Hoe en met welke producten kunnen technologieliefhebbers, stagiairs en studenten snel en kosteneffectief in de wereld van de meettechniek doordringen en hun eigen ideeën in praktijk brengen? En welke mogelijkheden zijn er wanneer de taken in de loop van de beroepsloopbaan steeds complexer worden en er vraag is naar professionele meettechniek? De volgende gids bevat antwoorden op deze en andere vragen.
Meettechniek voor een aantrekkelijke prijs
DIGILENT, een dochteronderneming van National Instruments, wordt door technisch ervaren particuliere gebruikers, scholieren, studenten en studenten beschouwd als een kwalitatief hoogwaardige aanbieder van meettechniek met een aantrekkelijke prijs/prestatieverhouding. Deze gebruikers stellen het bijzonder op prijs dat het Amerikaanse bedrijf producten van hoge kwaliteit en met een breed scala aan functies aanbiedt en hen op hun carrièrepad tot aan hun latere loopbaan als professionele ontwikkelaars kan begeleiden.
De specialist in meettechniek helpt met zijn uitgebreide assortiment zowel beginners als professionele gebruikers bij het succesvol uitvoeren van projecten – in het onderwijs of voor industrieel gebruik, bijvoorbeeld in de automobielindustrie. Naarmate de eisen toenemen en de complexiteit toeneemt, kunnen de oorspronkelijk gerealiseerde meettechnologische oplossingen worden opgeschaald en uitgebreid. Op deze manier kunnen gebruikers ook systemen met hogere prestaties ontwikkelen, op een comfortabele en vertrouwde manier.
Draagbaar laboratorium voor beginners
De eerste instap in de wereld van de elektronica wordt geboden door het Analog Discovery Studio Kit test- en meetapparaat, dat via een USB-interface op een PC kan worden aangesloten. Het draagbare systeem kan elke ruimte in scholen, opleidingscentra en universiteiten omtoveren tot een pop-up elektronicalaboratorium.
Op deze manier komt de Analogue Discovery Studio tegemoet aan de huidige situatie dat onderwijsinstellingen niet over voldoende laboratoriumruimte beschikken naarmate het aantal studenten toeneemt. Daarom kiezen veel onderwijs- en opleidingsinstellingen voor leren met de Discovery Studio als aanvulling op traditionele oplossingen. De Analog Discovery Studio van DIGILENT geeft studenten de vrijheid om op een hands-on manier te leren op elke locatie, van thuis tot in de vergaderzaal tot in de cafetaria.
Uitgerust met 13 instrumenten, waaronder een oscilloscoop, een logic analyzer, een spectrum analyzer, en een golfvorm generator, is de Analog Discovery Studio het compacte alternatief voor een veelheid van desktop instrumenten die op elkaar gestapeld zijn. De robuuste behuizing van de Analog Discovery Studio meet 1,25 inch x 9,25 inch x 7,5 inch en past op de meeste tafels en in de meeste rugzakken. De leerlingen hebben toegang tot de oscilloscoop en de golfvormgeneratoren via MTE-kabels met breadboard of via BNC-kabels (industriestandaard). Logic analyzer, patroongenerator en triggers zijn toegankelijk via MTE-kabel.
Gratis WaveForms software is beschikbaar voor de Analog Discovery Studio en is compatibel met alle belangrijke Apple, Linux en Windows besturingssystemen.
Digitale oscilloscoop en multifunctioneel apparaat voor beginners
Een ander instapproduct is de Analog-Discovery-3 Pro Bundle, een tweekanaals digitale oscilloscoop en multifunctioneel instrument dat via een USB-interface op een PC wordt aangesloten. De Analog-Discovery-2 is bijzonder interessant voor opleidingscentra, omdat hij een modulaire opzet van de werkstations mogelijk maakt. Er is geen speciale ruimte, zoals een laboratorium, nodig om met de Analog-Discovery-2 te werken.
Met het draagbare meetapparaat kunnen gebruikers allerlei mixed-signal schakelingen met hoge nauwkeurigheid meten, visualiseren, genereren, registreren en controleren. Daartoe worden de analoge en digitale in- en uitgangen rechtstreeks op de schakeling in kwestie aangesloten. Als alternatief kunnen de bestaande analoge BNC-adapters worden gebruikt om de in- en uitgangen aan te sluiten. Naast een USB-poort beschikt de Analog Discovery 2 over I2C-, SPI- en UART-interfaces.
De Raspberry Pi als universeel computerplatform
Meetoplossingen voor de populaire Raspberry Pi single-board computer bieden een andere manier om in de wereld van de elektronica te stappen. Deze kleine computer in creditcardformaat, die zeer eenvoudig is in vergelijking met conventionele pc’s, is ontwikkeld om het voor jongeren gemakkelijker te maken om programmeer- en hardwarevaardigheden op te doen terwijl ze nog op school zitten. Als extreem goedkoop computerplatform is de Raspberry Pi niet alleen populair in de schoolomgeving, maar ook in de makerscene en onder hobbyisten en technologieliefhebbers, omdat hij met weinig upgrades voor allerlei toepassingen kan worden gebruikt.
Maar ook ontwikkelaars van professionele hardwareoplossingen op basis van FPGA (Field Programmable Gate Array) of embedded systemen profiteren van de flexibiliteit van de Raspberry Pi met zijn aantrekkelijke prijs/prestatieverhouding. Het computerplatform is ook interessant voor ingenieurs en technici die bijvoorbeeld werkzaam zijn op het gebied van de meettechniek en de informatietechnologie. Ook onderzoekers op het gebied van machine learning en machine vision en docenten op het gebied van techniek en informatica weten de genoemde voordelen van de Raspberry Pi te waarderen.
Eigen projecten kunnen met de Raspberry Pi snel en eenvoudig worden gerealiseerd zonder gebruik te hoeven maken van een pc of een dure ontwikkelkit. De veelheid aan toepassingen die knutselaars sinds de introductie van de kleine computer meer dan tien jaar geleden met de Raspberry Pi voor eigen gebruik hebben gerealiseerd, is vandaag de dag nauwelijks meer te behappen. Intussen heeft de Raspberry Pi zich ook gevestigd als universeel en veelzijdig computerplatform in veeleisende en professionele industriële toepassingen en is dus niet langer alleen een hobbyistobject.
Voor de Raspberry Pi bestaat een uitgebreid software- en hardware-ecosysteem, dat talrijke toepassingsgebieden ondersteunt.
Uitbreidingsmodules voor de Raspberry Pi
Vanwege zijn eenvoudige ontwerp heeft de Raspberry Pi geen interne functies voor meettaken. Door gebruikers gewenste meetfuncties kunnen echter worden toegevoegd via een USB-poort of een 40-pins connectorstrip met GPIO-poorten voor SPI en I2C. Het voordeel hier – er is geen bekabeling nodig.
Uitbreidingsmodules die in de GPIO-poorten van de Raspberry Pi worden gestoken, maken de realisatie van oplossingen voor een verscheidenheid aan toepassingsgebieden mogelijk. Gebieden zijn onder andere metrologie, RF-communicatie, software defined radio, datalogging, situationeel bewustzijn, surveillance/verkenning, smart vision, beeldmanipulatie, grafische overlays, mens-machine interface (HMI), geavanceerde rijhulpsystemen (ADAS), videoverwerking, en interactieve displays.Insteekkaarten die via de GPIO-poorten op de single-board computer zijn aangesloten, worden HAT’s (Hardware Attached on Top) genoemd. Met HAT’s kunnen compacte ingebedde meetsystemen snel en gemakkelijk worden gebouwd op een goedkoop computerplatform. Ons assortiment omvat een groot aantal verschillende HATs voor de Raspberry Pi, die bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om temperaturen te meten.
DIGILENT biedt bijvoorbeeld verschillende Raspberry Pi shields aan die geschikt zijn voor zeer professioneel gebruik. Daartoe behoort de achtkanaals HAT MCC118 voor spanningsmetingen met een resolutie van 12 bits.
Logic analyzer en patroon generator
Ook bruikbaar in combinatie met de Raspberry Pi is de DIGILENT Digital Discovery draagbare USB-logic analyzer met geïntegreerde patroongenerator. Ontworpen om kanalen, snelheid en draagbaarheid te optimaliseren, genereert het datapatronen en signalen die helpen bij het debuggen, visualiseren en simuleren van digitale signalen van embedded applicaties. Het apparaat met kleine vormfactor is voorzien van digitale analyzers voor diverse bussystemen, waaronder CAN, SPI, I²C, UART en meer. De logic analyzer kan tot 32 kanalen bestrijken bij 200 MS/s, waarbij de snelheid toeneemt naarmate het aantal kanalen afneemt. Het apparaat, met een programmeerbare voeding van 1,2 tot 3,3 V bij 100 mA, kan rechtstreeks worden aangesloten op de Raspberry Pi of op een PC via een USB-interface.FPGA-ontwikkelbord voor hogere prestatie-eisen
Mochten de prestaties van de Raspberry Pi ooit onvoldoende worden, dan kunnen gebruikers overstappen op het DIGIL 410-319-1 Arty A7-100T FPGA-ontwikkelbord. Het out-of-the-box ontwikkelingsplatform bevat Xilinx’s Artix-7™ user-programmable gate array als kern en is speciaal ontworpen voor gebruik als een MicroBlaze soft-processing systeem.
Wanneer de Arty A7-35T in deze context wordt gebruikt, wordt het een flexibel verwerkingsplatform dat zich aan elke projecttaak aanpast. In tegenstelling tot andere single-board computers zoals de Rasberry Pi, is de Arty A7-35T niet gebonden aan een enkele set verwerkingsrandapparatuur. Het ene moment is het een communicatie krachtpatser vol UART’s, SPI’s, IIC’s, en een Ethernet MAC, en het volgende moment is het bord een nauwgezette tijdwaarnemer met een dozijn 32-bit timers.
Bovendien kan de Arty A7-35T worden uitgebreid tot een aanpasbare tool in de projecttoolbox met uitbreidingsheaders (Arduino™ R3 headers en Pmod™ headers) die populair zijn bij gebruikers.Qua prijs zit het instapmodel Arty A7-35T bord tussen Raspberry Pi oplossingen en high-end FPGA borden, zoals het DIG 410-383-5EV Zynq Ultrascale+ 3EG MPSoC ontwikkelbord met multiprocessor chipset.
Hoogperformant FPGA-ontwikkelbord
DIGILENT’s Genesys ZU-3EG is een standalone development board met geoptimaliseerde specificaties, multimedia- en netwerkconnectiviteitsinterfaces, en een robuuste documentatiebibliotheek. Het is geschikt voor complexere vereisten alsook voor de verwerking van grotere datastromen afkomstig van beeld- of video-elementen. Deze mogelijkheden maken het geschikt voor een snelle instap in complexe toepassingen op het gebied van AI (kunstmatige intelligentie), onderzoek, lucht- en ruimtevaart, defensie, cloud computing en beeldverwerking, of zelfs autonome systemen voor voertuigen, machine vision, robotica en machine learning.
Het krachtige FPGA-bord, dat speciaal geschikt is voor parallel werk, is voorzien van eenvoudig programmeerbare ARM-chipsets (ARM A-53 APU en ARM Mali-400 MP” GPU). Hierdoor kunnen ontwikkelaars die al ervaring hebben met het programmeren van grafische kaarten, gemakkelijker aan de slag. Dankzij de programmeerbaarheid is de FPGA-kaart zeer flexibel in het gebruik.
Een volledig uitgeruste Type-C-connector met USB 3.0 en USB 2.0, dual-role data en dual-role power, en geïntegreerde Gigabit-transceivers ondersteunen USB Type-C 3.1, PCIe, SATA en DisplayPort. Gebruikers hebben ook de mogelijkheid om meerdere camera’s met 4K-video op te nemen, evenals WiFi en 1G Ethernet in een Linux-gebaseerd platform. Dit maakt de Genesys ZU-3EG tot een uiterst veelzijdige ontwikkelkit die geschikt is voor onder meer 5G, cellulair (WWAN), SSD, draadloze radio-infrastructuur en videotoepassingen zoals surveillance, streaming en encoding.
Daarnaast bevat de Genesys ZU-3EG DIGILENT Pmod(Peripheral Module Interface) en SYZYGY-compatibele high-speed Zmod-poorten die flexibele uitbreiding en toegang tot high-speed, high-bandwidth I/O bieden voor software-defined radio, ultrasound en een verscheidenheid aan andere custom data-acquisitie of signaalverwerkingssystemen.
Randapparatuurmodules voor uitbreiding
Perifere modules, bekend als Pmods, zijn beschikbaar voor modulaire uitbreiding van FPGA-printplaten met extra interfaces. Pmods zijn kleine I/O-interfacemodules met afmetingen van ongeveer 2 cm x 3 cm. Daartoe behoren de PMODRS232 seriële interface-adapter, die digitale logische spanningsniveaus omzet in RS-232 spanningsniveaus, de PMODRS485 geïsoleerde hogesnelheidscommunicatiemodule en de PMODUSBUART USB-naar-UART-interface.
Conclusie
In de reichelt Shop vinden belangstellenden een breed assortiment producten van de meettechniek-expert DIGILENT. In combinatie met Raspberry PI of de krachtigere FPGA’s kunnen projecten op het gebied van meettechnologie gemakkelijk, snel en kosteneffectief op elk prestatieniveau worden gerealiseerd.
