M1K Analog Devices: mudanças entre as edições

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=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)''' <ref NAME=M1K> https://wiki.analog.com/university/tools/m1k</ref>.
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 <ref NAME=M1K> https://wiki.analog.com/university/tools/m1k</ref>.
 
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Cada canal analógico possui três modos de operação:
Cada canal analógico possui três modos de operação:
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==Entradas Analógicas==
==Entradas Analógicas==


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


[[Arquivo:m1k_analog_input.png]] <ref NAME=M1K_analog-inputs> https://wiki.analog.com/university/tools/m1k/analog-inputs </ref>
[[Arquivo:adalm1000_block.png|400px]] <ref NAME=M1K_analog-inputs> https://wiki.analog.com/university/tools/m1k/analog-inputs </ref>


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


===Divisor de tensão externo===
===Divisor de tensão externo===
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O '''divisor de tensão''' externo deve trabalhar em conjunto com a '''resistência interna''' do '''M1K''', '''R<sub>IN</sub> = 1 M&Omega;'''. 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'''.  
O '''divisor de tensão''' externo deve trabalhar em conjunto com a '''resistência interna''' do '''M1K''', '''R<sub>IN</sub> = 1 M&Omega;'''. 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 operação:
====Exemplo de utilização====
*Se '''R1 = 1 M&Omega;''' e '''R2 = 500 K&Omega;''' e conectado a '''terra''', a tensão do divisor será o '''paralelo entre R<sub>IN</sub> e R2''', ou seja, '''333,33 K&Omega;''', o que resulta num fator de divisão de '''4X'''.
;Cálculo do divisor de tensão:
*Caso '''R2''' seja conectado a '''5V''', com '''V<sub>IN</sub> = 0 V''' e tensão medida será '''2,5 V''', com '''V<sub>IN</sub> = -10 V''' e tensão medida será '''0 V''' e com '''V<sub>IN</sub> = 10 V''' e tensão medida será '''5 V'''.
*Se '''R1 = 1 M&Omega;''' e '''R2 = 500 K&Omega;''' e conectado a '''terra''', a resistência na base do divisor será o '''paralelo entre R<sub>IN</sub> e R2''', ou seja, '''333,33 K&Omega;''', o que resulta num fator de divisão de '''4X'''.
 
R<sub>IN</sub> // R2 = 1M . 500K / 1M + 500k = 333,33 K&Omega;
 
ADC<sub>IN</sub> = (333,33 K / 1M + 333,33K) V<sub>IN</sub> = 0,25 V<sub>IN</sub>
 
;Uso do ''offset'':
*Caso '''R2''' seja conectado a '''terra''' somente poderemos medir tensões positivas (0 V a 20 V). Com '''V<sub>IN</sub> = 0 V''' e tensão medida será '''0 V''', com '''V<sub>IN</sub> = 10 V''' e tensão medida será '''2,5 V''' e com '''V<sub>IN</sub> = 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<sub>IN</sub> = 0 V''' e tensão medida será '''2,5 V''', com '''V<sub>IN</sub> = -10 V''' e tensão medida será '''0 V''' e com '''V<sub>IN</sub> = 10 V''' e tensão medida será '''5 V'''.
 
====Capacitâncias no circuito====
A '''capacitância''' de entrada do '''M1K''' é '''C<sub>IN</sub> = 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 <ref NAME=M1K_analog-inputs/>.
 
===Acoplamento AC===
 
Outra variação de circuito de entrada é inserir um '''capacitor em série''' para prover um '''acoplamento AC'''  <ref NAME=M1K_analog-inputs/>.
 
Se utilizarmos um resistor R2 = 1 M&Omega; 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<sub>IN</sub>). Dependendo da frequência de corte desejada e da resistência paralela equivalente (R<sub>IN</sub> // R2 = 500 K&Omega;), 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.
 
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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.
 
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==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 <ref NAME=PixelPulse> https://github.com/analogdevicesinc/Pixelpulse2</ref>.
 
;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 <ref>https://github.com/analogdevicesinc/libsmu</ref>:
*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 <ref NAME=PixelPulse/>:
*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
 
<!--===Alice===
 
;Alice: '''A'''ctive '''L'''earning '''I'''nterface (for) '''C'''ircuits (and) '''E'''lectronics M1K
 
;Descrição da instalação realizada no Ubuntu 18.04: --[[Usuário:Evandro.cantu|Evandro.cantu]] ([[Usuário Discussão:Evandro.cantu|discussão]]) 09h55min de 14 de julho de 2018 (BRT).
 
:Passos instalação: https://wiki.analog.com/university/tools/m1k/alice/desk-top-users-guide
 
O '''Alice''' foi desenvolvido em '''Python''' e também necessita que a biblioteca '''LibSMU''' seja instalada previamente.
 
Os seguintes procedimentos foram realizados:
*Download dos arquivos fonte do Alice:
https://github.com/analogdevicesinc/alice/releases
*Instalação do pacote dos2unix, para converter arquivos Python para o Linux:
sudo apt-get install dos2unix
*Instalação do módulo python-numpy
sudo apt-get install python-numpy
*Instalação do pacote:
sudo apt-get install python-tk
*Execução dos comandos:
cd ~/libsmu/build
cmake -DBUILD_PYTHON=ON -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/ .
 
dos2unix alice-desktop-1.3.pyw
 
python alice-desktop-1.3.pyw&


A '''capacitância''' de entrada do '''M1k''' é '''C<sub>IN</sub> = 380 pF''' e deve ser compensada por um '''capacitor''' sobre R1 com '''130 pF''', ou '''100 pF''' em '''paralelo''' com '''27 pF''' (total de 127 pF).
*Incluir no PATH o '''PYTHONPATH''' para evitar o erro '''"Pysmu not found"''' com o comando:
export PYTHONPATH=/usr/lib/python2.7/site-packages/:${PYTHONPATH}
:Pode também editar o arquivo '''.bashrc''' e incluir o comando para ser executado a cada login. -->


==Referências==
==Referências==

Edição atual tal como às 16h28min de 28 de maio de 2022

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 [1].

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 [2].

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:

[3]

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

[3]

O divisor de tensão externo deve trabalhar em conjunto com a resistência interna do M1K, RIN = 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 RIN 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 VIN = 0 V e tensão medida será 0 V, com VIN = 10 V e tensão medida será 2,5 V e com VIN = 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 VIN = 0 V e tensão medida será 2,5 V, com VIN = -10 V e tensão medida será 0 V e com VIN = 10 V e tensão medida será 5 V.

Capacitâncias no circuito

A capacitância de entrada do M1K é CIN = 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 [3].

Acoplamento AC

Outra variação de circuito de entrada é inserir um capacitor em série para prover um acoplamento AC [3].

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 RIN). Dependendo da frequência de corte desejada e da resistência paralela equivalente (RIN // 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 [4].

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 [5]
  • 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 [4]
  • 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

  1. ↑ https://wiki.analog.com/university/tools/m1k
  2. ↑ https://wiki.analog.com/university/tools/m1k/hw
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 https://wiki.analog.com/university/tools/m1k/analog-inputs
  4. ↑ 4,0 4,1 https://github.com/analogdevicesinc/Pixelpulse2
  5. ↑ https://github.com/analogdevicesinc/libsmu

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

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