Nie oznacza to automatycznie, że w pracowni inżynierskiej ten postęp technologiczny zapewnia więcej przestrzeni. Aparatura jest coraz mniejsza, ale jest jej znacznie więcej i miejsca na stołach laboratoryjnych jest mniej niż przed laty. Podobnie zresztą jest w zakresie maszyn produkcyjnych, w których producenci podają wymaganą przestrzeń na podłodze niezbędną do instalacji i podkreślają, gdy wymagania co do powierzchni są małe.
Z punktu widzenia inżynierskiego, aparatury nigdy nie jest za dużo. Tak samo jest zresztą z innymi narzędziami, nawet śrubokrętów trzeba mieć co najmniej pięć, a dziesięć wcale nie będzie przesadą. Cyfrowy multimetr, oscyloskop, analizator stanów logicznych, analizator widma, generator arbitralny, miernik częstotliwości, zasilacz, analizator sygnałów wektorowych i tak dalej. Lista jest bardzo długa, tak samo jak menu z ofertą u dostawców aparatury. Każdy przyrząd pozwala odpowiedzieć na inne pytanie, a każda odpowiedź rodzi kolejny problem do rozważenia. Całe szczęście, że standardem jest dzisiaj przycisk „Auto” pozwalający dokonać pomiarów w ułamku sekundy. Inaczej każdego miernika trzeba by się uczyć z osobna.
W tym kontekście warto odnotować rysujący się trend aparatury pomiarowej opartej na oprogramowaniu, w której mamy zaawansowaną platformę sprzętową, wspólną dla wielu typów przyrządów, a jej funkcjonalność definiujemy za pomocą oprogramowania. Jak chcemy zmierzyć coś oscyloskopem, to ładujemy kod i gotowe.
Koncepcja jest prosta, niemniej wykonanie nie jest łatwe, gdy potrzebne są wyrafinowane parametry. Szybka akwizycja sygnałów, mały czas martwy pomiędzy cyklami, zaawansowana matematyka potrzebna np. do analizy modulacji cyfrowych, zmusza do sięgnięcia po FPGA, DSP i stworzenia platformy rekonfigurowalnej od strony sprzętowej. Oparcie na oprogramowaniu nie oznacza tutaj tego, że za pomocą wydajnych procesorów przelicza się próbki sygnału obliczając na przykład FFT, tylko że oprogramowanie definiuje hardware platformy w taki sposób, że FFT jest realizowana sprzętowo. Rekonfiguracja architektury sprzętowej pozwala w jednej chwili mieć generator, potem analizator widma lub oscyloskop. Jeden przyrząd na biurku do wszystkiego na pewno wydaje się marzeniem inżyniera i zapewne koszmarem dla producentów i dystrybutorów aparatury pomiarowej. Być może z tego drugiego powodu, dziedzina ta tak wolno się rozwija i raczej w mniejszych firmach niż u gigantów rynku.
Pod wieloma względami stanowi to kolejny logiczny krok w ewolucji instrumentów pomiarowych, być może nawet ważniejszy od tego, co wniosły do miernictwa i testów platformy modułowe i LabView. To dlatego, że na jednej platformie może działać kilka przyrządów. Instrumenty definiowane programowo można połączyć w domenie cyfrowej, dzięki czemu sygnał wyjściowy z generatora może być przesyłany bezpośrednio do oscyloskopu sterując wyzwalaniem. Oznacza to mniej kabli, złączy, bo ścieżka sygnału znajduje się całkowicie w rekonfigurowalnym sprzęcie. Użytkownik po prostu przeciąga wirtualne połączenia między aparaturą na ekranie.
Sprawa staje się jeszcze ciekawsza, gdy odkryjemy, że do tworzenia oprogramowania definiującego cechy platformy sprzętowej będzie można zaprząc sztuczną inteligencję. Koncepcja polegająca na tym, aby samodzielnie stworzyć sobie urządzenie pomiarowe, generator czy też tester o specyficznej funkcjonalności poprzez opisanie jego właściwości, jeszcze kilka lat temu byłaby wyłącznie science fiction. Dzisiaj wiemy, że oprogramowanie można stworzyć opisując problem, który chcemy rozwiązać. A ponieważ przyrząd ma bazować na oprogramowaniu, to taka metoda jest realna. Może dzisiaj jeszcze byłaby niedoskonała, ale jeśli poczekamy kolejne pięć lat.
Robert Magdziak
