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.

Software

Dois aplicativos oferecem interface usuário para visualizar e manipular sinais em dispositivos conectados ao módulo Analog Devices M1K:

• pixelpulse
• Alice

pixelpulse

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

Descrição da instalação realizada no Ubuntu 20.04

Evandro.cantu (discussão) 16h02min de 12 de junho de 2020 (-03)

Antes de instalar o aplicativo pixelpulse é necessário instalar a biblioteca LibSMU .

libsmu

Biblioteca de programas desenvolvida em Python 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

Atualização da instalação:

sudo apt update
sudo apt -y upgrade

Verificação da versão do Python

python3 -V

Instalação dos pacotes

sudo apt install -y build-essential libssl-dev libffi-dev python3-setuptools python3-dev
sudo apt install -y python3-pip

Verificar a versão e instalar cmake

apt info cmake
sudo apt  install cmake

Instalar a biblioteca LibUSB

sudo apt-get install libboost-all-dev
sudo apt-get install -y libusb-1.0
sudo apt-get install libusb-1.0-0-dev libudev-dev

Instalar os pacotes adicionais

sudo apt-get install libblkid-dev e2fslibs-dev libboost-all-dev libaudit-dev

Clonar o repositório do Libsmu:

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

Configurar com cmake

cd libsmu
mkdir build
cd build
cmake ..
make
make install

pixelpulse

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

Passos instalação:

Instalação do pacote QT5

sudo apt install qtbase5-dev qtdeclarative5-dev

Clonar o repositório do Pixelpulse:

git clone --recursive https://github.com/signalspec/pixelpulse2
cd pixelpulse2
mkdir build
cd build

Checar versão do qmaker

qmake --version
qmake ..

A realização dos procedimentos para instalar o software Qt5.4 e o pixelpulse ocorreu sem erros. Entretanto, o pixelpulse não rodou devido a vários pacotes pendentes no módulo QT5.

Procedimentos realizados

export QT_SELECT=5

Pacotes complementares instalados:

sudo apt-get install cmake cmake-data qtdeclarative5-dev qml-module-qtquick-controls qml-module-qtquick-dialogs qmlscene qt5-default

sudo apt-get install qml-module-qtquick-controls qml-module-qtquick-dialogs

sudo apt-get install qml-module-qt-labs-folderlistmodel

sudo apt-get install qml-module-qtqml-models2

sudo apt-get install qml-module-qt-labs-settings

Alice

Alice

Active Learning Interface (for) Circuits (and) Electronics M1K

Descrição da instalação realizada no Ubuntu 18.04

--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&

• 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

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

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