如何自动化测量
文章最初由Richard Oed撰写
示波器是每个工程师测量时的首选工具。如果该仪器还能作为波形发生器工作，并能对采集的信号进行一些数学计算，或允许自动测试，那就更好了。
对于设计师在日常工作中面临的许多测量任务，示波器是一个极好的选择，因为它们提供了许多方法来实现良好的结果。但有时，也有必要记录所获得的数据或进一步处理信号。就像一个简单的例子:您想量化电路中某个块的功率，并且您还对这些计算产生的波形感兴趣，而不仅仅是绝对值。
但大多数示波器只能测量电压、电流，因此不能直接测量功率。因此，必须使用一个分流电阻来获得通过电路的电流，从而计算出所消耗的功率(图1)。你还必须考虑到大多数示波器的通道都是单端，因此所有的测量都必须参考地。不可能直接读出负载上的电压降。有必要进行第二次测量，测量分流电阻上的电压降。最后，这意味着必须进行一些计算才能获得功率读数。
这里的示波器可以在设备上进行计算，比如模拟发现Pro (ADP3450)从Digilent，进入游戏。这个四通道示波器(也有两通道版本)具有14位分辨率，采样率高达0.5 GSamples/s，是一个真正的混合信号测量设备，满足办公室或家里专业水平的电子测试台的需求。除了模拟输入，它还为工程师提供了16个数字I/ o通道，两个外部触发器输入，和一个双通道任意波形发生器(图2)。
Analog Discovery Pro ADP3450比笔记本电脑更小更轻，没有内置的用户界面。它通过四个高速USB 2.0接口之一或以太网接口与主机相连，并由计算机控制免费的波形软件Digilent在主机上运行。该软件经过超过10年的客户反馈，为用户提供了传统台式应用程序的外观和感觉，并兼容macOS、Windows和Linux操作系统。
一款适用于所有仪器的软件
波形有十二个内置软件工具,像一个示波器,一个模式,一个波形发生器(例如,可以创建的测试信号功率测量),一个可控电源、I / o、逻辑、频谱、网络、阻抗和protocol-analyzers以及电压表和数据记录器。通过这种方式，用户可以捕获、记录、分析、记录和生成混合信号和混合域信号。此外，波形应用程序还包括一个脚本编辑器工具，它允许用JavaScript对仪器进行自定义编程。
然而，有时甚至不需要创建脚本，比如在功率测量示例中。该软件的示波器仪器包含所谓的Math通道，可以执行计算并在测量的同时绘制结果。因此，要显示电路的总功率，只需写“(C2 - C1) * C1 / R”年代，在对话框的“脚本”字段中，使用R年代是分路电阻的值。
这个方程通过除以电压V来计算电流年代通过传感电阻(通道1)乘以其电阻值，然后乘以由减去电压V得到的组合负载(电容和电阻)的电压年代(通道1)从电压VG在同一个窗口中，还可以设置信号的单位和信道的范围，单位为每个部门。也可以重命名测量通道和数学通道，以获得更清晰的效果(图3)l，也可以通过简单地添加更多的数学通道来执行。除了算术运算，该模块还支持三角运算等。
脚本仪表减轻测量自动化
每种波形的仪器都可以通过脚本运行。通过编写JavaScript代码并在“脚本”工具中执行它，工程师可以通过广泛的应用程序接口(api)控制任何其他工具。通过这种方式，还可以以一种易于重复的方式同时配置和运行几个仪器。
该脚本仪器不仅可以控制仪器，还可以采集数据。它还包括一个绘图窗格，用户可以在其中集成来自许多不同工具的数据，并以一种高度可定制的方式显示它们。此外，GUI操作以及自定义数据分析和操作可以自动化。
这样，工程师就可以监控信号并记录测量结果。使用WaveForms Software Development Kit (SDK)，甚至可以进行更多的定制，因为SDK可以用于创建Python、C、c++、c#和Visual Basic的定制应用程序和脚本。对于LabVIEW和MATLAB，可以使用第三方的工具包。
Linux模式下的完全自动化
除了标准模式(设备通过USB端口或以太网接口连接到运行WaveForms的主机PC)外，Analog Discovery Pro还在Linux模式下运行。在这种模式下，ADP从安装在设备上的Debian引导到基于终端的Linux发行版。这允许在没有主机的情况下，通过WaveForms SDK的api运行用Python、C、c++、c#或Visual Basic编写的自动化测试脚本。模拟发现Pro作为嵌入式设备，增加了额外的灵活性和连接性。图6以Python脚本为例，演示了在Pmod AD5上模拟数字转换器的自动化测试。
在运行自动化测试时，用户定义的函数将用于重复的任务，如重置或关闭使用的仪器、显示错误消息和从SPI读取数据。程序员还必须在使用它们之前定义特定的关键字和中断处理程序。
ADP3450面板背面有4个USB接口，在Linux模式下开启。这使得它可以连接外围设备，如兼容的Wi-Fi加密狗或FAT/FAT32格式的闪存驱动器。当脚本在设备上运行时，数据可以存储在本地，或者通过USB或无线接口流到像ThingSpeak这样的云服务，用于存储、显示和操作。当设备在Linux模式下运行时，可以通过PuTTY或TeraTerm等串口终端程序访问设备。设备支持通过USB、以太网、Wi-Fi与主机进行通信。远程接入互联网或物联网(IoT)也是可能的。通过波形和连接的闪存驱动器，用户可以更新车载Linux，保持操作系统的最新状态。更新的操作系统映像由Digilent提供。
通过不同的自动化任务方法——数学通道、脚本和Linux模式——模拟发现专业版支持工程师研究、验证和测试日益复杂的系统，并有助于减少设计周期时间。
