La nuova serie di oscilloscopi a memoria digitale HMO35XX di Hameg Instruments è particolarmente indicata per l' analisi di segnali in regime di commutazione nei circuiti di potenza come, ad esempio, quelli che si riscontrano negli alimentatori da rete.
Oltre a 2 MB di memoria per canale, sample rate fino a 4 MS/s e larghezza di banda di 350 MHz, questa serie è infatti provvista delle speciali funzioni di analisi e di configurazione indispensabili per effettuare misure di potenza e di energia. Hameg fornisce anche accessori opzionali come probe con amplificatori differenziali, probe passivi ad alta tensione e un probe di corrente DC/AC, allo scopo di permettere l' esecuzione di misure in condizioni di sicurezza e con un adeguato isolamento. Esempi di questi accessori sono, rispettivamente, il modello HZ115, specificato fino a 1000 Vrms e 30 MHz, l' HZ53 100:1 utilizzabile fino a 1200 Vrms, 100 MHz e l' HZO50 per correnti fino a 20 Arms e 100 KHz.
Lavorando sugli alimentatori, in molti casi si devono misurare segnali che non sono riferiti nè a terra nè all'involucro; spesso l'oscilloscopio è alimentato tramite un trasformatore d' isolamento e viene utilizzato un probe passivo standard. Una procedura di questo tipo è altamente rischiosa per i seguenti motivi:
- il potenziale di involucro dell'oscilloscopio non è definito, e ciò potrebbe costituire un pericolo per l' operatore che lo sta utilizzando;
- l'isolamento dell' alimentatore di un oscilloscopio, di regola, non è in grado di sopportare le tensioni che si possono manifestare in situazioni di questo tipo e, quindi, può danneggiarsi;
- poiché tutti gli ingressi di un oscilloscopio hanno un riferimento a terra in comune, è possibile utilizzare solo il canale a cui è connesso il probe passivo;
- il circuito in prova viene caricato con la capacità dell' involucro rispetto al trasformatore d' isolamento: questo può danneggiare i circuiti di commutazione veloci.
Eliminare i potenziali rischi
Il modo migliore e più sicuro dal punto di vista delle misure per eliminare questi rischi potenziali è l'uso di probe con amplificatori differenziali e isolamento galvanico che danno la possibilità di eseguire misure isolate su qualsiasi circuito. Tuttavia, anche i migliori amplificatori differenziali presentano sempre un piccolo errore residuo di offset che va inevitabilmente ad alterare la misura. Nell'oscilloscopio HMO questo errore può essere compensato via software, con la procedura che segue. Innanzitutto è necessario accendere entrambi gli strumenti per alcuni minuti (per consentire la stabilizzazione della deriva di temperatura) con i terminali di ingresso del probe con amplificatore differenziale in corto circuito tra loro e con l'attenuazione desiderata (in questo caso, 100 : 1). Successivamente con la funzione di misura Auto dell'oscilloscopio si calcola il valore medio del canale a cui è connesso il probe, rendendo in tal modo evidente l'offset. Nell' esempio proposto l'errore di offset è di circa 280 mV e, intervenendo sul menù verticale del canale utilizzato (in questo caso il secondo ) è possibile compensare l'errore selezionando l' appropriato valore di Dc offset. Dovendo invece misurare segnali veloci di commutazione come, ad esempio, la potenza nell'istante dello switching, sarà necessario valutare i diversi ritardi dei probe di tensione e di corrente, per poterli compensare. Ciò è reso possibile dalla presenza di un generatore che fornisce segnali di tensione e di corrente coincidenti, e la procedura di compensazione è analoga a quella già trattata per l'offset di tensione.
Le funzioni matematiche necessarie
Le operazioni preliminari descritte sono necessarie per ottenere risultati precisi dalle misure. A questo punto si devono selezionare le funzioni matematiche necessarie per visualizzare le curve di potenza ed energia. Gli oscilloscopi della serie HMO sono provvisti di cinque set di formule, ciascuno dei quali può contenere fino a cinque equazioni. A questi set possono essere assegnati gli algoritmi più rilevanti, che possono così essere richiamati quando è necessario, senza dover inserire ogni volta le relative equazioni. Inoltre, è possibile salvare i set di formule su una chiavetta Usb, rendendole così disponibili anche ad altri utenti di oscilloscopi HMO. Nell' esempio seguente verrà visualizzata la curva di energia relativa al carico di un alimentatore. Il valore della tensione in uscita, con la compensazione dell' offset, è misurato mediante un probe differenziale attivo, mentre la corrente assorbita viene rilevata da un probe di corrente collegato al canale 1.
La prima operazione da compiere sarà l'introduzione della sensibilità del probe di corrente (in questo caso, 100 mV/A); si dovrà poi richiamare il set di formule n. 1, definendo l' equazione MA1. Successivamente il canale 1 verrà moltiplicato per una costante (0,1) e gli verrà assegnata l' unità A (Ampere), il che assicura la corretta visualizzazione del fattore di scala e delle unità di misura, sia con il cursore che in automatico. A questo punto viene introdotta una nuova equazione nel set di formule 1, stabilendo che il risultato dell' equazione "corrente" e il canale 2 verranno moltiplicati tra loro per fornire la curva della potenza. In seguito, al set di formule verrà aggiunta una nuova equazione, definita come l' integrale dell' equazione "potenza".
