M1K Analog Devices

M1K Analog Devices

O Kit Analog Devices M1K é um módulo educacional para estudo de eletrônica, oferecendo de dois canais analógicos que podem gerar ou medir sinais analógicos de até 100 k amostragens por segundo (kSPS). As referências deste material foram obtidas na wiki do fabricante .

Cada canal analógico possui três modos de operação:

• Medir tensão
• Gerar tensão e medir corrente
• Gerar corrente e medir tensão

No modo de medida de tensão o sistema se comporta como um osciloscópio, mostrando as formas de onda de tensão no display.

No modo gerador de tensão/medida de corrente, o sistema gera formas de onda de tensão contínua, senoidal, triangular, dente de serra e quadrada, e mede a forma da corrente. De modo similar, no modo gerador de corrente/medida de tensão, o sistema gera diferentes formas de onda de corrente e mede a tensão.

O módulo M1K recebe energia da interface USB e opera con tensões de 0 a 5 V e corrente de -200 a 200 mA, com precisão de 100 μV, 100 μA e 10 μs .

Entradas Analógicas

O módulo M1K possui 6 pinos de entrada/saídas analógicas, das quais os Canais A e B são os pinos externos. O diagrama em blocos de um dos canais é mostrado na figura:

As entradas analógicas podem medir tensões de 0 a 5 V. Para medir tensões além destes limites, deve-se utilizar um circuito divisor de tensão externo.

Divisor de tensão externo

O divisor de tensão externo deve trabalhar em conjunto com a resistência interna do M1K, R_IN = 1 MΩ. O resistor R1 é a resistência de entrada do divisor de tensão. O resistor R2 pode ser conectado a terra, ou a 2,5 V ou 5 V para inserir um offset e permitir medir tensões negativas.

Exemplo de utilização

Cálculo do divisor de tensão

• Se R1 = 1 MΩ e R2 = 500 KΩ e conectado a terra, a resistência na base do divisor será o paralelo entre R_IN e R2, ou seja, 333,33 KΩ, o que resulta num fator de divisão de 4X.

RIN // R2 = 1M . 500K / 1M + 500k = 333,33 KΩ

ADCIN = (333,33 K / 1M + 333,33K) VIN = 0,25 VIN

Uso do offset

• Caso R2 seja conectado a terra somente poderemos medir tensões positivas (0 V a 20 V). Com V_IN = 0 V e tensão medida será 0 V, com V_IN = 10 V e tensão medida será 2,5 V e com V_IN = 20 V e tensão medida será 5 V.
• Caso R2 seja conectado a 5V poderemos medir tensões positivas e negativas (-10 V a 10 V). Com V_IN = 0 V e tensão medida será 2,5 V, com V_IN = -10 V e tensão medida será 0 V e com V_IN = 10 V e tensão medida será 5 V.

Capacitâncias no circuito

A capacitância de entrada do M1K é C_IN = 380 pF. Esta capacitância pode reduzir a resposta em frequência do divisor de tensão. Através de simulações e testes empíricos o fabricante sugere compensar esta capacitância através de um capacitor em paralelo com R1 com 130 pF. Esta capacitância pode ser obtida com 100 pF em paralelo com 27 pF (total de 127 pF) ou dois capacitores de 68 pF em paralelo .

Acoplamento AC

Outra variação de circuito de entrada é inserir um capacitor em série para prover um acoplamento AC .

Se utilizarmos um resistor R2 = 1 MΩ conectado entre o canal A e a fonte de alimentação de +5 V teremos a entrada variando em torno de 2,5 V (tensão no meio do divisor de tensão entre R2 e R_IN). Dependendo da frequência de corte desejada e da resistência paralela equivalente (R_IN // R2 = 500 KΩ), um capacitor apropriado pode ser escolhido. Na figura foi inserido um capacitor de 47 pF (valor grande) que deixa passar frequências acima de 1 Hz.

Na figura podemos ver o sinal de entrada (vermelho) com a mesma amplitude do sinal visualizado no canal A (verde) agora centrado em 2,5 V.

PixelPulse

O PixelPulse é uma aplicação que provê uma interface usuário para visualizar e manipular sinais em dispositivos conectados ao módulo Analog Devices M1K.

Uma descrição dos procedimentos para instalação do PixelPulse em diferentes sistemas é mostrada em .

Linux

Para instalação no Linux o software deve ser montado a partir dos fontes, juntamente com a instalação de várias dependências e softwares adicionais:

• Montagem e instalação do libsmu;
• Instalação do Qt5;
• Montagem e instalação do PixelPulse.

libsmu

Biblioteca de programas para dispositivos conectados via USB, como o M1k. Oferece suporte para apresentar as formas de onda periódicas, configuração do hardware e medida de sinais.

Passos instalação

• Instalação dos pré requisitos:

sudo apt-get update
sudo apt-get install libusb-1.0-0-dev libboost-all-dev cmake pkg-config

• Instalação do Python:

sudo apt-get install python3 python3-setuptools python3-pip
python3 -m pip install --upgrade pip
sudo python3 -m pip install cython setuptools build wheel

• Instalação da documentação:

sudo apt-get install doxygen

• Clonar o repositório do Libsmu:

git clone https://github.com/analogdevicesinc/libsmu.git

• Montagem e instalação:

cd libsmu
mkdir build && cd build
cmake .. -DBUILD_PYTHON=ON
make
sudo make install

pixelpulse

Para a instalação do pixelpulse é necessário o software Qt5.4.

Passos instalação

• Instalação do Qt5 e outros módulos:

sudo apt-get install -y qt5-default qtdeclarative5-dev qml-module-qtquick-dialogs qml-module-qt-labs-settings qml-module-qt-labs-folderlistmodel qml-module-qtqml-models2 qml-module-qtquick-controls

• Clonar o repositório do PulsePixel:

git clone https://github.com/analogdevicesinc/Pixelpulse2

• Montagem e instalação:

cd pixelpulse2
mkdir build
cd build
cmake ..
make

• Rodar PixelPulse:

./pixelpulse2

Outros procedimentos realizados

export QT_SELECT=5

Referências

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--Evandro.cantu (discussão) 18h15min de 18 de outubro de 2017 (BRST)

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