Muistikapasiteetti, mittausnopeus ja näytetaajuus ovat pitkään olleet mittaus- ja testauslaitteiden suunnittelun tärkeimpiä taustatekijöitä. Nyt johtavat testauslaitteiden valmistajat kuitenkin näkevät, että laitteen tarjoama ongelmien ratkaisunopeus on noussut käyttäjien keskuudessa tärkeimmäksi perusteeksi mittauslaitteiden valinnassa.

Artikkelin kirjoittaja Cliff Ortmeyer vastaa Premier Farnellin ratkaisujen kehittämisestä. Ortmeyer tuli Farnellin palvelukseen vuonna 2011. Sitä ennen hän työskenteli STMicroelectronicsilla liiketoiminnan kehityksessä yli 13 vuotta. Ortmeyerillä on elektroniikkainsinöörin tutkinto Iowa State Universitystä.

Kun käyttäjät nykyään miettivät tarjolla olevien testauslaitteiden valintaa dokumentoitujen spesifikaatioiden perusteella, vaihtoehtoja on paljon. Väistämättä on paljon sovelluksia, jotka vaativat laitteelta hyvin suorituskykyistä näytteenottoa ja laajaa kaistanleveyttä, jotka voidaan saavuttaa vain erikoislaitteilla. Monissa sovelluksissa tärkein huomioitava seikka on kuitenkin se, saadaanko testaukseen liittyvät ongelmat nopeasti ratkaistuksi laitteen avulla, eikä niinkään se, yltääkö laite vaadittuun raakaan suorituskykyyn.

- Tuoreiden laskelmieni mukaan markkinoilla on tällä hetkellä myynnissä 35 erillistä yhden gigahertsin oskilloskooppimallia eri valmistajilta. Se on villiä, sanoo Keysight Technologiesin tuotepäällikkö Mike Hoffman.

Datalehtien tekniset tiedot, joiden perusteella niin monet valmistajat voivat kilpailla samalla viivalla, kertovat vain pienen osan siitä, mitä laite voi antaa suunnittelutiimille. Mittauslaitteen todellinen arvo on siinä, kuinka sen signaalinkäsittelyominaisuudet sopivat yhteen laitteen käytettävyyden kanssa suunnittelijoiden auttamiseksi ongelmien korjaamisessa. Nämä tekijät on sovitettava yhteen, jotta käyttäjä yltää ongelmanratkaisussa haluamaansa nopeuteen.

Mitä nopeammin käyttäjä voi määrittää mittauksia, kerätä tietoja ja analysoida tuloksia, sitä nopeammin hän löytää ongelmakohdan ja voi korjata sen. Tämä luo laitteiden valmistajille vahvan kannustimen tarjota käyttäjäystävällisiä ja intuitiivisia ominaisuuksia, jotka minimoivat ongelmien ratkaisemiseen tarvittavan ajan.

- Jos pystymme tekemään tuotteistamme helppokäyttöisempiä kuin kilpailijoillamme, se tarjoaa valtavan edun, koska suunnittelijoiden ei tarvitse käyttää niin paljon aikaa testauslaitteiden ymmärtämiseen, vaan he voivat käyttää paljon enemmän aikaa itse sovelluskohteen suunnittelun ymmärtämiseen, sanoo Tektronixin ja Keithley Instrumentsin tekninen markkinointipäällikkö Brad Odhner.

Kohde määrittää käytettävyyden

On monia tekijöitä, jotka vaikuttavat laitteen käytettävyyteen. Yksi elementti on helppo tuttuus. Yleensä saman toimittajan eri tuotteet toimivat pitkälti samaan tapaan tai ainakin tarjoavat samankaltaisia käyttökokemuksia. Monet laboratoriot päättävät siksi ostaa kaikki laitteet samalta valmistajalta varmistaakseen laitteiden tuntemuksen ja keventääkseen oppimista, jota vaaditaan käytettäessä eri laiteluokkiin kuuluvia instrumentteja.

Tuttuus auttaa eniten toistuvissa mittauksissa. Se voi kuitenkin rajoittaa tuotevalikoimaa eikä välttämättä tarjoa parasta mahdollista vastinetta rahalle. Toisaalta toiseen laitteeseen vaihtamisesta aiheutuu väistämättä kustannuksia. Käyttäjien on tuhlattava aikaa tutustuakseen oudon laitteen käyttöliittymään ja ominaisuuksiin.

Jotkut valmistajat ovat vastanneet tähän ongelmaan investoimalla voimakkaasti käyttöliittymiensä muokkaamiseen mahdollisimman intuitiivisiksi ja lyhentämällä näin kaikkien ominaisuuksien oppimisaikaa. Tavoitteena on, että laitetta ensimmäistä kertaa käyttävät suunnittelijatkin oppisivat nopeasti valikoissa liikkumisen ja tarvittavien testien tekemisen.

- Yritämme todella ymmärtää eri käyttäjäryhmiä ja tehdä laitteesta intuitiivisesti käytettävän alkaen siitä vaiheesta, kun se otetaan käyttöön. Käyttäjä voi olla teknikko tai korkeakouluinsinööri, mutta työnkulun ja laitteen avulla suoritettavien toimintojen tunteminen on ratkaisevan tärkeää, Fluken uusien tuoteratkaisujen pääinsinööri Justin Sheard esittää.

Erilaisten käyttötapausten ymmärtäminen vaikuttaa voimakkaasti mittauslaitteen todelliseen tehokkuuteen. Ajatellaan vaikka instrumentointia, joka on toteutettava kentällä laboratorion sijaan. Jotkut pöytämalliset oskilloskoopit ovat myös kannettavia, koska ne ovat suhteellisen kevyitä ja niissä on kantokahva. Todellisen kädessä pidettävän laitteen on kuitenkin tyydytettävä muita tarpeita.

- Kädessä pidettävän mittauslaitteen valmistuksessa painopiste on aivan erilainen kuin pöytämallisilla laitteilla. On kiinnitettävä huomiota täysin eri asioihin. Esimerkiksi pöytämallisen laitteen kohdalla on katsottava erityisesti tarkkuutta ja nopeutta. Siinä on oltava mukana myös LabVIEW-integraatio ja muu vastaavat ominaisuudet. Sen sijaan kädessä pidettävien mallien tulee keskittyä helppokäyttöisyyteen ja mekaanisesti kestävään rakenteeseen. Painopiste on erilainen, mutta mittausperiaate ja tekniikka ovat samanlaiset, Hioki-yhtiön Euroopan myyntijohtaja Kai Scharrmann sanoo.

Painopisteestä ja käyttötarkoituksesta riippumatta mittauslaitteiden valmistajat ovat yhtä mieltä siitä, että käytettävyyden priorisoinnista ei voi edes neuvotella.

Kuinka tärkeä on näytön koko?

Jotkut suunnittelun valinnat ovat käytännössä yhdenmukaisia kaikentyyppisissä mittauslaitteissa. Yksi tällainen tekijä on näyttöruudun koko. On tärkeää, että käyttäjällä on selkeä näkymä analysoitavasta aaltomuodosta. Yleensä näyttö on sitä parempi, mitä suurempi se on, jolloin on helpompi tunnistaa etsittäviä ongelmia.

Vaikka isot näytöt yhdistetään usein suurikokoisiin mittauslaitteisiin, joidenkin suurinäyttöisten oskilloskooppien kotelo on erittäin kompakti. Laaja näyttöruutu mahdollistaa myös kosketukseen perustuvat ohjainpainikkeet näytöllä, kun taas näyttöruudun ulkopuolella sijaitsevat näppäimet voivat olla hämmentäviä, jos laitteella on paljon toimintamuotoja, jotka muuttavat fyysisten painikkeiden toimintaa.

- PC tarjoaa toisen tavan optimoida näytön kokoa. Näytön valintamahdollisuus on yksi PC-pohjaisen oskilloskoopin suurimmista eduista, koska se lisää huomattavasti vaihtoehtojen valikoimaa pöytämallisiin skooppeihin verrattuna. On mahdollista käyttää esimerkiksi 65 tuuman UHD-näyttöä, jolta signaaleja voi tarkastella hyvin yksityiskohtaisesti. Tämän voi helposti saavuttaa PC:hen liitetyllä testauslaitteella, sanoo Pico Technologyn EMEA-alueen johtaja Mike Purday.

- PC-pohjaiset instrumentit voivat soveltua liikkuvaan käyttöön tilanteissa, joissa käyttäjän odotetaan hyödyntävän kannettavaa tietokonetta samaan aikaan testauslaitteensa kanssa. Isäntänä toimivassa PC:ssä pyörivät ohjelmistot voivat tarjota kentällä pääsyn LabVIEW:n kaltaisiin edistyneisiin työkaluihin. ”On paljon helpompaa jakaa dataa etätyötä tekevien tiimien välillä, Purday lisää ja huomauttaa, että PC tarjoaa yleensä useita erilaisia verkkoliitännän vaihtoehtoja.

Kohti integraatiota

PC-pohjaiset instrumentit eivät kuitenkaan ole ainoita, jotka tarjoavat liitettävyysetuja. Yhä useammassa käsimittarissa on sisäänrakennettu langaton yhteys, joka mahdollistaa helpon pääsyn pilvipalveluihin. Mittaustoimintojen integrointi parantaa käytettävyyttä useissa erityyppisissä laitteissa.

Monessa nyt saatavilla olevassa laitteessa on tehokas prosessori ja suuri muistikapasiteetti, joten ne mahdollistavat toimintoja, jotka aiemmin vaativat erillisen tietokoneen. Mike Hoffmanin mukaan suunnittelijat voivat hyötyä niistä tutkiessaan, mitä eri sovelluksia heidän laitteensa tulisi ihannetapauksessa tukea. - Tehdäänkö joitakin erikoistuneita tehomittauksia? Työskennelläänkö jonkin tietyn sarjaväylän kanssa, jota halutaan dekoodata?

Laitteeseen sisäänrakennettu tuki näille mittauksille voi säästää huomattavasti aikaa virheenkorjauksen ongelmissa. Esimerkiksi laitteen sisäinen sarjaväylän dekoodaus voi osoittaa nopeasti protokollavirheet, jotka auttavat diagnosoimaan ongelman. Hyvin usein nämä laitteen sisäiset sovellukset hyödyntävät toiminnallista integraatiota kuten oskilloskoopin ja logiikka-analysaattorin toimintojen yhdistämistä.

- Erillinen logiikka-analysaattori on suorituskyvyltään täysin ylivoimainen verrattuna mihin tahansa vastaavaan toimintoon, joita voi tavata sekasignaaliskoopeissa. Mutta jos tarvitaan vain kanttiaaltoa silloin tällöin, ei käyttäjän tarvitse ostaa sitä varten isoa erillistä laatikkoa ja pitää sitä kalibroituna ja huollettuna, koska oskilloskoopissa on riittävä perusgeneraattori. Se voi olla käyttäjälle niinkin yksinkertainen, että työnnetään vain pistoke skoopin etupaneelissa olevaan liittimeen ja painetaan Go-näppäintä, Hoffman esittää.

Odhnerin mukaan toinen vahva integroinnin alue oskilloskoopin ydintoiminnoissa on RF- ja tehoanalyysi. - Olemme lisänneet DDC-muuntimen (digital downconverter) jokaiseen kanavaan 4-, 5- ja 6-sarjan oskilloskoopeissamme. Siten on mahdollista tarkastella samaa signaalia sekä aika- että taajuustasossa skoopin jokaisella kanavalla. Näin on saatu aikaan suorituskykyinen oskilloskooppi, joka voi toimia myös spektrianalysaattorina. Toimintojen yhdistäminen on järkevää, koska käyttäjän on usein löydettävä taajuustasosta jokin poikkeama, joka tapahtuu aikatason signaalissa.

Käyttäjien auttaminen ratkaisemaan ongelmia mahdollisimman nopeasti on noussut keskeiseksi näkökohdaksi uusien testauslaitteiden suunnittelussa jo ennestään tärkeiden perusominaisuuksien kuten resoluution, muistikapasiteetin ja näytteenoton eri parametrien lisäksi.

Valmistajat investoivat voimakkaasti mittauslaitteiden käyttöliittymien kehittämiseen, entistä suurempiin näyttöihin, sovellustukeen ja mittausten integraatioon, jotta ongelmien ratkaisunopeus olisi uusien laitteiden valinnan tärkein peruste. Testauksen ammattilaiset, jotka tekevät päätöksiä ongelmien ratkaisunopeuden perusteella, hyötyvät varmasti.