Automatisér målinger med Digilent Analog Discovery PRO - Elektronikknett
Cover figure_Sp

Automatisér målinger med Digilent Analog Discovery PRO

Oscilloskop er det foretrukne verktøyet for hver ingeniør når det gjelder målinger. Hvis instrumentet også kan fungere som en bølgeformgenerator og kan gjøre noen matematiske beregninger på signalene som er innhentet, eller tillater automatiserte tester, er det enda bedre.

For mange måleoppgaver som designere står overfor daglig, er oscilloskoper et utmerket valg, ettersom de har mange måter å oppnå gode resultater på. Men noen ganger er det nødvendig å dokumentere innhentede data eller å behandle signalene videre. Bare som et enkelt eksempel: Du vil kvantifisere kraften til en bestemt blokk i kretsen din, og du er også interessert i bølgeformen som stammer fra disse beregningene, ikke bare i de absolutte verdiene.

Men de fleste oscilloskoper måler bare spenning og strøm, og derfor kan ikke effekten måles direkte. Så en shuntmotstand må brukes for å få strømmen til å gå gjennom kretsen, slik at brukt effekt kan beregnes (figur 1). Du må også ta i betraktning at kanalene til de fleste oscilloskopene har asymmetrisk signaloverføring (single ended), og derfor må alle målinger refereres til jord. Det er ikke mulig å lese spenningsfallet over lasten direkte. En annen måling som tar spenningsfallet over shuntmotstanden er nødvendig. Det betyr at noen beregninger må gjøres for å få effektavlesningen.

Figure 1 Figur 1: Et enkelt effektmålesystem 

Her kommer oscilloskoper som er i stand til å gjøre beregningene rett på enheten, som Analog Discovery Pro (ADP 3450) fra Digilent, inn i bildet. Dette firekanals oscilloskopet (en to-kanals versjon er også tilgjengelig) med 14 bits oppløsning og en samplingshastighet på opptil 0,5 GSamples/s er et ekte blandet signal måleinstrument som oppfyller behovene for elektronikk-testbenker på profesjonelt nivå, på kontoret eller hjemme. I tillegg til de analoge inngangene, har den også 16 digitale I/O-kanaler, to eksterne triggerinnganger og en to-kanals vilkårlig bølgeformgenerator (figur 2).

Figure 2 Figur 2: Oscilloskoper som Analog Discovery Pro fra Digilent kommer med flere instrumenter som bølgeformgenerator eller analysatorer og kan skriptes for automatisert testing. 

Analog Discovery Pro er mindre og lettere enn en bærbar datamaskin og har ikke noe innebygd brukergrensesnitt. Den kobles til en vertsmaskin via en av de fire høyhastighets USB 2.0-portene eller via Ethernet-grensesnittet, og den styres av gratis WaveForms-programvare fra Digilent som kjører på verten. Denne programvaren, forbedret av over 10 års tilbakemeldinger fra kunder, gir en brukeropplevelse med utseendet og følelsen av tradisjonelle benkinstrumenter og er kompatibel med MacOS, Windows og Linux operativsystemer.

En programvare for alle instrumenter
WaveForms kommer med tolv innebygde programvareinstrumenter; et oscilloskop, et mønster- og en bølgeformgenerator (som for eksempel kan skape testsignalet for vår effektmåling), en kontrollerbar strømforsyning, I/O, logikk- , spektrum-, nettverks-, impedans- og protokollanalysatorer, samt et voltmeter og en datalogger. På denne måten kan brukere fange, registrere, analysere, dokumentere og generere blandede signaler og blandede domenesignaler. I tillegg inneholder WaveForms -applikasjonen et skriptredigeringsverktøy, som tillater tilpasset programmering av instrumentene i JavaScript.

Noen ganger, som i tilfellet med effektmåleeksemplet, er det imidlertid ikke engang nødvendig å lage et skript. Programvarens oscilloskopinstrument inneholder såkalte matematikkanaler, som utfører beregningene og plotter resultatet samtidig med målingene. Så for å vise kretsens totale effekt er det bare å skrive “(C2 - C1) * C1 / RS“ i “Script”-feltet i en dialogboks, og RS er verdien av shuntmotstanden.

Denne ligningen beregner strømmen ved å dele spenningen VS over følermotstanden (kanal 1) med dens motstandsverdi og multipliserer deretter resultatet med spenningen over den kombinerte lasten (kapasitans og motstand) avledet ved å trekke spenningen VS (kanal 1) fra spenningen VG over lasten (kanal 2). I samme vindu kan også signalenheten og kanalens område i enheter per divisjon settes. Det er også mulig å gi nytt navn til målekanalene og matematikkanalene for mer klarhet (figur 3). Ytterligere beregninger, som strømforbruket til motstanden RL, kan også utføres ved ganske enkelt å legge til flere matematiske kanaler. I tillegg til aritmetiske operasjoner, støtter modulen også trigonometriske operasjoner med mer.

Figure 3 Figur 3: De matematiske kanalene i programvaren gjør enkle beregninger ved hjelp av inngangene til oscilloskopet lett.

Script-modul letter automatisering
Hvert av Waveforms’ instrumenter kan kjøres med skript. Ved å skrive JavaScript-kode og utføre den i "Script"-instrumentet, kan ingeniører kontrollere ethvert annet instrument gjennom omfattende Application Programming Interfaces (APIer). På denne måten er det også mulig å konfigurere og kjøre flere instrumenter samtidig på en lett repeterbar måte.

Skriptinstrumentet tillater ikke bare å kontrollere instrumentene og å skaffe data. Den inneholder også et plottvindu, der brukerne kan integrere data fra mange forskjellige instrumenter og vise dem på en måte som kan tilpasses. Videre, GUI-handlinger kan automatiseres, i tillegg til tilpasset dataanalyse og manipulasjon.

På denne måten kan ingeniører overvåke signaler og dokumentere måleresultatene. Med WaveForms Software Development Kit (WaveForms SDK) er enda mer tilpasning mulig, ettersom SDK kan brukes til å lage tilpassede applikasjoner og skript i Python, C, C ++, C# og Visual Basic. For LabVIEW og MATLAB er tredjeparts verktøysett tilgjengelig.

Figure 4 Figur 4: "Skript"-instrumentet i WaveForms lar deg skrive brukerprogrammer i JavaScript. 

Full automatisering i Linux -modus
Ved siden av standardmodus, der enheten er koblet til en verts-PC som kjører WaveForms med en USB-port eller Ethernet -grensesnitt, fungerer Analog Discovery Pro også i en Linux -modus. I denne modusen starter ADP i en terminalbasert Linux-distribusjon fra Debian

Figure 5 Figur 5: I Linux-modus kan Analog Discovery Pro nås via en seriell terminal. Endre brukernavn og passord etter den første oppstarten.

 

installert på enheten. Dette gjør det mulig å kjøre automatiserte testskript skrevet i Python, C, C ++, C# eller Visual Basic gjennom APIene til WaveForms SDK uten en vertsmaskin. Analog Discovery Pro fungerer da som en innebygd enhet og gir ekstra fleksibilitet og tilkobling. Figur 6 viser et utdrag fra et Python-script som demonstrerer en automatisert test av analog-til-digital-omformeren på en Pmod AD5 som eksempel.

Når du kjører automatiserte tester, utføres brukerdefinerte funksjoner for gjentatte oppgaver, som for eksempel å tilbakestille eller lukke brukte instrumenter, vise feilmeldinger og lese data fra SPI. Programmerere må også definere bestemte søkeord og avbryte behandlere før de bruker dem.

Analog Discovery Pro har fire USB -porter på baksiden av panelet som er aktivert i Linux -modus. Dette gjør det mulig å koble til eksterne enheter, for eksempel en kompatibel Wi-Fi-dongle eller en FAT/FAT32-formatert Flash-stasjon. Når skript kjøres på enheten, kan data lagres lokalt eller streames over en USB eller et trådløst grensesnitt, for eksempel til en skybasert tjeneste som ThingSpeak, for lagring, visning og manipulasjon.

Når du kjører i Linux-modus, er enheten tilgjengelig via et serielt terminalprogram som PuTTY eller TeraTerm. Kommunikasjon mellom enheten og vertsmaskinen støttes via USB, Ethernet og Wi-Fi. Internett-tilgang for ekstern tilgang eller Internet of Things (IoT) er også mulig. Gjennom WaveForms og en tilkoblet Flash-stasjon kan brukerne oppdatere Linux og holde operativsystemet oppdatert. Oppdaterte OS-«images» leveres av Digilent.

Figure 6 Figur 6: Eksempelskript for styring av analog-til-digital-omformeren på en Pmod AD5.

Med de forskjellige metodene for å automatisere oppgaver - matematiske kanaler, skript og Linux-modus - kan Analog Discovery Pro la ingeniører undersøke, validere og teste de stadig mer komplekse systemene, samtidig som det bidrar til å redusere designsyklustiden.

Ta en titt på Analog Discovery Pro Resource Center for flere guider, opplæringsprogrammer og applikasjoner.

Digilent Analog Discovery Pro 3000-serien er tilgjengelig hos Elfa Distrelec, autorisert Digilent-distributør i Norge.

Kommentarer