Измерительная Лаборатория Для Компьютера

[Asgard]

Здравствуйте, не так давно пробовал работать с pic контроллерами и меня посетила такая мысль: собрать так сказать измерительную лабораторию, которая будет подключаться к usb порту компьютера.

Желаемая функциональность:

Функциональность с компьютером:

-Вольтметр

-Амперметр

-Частотомер

-Осцилограф

-Анализатор спектра

-Генератор синусоидальных сигналов

-рабочий диапазон частот от 0 Гц до 200-500 кГц (можно выше)

-Желательно автоматическое переключение диапазонов (не существенно)

Автономный режим:

-Вольтметр

-Амперметр

-Частотомер

Прибор будет оснащен ЖК индикатором, который будет показывать Напряжение, Ток и Частоту.

Программное обеспечение беру на себя, скачал книгу по usb-буду разбираться.

Теперь вопросы:

-какой лучше АЦП выбрать

-какой лучше выбрать микроконтроллер

-данные с датчиков считывать по запросу программы(в режиме "подключен") или слать потоком.

-обработка сигнала до оцифровки, защита устройства от измеряемого сигнала

Заинтересовавшихся просьба откликнуться, может общими силами сделаем такое чудо.

Прошу идею сильно не критиковать, хочеться поразмять извилины и попрактиковаться в программировании железа, да и в хозяйстве такая штука может пригодится.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Speccy]

Программное обеспечение беру на себя, скачал книгу по usb-буду разбираться.

Программное обеспечение чего именно будете брать на себя?

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[ИнЖеНиГеР]

Был у меня аналогичный проект на работе. Делали школьную лабораторию. Все измерительные приборы у нас были выносными и подключались к блоку коммутации. Связь между блоком коммутации и измерителными приборами осуществлялась по RS-485. Связь между блоком коммутации и компьютером осуществлялась по USB (FT232BM).

Для вольтметра, амперметра, гальвонометра и т.д. подойдёт встроенное АЦП в МК. Тип МК могу посоветовать PIC, так как АЦП у него шустрее чем у Меги в 3 раза, + шумы по питанию ниже. Хотя можешь и на Мегах воять сиё чудо, так как для вольтметра, амперметра и т.д. высокая скорость оцифровки не очень нужна.

Мне только не понятен вопрос "обработка сигнала до оцифровки". Просьба уточнить, что вы имеете в виду.

P.S.

Обращайтесь с вопросами, чем смогу тем помогу.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Asgard]

Программное обеспечение чего именно будете брать на себя?

Написание программы для МК и программы для компьютера (интерфейс пользователя), на счет драйверов еще посмотрю, может и не надо.

Выкладываю набросок программы для компа ( правда только "каркас" сделан ).

Выскажите пожелания в оформлении виртуального прибора.

Вчера смотрел микросхемы для связи с компом- понравилась FT232BM.

Какая максимальная частота дискретизации у PIC, хочется ведь еще и осцилограф в "кармане" хочется иметь

и на каких диапазонах работы остановиться (макс частота, макс нарпяжение, и т.д.)

И вообще реально ли осцилограф с верхней частотой 100кГц??

Мне только не понятен вопрос "обработка сигнала до оцифровки". Просьба уточнить, что вы имеете в виду.

я имел в виду блок защиты и коммутации, т.е на чем лучше делать переключатель поддиапазонов для напряжения, и защищать устройство от высокого напряжения, превышения тока. Что-то вроде этого.

Visual_Multimeter.rar

[ВВЛ]

Вольтметр, амперметр, частотомер на МК - проблем нет, генератор - так себе, а вот осцилограф и тем более, анализатор спектра - выше звуковых частот будет не прыгнуть, тут бы надо хороший сигнальный процессор применить.

[ВВЛ]

В догонку: можно применить быстродействующий параллельный АЦП, данные от него быстро пересылать в комп, а там обрабатывать, ведь для построения анализатора спектра надо делать преобр. Фурье, или придется строить аналоговый преобразователь на входе.

Изменено 27 августа, 2007 пользователем ВВЛ

[Asgard]

Я и хочу почти всю обработку делать на компе, а с микроконтроллера принимать "сырые" данные.

На счет генератора: обычный синусоидальных хотелось бы с управления от компа, но в принципе можно подоткнуть просто ЦАП или сделать отдельно.

Для меня важны функции: измерения напряжения, частотомер и осцилограф. Я думаю вообще можно все эти функции реализовать на компьютере, самое главное НА СКОЛЬКО БЫСТРО БУДУТ ПОСТУПАТЬ ДАННЫЕ С МК!! а остальное дело программы.

Анализатор спектра не обязателен, но желателен.

Как думаете подойдет PIC18F242 ?

В догонку: можно применить быстродействующий параллельный АЦП, данные от него быстро пересылать в комп...

Хотите сказать без МК? А какие знаете из не очень дорогих.

[ВВЛ]

Честно говоря, давно не ходил в тему "АЦП" и не в курсе чего там нового, но вот из старого, советского - К1107ПВ3(ПВ4) - частота преобразования до 100 МГц!!!, ЭСЛ - технология, 6 разрядов (ПВ4 - 8 разрядов), параллельная, возможность наращивания, помнится я такой АЦП даже VIDEO в SECAMе оцифровывал. Наверное есть что-нибудь поновее из буржуйского.

Изменено 27 августа, 2007 пользователем ВВЛ

[Hammer]

из буржуйских есть AD9054 со временем преобразования до 200*10^6 пр/с, с ТТЛ выходом и паралельным интерфейсом. Есть МАХ108- 1500*10^6 пр/с с ЭСЛ выходными уровнями и также параллельным интерфейсом. Оба АЦП 8-разрядные. Но вот за низкую стоимость таких "игрушек" я не ручаюсь . В принципе все быстродействующие АЦП дороговаты.

А вот щас есть очень интересные системы сбора данных, включающие очень мощную аналоговую часть и цифр часть обработки. К примеру ADuC812 имеет 12 разрядный АЦП со скоростью до 200 кпр/с и с возможностью непрерывной работы и работы в режиме ПДП; есть два ЦАП, ИОН, датчик температуры; 8051 совместимый процессор+еще куча цифровых модулей управляют и обрабатывают все это дело... Также е встроенный модуль UART! По цене сравнимо с быстродействующими АЦП. Я думаю на основе этой микрухи можно будет создать неплохой измеритель при минимуме деталей!

А еще у это штуки есть старший брат ADuC824 там ваще ппц наворочено.

P.S. ссори за двойной пост, накосячил чуток...

косяк устранил

Duhas

Изменено 27 августа, 2007 пользователем Duhas

[Asgard]

Хм, я думаю пока не потяну такие навороченные АЦП.

Вольтметр, амперметр, частотомер на МК - проблем нет...

Может тогда на приборе сделать отдельные входы для измерения напряжения, тока и частоты, у PIC18F242 как помнится 5 10-битных АЦП. И прилепить к нему нормальный АЦП для осцилографа. Тогда можно получить сразу 4!!! прибора, работающих одновременно.

Как считаете какую наибольшую частоту можно оцифровывать этим МК, и если использовать АЦП.

На счет К1107ПВ3(ПВ4) подумаю, цена в инете около 100р, может и такой пойдет, правда лучше бы 10-битный.

[ИнЖеНиГеР]

Хм, я думаю пока не потяну такие навороченные АЦП.

Вольтметр, амперметр, частотомер на МК - проблем нет...

Может тогда на приборе сделать отдельные входы для измерения напряжения, тока и частоты, у PIC18F242 как помнится 5 10-битных АЦП. И прилепить к нему нормальный АЦП для осцилографа. Тогда можно получить сразу 4!!! прибора, работающих одновременно.

Как считаете какую наибольшую частоту можно оцифровывать этим МК, и если использовать АЦП.

На счет К1107ПВ3(ПВ4) подумаю, цена в инете около 100р, может и такой пойдет, правда лучше бы 10-битный.

У PIC18F242 один АЦП. У него 5 каналов ввода аналогового сигнала. Работать можно только с одним каналом. Можно переключать эти каналы. Для вольтметра, амперметра и т.д. вполне пойдёт. А вот для осциллографа это не проканает, так как полоса пропускания будет слишком маленький. Для осциллографа лучше применить связку, например, К1107ПВ3(ПВ4) и FT245BM.

[Asgard]

То есть если даже использовать связку К1107ПВ3(ПВ4)+PIC18F242 ничего не получится? кстати, у этого МК можно частоту поднять до 40МГц.

[ВВЛ]

40 МГц - это тактовая, а частота выполнения простых команд в 4 раза меньше (если я правильно понимаю), т.е. 10 МГц - короче, если АЦП будет выдавать данные с частотой 100 МГц то ни один PIC за ним не угонится, да и в компьютер данные с такой скоростью тоже не загнать, ни один порт с такой скоростью работать, по-моему, не сможет (или я ошибаюсь?).

Изменено 28 августа, 2007 пользователем ВВЛ

[ilya_rad]

USB 2.0 обеспечивает скороть до 480 мегабит в секунду..

То есть, 60 мегабайт в секунду, теоретически..

Думаю, что реально 30-40 мегагерц ацп сможет схавать.

Если надо выше - то тогда делать только на PCI..

[ВВЛ]

На сколько я знаю, есть разные платы сбора данных, платы АЦП и т.д., которые вставляются в PCI - они очень даже скоростные, может их применить, добавив разные входные устройства (делители, аттенюаторы и т.д.)

[Asgard]

Мда звучит круто, только я хочу собрать не навороченную штуку, которая будет стоит 2-5 т.р., а средненький приборчик до 1000р за детали.(МК-до 200р, АЦП-до 120р, ЖК-до 300р FT232BM-до 150р + обвязка микрух).

Причем FT232BM по даташиту развивает скорость всего 2-8 Мбит/сек. А что такого, если АЦП будет посылать данные со скоростью 100МГц, а МК брать каждое 10ое значение. Я невижу ничего страшного. Если МК будет отсылать данные со скоростью 8Мбит/сек или 1Мбайт/сек, то этого должно хватить для осцилографа, правда с хорошей точностью можно исследовать цепи с частотой до 30кГц. (40 значений на период синусойды) или, если МК будет выдавать данные сразу в байтах(параллельная передача в FT232), то можно получить соответственно 30кГц*8=240кГц , что более чем достаточно. Если я в чем то ошибаюсь, пожалуйста поправте.

[ИнЖеНиГеР]

Мда звучит круто, только я хочу собрать не навороченную штуку, которая будет стоит 2-5 т.р., а средненький приборчик до 1000р за детали.(МК-до 200р, АЦП-до 120р, ЖК-до 300р FT232BM-до 150р + обвязка микрух).

Причем FT232BM по даташиту развивает скорость всего 2-8 Мбит/сек. А что такого, если АЦП будет посылать данные со скоростью 100МГц, а МК брать каждое 10ое значение. Я невижу ничего страшного. Если МК будет отсылать данные со скоростью 8Мбит/сек или 1Мбайт/сек, то этого должно хватить для осцилографа, правда с хорошей точностью можно исследовать цепи с частотой до 30кГц. (40 значений на период синусойды) или, если МК будет выдавать данные сразу в байтах(параллельная передача в FT232), то можно получить соответственно 30кГц*8=240кГц , что более чем достаточно. Если я в чем то ошибаюсь, пожалуйста поправте.

FT245BM имеет параллельный интерфейс и максимальная скорость 8 Мбит/с. Так что можно обойтись без МК, так как МК будет самым тормозным элементом в этой системе. Взять нормальную 8 разрядную АЦП ( например от Analog Device) с частотой выборки не более 10 Мбит/с. И подцепить к фтшке с минимальной обвязкой. Получиться самый простой осциллограф.

[Piotr__1]

Подобная стать я была в жкрнале РАДИО 5'2005 FT232BM+AD7495AR+OP474AR 12 разрядов

Всётаки ппомой-му надо "сырой" сигнал ужимать, а потом на комп лить, так можно будет получить дето до 1МГц на FT232 при 10-ти разрядах

[Asgard]

Хотелось бы чтоб прибор мог работать автономно. А так получается 2 отдельных прибора.

[Duhas]

для этой задачи был бы хорошь камень типа ап7000 из авр32.. или чтонибудь на него похожее.. по причине наличия усб, скорости выше 100МГц интерфейса для дисплея.. но тут несколько но, стройство выйдет стоимостью больше тысячи это точно... я вообще не понимаю какой можно купить дисплей за 300р, символьный? то осциллограф обламыватся.. а если графику то она я думаю будет и дороже и ресурсов чтобы ею управлять нада больше

я считаю нада выбирать из:

1 - собрать простенький измерительный прибор, жоступный всеми вся для повторения

2 - куда более серьезное устройство, которое и без компьютера потянет все эти задачи я думаю при 130 МГц тактовой можно будет и в смпектр разложить и на дисплей данные отдать ...

[ИнЖеНиГеР]

для этой задачи был бы хорошь камень типа ап7000 из авр32.. или чтонибудь на него похожее.. по причине наличия усб, скорости выше 100МГц интерфейса для дисплея.. но тут несколько но, стройство выйдет стоимостью больше тысячи это точно... я вообще не понимаю какой можно купить дисплей за 300р, символьный? то осциллограф обламыватся.. а если графику то она я думаю будет и дороже и ресурсов чтобы ею управлять нада больше

я считаю нада выбирать из:

1 - собрать простенький измерительный прибор, жоступный всеми вся для повторения

2 - куда более серьезное устройство, которое и без компьютера потянет все эти задачи я думаю при 130 МГц тактовой можно будет и в смпектр разложить и на дисплей данные отдать ...

Тогда уже лучше делать на ПЛИС. Так как у ПЛИС скорость обработки будет выше чем у авр32. Можно будет выводить сигнал на ТВ + запихать в неё преобразование Фурье для спектра анализатора. А для сервиса прикрутить простенький МК.

Изменено 29 августа, 2007 пользователем ИнЖеНиГеР

[Duhas]

ПЛИС ет конечно хорошо, правда я никогда с ними не работал и что они могут до конца не знаю, но тот же авр32 эт и встроенное усб и при желании выход на монитор и тд в одном флаконе .. но увы пока невспаханная целина.. я себе купил один из первых наборов NGW100? тогда они стоили порядка 2тыс сейчас говорят что уже все 3.. но можно брать и сам каменьвзможно уже есть в TQFP корпусе.. если делать свое устроство то и проблема прошивки отпадет.. можно и своими средствами прошить память еслплата собирается своими руками.. а то платить за джтаг айс мк2 еще 8 тыс как то неприятно((

[ИнЖеНиГеР]

ПЛИС ет конечно хорошо, правда я никогда с ними не работал и что они могут до конца не знаю, но тот же авр32 эт и встроенное усб и при желании выход на монитор и тд в одном флаконе .. но увы пока невспаханная целина.. я себе купил один из первых наборов NGW100? тогда они стоили порядка 2тыс сейчас говорят что уже все 3.. но можно брать и сам каменьвзможно уже есть в TQFP корпусе.. если делать свое устроство то и проблема прошивки отпадет.. можно и своими средствами прошить память еслплата собирается своими руками.. а то платить за джтаг айс мк2 еще 8 тыс как то неприятно((

Если делать игрушку, а не осциллограф, то на МК вполне сойдёт. Если делать приличный осциллограф, то однозначно на ПЛИС. Главное преимущество ПЛИС перед МК - возможность распаралелить процессы. МК как известно в каждый момент выполняет лишь одну операцию.

P.S.

Кстати, в каких пределах варьируются цены на авр32?

Изменено 30 августа, 2007 пользователем ИнЖеНиГеР

[Duhas]

написал в гостевухе вопрос.. вообще я думаю что поряка 20-30 баксов за чип..

а зачем осциллогафу распаралеливание процессов ? чтобы сделать мнгоканальность ?

[ИнЖеНиГеР]

написал в гостевухе вопрос.. вообще я думаю что поряка 20-30 баксов за чип..

а зачем осциллогафу распаралеливание процессов ? чтобы сделать мнгоканальность ?

Например одновременно цифровать входной сигнал (несколько каналов, каждый со своим АЦП), выполнять преобразование Фурье над предыдущей выборкой, выводить на дисплей или на ТВ картинку.

P.S.

Сейчас посмотрел документацию на AVR32. Реальный чип!!!!!!!! На нём можно сделать, вполне приличный осциллограф! Плюс переферия на любой вкус. Мне понравился. Надо бы отдельную ветку сделать для обсуждения AVR32.

Изменено 30 августа, 2007 пользователем ИнЖеНиГеР