如何用SCPI指令實現(xiàn)雙向直流電源輸出電壓序列的同步控制與數(shù)據(jù)采集？

要實現(xiàn)雙向直流電源輸出電壓序列的同步控制與數(shù)據(jù)采集，需結(jié)合序列模式、觸發(fā)同步、時間戳記錄及外部設(shè)備聯(lián)動等關(guān)鍵技術(shù)，以下是具體實現(xiàn)方法與SCPI指令示例：

一、核心實現(xiàn)步驟

1. 配置電壓序列與同步參數(shù)

• 定義序列點：設(shè)置電壓值、持續(xù)時間及跳轉(zhuǎn)邏輯，部分電源支持同時配置電流序列。

  plaintextSOURce:LIST:COUNt 3                   ; 設(shè)置3個序列點SOURce:LIST:VOLTage:DATA1 0, 2       ; 第1點：0V，持續(xù)2秒
  SOURce:LIST:VOLTage:DATA2 12, 2      ; 第2點：12V，持續(xù)2秒
  SOURce:LIST:VOLTage:DATA3 -12, 2     ; 第3點：-12V，持續(xù)2秒（雙向輸出）
  

• 啟用序列模式：

  plaintextSOURce:LIST:FUNCtion ON               ; 啟用序列功能SOURce:LIST:CYCLe OFF                 ; 禁用循環(huán)（單次執(zhí)行）
  

2. 同步控制配置

• 外部觸發(fā)同步：通過TTL信號同步序列啟動與外部設(shè)備（如示波器、數(shù)據(jù)采集卡）。

  plaintextTRIGger:SOURce EXTernal               ; 選擇外部觸發(fā)源TRIGger:SLOPe POSitive                ; 上升沿觸發(fā)
  OUTPut:TRIGger:DELay 0.1             ; 觸發(fā)后延遲0.1秒輸出（可選）
  

• 內(nèi)部觸發(fā)同步：若無需外部信號，使用軟件觸發(fā)啟動序列。

  plaintextTRIGger:SOURce IMMediate              ; 內(nèi)部觸發(fā)
  

3. 時間戳記錄與誤差補償

• 啟用電源時間戳（部分電源支持，如Keysight N6700系列）：

  plaintextSYSTem:TIME:SYNC:EXT ON               ; 啟用外部時間同步（如GPS或IEEE 1588）SYSTem:EVENT:LEV 1                    ; 啟用事件記錄
  

• 手動記錄同步誤差：通過查詢序列啟動狀態(tài)與外部信號時間差計算誤差。

  python# Python示例：記錄觸發(fā)信號發(fā)送與序列啟動的時間差import timeext_trigger_time = time.time()  # 外部信號發(fā)送時刻while True:    index = int(power.query("SOURce:LIST:INDEx?"))    if index == 1:  # 序列已啟動        actual_start_time = time.time()        breaksync_error = (actual_start_time - ext_trigger_time) * 1000  # 誤差（毫秒）
  

4. 數(shù)據(jù)采集聯(lián)動

• 同步觸發(fā)數(shù)據(jù)采集設(shè)備：將電源的觸發(fā)信號（Trigger Out）連接至示波器或數(shù)據(jù)采集卡的外部觸發(fā)輸入，確保電壓變化與數(shù)據(jù)采集同步。
• 查詢電源輸出數(shù)據(jù)（部分電源支持實時查詢）：

  plaintextMEASure:VOLTage?                      ; 查詢當(dāng)前輸出電壓MEASure:CURRent?                      ; 查詢當(dāng)前輸出電流
  

二、完整操作流程示例

1. 初始化與復(fù)位

plaintextSYSTem:REMote                          ; 切換至遠(yuǎn)程模式*RST                                    ; 復(fù)位設(shè)備（可選）

2. 配置序列與同步

plaintextSOURce:LIST:COUNt 3                   ; 3個序列點SOURce:LIST:VOLTage:DATA1 0, 2
SOURce:LIST:VOLTage:DATA2 12, 2
SOURce:LIST:VOLTage:DATA3 -12, 2
SOURce:LIST:FUNCtion ON                ; 啟用序列
TRIGger:SOURce EXTernal               ; 外部觸發(fā)
TRIGger:SLOPe POSitive                ; 上升沿觸發(fā)
OUTPut:STATe ON                        ; 啟用輸出（等待觸發(fā)）

3. 啟動同步測試

• 外部觸發(fā)：發(fā)送TTL信號至電源的Trigger In接口，電源啟動序列。
• 內(nèi)部觸發(fā)：

  plaintextTRIGger:INITiate                      ; 發(fā)送觸發(fā)信號
  

4. 數(shù)據(jù)采集與分析

• 示波器記錄：配置示波器觸發(fā)模式為外部觸發(fā)，捕獲電壓波形并保存數(shù)據(jù)。
• 電源數(shù)據(jù)查詢：

  python# Python示例：循環(huán)查詢電壓并記錄import csvwith open("voltage_data.csv", "w") as f:    writer = csv.writer(f)    writer.writerow(["Time", "Voltage"])    for _ in range(100):  # 采集100個點        voltage = float(power.query("MEAS:VOLT?"))        current_time = time.time() - start_time        writer.writerow([current_time, voltage])        time.sleep(0.02)  # 采樣間隔20ms
  

三、關(guān)鍵注意事項

1. 硬件連接：確保電源的Trigger In/Out接口與外部設(shè)備正確連接，避免信號干擾。
2. 觸發(fā)時序：外部觸發(fā)信號需與序列啟動同步，延遲時間（OUTPut:TRIGger:DELay）需根據(jù)實際需求調(diào)整。
3. 廠商差異：不同品牌電源的指令可能不同（如Chroma使用PROG:LIST:VOLT:DATA#），需參考具體型號手冊。
4. 數(shù)據(jù)精度：若電源不支持高精度時間戳，建議用示波器同時捕捉觸發(fā)信號和電壓變化，手動測量誤差。

四、擴(kuò)展應(yīng)用

• 多設(shè)備同步：通過主從模式同步多臺電源的序列跳轉(zhuǎn)，適用于多通道測試。

  plaintextMASTER: SYST:COMM:SYNC:ROLE MASTER    ; 主設(shè)備SLAVE: SYST:COMM:SYNC:ROLE SLAVE      ; 從設(shè)備
  

• 動態(tài)序列修改：在跳轉(zhuǎn)前動態(tài)更新序列點參數(shù)（如SOURce:LIST:VOLTage:DATA2 15, 2）。