다.

DSO213 4채널 휴대용 미니 디지털 오실로스코프. SainSmart 제공 이미지 사용

이러한 장치는 작고 휴대 가능하며 수행할 수 있는 작업이 매우 제한적입니다. 완전한 기능을 갖춘 오실로스코프를 보완하는 것이지 이를 대체하는 것은 아닙니다. 이들은 로직 분석기가 아니며 프로토콜 분석 기능이 없습니다.

그러나 좋은 점은 가격 때문에 이것을 데스크탑 주위에 두거나 CNC 기계의 문제를 해결하기 위해 차고로 가져가는 것에 대해 거리낌이 없다는 것입니다. 인생에서 가장 최근의 일은 보안 카메라의 BNC 포트 출력이 디지털인지 아날로그인지를 결정하는 것이었습니다. 3G-SDI가 아닐까 하는 생각이 들었습니다.

포켓 T&M 장비에 대한 주의 사항

포켓 오실로스코프와 사랑에 빠진 후에는 인터넷에서 모든 포켓 사이즈 테스트 장비를 찾아 장바구니에 추가하고 싶을 것입니다. 하지만 너무 욕심 부리지 말라고 권합니다.

이러한 장치는 사용하기가 더 어렵고 해양에서 대량으로 위조됩니다. 그들은 또한 적응이 필요하고 제한된 작동 주파수 범위를 갖는 투박한 사용자 인터페이스를 가지고 있습니다. 그리고 나는 그것들이 모두 그렇게 조심스럽게 보정되었다고 상상할 수 없습니다.

벡터 네트워크 분석기

사용 가능한 포켓 크기의 벡터 네트워크 분석기가 있습니다. 즉, 신호의 진폭과 위상을 캡처할 수 있습니다. 주파수 범위는 일반적으로 10kHz에서 시작하여 약 1–1.5GHz에서 최고조에 달합니다.

아마추어 무선 안테나 프로젝트용으로 하나 가지고 있지만 업무 관련 작업에는 정기적으로 사용하지 않습니다. 나는 그들이 s-파라미터를 포착하는 데 얼마나 효과적이고 정확한지 모르지만 대답은 실망스럽다고 확신합니다. 프로덕션 환경에서 사용해본 경험이 있다면 아래에 댓글을 남겨주세요.

SeeSii 벡터 네트워크 분석기(10kHz–1.5GHz). SeeSii 및 Amazon 제공 이미지 사용

대신 DG8SAQ VNWA 3SE 전자동 2포트 벡터 네트워크 분석기를 고려할 수 있습니다. 이 장치는 컴퓨터에 바로 연결되며 시간 영역 분석, 케이블 오류 감지 및 네트워크 일치에 사용할 수 있습니다. 또한 높은 안정성과 높은 다이내믹 레인지를 갖추고 있습니다. 작동 주파수는 1kHz ~ 1.3GHz이며 여러 ISM 대역을 포함합니다.

SDR 키트의 DG8SAQ VNWA 3, 저렴한 1.3GHz VNA. SDR Kit 제공 이미지 사용

정재파 비율(빨간색), 손실 dB(파란색) 및 임피던스(녹색)의 S11 플롯입니다. 플롯은 이 특정 안테나가 453MHz로 조정되었지만 445–455MHz 범위에서 적절하게 작동해야 함을 나타냅니다.

슬프게도 최대 3GHz 주파수까지 이동하려면 상당한 키트가 필요하며 이를 감당하려면 차를 팔아야 합니다. 최대 53GHz로 이동하려면 신장이나 장자를 팔아야 합니다. 개인적으로 다른 신장을 만들 수 없는 아이를 추천합니다.

멀티미터

선택하는 멀티미터는 수행하는 작업 유형에 따라 크게 다릅니다. 정밀도 수준, 기능 수, 데이터 로깅 등 많은 다른 기능을 사용할 수 있습니다. 그러나 멀티미터가 더 이상 단순히 저항/커패시턴스/전압을 의미하지 않는다는 것도 알아야 합니다.

적외선 카메라가 내장된 멀티미터가 존재합니다! FLIR와 Fluke 모두 선택할 수 있는 모델이 있습니다.

FLIR의 산업용 이미징 멀티미터인 DM285. FLIR 제공 이미지 사용

IR 카메라의 해상도는 독립형 IR 카메라만큼 좋지 않을 수 있으며 멀티미터는 마이크로일렉트로닉스 작업에 직접적으로 적합하지 않은 사양을 가질 수 있습니다. 그러나 라인 전압 레벨 장치로 작업하는 경우 이를 툴킷에 추가해야 한다는 강력한 주장이 제기될 수 있습니다.

전자 회로 검사에 IR 카메라를 사용하려는 경우 더 높은 해상도의 다른 모델을 선택해야 합니다. 일반적으로 검사하려는 구성요소의 최소 너비는 3픽셀이어야 합니다.

또는 더 높은 정밀도가 가능한 탁상용 멀티미터를 사용할 수도 있습니다.

SDM3045X 4 1/2 디지트 듀얼 디스플레이 디지털 멀티미터. Siglent Technologies 제공 이미지 사용

명심해야 할 것은 이러한 장치는 신중하게 사용하면 매우 오래 지속된다는 것입니다. 나는 20년 전에 RadioShack에서 구입한 것과 동일한 휴대용 및 탁상용 멀티미터를 가지고 있으며 새 제품이었을 때와 마찬가지로 오늘날에도 여전히 잘 작동합니다. 즉, 배터리 전압을 확인하고 다른 기본적인 문제 해결을 수행할 수 있습니다.

아주 오랫동안 유지할 계획인 것에 투자하는 것을 고려하십시오.

오래 지속되는 T&M 장비에 대한 투자

문제를 해결하거나 새로운 디자인을 가져와야 하는 경우 테스트 장비가 필요합니다. 그것은 싸지 않고 누군가가 그것을 지불해야합니다. 그래서 당신의 새로운 일은 상사에게 당신의 일을 하기 위해 이 모든 도구가 필요하다는 것을 설득하는 것입니다. 그것은 어려울 수 있지만 간단한 해결책이 있습니다. 내가 괜찮다고 상사에게 알리십시오.