Herausforderung Industrie 4.0 Für jede Funktion die passende Messtechnik

Qualität der Datenleitung prüfen

Die meisten Komponenten eines IoT-Gerätes kommunizieren intern über Bussysteme. Hier gibt es bei der Entwicklung einige Merkmale zu beachten. Zum einen ist es wichtig, die Bussysteme wie CAN, LIN oder I2C richtig zu triggern. Für diesen Zweck bietet das Oszilloskop MSO5000 verschiedene Trigger-Möglichkeiten (unter anderem den Zonentrigger oder den Pattern-Trigger), um auf ein bestimmtes Übertragungssignal zu triggern. Neben dem Triggern ermöglichen die MSO5000-Geräte aber auch das Dekodieren der Signale. Es lassen sich zum Beispiel Analysen durchführen, bei denen die Kommunikation des Sensors zum Mikrokontroller überprüft wird, während die Signale zeitgleich über eine HF-Schnittstelle in die Cloud gehen. So kann man unerwünschte Wechselwirkungen ausschließen, die die Übertragung negativ beeinflussen können.

Die Oszilloskope der Serie MSO5000 können vier unterschiedliche Dekodierungen zeitgleich vornehmen, wenn zum Beispiel das Triggern auf dem gemeinsam genutzten Takt ausgeführt wird. Nutzt man die 16 digitalen Kanäle, lässt sich eine Vielzahl an digitalen Buskanälen gleichzeitig darstellen. Mit den analogen Kanälen kann man unter anderem Signalverzerrungen, Überschwingverhalten und Rauscheinflüsse vermessen. Wird bei dem Gerät eine sehr kleine Speichertiefe eingestellt, ist eine Aufzeichnung von bis zu 450.000 Frames möglich. Alternativ lassen sich mit der Einstellung von 100 Mpts bis zu neun Frames aufzeichnen, was einer Datenmenge von 900 Mpts entspricht.

Das MSO5000-Oszilloskop enthält auch eine Suchfunktion, mit der sich sporadisch entstehende unerwünschte Ereignisse darstellen lassen. Wenn zum Beispiel ein Puls einen Signaleinbruch erfährt, kann man mittels der geringeren Pulsweite suchen. Werden die Signale in einem großen Zeitraum erfasst, kann man überprüfen, ob die Störung zum Beispiel einen periodischen Ursprung hat.

HF-Schnittstelle qualifizieren

Mit dem Echtzeit-Spektrum-Analysator der Serie RSA5000N lässt sich die hochfrequente Funkübertragung auf unterschiedliche Weise vermessen. Das Gerät besitzt fünf verschiedene Betriebsmodi. Mit dem sweep-basierten Spektrum-Analysator (GPSA) kann unter anderem ein sehr breitbandiger Frequenzbereich analysiert werden, während man mit dem Echtzeit-Spektrum-Analysator (RTSA, Bandbreite bis 40 MHz) auch seltene und sich sehr schnell ändernde Störsignale erkennen kann (Bild 2).

Der Vektorsignalanalysator (VSA) kommt zum Einsatz, um die genutzte digitale Übertragung zu demodulieren, während der Vektornetzwerkanalysator (VNA) verwendet wird, um die vektorielle Durchgangsdämpfung S21 oder den Reflektionsfaktor S11 (Bild 3) zu vermessen. Der fünfte Modus findet für die EMV-Vorabkonformitätsprüfung (EMI) Verwendung.

Da aus Platzgründen meist sehr kompakte Bauteile in einem sehr begrenzten Bauraum verbaut werden, verwendet man unter anderem Patch-Antennen (Antenne realisiert mit einer Mikrostreifenleitung), die eine weniger hohe Qualität in der Charakteristik aufweisen. Gerade hier ist es wichtig, mit einem Echtzeit-Spektrum-Analysator den umliegenden Frequenzbereich genauer zu analysieren und herauszufinden, ob unerwünschte Abstrahleffekte entstehen, die schaltungstechnisch vermieden werden müssen.

Bei dem Gerät RSA5000N lässt sich die Zwischenfrequenz (40 MHz) der Analysebandbreite bei 430 MHz auskoppeln. Dieses Signal kann mit dem Oszilloskop MSO5354 (350 MHz Bandbreite) dargestellt werden, da es eine Fast-Fourier-Transformation (FFT) bis zu 500 MHz anzeigen kann. Bei dieser Messung darf allerdings die Amplitudengenauigkeit keine so große Rolle spielen. Stellt man die Spanne auf 80 MHz ein, erkennt man sehr schnell, dass sich nicht nur die spezifizierten 40 MHz des Geräts RSA5000N, sondern eine deutlich größere Bandbreite vermessen lässt (Bild 4).