Anwenderfreundlich und praxisgerecht
Effiziente Fernsteuerung für Oszilloskope
Die Fernbedienung und -steuerung von Messgeräten gewinnt zunehmend an Bedeutung und wird zu einem der wesentlichen Kaufkriterien. Tektronix setzt diese Anforderung mit einem ausgeklügelten Konzept um.
Die Tendenz zum Remote-Betrieb von Messgeräten mag durch die Pandemie und den Trend zum Home Office beschleunigt worden sein. Doch auch zuvor gab es bereits Ansätze, die Produktivität, Effizienz und Sicherheit von Prozessen über Fernzugriff und -steuerung zu verbessern.
Es gibt viele Szenarien, in denen ein Anwender sein Oszilloskop aus der Ferne benutzen möchte. Ein einfaches Beispiel hierfür ist, die Notwendigkeit zu reduzieren, persönlich auf Geräte zuzugreifen. Fernzugriff und -steuerung ermöglichen es dem Benutzer, die Bedienoberfläche eines Oszilloskops auf einem Remote-PC zu duplizieren, unabhängig davon, ob es sich um seinen Heim-PC oder um einen PC am anderen Ende der Welt handelt. Dank Remote-Zugriff können auch Teammitglieder kooperieren, ohne sich unbedingt im selben Raum oder sogar in derselben Zeitzone befinden zu müssen.
Offline-Analyse
In einem anderen Szenario wird der Fernzugriff mit der Offline-Analyse kombiniert. Hier kann der Ingenieur das Oszilloskop steuern, Daten über eine direkte Verbindung oder USB abrufen und dann Messungen und Analysen durchführen, nachdem er nicht mehr mit dem Oszilloskop verbunden ist. Benutzerfreundlichkeit ist unter diesen Umständen von entscheidender Bedeutung, weil vertraute Schnittstellen verwendet werden, die auf weit verbreiteten Plattformen basieren und wenig zusätzliche Fähigkeiten und Schulungen erfordern. Eine schnelle und zuverlässige Kommunikation mit dem Gerät ist ebenfalls in jedem Remote-Arbeitsszenario von entscheidender Bedeutung.
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Automatisierte Tests
Der Fernzugriff kann auch automatisierte Tests erleichtern. Hier wird das Oszilloskop so programmiert, dass es seine eigenen Setups, Datenübertragungen und Datenanalysen übernimmt. Zwar eignet sich quasi jede Programmiersprache, dennoch ist Python heute die am häufigsten verwendete Sprache für diese Anwendung. Mit Pythons enormer Entwickler-Community im Rücken und umfangreichen Paketbibliotheken ist es eine gute Wahl sowohl für Anfänger als auch für erfahrene Programmierer. Sobald die Programmierung abgeschlossen ist, kann der Ingenieur sich zurücklehnen und das Programm die Einrichtung, Datenübertragung und Datenanalyse (z. B. Pass/Fail) übernehmen lassen.
Typische Anwendungen
Eine der Hauptanwendungen für die Automatisierung ist die Verwendung von Routinen, die menschliches Verhalten nachahmen, um die Bedienoberfläche zu automatisieren und Zeit zu sparen, z. B. durch die automatische Validierung. Der Anwender kann ein Skript in Python – oder einer Programmiersprache seiner Wahl – entwickeln, um automatisch Messungen durchzuführen und die Ergebnisse anzuzeigen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, physisch am Oszilloskop anwesend zu sein, um die entsprechenden Messungen vorzunehmen, ohne die Ergebnisse der Tests für jeden Prüfling manuell zu dokumentieren.
Eine andere Anwendung nutzt besondere Funktionen des Geräts. Dazu gehören beispielsweise Messprotokollierung, Validierung und Qualitätssicherung. Dank Automatisierung kann man komplexe Tests machen. Dabei muss niemand das Oszilloskop einstellen oder Ergebnisse manuell aufschreiben. Ein Pluspunkt ist auch, dass die Tests immer gleich ablaufen.
Umsetzung der Szenarien in die Praxis
- Webbrowser-Fernbedienung
Die Fernsteuerung eines Oszilloskops kann über den eingebauten Webserver erfolgen. Dies stellt eine Echtzeitanzeige und -oberfläche dar, die in einem Webbrowser ausgeführt wird, als ob der Anwender mit Maus und Tastatur am Instrument wäre. Jeder, der über die IP-Adresse und Zugang zum lokalen Netzwerk verfügt, kann gleichzeitig auf das Oszilloskop zugreifen und es steuern.
Der Webbrowser kann auf einem Computer, Smartphone oder einem anderen Gerät ausgeführt werden, während die Netzwerkverbindung direkt über ein Ethernet-Kabel, eine lokale Netzwerkverbindung mit einem Netzwerk-Switch oder -Router oder über ein VPN hergestellt werden kann.
- Fernanalyse von Signalen
PC-basierte Analysesoftware ermöglicht es Anwendern, zusammenzuarbeiten, ohne ein Oszilloskop physisch gemeinsam nutzen zu müssen – dies bietet auch mehr Flexibilität für jeden Einzelnen, so dass jeder so arbeiten kann, wie es ihm passt.
Zum Beispiel kann ein Anwender Daten in einem Labor aufnehmen und seinen Kollegen senden, so dass diese ihre eigenen unabhängigen Messungen durchführen können.
Es ermöglicht einem Ingenieur auch, beispielsweise einen Tag in einem Instrumentierungslabor zu verbringen, um einen großen Datensatz zu sammeln, während er den Rest der Zeit an seinem Schreibtisch oder außerhalb des Büros mit Analysen verbringt.
- Automatisierung programmieren
Ingenieure in vielen Branchen nutzen die Automatisierung, um die Fähigkeiten ihrer Prüfgeräte zu erweitern, wobei viele die freie Programmiersprache Python wählen, um dies zu erreichen. Python bietet viele Vorteile für die Automatisierung. Dazu gehören die Vielseitigkeit und die Tatsache, dass es einfach zu beizubringen und zu erlernen ist, mit einem sehr gut lesbaren Code. Es verfügt auch über weit verbreitete Wissensdatenbanken und Module.
Die Tektronix-Lösung
Viele Oszilloskope, wie etwa das Tektronix MSO der Serie 4 B, bieten einen integrierten Webserver. Diese Remote-Benutzerschnittstelle namens e*Scope ermöglicht es dem Ingenieur, die Benutzeroberfläche des Oszilloskops schnell anzuzeigen und Einstellungen und Messungen allein über einen Webbrowser anzupassen. Ein neuer, schnellerer Prozessor in der Serie 4 B macht das Gerät bei der Fernsteuerung reaktionsschneller. Die Anforderung, dass sich Benutzer im lokalen Netzwerk befinden müssen, sichert den Zugriff auf das Gerät, und das Oszilloskop kann durch Aktivieren des Kennwortschutzes weiter vor anderen Benutzern im LAN geschützt werden.
Tektronix bietet eine Windows-Anwendung namens TekScope an, mit der Ingenieure zuvor gespeicherte Wellenformen auf einem PC analysieren können. Eine Basisversion wird als kostenlose Anwendung angeboten – Analysefunktionen können nach Bedarf lizenziert werden.
Wie bei anderen Fernsteuerungsoptionen können Benutzer eine direkte Verbindung zu vernetzten Oszilloskopen herstellen, um Geräteeinstellungen anzupassen, neue Daten zu erfassen und Wellenformen zu übertragen. All dies kann über die TekScope-Schnittstelle erfolgen, so dass Daten in einer zentralen Benutzeroberfläche angezeigt und analysiert werden können. Es besteht auch die Möglichkeit, mehr als ein Oszilloskop gleichzeitig anzuschließen.
Die TekScope-Schnittstelle dupliziert die Funktionen und die benutzerfreundliche Oberfläche der MSOs der Serien 4/5/6 und ist daher für jeden, der eines dieser Oszilloskope schnon mal verwendet hat, einfach zu bedienen. Die Software ist unter tekcloud.com erhältlich.
Eine verwandte Funktion, die von den MSOs der Serien 4, 5 und 6 B von Tektronix angeboten wird, ist TekDrive, ein kollaborativer Arbeitsbereich für Tests und Messungen, der es Benutzern ermöglicht, jeden Dateityp von jedem angeschlossenen Gerät hochzuladen, zu speichern, zu organisieren, zu suchen, herunterzuladen und freizugeben. TekDrive ist nativ in das Gerät integriert, um Dateien nahtlos zu teilen und abzurufen, was bedeutet, dass kein USB-Stick erforderlich ist. TekDrive wurde speziell für Integration, Automatisierung und Sicherheit entwickelt.
Benutzerdefinierte Automatisierungsprogramme kommunizieren mit Oszilloskopen über die programmatische Schnittstelle (PI) des Geräts, die eine Reihe von Befehlen und Abfragen definiert. Für Tektronix-Oszilloskope und viele andere basieren diese Befehle auf dem SCPI-Format (engl. „Standard Commands for Programmable Instrumentation“). Die PI-Befehle werden häufig über eine VISA-Schicht (engl. „Virtual Instrument Software Architecture“) gesendet. VISA erleichtert die Kommunikation, indem sie die gleichen Lese-, Schreib- und Fehlerprüfungen ermöglicht, unabhängig davon, ob es sich bei der physischen Schnittstelle um USB, Ethernet, RS-232 oder GPIB handelt.
Wie bereits erwähnt, hat sich Python zu einem beliebten Ökosystem für die Testautomatisierung entwickelt. Um die Entwicklung der Python-Automatisierung zu erleichtern, hat Tektronix tm_devices entwickelt, ein Paket von Treibern, die PI und Python für eine nahtlose Geräteautomatisierung kombinieren. Wenn Sie dieses Paket mit einer IDE (engl. „Integrated Development Environment“) wie VSCode verwenden, können Kunden die Automatisierung nativ in Python schreiben und haben die Automatisierungsdokumentation direkt zur Hand. Dieses Open-Source-Paket, tm_devices, ist für jeden frei zugänglich, so dass es erweitert werden kann, um mehr Instrumente zu unterstützen, oder um an die Kundenanforderungen angepasst zu werden.
Der Autor
Andrea Vinci ist Senior Technical Marketing Manager bei Tektronix. Er hat einen Master-Abschluss der Universität Padua in Elektrotechnik. Bevor er ins Marketing kam, arbeitete er als RF-Designer, Testmanager, Applikationsingenieur und dann im Vertrieb als Business Developer im EMEA Gebiet. Seine Expertise umfasst Testlösungen für Halbleiter, Leistungselektronik und Energiespeicheranwendungen.
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