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Hackaday.io上的示波器项目-多功能Labtool

Hackaday.io上的示波器项目-多功能Labtool
关于项目
项目描述:此 USB 供电的装置可插入计算机,让您研究各种现象。内置的测量功能包括示波器、频率计数器、逻辑分析仪和可配置增益阶段。它还包括正弦/三角形/方形波形发生器,以及多个可编程电压和电流源。有线和无线(NRF+MCU)附加板能够测量从加速度和角速度到发光强度和被动红外等物理参数。针对专业设备进行校准,以获得良好的精度。Python 库和相关实验特定应用程序 (PyQt4) 使用各种功能强大的?椋褂媒换ナ绞泳醵韵蟠俳莘治觥
项目图片
这个项目已经适应大规模生产,并已被包装与SBC运行必要的软件。
这到底是...你想解决的问题是什么?
____Shortage限制教学实验室,扼杀创造力。
A)通过实验学习比仅仅信任理论更清楚地了解现象。
但是,建立一个设备齐全的科学和全民彩票登录网址教学实验室可能是一件非常昂贵的事情。
除了实验特定的硬件之外,每个学生还需要一套由万用表、示波器、各种传感器等组成的最小仪器。
____Accuracy.
B ) 这些仪器还必须相当准确,结果必须与理论预测(如振荡器的时间常数或重力造成的加速度值)相符。
____可用 性
C)一个通用的、基于程序的接口,用于访问与特定实验相关的所有仪器,允许更大的灵活性和控制力。这样做的主要要求是,仪器必须全部使用可与计算机接口的有据可查的控制输入。不幸的是,在低端市场,记录的控制接口很少见。
正在尝试的解决方案是什么( 或者,你在这个项目的目标是什么?"
____Solve以上,平衡成本与性能●!
这个项目可以被称为一个基本板与一套精心校准的仪器,设计的重点是能够支持各种有限的观众,利基仪器(想想高分辨率ADC,DAC,信号调制器和无线?椋 以扩展槽的形式留下了重要的改进空间。
___How?
具有相当强大的外设集的处理器与各种模拟和数字工具相得益和。该设置通过 USB 连接到计算机,并充当从属设备,根据用户通过 Python 程序或图形应用发送的说明进行测量或控制。
____Maintaining精度
选择精确的温度补偿时钟源作为数字仪器的参考,并选择低漂移电压参考来保持模拟仪器的可预测性。这两者一起确保读数在合理的温度范围内保持一致。
然后,针对纠正非线性行为以及偏移和倾斜的专业仪器对器件进行校准,以挤出最佳性能。
___Choosing接口
Python之所以被选为主要接口语言,是因为它拥有丰富的计算和可视化资源。这些对于分析获得的数据和提取物理参数至关重要。这也是很容易学习的,因为相当多的学校已经教它,我们只有一步之遥,弥合之间的差距,基于软件的学习和实验导向的方法。
*其他接口:基于即插即用显示屏的独立模式以及 WiFi 是计划的一部分。
____What编写代码
设计了几个包含控制和显示小部件的图形界面。查看页面底部的视频。
如果您愿意尝试几行简单的代码,控制台应用将采用嵌入式 iPython 控制台,该控制台可自动完成并显示文档。它还具有一个可以使用的图形,可通过单个函数调用进行访问。
在开发实验特定应用程序方面,有几个已经准备就绪 ,并且已经开发了一个通用框架,以便通过减少代码大小来促进贡献。
____Is损坏吗?
用户经常会进行错误的连接,设计必须承受合理的攻击。
在这方面已经采取了一些措施。
- 500mA 多保险丝是主 USB 输入的一部分。当违规负载被移除时,此保险丝自动修复。
- DAC 通道指定为短路证明,输出将简单地加载双极电源,导致其电压下降。
- 模拟输入都是高阻抗,但超过多路复用通道(CH1,CH3-7,I2V)上任一方向的电压限制会扭曲多路复用通道的其余部分。这不会损坏在慷慨限度内的单位。
1 X PIC24EP256GP204
1 X MCP2200
1 X ESP8266
1 X NRF24L01+
1 X MCP6S21
1 X MCP6S28
1 X AD9833
3 X TL082
1 X 74HC126
1 X 50K 拨号电位计
1 X LM358
1 X ISL7660
1 X MCP1725
1 X REF196
1 X FOX924B
1 X TC1240A
6 X 香蕉插座
6 X 可堆叠标头
1 X MCP4728
1 X 晶体管 3906
1 X SMD 电容器、电阻器等
1 X ADS1248
1 X AD5680
1 X TPS76325
1 X TPS72325
1 X WS2812B
1 X SSD1306
6 X 齐纳二极管
4 X 107C 103M5
2 X 336C 10491
1 X 4 极辅助插座
本网站上的每个人都熟悉ESP8266?椋曳浅8行簧缜⒂τ萌砑龀龅呐ΑL乇鹗牵珽SPHTTPD网络服务器,和透明WiFI-UART桥(基于前者,最近出现在黑客博客上)对我来说非常有用。
经过非常轻微的修改,JeeLabs 软件可用于将 ESP-13 ?樽晃 MCP2200 USB 串行转换器的 TCP-UART 替换,从而实现 wifi 操作。
在 ESP 上运行的代码承载端口 80 上的配置页和端口 23,可用于将代码插入到该端口中,并用作 TCP-UART 网桥。
在 Pc 方面, 我使用 Python 套接字到 VLabtool 通过 Esp8266 。
fd = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
fd.connect(('192.168.1.4',23)) # I have configured ESP to connect to my NETGEAR Router
fd.settimeout(1.0)
fd.send('xyz') #sending
print fd.recv(10) #receiving. In case of large packets, use multiple receive calls until the expected number of bytes have been received, because this function may timeout and return partial data.
在 vLabtool 侧,除了跳线位置外,没有任何变化。ESP 支持 MCP2200 使用的 1MbPS BAUD,因此即使固件更改也不需要更改。
python ?榈奈牡凳褂檬ㄉ砣嗣嫦裆桑⒗Π笤谠粗小4送猓剐薷牧耸笛榭蚣埽韵允久扛鍪笛榈淖远ㄒ逋场
还有一个 vLabtool 的图像图,显示不同区域鼠标悬停的工具提示
流程图
什么有效?
双通道示波器,具有多种不同校准输入
+/-5V,28位波形发生器,具有手动振幅控制。
15KHz中弦波发生
器可编程电压源(1-3),可编程电流源。
4 通道逻辑分析器。
频率计数器。测试高达32MHz.4
通道,相位相关PWM输出。伺服电机控制。
I2C ,SPI 扩展总线。
电容测量。
时间间隔测量。
24 位 ADC 附加程序。
无线节点:ADC
I2C 接口
什么没有?
无线上网模式 .这仅对 SDK9.2 进行了模糊测试,并记录为不同的项目。
目前它不是一个活动功能。
什么需要改进?
DAC 校准例程当前不存储校准值以闪存。它们使用标称值,在 0-3.3V 可编程电压源上观察到高达 10mV 的非线性误差。
pF 范围电容测量例程需要校准与 CTMU。
独立模式是一个正在进行中的工作,某种形式的用户输入开关,可以添加以最低成本需要考虑。此模式也不加载校准常数,并使用标称值进行缩放。
待定作业
支持 WiFi。
安卓应用程序。
鼓励用户捐款的更好框架。
支持从分接板到锁定放大器的更广泛的附加?椤
开发一系列创新实验,并证明这样的架构是多么强大。
DAC 具有可重复的非线性,但通常不是周期性的。因此,生成单个校准多项式是很困难的(至少只有几个订单)。查找表是制造精确可编程电压源的通用解决方案。在此处阅读有关 INL 错误的任何内容
下图显示了其中一个可编程电压源(分辨率 1.6mV. +/-3.3V 范围)与预期值(红色轨迹)的偏差,以及相同校准后(黄色轨迹)的精度。PIC 具有大量闪存,查找表和校准常量可以存储在其中,并在初始化时由 Python 加载。
整体斜率和偏移是由放大的运算放大器和相应的电阻器引起的,并且可以很容易地用二阶多项式固定。
但是,锯齿状形状是 DAC 本身的属性,使用查找表进行更正,该查找表将错误存储在每个代码中,以按代码数向前/向后跳过,以便在不影响准确性的情况下实现最高分辨率。
为了开发原型,我从各种经销商处采购了零件,但为了统一性,下表生成了大多数价格从元素14获得,但有少数例外。
该项目最初设想为 RPi2 特定,并开发了原型,其中包括 vLabtool 本身的 40 针头。然而,后来决定坚持使用USB,使软件与RPi2工作,因为它有4个USB端口,一个可以专用于vLabtool。
遇到了一些问题,并认为需要一些固件更改。RPi 的接收缓冲区比完全吹的桌面小得多,这会造成溢出和数据丢失。软件必须将大型数据集拆分为较小的区块后。
尚未进行详细测试,下面是在 RPi2 上运行的示波器 GUI 的图片。
......
Sen
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2020-08-21