Oscilloscope portable R&S Scope Rider

Décryptage des capacités de mesure et d’analyse de l’oscilloscope portable R&S Scope Rider

Rohde & Schwarz  a lancé en début d’année sa première gamme d’oscilloscopes portables. Les R&S Scope Rider peuvent être dotés de 2 à 4 voies analogiques ainsi que de 8 entrées numériques. Ils offrent selon les modèles  une bande passante de 60 à 500 MHz et proposent cinq fonctions de mesure : oscilloscope, analyse de signaux numériques, analyseur de protocoles, enregistreur de données et multimètre.  Dans cet article, Dr. Markus Herdin, responsable produit pour les oscilloscopes chez Rohde & Schwarz, présente les atouts de cette gamme d’instruments. 


Une large panoplie d’instruments portables sont disponibles sur le marché pour les interventions d’urgence sur les systèmes électriques et électroniques ainsi que pour leur installation et leur maintenance. Mais si un technicien souhaite effectuer une analyse détaillée d’un signal, la plupart de ces instruments ne disposent pas de la bande passante et de la sensibilité suffisantes ni des capacités d’analyses requises. Le nouvel oscilloscope portable de Rohde & Schwarz résout cette problématique.

Les systèmes électroniques sont souvent exploités dans des environnements industriels et en production où règnent des conditions difficiles. Ils sont aussi mis en œuvre dans des zones difficiles d’accès comme sur des bateaux par exemple. La plupart du temps, ces systèmes fonctionnent correctement dans les laboratoires où ils ont été conçus mais doivent faire face à des interférences inattendues dans leur véritable environnement de travail. Des défauts apparaissent sporadiquement et leur origine est rarement immédiatement identifiable. Les sources d’erreurs sont innombrables, allant d’une mauvaise qualité de l’alimentation aux erreurs d’installation en passant par le couplage électromagnétique inopiné dans les électroniques de contrôle qui y sont sensibles.

Durant de telles campagnes de mesure sur le terrain, les sources d’erreurs doivent être identifiées rapidement pour minimiser les temps d’arrêt et les coûts. Bien souvent, les capacités de mesures d’un oscilloscope de laboratoire sont nécessaires, mais ces instruments ne sont pas assez robustes pour être employés sur site. Dans le secteur automobile, par exemple, il faut prévoir la délicate installation de convertisseurs pour alimenter les oscilloscopes.

Rohde & Schwarz dispose de la solution idéale pour s’affranchir de cette problématique : le nouvel oscilloscope portable R&S Scope Rider offre les performances et les fonctionnalités d’un instrument de laboratoire, rendant possible la réalisation de mesures sur des installations électriques jusqu’à des catégories de surtension de CAT IV conformément à la norme IEC 61010-1. De plus, son boîtier, affichant un indice d’étanchéité IP51, le protège contre la poussière et les projections de gouttes d’eau.

 

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Fig. 1: Le R&S Scope Rider offre les performances d’un instrument de laboratoire dans un boîtier robuste et portable.

 

Détecter et analyser les interférences sporadiques dans les systèmes électroniques
Une mauvaise conception de circuit imprimé d’un module de contrôle peut entraîner des couplages électromagnétiques générant des dysfonctionnements ou une défaillance complète du système. Une vitesse d’acquisition élevée est particulièrement importante lorsque l’on est confronté à une erreur difficile à déceler affectant la structure du signal. Cela garantit que des défauts inattendus et intempestifs survenant sur un signal puissent être détectés sans explicitement configurer le mode de déclenchement propre à la nature de ce défaut. Ce qui est d’ailleurs souvent impossible à réaliser sans connaître préalablement le type de défaut.

En exploitant un circuit électronique double cœur sur une puce, le R&S Scope Rider acquiert jusqu’à 50000 formes d’ondes par seconde, performance propre aux oscilloscopes de laboratoire. Les oscilloscopes portables classiques ne traitent que 100 acquisitions par seconde et ne peuvent pas, de ce fait, afficher les défauts sporadiques sans avoir préalablement explicitement ajusté le mode de déclenchement approprié. Lorsque le signal en défaut a été une première fois capturé, l’utilisateur dispose alors sur celui-ci de suffisamment d’informations pour comprendre le problème à l’aide des autres fonctions d’analyse de l’oscilloscope.

 

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Fig. 2: Seule une haute cadence d’acquisition atteignant 50000 formes d’onde par seconde rend possible la visualisation d’un défaut sur un signal tel que cette impulsion parasite.

Le cas de figure 2 illustre un défaut impromptu sur un signal d’horloge. L’amplitude de cette impulsion parasite est trop faible pour être traitée correctement. Cette erreur impulsionnelle survient régulièrement mais très rarement. C’est uniquement grâce à la haute cadence d’acquisition du R&S Scope Rider qu’elle peut être capturée. Avec un taux de rafraîchissement typique de 25 images par seconde, l’oscilloscope affiche jusqu’à 2000 formes d’ondes à chaque mise à jour de l’écran et dévoile ainsi chaque défaut du signal, même s’il ne survient qu’une seule fois.
Une fois les défauts d’un signal identifiés, ceux-ci peuvent être isolés avec les fonctions spécifiques de l’oscilloscope pour une analyse approfondie. Dans cet exemple, le mode de déclenchement “runt” offre la possibilité de déclencher précisément l’acquisition sur l’impulsion défaillante et de s’intéresser uniquement à ces séquences du signal. Ce n’est qu’une des 14 fonctions de déclenchement que propose le R&S Scope Rider.

 

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Fig 3: Grâce à la fonction historique les acquisitions précédentes peuvent être sauvegardées pour une analyse ultérieure. Sur cet exemple, l’horodatage des données dévoile que les impulsions parasites surviennent seulement toutes les 10 ms.

 

La fonction Historique habituellement réservée aux oscilloscopes de laboratoire vous permet de sauvegarder automatiquement jusqu’à 5000 acquisitions pour une analyse ultérieure (Fig. 3). Chaque acquisition est horodatée et peut être utilisée pour être analysée. L’utilisateur peut ainsi clairement constater que le défaut sur le signal qui figure parmi les points mesurés survient régulièrement mais rarement, toutes les 10 ms environ. Ce qui constitue une précieuse information pour identifier la véritable origine du défaut.

Mesures en toute sécurité sur les électroniques de puissance et les installations électriques

Une application classique des oscilloscopes portables est la vérification et la maintenance des variateurs électriques, des électroniques de puissance ou des dispositifs d’alimentation des installations industrielles. En utilisant un oscilloscope traditionnel avec une connexion commune à la terre, l’inversion par inadvertance des câbles de masse et de mesure du signal entre deux voies d’entrée entraînera immédiatement un court-circuit et générera de dangereux courants de forte intensité. Les voies d’entrées isolées suppriment ce risque. Les entrées différentielles isolées présentent un autre avantage. Les sondes actives différentielles coûteuses deviennent inutiles pour toutes les applications exigeant des mesures différentielles.

Lorsque l’instrument doit mesurer des tensions potentiellement dangereuses, sa conformité aux spécifications définies selon de la norme IEC 61010-1 pour un usage sur des installations électriques de catégorie de surtension déterminée et la tension RMS maximale supportée sont des éléments essentiels à prendre en considération pour s’assurer de son usage en toute sécurité. Cette certification détermine les pics de tension que l’instrument peut supporter sans dommage tout en assurant la sécurité de l’opérateur. Le R&S Scope Rider est spécifié pour réaliser des mesures jusqu’à 600 V RMS sur des installations électriques de CAT IV et jusqu’à 1000 V en CAT III (Fig. 4).

 

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Fig. 4: Aperçu des catégories de surtension IEC 61010-1.
Les interfaces de l’oscilloscope (entrées logiques, ports USB et LAN) sont intégrées dans un module isolé galvaniquement de l’instrument et des voies d’entrées. Ce qui rend possible de sonder sans risque des tensions élevées via les canaux de mesure analogique et de simultanément analyser des signaux de contrôle numérique ou de piloter l’instrument à distance via son interface LAN (Fig. 5).

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Fig. 5: Les entrée isolées évitent les courts-circuits qui peuvent survenir par l’inversion des câbles de terre et d’acquisition entre les deux entrées de l’oscilloscope. Les mesures d’électroniques de puissance peuvent être réalisées en toute sécurité.

 

Cinq instruments intégrés dans un seul oscilloscope portable

Les opérations de dépannage sur site réclament souvent une variété de fonctions de mesure. C’est pour cela que le R&S Scope Rider rassemble quatre instruments essentiels en complément de l’oscilloscope:

  1. Analyseur logique proposant huit canaux numériques complémentaires (Fig. 6).
  2. Analyseur de protocole avec des fonctionnalités de déclenchement et de décodage pour le débogage de protocoles de bus série
  3. Enregistreur de donnés pour la surveillance à long terme (Fig. 7)
  4. Voltmètre numérique pour le modèle quatre voies ou un multimètre numérique pour le modèle deux voies

 

Par la simple pression du bouton de couleur bleu en face avant, l’utilisateur peut facilement passer d’un instrument à l’autre et les réglages de l’instrument s’effectuent alors automatiquement. Par exemple, les fonctions de mesure automatique peuvent être activées aisément en mode oscilloscope – en passant au mode enregistreur de données, les mesures en cours sont prises en charge et l’acquisition de données démarre.

Commande tactile ou par clavier et communication WLAN

Avec sa large gamme de fonctions, le R&S Scope Rider peut être employé dans une variété d’applications. Les ingénieurs aussi bien que les équipes de maintenance et de support doivent pouvoir l’utiliser rapidement et en toute sécurité. C’est pourquoi, l’ergonomie de l’oscilloscope a été au centre des préoccupations lors de son développement. Le R&S Scope Rider se pilote intuitivement aussi bien via son écran tactile, son clavier et son bouton de commande rotatif multifonctions. Le principe de fonctionnement est simple : la pression d’une touche active la fonction de mesure correspondante et la pression une seconde fois sur la même touche la désactive. Une pression prolongée sur celle-ci ouvre le menu de réglage relatif à cette fonction de mesure.
Un codage couleur permet de distinguer les différents canaux sur l’interface d’utilisation graphique (Fig. 8) et facilite l’affectation des résultats de mesure aux entrées correspondantes. Les fonctions de déclenchement et de mesure ainsi que tous les autres réglages sont présentés par des icônes évitant ainsi, le plus souvent, de consulter le manuel utilisateur.

Pour les situations de mesure déplaisantes ou dangereuses, telles que celles rencontrées lors de test haute tension ou dans les laboratoires de tests environnementaux, le R&S Scope Rider est doté d’un module WLAN. Il exploite ce module pour créer son propre point d’accès WLAN. Le R&S Scope Rider peut ainsi être piloté, à distance et en toute sécurité, depuis une tablette ou un notebook via un navigateur Internet (Fig. 9).

20 modèles pour parfaitement prendre en compte les exigences des différents utilisateurs

Le R&S Scope Rider est disponible en version deux voies avec une voie multimètre complémentaire ou en version quatre voies proposant les fonctions de voltmètre numérique sur les canaux de l’oscilloscope. Les instruments de cette gamme offrent des bandes passantes de 60 MHz, 100 MHz, 200 MHz, 350 MHz et 500 MHz. Tous les modèles sont disponibles en version MSO, dotée de canaux numériques additionnels pour l’acquisition de signaux mixtes. Une grande variété de fonctionnalités peuvent être activées individuellement par la saisie d’un code d’accès.

 

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Fig. 6 : Le R&S Scope Rider est le premier oscilloscope portable doté d’entrées numériques pour l’acquisition de signaux mixtes. L’utilisateur peut l’employer pour déclencher et décoder des protocoles série.

 

 

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Fig. 7: Surveillance à long terme grâce à l’enregistreur de donnée intégré.

 

 

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Fig. 8: L’interface utilisateur soigneusement élaborée rend inutile la consultation du manuel utilisateur.

 

 

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Fig. 9: Dans les applications potentiellement dangereuses, le R&S Scope Rider peut être piloté par WLAN depuis un navigateur Internet.

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