Equipamento de teste e medição (T&M) que você precisará para um laboratório doméstico

Para alguns de nós, o trabalho em casa pode ser uma realidade estendida para além de 2020. Você precisará das ferramentas adequadas para atingir seus objetivos.

Uma das realidades de 2021 é que muitos engenheiros ainda estão presos em casa com todos os aparelhos e aparelhos bacanas acumulando poeira no trabalho. Como você permanecerá produtivo no novo mundo em que vivemos? Quanto trabalho você pode fazer em casa? Isso vai depender de seus projetos. Você precisará das ferramentas adequadas para atingir seus objetivos.

A logística de trazer equipamentos de teste e medição para casa

Muitos professores de jardim de infância que conduziram sua classe para criar esculturas de macarrão dirão a você:“Há tanta porcaria que você pode fazer com a porcaria”. Isso também é verdade para ferramentas e equipamentos de teste. Se você não puder ir trabalhar, você ou seu empregador terão de abrir sua carteira para trazer o trabalho para casa.

Se o seu empregador fornecer um estipêndio para o equipamento, você deve poder mantê-lo e depreciá-lo com seus impostos. Porém, não importa como o equipamento entre em sua casa, você pode investigar as opções de seguro; O seguro residencial pode não estar interessado em substituir um osciloscópio de $ 50.000 que você trouxe do trabalho para casa.

Para equipamentos de teste de engenharia elétrica, eu recomendo a filosofia “Compre uma vez, chore uma vez”. Pague por ferramentas de qualidade que durarão uma década ou mais. Como alternativa, se sua empresa tiver um ciclo de desenvolvimento menos árduo, aproveite uma das muitas locadoras de equipamentos de teste que existem para alugar o equipamento de que você precisa apenas pelo tempo que você precisa.

Osciloscópios

Eu trabalho na Advanced Assembly, e meu chefe e eu temos um Tektronix MDO3104 em nossas oficinas em casa. Esses dispositivos multifuncionais funcionam como osciloscópio, analisador de espectro, gerador de função, multímetro e algumas outras coisas que ainda não descobri. Até recentemente, este dispositivo valia substancialmente mais do que meu carro. E isso só porque comprei um carro novo.

Consequentemente, sou um pouco mais conservador com ele do que provavelmente deveria ser, e uma vez que há uma nova criança em casa, ela passa a maior parte de sua vida trancada em um cofre à prova de fogo, onde me faz pouco ou nenhum bem.

De que largura de banda você precisa?

Seu osciloscópio e sonda podem não ter largura de banda adequada para medir todos os sinais que estão lá fora. Por exemplo, mesmo um osciloscópio de 1 GS / s como o MDO3104 não pode realmente capturar um tempo de subida de 40 ps saindo de um elemento de comutação GaN.







Esta captura de um switch GaN tem um tempo de subida declarado de 40 ps, ​​mas o osciloscópio diz que está perto de 280 ps. Mas é isso? Vamos diminuir a largura de banda e ver como fica o sinal. Na largura de banda de 250 MHz, parece um sinal completamente diferente e o osciloscópio tem um tempo de subida de 750 ps.







Então, o que estou realmente medindo aqui? A única coisa que sei com um mínimo de certeza é que este é um sinal rápido. Está além do escopo e das capacidades das sondas, e meu chefe precisa me comprar um novo brinquedo.

Como uma regra muito geral, divida o tempo de subida mais rápido do componente em 0,6 para determinar a largura de banda necessária (pulei as etapas sobre a discussão de harmônicos e apenas incluí uma pequena margem de segurança).

Por exemplo:

$$ \ text {Scope BW} \ frac {0,6} {40 \; \ text {ps}} =15 \; \ text {GHz} $$

Não tenho ideia de por que adotei este dispositivo como minha vaca sagrada. Ele não consegue nem acompanhar meus pulsos mais rápidos, e as ferramentas são feitas para serem usadas. Mas eu o uso quando medição cuidadosa, análise de protocolo ou análise de espectro são necessárias e ele atende bem a seu propósito.

Há um ano, ele foi montado acima da minha bancada de trabalho em um suporte articulado VESA. E ele vai voltar lá novamente quando não houver mais a preocupação de uma criança puxando um cabo de teste que caiu da beirada da mesa.

Osciloscópio MDO3104. Imagem usada cortesia da Tektronix

Osciloscópios simples e de baixo custo podem fazer o trabalho

Felizmente, a maioria dos erros de design da placa ou erros de solda que eu cometo são estúpidos - uma ponte de solda durante a montagem manual, ou talvez eu tenha a pegada errada para um CI. Eu ainda não calculei mal a capacitância de uma linha I2C, e não há chance, nunca, de que eu conectei um driver UART Tx a um driver UART Tx em outro IC, e qualquer pessoa que disser que eu fiz e estraguei a placa é um maldito mentiroso!

Portanto, 60% das minhas necessidades de depuração podem ser atendidas pelo mais simples dos osciloscópios. Para visualizar a placa, só preciso saber se há lógica baixa ou lógica alta, uma tensão aproximada ou se uma linha de dados realmente contém dados. Para esses propósitos, o mais barato dos osciloscópios geralmente pode servir. Quando a solução de problemas aumenta para "vamos decodificar alguns pacotes", surgem as ferramentas mais importantes.

Aprendi a apreciar o tamanho pequeno e a utilidade dos osciloscópios de bolso. As versões de 2 canais custam cerca de US $ 100 e as versões de 4 canais custam cerca de US $ 200.

O mini osciloscópio digital portátil de 4 canais DSO213. Imagem usada cortesia de SainSmart

Esses dispositivos são pequenos, portáteis e muito limitados no que podem fazer. Eles complementam um osciloscópio com todos os recursos - eles não o substituem. Esses não são analisadores lógicos e não têm recursos de análise de protocolo.

Mas o bom é que, devido ao preço, não tenho dúvidas em deixar isso na minha mesa ou levá-lo para a garagem para solucionar problemas em minhas máquinas CNC. Seu último trabalho na vida foi determinar se a saída na porta BNC de uma câmera de segurança era digital ou analógica. Isso me deu a ideia de que poderia ser 3G-SDI.

Uma palavra de cautela sobre equipamentos Pocket T&M

Depois de se apaixonar pelos osciloscópios de bolso, é provável que seja tentador encontrar todos os equipamentos de teste de bolso na Internet e adicioná-los ao seu carrinho de compras. Mas eu encorajo você a não ir muito longe.

Esses dispositivos são mais difíceis de usar e são falsificados em massa no exterior. Eles também têm uma interface de usuário desajeitada que leva algum tempo para se acostumar e têm uma faixa de freqüência de operação limitada. E também não consigo imaginar que eles sejam calibrados com tanto cuidado.

Analisador de rede de vetores

Existem analisadores de rede vetorial de bolso disponíveis. Isso significa que eles são capazes de capturar a amplitude e a fase de um sinal. A faixa de frequência geralmente começa em 10 kHz e atinge o pico em torno de 1–1,5 GHz.

Tenho um para projetos de antenas de rádio amador, mas não o uso regularmente para tarefas relacionadas ao trabalho. Não sei quão eficazes ou precisos eles são na captura de parâmetros-s, mas tenho certeza de que a resposta é decepcionante. Se você tiver experiência com eles em um ambiente de produção, deixe um comentário abaixo.

O analisador de rede vetorial SeeSii (10 kHz – 1,5 GHz). Imagem usada cortesia de SeeSii e ​​Amazon

Em vez disso, você pode considerar o analisador de rede vetorial de 2 portas DG8SAQ VNWA 3SE totalmente automático. Este dispositivo se conecta diretamente ao seu computador e pode ser usado para análise no domínio do tempo, detecção de falha de cabo e correspondência de rede. Ele também tem alta estabilidade e alta faixa dinâmica. A frequência de operação é de 1 kHz a 1,3 GHz, que cobre várias bandas ISM.

SDR Kits 'DG8SAQ VNWA 3, um VNA de 1,3 GHz de baixo custo. Imagem usada cortesia de SDR Kits

Este é um gráfico S11 da relação da onda estacionária (vermelho), dB de perda (azul) e impedância (verde). Os gráficos indicam que esta antena em particular está sintonizada para 453 MHz, mas deve funcionar adequadamente na faixa de 445 a 455 MHz.

Infelizmente, mover até a frequência máxima de 3 GHz requer um kit sério e exigirá que você venda seu carro para comprá-lo. Para passar para 53 GHz, é necessário vender um rim ou seu filho primogênito. Pessoalmente, eu recomendo a criança, já que você não pode fazer outro rim.

Multímetro

O multímetro que você escolher depende muito do tipo de trabalho que você faz. O nível de precisão, o número de funções e o registro de dados, entre muitos outros recursos, são opções disponíveis para você. Mas você também deve saber que o multímetro não significa mais simplesmente resistência / capacitância / tensão.

Existem multímetros com câmeras infravermelhas integradas! FLIR e Fluke têm modelos disponíveis para escolha.

Multímetro de imagem industrial da FLIR, o DM285. Imagem usada cortesia de FLIR

A resolução da câmera IR pode não ser tão boa quanto uma câmera IR autônoma e o multímetro pode ter especificações que não o emprestam diretamente para o trabalho de microeletrônica. Mas se você trabalha com dispositivos de nível de tensão de linha, um argumento convincente pode ser feito para adicionar isso ao seu kit de ferramentas.

Se você pretende usar a câmera infravermelha para inspecionar circuitos eletrônicos, deve escolher um modelo diferente com resolução mais alta. Uma boa regra prática é que a largura mínima do componente que você deseja inspecionar deve ser de 3 pixels de largura.

Como alternativa, você pode escolher um multímetro de bancada que seja capaz de maior precisão.

O multímetro digital SDM3045X de 4 1/2 dígitos com visor duplo. Imagem usada cortesia de Siglent Technologies

Algo a ter em mente é que esses dispositivos, usados ​​com cuidado, duram muito tempo. Ainda tenho os mesmos multímetros portáteis e de bancada que comprei da RadioShack há mais de duas décadas, e eles ainda funcionam tão bem hoje quanto quando eram novos - o que significa que posso verificar as tensões da bateria e realizar outras soluções de problemas básicos.

Considere investir em algo que você planeja manter por muito tempo.

Investir em equipamentos T&M de longa duração

Se você tiver que solucionar problemas ou apresentar novos projetos, precisará testar o equipamento. Não é barato e alguém tem que pagar por isso. Portanto, seu novo trabalho é convencer seu chefe de que você precisa de todas essas ferramentas para fazer seu trabalho. Isso pode ser difícil, mas tenho uma solução simples:diga ao seu chefe que eu disse que estava tudo bem.