Individuell messen Wenn die entscheidende Messung nicht zum Standard gehört

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Nicht alle anwendungsspezifischen Messungen sind in einem Oszilloskop integriert. Mit XDEV können Anwender jedoch benutzerdefinierte, Python-basierte Analysen durchführen und Arbeitsabläufe direkt am Gerät anpassen. Dadurch verringert sich möglicherweise der Bedarf an externer Software.

Jedes Oszilloskop verfügt über integrierte Messfunktionen. Wenn ein Produkt eine Messung benötigt, die nicht standardmäßig enthalten ist, exportieren Entwickler in der Regel den Signalverlauf und werten ihn auf einem externen Rechner mit Python, MATLAB oder einer anderen Software aus. Die XDEV-Option (Advanced Customization) kehrt diesen Ablauf um. Der Code wird zum Instrument übertragen, statt die Messdaten zum Code.

XDEV deckt zwei Bereiche ab: Berechnung und Benutzeroberfläche. In den Einstellungen „Berechnung“ können Anwender eigene Python-Algorithmen im Instrument speichern und diese als benutzerdefinierte Messparameter oder mathematische Funktionen verwenden. Ein Beispiel ist die Anwendung eines dreipoligen Butterworth-Filters auf ein Signal.

Im Bereich „Benutzeroberfläche“ können Anwender eigene Schaltflächen anlegen oder ein Plug-in entwickeln. Dabei handelt es sich um eine angepasste Oberfläche, die direkt in die Oszilloskopanwendung integriert ist und wie eine Gerätefunktion bedient werden kann.

Ein eigener Algorithmus im Oszilloskop

Die integrierten Messparameter decken die meisten Anforderungen ab. Einige Messungen sind jedoch produktspezifisch und fehlen in den Standardlisten. Üblicherweise exportieren Entwickler dafür den Signalverlauf und werten ihn anschließend in Python oder MATLAB aus.

Mit XDEV verlagert sich dieser Schritt ins Instrument. Anwender schreiben die Methode einmal in Python und stellen sie anschließend als Messparameter oder mathematische Funktion bereit. Das Instrument berechnet sie bei jeder Erfassung. Wie eine integrierte Funktion lässt sich der benutzerdefinierte Parameter anzeigen, statistisch auswerten, als Grenzwert für eine Pass/Fail-Prüfung verwenden und per Fernsteuerung auslesen.

Für viele Entwicklungsteams ist das ein kurzer Schritt, denn ihre Auswertungsroutinen liegen bereits in Python, MATLAB oder Visual Basic Script vor. Bild 2 zeigt eine Messtabelle mit zwei benutzerdefinierten Parametern neben den integrierten Parametern. Anwender haben sie für die jeweilige Anwendung definiert. Wie die integrierten Parameter werden sie bei jedem Triggerereignis gemessen.

Validierung eigener Berechnungen

Eine benutzerdefinierte Messung sollte mit bekannten Referenzsignalen geprüft werden, bevor ihr Ergebnis in einer Pass/Fail-Auswertung verwendet wird. Die Filterordnung allein legt die Wirkung eines Filters nicht fest: Bei einem digitalen Butterworth-Filter bestimmen auch die Grenzfrequenz und die Abtastfrequenz die Übertragungsfunktion. Entwickler sollten Amplituden- und Phasengang im für die Anwendung relevanten Frequenzbereich prüfen und festlegen, wie der Algorithmus den Anfang jeder Aufzeichnung behandelt.

Ein digitaler Filter mit Null-Anfangszustand kann zu Beginn der Aufzeichnung Einschwingeffekte erzeugen, die kurze Datensätze oder Messwerte nahe dem Aufzeichnungsanfang beeinflussen. Die Validierung sollte daher die erwarteten Signaltypen und Aufzeichnungslängen abdecken – nicht nur eine einzelne saubere Signalform. Ein Vergleich mit einer unabhängigen Referenzberechnung kann Fehler sichtbar machen. Werden Filtereinstellungen und Algorithmusversion dokumentiert, lassen sich Ergebnisse besser nachvollziehen, wenn Grenzwerte später überprüft oder geändert werden.

Teledyne LeCroy verweist außerdem auf den Aspekt des geistigen Eigentums: Die Methode bleibe im Unternehmen; anwendungsspezifische Details und Fachwissen blieben bei denjenigen, die sie entwickelt haben.

Ein angepasster Workflow

Viele Messungen beginnen mit denselben Vorbereitungen: Einstellungen, Messparameter und Grenzwerte werden jedes Mal von Hand eingegeben. Das kostet Zeit, kann dazu führen, dass das Ergebnis davon abhängt, wer die Vorbereitung durchgeführt hat, und setzt detaillierte Kenntnisse des Instruments voraus. Nicht jeder, der es später bedient, verfügt darüber.

XDEV bietet zwei Stufen der Anpassung. Auf der einfacheren Stufe legen Anwender eigene Schaltflächen an, von denen jede einen Arbeitsschritt ausführt. Eine längere Folge von Einstellungen lässt sich so auf einen einzigen Tastendruck reduzieren.

Wenn das nicht ausreicht, können Anwender ein Plug-in mit eigenen Bedienelementen und einer eigenen Ergebnisdarstellung entwickeln. Beispielsweise lässt sich die Validierung eines Prüflings anhand gespeicherter Grenzwerte als geführte Sequenz umsetzen, die mit einem protokollierten Ergebnis endet. Bild 3 vergleicht die beiden Anpassungsstufen. Beide laufen ohne zusätzlichen Rechner auf dem Oszilloskop.

XDEV bringt zwei Arten der Anpassung ins Oszilloskop: anwendungsspezifische Berechnungen und aufgabenspezifische Workflows. Eine Python-Routine kann einen benutzerdefinierten Messparameter oder eine mathematische Funktion ergänzen; Schaltflächen oder ein Plug-in können wiederkehrende Einrichtungsschritte vereinfachen oder Anwender durch einen aufgabenspezifischen Ablauf führen. Entscheidend ist, ob die Lücke beim zu berechnenden Messwert oder bei der Vorbereitung und Durchführung der Messung liegt. (heh)

* Ahmad Halawani ist Application Engineer bei Teledyne LeCroy.

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