제품기초지식

스코프코더의 기초 지식 2회｜스코프코더 본체 구조와 다양한 입력 모듈

스코프코더 DL950 본체의 구조

DL950의 외관

스코프코더 DL950의 외관은 오실로스코프와 많이 비슷하지만 입력이 모듈 형식으로 되어 있어 오실로스코프와 다른 점도 있습니다.

DL950 전면 패널에는 다채널 신호 파형을 동시에 볼 수 있는 12.1인치 대화면 디스플레이와 조작 버튼이 배치되어 있습니다. 디스플레이에는 터치 스크린을 탑재하고 있어 조작 버튼과 터치 스크린  중 하나를 선택할 수 있습니다. 

조작 모드에는 오실로스코프의 스코프 모드와 데이터 레코더의 레코더 모드가 있습니다. 스코프 모드를 사용하면 시간(가로) 축이나 전압(세로) 축 설정, 트리거의 설정은 오실로스코프와 거의 같기 때문에 오실로스코프에 익숙한 사람이라면 바로 사용할 수 있게 되어 있습니다. 

마찬가지로 레코더 모드를 사용하면 데이터 레코더에 익숙한 사람도 바로 사용할 수 있습니다.

그림 26 DL950의 전면 패널

DL950의 측면 패널에는 입력 모듈을 장착하는 슬롯과 다양한 제어 신호 단자와 프로브 전원 단자 등이 준비되어 있습니다. 많은 측정점을 동기화하여 측정하고자 하는 요구가 있으므로 최대 5대의 DL950을 동기화하여 운전하기 위한 전용 단자가 있습니다.

그림 27 DL950의 측면 패널

입력 모듈은 아래 그림과 같이 용도에 따라 교환할 수 있습니다.

그림 28 DL950에 장착하는 입력 모듈

DL950 본체의 블록 다이어그램

스코프코더는 다채널 대용량 메모리에 취득한 파형을 고속으로 처리하여 디스플레이에 파형으로 표시하기 때문에 취득한 파형을 고속으로 처리하기 위한 구조(GIGA-Zoom Engine)가 내장되어 있습니다.

그림 29 DL950 본체 블럭 다이어그램

DL950에는 다양한 외부 제어 신호에 대응한 구조가 탑재되어 있는 것도 블록도에서 알 수 있습니다. 또한 DL950에서는 측정 결과를 PC에 다양한 방법으로 전송할 수 있도록 기록 매체나 통신 포트가 마련되어 있습니다.

입력 모듈의 종류

주로 메카트로닉스 기기나 파워 일렉트로닉스 기기의 평가를 대상으로 하고 있는 DL950에서는 전기 신호 이외에 다양한 센서를 사용한 물리량의 측정도 하고 있기 때문에 입력 회로가 모듈 형식으로 되어 있어 용도에 따라 필요한 모듈을 조합하여 사용할 수 있습니다.

DL950에서는 아래 그림과 같은 입력 모듈이 준비되어 있습니다. 많은 입력 모듈은 절연 입력 형식으로 되어 있지만 일부 비절연 형식의 입력 모듈이 있으므로 선정할 때는 사양을 확인할 필요가 있습니다. 최근에는 고대역의 전기 신호를 동시에 관측하는 요구가 있기 때문에 200M/s, 40MHz 대역의 입력 모듈이 준비되어 있습니다.

그림 30 DL950용 입력 모듈

DL950의 여러 대 동기 운전

스코프코더 사용 시 본체에 장착할 수 있는 채널수로 충분하지만 용도에 따라 1대의 본체에 장착할 수 있는 채널수로는 부족한 경우 최대 5대의 DL950을 광케이블로 연결해 최대 160채널의 높은 동기 정밀도로 파형 측정을 할 수 있습니다.

그림 31 DL950의 여러 대 동기 운전

DL950에서는 본체 간 Ethernet 케이블로 접속하여 IEEE1588에서 규정된 동기 운전도 할 수 있습니다. 단 동기 정밀도는 1 µs 이하가 되며 광케이블로 동기 시켰을 때보다 정확도는 떨어집니다. 그 밖에도 GPS를 이용한 동기 측정도 가능합니다. GPS를 이용했을 경우에는 원격 동기화를 할 수 있는 장점이 있습니다.

전압 측정용 모듈

스코프코더에서는 전압 파형 측정이 가장 많으므로 다양한 입력 모듈이 준비되어 있습니다. DL950에서는 아래 표에 나타내는 입력 모듈이 준비되어 있습니다.

표 4 DL950용 전압 모듈 사양 개요

고속 절연 입력 모듈

현재의 메카트로닉스 기기나 파워 일렉트로닉스 기기의 동작을 측정하려면 10MHz 대역 이상의 신호를 측할 필요가 있습니다. 따라서 고속 절연 입력 모듈이 라인업에 많이 있습니다. DL950에는 200MS/s, 40MHz 대역, 14비트 입력 모듈이 있습니다. 그리고 내부 구조는 아래 그림과 같이 1개 모듈에 독립된 2개의 절연 입력이 있습니다. 이 모듈에서는 고속으로 파형 데이터를 본체로 전송하기 위해서 절연 부분에 광섬유를 이용한 신호절연방식을 사용하고 있습니다.

그림 32 200MS/s, 14비트, 2ch 절연 입력 모듈(720212)

중저속 절연 입력 모듈

일반적인 기계의 상태나 동작을 측정하기 위해서는 중속, 저속의 절연 입력 모듈이 최적입니다. 

하나의 모듈에는 독립된 2채널 혹은 4채널 단자가 있습니다. 내부 구조는 아래 그림과 같이 되어 있습니다.

메카트로닉스 기기나 파워 일렉트로닉스 기기의 신호를 측정하는 곳이 많아 4채널 모듈을 사용하면 효과적입니다. 이 모듈에서는 신호 절연에 외부로부터의 전계나 자계의 영향을 받기 어려운 용량 절연 방식 디지털 아이솔레이터가 사용되고 있습니다.

그림 33 10MS/s, 16비트, 4ch 절연 전압 모듈(720256)

절연 입력 모듈과 조합하여 사용하는 테스트 리드와 프로브

절연 입력 단자에 접속하는 테스트 리드나 프로브는 아래 그림과 같습니다. 전압 프로브는 일반적인 오실로스코프의 프로브와 달리 금속 부분이 절연물로 덮인 절연 프로브입니다.

절연 입력 모듈에 일반 오실로스코프용 프로브를 사용한다면 금속부분에 닿았을 때 감전이 될 수 있으므로 사용하면 안됩니다.

그림 34 절연 입력 모듈과 함께 사용하는 테스트 리드와 프로브

측정대상에 확실하게 접촉하여 신호를 측정하기 위해 테스트 리드나 전압 프로브 크래버와 클립이 교환될 수 있도록 되어 있습니다. 아래 그림은 전압 프로브의 구성을 나타냅니다.

그림 35 절연 전압 프로브에 준비된 크래버와 립

전압 프로브는 오실로스코프와 마찬가지로 파형을 측정하기 전에 본체에 있는 프로브 보상 신호 출력 단자로부터 출력 되고 있는 펄스 신호를 사용하여 아래 그림과 같은 위상 보정이 필요합니다.

그림 36 절연형 전압 프로브의 위상 보정

전압 프로브는 입력되는 신호의 주파수에 따라 인가할 수 있는 전압이 정해져 있으므로 높은 주파수를 측정할 때에는 사전에 전압 프로브의 사양을 확인할 필요가 있습니다.

그림 37 절연 전압 프로브의 최대 입력 전압(702902)