Osciloskopi su alati koje inženjeri rado izaberu kada im je merenje radni zadatak. Ako uređaj u isto vreme može raditi kao generator signala i može matematički obrađivati izmerene signale, ili omogućavati automatsko testiranje, tim bolje.

Za mnoge merne zadatke sa kojima se dizajneri susreću u svakodnevnom radu, osciloskopi su izvrstan izbor jer nude mnoštvo načina da se postignu dobri rezultati. Ponekad je neophodno da se dokumentuju dobijeni podaci ili da se izvrši dalja obrada signala. Jedan jednostavan primer: Želite da kvantifikujete snagu određenog bloka u vašem kolu, a takođe vas zanima i talasni oblik koji potiče iz ovih proračuna, a ne samo apsolutne vrednosti.


Slika 1. Matematički kanal u softveru proračune čini jednostavnim lako uzimajući vrednosti signala na ulazima osciloskopa

Većina osciloskopa meri samo napone i struju, pa se stoga snaga ne može meriti direktno. Dakle, za dobijanje struje koja prolazi kroz kolo mora se koristiti šant otpornik, omogućavajući izračunavanje potrošene energije (Greška: Referentni izvor nije pronađen). Takođe morate uzeti u obzir da su kanali većine osciloskopa jednokraki, pa se stoga sva merenja moraju odnositi na zemlju. Nije moguće direktno očitati pad napona na opterećenju. Neophodno je stoga drugo merenje uz smanjenje napona preko šant otpornika. Na kraju, to znači da je potrebno izvršiti neka izračunavanja da bi se očitala snaga.


Slika 2. Jednostavni merni sistem

Ovde u igru ulaze osciloskopi sposobni da vrše proračune direktno na uređaju, kao što je Analog Discovery Pro (ADP 3450) iz Digilenta. Ovaj četvorokanalni osciloskop (dostupna je i dvokanalna verzija) sa 14 bitnom rezolucijom pri brzini uzorkovanja do 0,5 GSa/s pravi je uređaj za mešovite signale koji zadovoljava potrebe za elektronskim profesionalnim nivoom ispitnog stola u kancelariji ili kod kuće. Osim analognih ulaza, inženjerima takođe pruža 16 digitalnih I/O-kanala, dva spoljna triger ulaza i dvokanalni arbitrarni generator talasa (slika 2).

Analog Discovery Pro je manji i lakši od laptopa i nema ugrađen korisnički interfejs. Povezuje se sa glavnim računarom preko jednog od svoja četiri brza USB 2.0 porta ili preko Ethernet interfejsa, a kontroliše ga besplatni softver WaveForms kompanije Digilent koji radi na hostu. Ovaj softver, usavršen kroz preko 10 godina povratnim informacijama kupaca, pruža korisničkom iskustvu izgled i osećaj tradicionalnih stonih aplikacija i kompatibilan je sa operativnim sistemima macOS, Windows i Linux.


Slika 3. “Script” instrument u WaveForms-u omogućava korisnicima da pišu aplikacije u JavaScript jeziku

Jedan softver za sve instrumente
WaveForms dolazi sa dvanaest ugrađenih softverskih instrumenata, poput osciloskopa, patern i generatora talasnog oblika (koji bi, na primer, mogli da stvore testni signal za naše merenje snage), napajanja koje se može kontrolisati, U/I sekcijom, logičkim analizatorom, analizatorom spektra, mreže, impedanse i protokola, kao i voltmetrom i logerom podataka. Na ovaj način korisnici mogu uhvatiti, snimati, analizirati, dokumentovati i generisati mešovite signale. Dodatno, aplikacija WaveForms uključuje alat za uređivanje skripti koja omogućava prilagođeno programiranje instrumenata u JavaScript -u.


Slika 4. U Linux-modu, Analog Discovery Pro-u se može pristupiti serijskim terminalom. Promenite korisničko ime i lozinku nakon prvog startovanja.

Ponekad, međutim, kao u slučaju primera merenja snage, nije potrebno čak ni kreirati skriptu. Softverski osciloskopski instrument sadrži takozvane matematičke kanale, koji vrše proračune i iscrtavaju rezultat zajedno sa merenjima. Dakle, za prikaz ukupne snage kola dovoljno je jednostavno upisati „(C2 – C1) * C1 / RS“ u polje „Skripta“ u dijalogu, pri čemu je RS vrednost šant otpornika.

Ova jednačina izračunava struju deljenjem napona VS preko vrednosti otpornosti senzorskog otpornika (kanal 1), a zatim množi rezultat sa naponom na kombinovanom opterećenju (kapacitet i otpor) dobijenim oduzimanjem napona VS (kanal 1) od napon VG preko opterećenja (kanal 2). U istom prozoru mogu se postaviti i jedinica signala i jedinica podele opsega kanala. Takođe je moguće preimenovati merne kanale i matematičke kanale radi veće jasnoće (greška: Referentni izvor nije pronađen). Dodatni proračuni, poput potrošnje energije otpornika RL, mogu se izvršiti i jednostavnim dodavanjem više matematičkih kanala. Osim aritmetičkih operacija, modul podržava i trigonometrijske i druge operacije.

Script modul olakšava automatizaciju
Svaki od instrumenata talasnih oblika može se pokrenuti skriptama. Pišući JavaScript kod i izvršavajući ga u „Script“ instrumentu, inženjeri mogu da kontrolišu bilo koji drugi instrument putem sveobuhvatnog interfejsa za programiranje aplikacija (API). Na ovaj način je takođe moguće konfigurisati i pokrenuti nekoliko instrumenata istovremeno i to na lako ponovljiv način.

Skriptni instrument ne samo da omogućava kontrolu instrumenata i prikupljanje podataka, on takođe uključuje panel za crtanje, gde korisnici mogu integrisati podatke sa mnogo različitih instrumenata i prikazati ih na prilagodljiv način. Štaviše, akcije GUI – grafičkog korisničkog interfejsa mogu biti automatizovane, a time i analiza i rad sa podacima.


Slika 5. Primer skripte za kontrolu A/D konvertora na Pmod AD5.

Na ovaj način inženjeri mogu pratiti signale i dokumentovati rezultate merenja. Uz WaveForms Softvare Development Kit (WaveForms SDK), moguće je izvršiti još više prilagođavanja, jer se SDK može koristiti za kreiranje specifičnih aplikacija i skripti u Pithonu, C, C ++, C#i Visual Basicu. Za LabVIEW i MATLAB dostupni su kompleti alata nezavisnih proizvođača.

Potpuna automatizacije u Linux modu
Pored standardnog režima, gde je uređaj povezan kroz USB port ili Ethernet interfejs sa host računarom na kome je pokrenut WaveForms, Analog Discovery Pro takođe radi u Linux režimu. U ovom režimu, ADP se pokreće na Linux distribuciji zasnovanoj na terminalu iz Debiana instaliranog na uređaju. Ovo omogućava pokretanje automatizovanih test skripti napisanih na Pithon-u, C, C ++, C# ili Visual Basic-u kroz API-je WaveForms SDK-a bez host računara. Analog Discovery Pro tada deluje kao ugrađeni uređaj i dodaje dodatnu fleksibilnost i povezivost. Greška: Referentni izvor nije pronađen prikazuje odlomak iz Pithon skripte koji kao primer demonstrira automatizovano testiranje analogno-digitalnog pretvarača na Pmod AD5.

Prilikom pokretanja automatizovanih testova, izvršavaju se korisnički definisane funkcije za ponavljanje zadataka poput resetovanja ili zatvaranje korišćenih instrumenata, prikazivanje poruka o grešci i čitanje podataka sa SPI-ja. Programeri moraju da definišu određene ključne reči i interapt hendlere pre nego što ih upotrebe.

Analog Discovery Pro ima četiri USB porta na zadnjoj strani panela koji su funkcionalni u Linux režimu. Ovo omogućava povezivanje perifernih uređaja, poput kompatibilnog Wi-Fi ključa ili fleš diska u formatu FAT/FAT32. Kada se skripte pokreću na uređaju, podaci se mogu skladištiti lokalno ili prenositi putem USB-a ili bežičnog interfejsa, na primer, za aplikacije zasnovane na oblaku poput ThingSpeak-a, za skladištenje, prikaz i manipulaciju.

Kada radi u Linuk režimu, uređaju se pristupa serijskim terminalnim programom poput PuTTI ili TeraTerm. Komunikacija između uređaja i host računara podržana je putem USB-a, Etherneta i Wi-Fi-ja. Pristup internetu za daljinski pristup ili IoT je takođe moguć. Preko WaveForms-a i povezanog Flash diska, korisnici mogu ažurirati ugrađeni Linux, održavajući verziju operativnog sistema aktuelnom. Ažurirane imidže OS-a obezbeđuje sam Digilent.

Uz različite metode automatizacije zadataka – matematičke kanale, skripte i Linux režim – Analog Discovery Pro podržava inženjere prilikom istraživanja, validacije i testiranja sve složenijih sistema i pomaže u skraćivanju vremena ciklusa projektovanja.

Za više uputstava i aplikacija pogledajte Analog Discoveri Pro Resource Center.

Digilent Analog Discoveri Pro 3000 serija dostupna je u YottaVoltu, ovlašćenom distributeru Digilenta u Srbiji.