USBee Ax Pro (klon) pod Windows 7

W poprzednim tekście uruchomiłem klona USBee Ax Pro pod linuksem. Szczegóły znajdziecie w: Analizator logiczny: klon USBee AxPro.

small_axpro_IMG_20160215_183348Niestety przy okazji wyszło na jaw, że mój ulubiony sigrok/pulseview umożliwia jedynie analizę przebiegów logicznych.

Z informacji, które otrzymałem u autorów projektu, wynika, że wsparcie dla sygnałów analogowych dla USBee w sigrok/pulseview – raczej się nie pojawi. ‚Skończone w 95%’ oznacza część cyfrowo-logiczną.

Oprogramowanie dostarczane przez USBee nie uruchomiło się pod wine. Trzeba się więc przeprosić z Windows 7.

s1

Zanim podłączycie…

Urządzenie wydaje się być bardzo podobne do jednego ze starszych produktów firmy CWAV. Sama CWAV na swojej stronie informuje, że zwinęła interes w zeszłym roku, co oczywiście nie znaczy, że wygasły jej prawa do produktu. Nie jestem w stanie rozstrzygnąć, czy ten analizator powstał na licencji czy w innych okolicznościach (bo oryginalny produkt to-to nie jest na pewno).

Z tego co doczytałem na forach: EEPROM oryginalnego produktu nie był zabezpieczony przez zapisem. „Klonerzy” zrobili swoje „kopie” w identyczny sposób. Jak piszą internauci, oryginalne oprogramowanie (od pewnej wersji), wykrywszy nielegalną kopię urządzenia może skasować tą pamięć – i urządzenie przestanie być rozpoznawane przez hosta.

Pod Windows…

Oprogramowanie składa się z kilku części. Mnie najbardziej interesowały moduły odpowiedzialne za analizę sygnału analogowego oraz generowanie przebiegów. Przy okazji sprawdzę też, jak działa woltomierz.

all_appsKilka parametrów….

Dodatkowe wejście analogowe (jedno) jest tym, co wyróżnia ten analizator. I to właśnie na nim zamierzam się tu skoncentrować.

Producent obiecuje, że urządzenie oferuje pasmo przenoszenia 3MHz, próbkowanie na poziomie 16Msps, w zakresie +/-10V (przy sondzie x1). Co oznaczają te parametry? Po kolei:

  • Pasmo przenoszenia (bandwidth): maksymalna częstotliwość, jaka może „wejść” do oscyloskopu z amplitudą stłumioną o nie więcej niż 30%; jeżeli chcemy obserwować dalsze składowe sygnału (harmoniczne) – szerokość pasma przenoszenia powinna być nawet 3-5x większa niż częstotliwość badanego sygnału. Innymi słowy: 3MHz nie pozwoli na rozsądne obserwowanie sygnału 3MHz – może maksymalnie 1MHz?
  • Częstotliwość próbkowania, czyli ile razy w ciągu sekundy przetwornik oscyloskopu „próbkuje” sygnał analogowy – zamienia analogowe napięcie na odpowiednią wartość cyfrową; tutaj: maksymalna częstotliwość próbkowania to 16Msps – czyli 16 milionów razy na sekundę (ang. samples per second – sps). Częstotliwość próbkowania powinna być co najmniej 5x większa od częstotliwości próbkowanego sygnału okresowego – dla nieokresowego i 10 próbek może być mało. Przyjmując kryterium 5 próbek na okres – 16Msps sprawdzi się do ok. 3MHz. Rzadkie próbkowanie prowadzi do dużych przekłamańRzadkie próbkowanie prowadzi do dużych przekłamań
  • Zakres napięcia: +10 – -10V, co pozwala na mierzenie układów TTL/CMOS. Problemy mogą się pojawić np. przy badaniu  RS232 – gdzie linie mogą pracować na napięciu nawet +/- 20V. Na szczęście sonda posiada przełącznik 1x – 10x, który (wbrew oznaczeniu) działa jak dzielnik sygnału. Teoretycznie więc, tym USBee można badać sygnały do 200Vpp (Vpp: napięcie peak-to-peak, między szczytami) – chociaż ja bym nie próbował:)

Kolejnym parametrem, który analizujemy w przypadku oscyloskopów, jest np. długość rekordu pamięci. Próbkowanie z wyższymi częstotliwościami, wymaga większej ilości pamięci.

Z powyższych parametrów wynika, że urządzenie nadaje się raczej do mierzenia układów działających z częstotliwością do 1MHz. Dla przykładu:

  • Kontroler AtMega328p Arduino UNO taktowany jest częstotliwością do 16MHz (standardowo),
  • Sygnał PWM generowany przez Arduino ma częstotliwość do 980Hz,
  • Serwa sterowane są sygnałem 50Hz,

Dla porównania, używany przeze mnie Siglent 1102 (raczej niska półka oscyloskopów) ma szerokość pasma 100MHz, próbkuje z szybkością 1Gsps (rzeczywistą; czyli miliard próbek na sekundę). Spójrzmy jednak na popularny projekt DSO138:

  • Próbkowanie: 1Msps,
  • Pasmo: 200kHz,
  • Napięcia: 50Vpp – czyli +/-25V.

Na tym tle analizator nie wygląda tak źle. A jak jest w praktyce?

Sonda analogowa

Sonda to jeden z ważniejszych elementów układu pomiarowego. Od jej jakości bardzo wiele zależy. Ceny profesjonalnych sond mogą spokojnie przekroczyć cenę średniej klasy oscyloskopu.

Sondę załączoną do zestawu opisano jako: P6060. Przeznaczona  jest do badania sygnałów do 60MHz. Wyposażono ją w dzielnik x10. Nota katalogowa mówi, że wytrzymuje napięcie do 200Vpp dla 1x i 600Vpp przy 10x.

sonda_0Gdy podłączacie nową sondę do oscyloskopu, najpierw powinniście ją skompensować. Oscyloskopy mają specjalne wyjście, które umożliwia kompensację sond. Na wyjściu tym generowany jest sygnał prostokątny o częstotliwości 1kHz i wypełnieniu 50% (najczęściej). Kompensacja polega na podłączeniu sondy do tego wyjścia, obserwowaniu przebiegów i regulacji sondy tak, żeby przebiegi były jak najbardziej bliskie prostokątnym.

Kompensację wykonuje się z dzielnikiem ustawionym na 10x.

Kopensacja sondy polega na jej dostrojeniu tak, żeby przebiegi na oscyloskopie były jak najbardziej prostokątne
Kompensacja sondy polega na jej dostrojeniu tak, żeby przebiegi na oscyloskopie były jak najbardziej prostokątne

Załączona do mojego zestawu sonda nie była skompensowana – trzeba było ją wyregulować:compensate_1Jeszcze nie:compensate_2Teraz sonda jest kompensowana:compensate_3

Niestety USBee nie ma opcji, która pozwoliłaby na skompensowanie sondy… Ograniczenia załączonych aplikacji nie pozwalają na jednoczesne generowanie sygnału i używanie sondy oscyloskopowej.

Badanie sygnału analogowego

Zobaczymy teraz jak USBee mierzy sygnał analogowy. Podłączę go do generatora przebiegów (Siglent SDG810) i sprawdzę pomiary dla sinusa oraz pwm.

measuring_0I tak, dla 1 kHz; sinus:1khzsinDla 200kHz/sin:sin200kHz_on0Dla 1MHz:1mhzsinDla 3MHz:3mhz_sinPowyższy rysunek potwierdza poprzednie wywody teoretyczne na temat szerokości pasma przenoszenia.

A co z sygnałem PWM? Dla 50Hz, 1%:50HzPulseduty1procDla 10%:50HzPulseduty10proc50%:50HzPulseduty50procCo ciekawe, użycie funkcji automatycznego strojenia prowadzi do mało ciekawych rezultatów:

50HzPulseduty10proc_auto_screwOprogramowanie ustawia się tu na jakieś niewielkie zakłócenia – podziałka 100mV w stosunku do sygnał 5Vpp.

Powyżej używałem sygnału o amplitudzie 5V. Co się jednak stanie, jeżeli zejdziemy niżej? Dla przykładu: sygnał prostokątny o częstotliwości 1kHz i amplitudzie  Vpp =1V (0-1V):

usbee_1khz_0_1VNie jest źle, a Vpp = 500mV:

usbee_1khz_0_500mVJeszcze coś widać, ale szumy nieliche… A 100mV?

usbee_1khz_0_100mVDalej już całkiem nie ma sensu…

Woltomierz?

Między aplikacjami USBee znalazłem też woltomierz cyfrowy. Funkcja ta wykorzystuje sondę oscyloskopową.

Badanie tej funkcjonalności przeprowadziłem z użyciem referencyjnego źródła napięcia.

dc_ref

Referencyjne źródło napięcia generuje bardzo dokładne napięcie. Błąd wynosi dosłownie pojedyncze mV.

I tak, dla 2.5V, dla sondy ustawionej na 1x, aplikacja pokazała:

ref_dcDla 5V:ref_dc_02x Dla 7.5V: ref_dc_03xDla 10V:ref_dc_04xOznacza to, że błąd był maksymalnie na poziomie 90mV. Nie jest to zły wynik – biorąc pod uwagę oferowaną rozdzielczość. Być może trzeba będzie skalibrować to urządzenie – taka opcja jest dostępna w oprogramowaniu.

Generacja sygnału

HT USBee AX pro potrafi też generować sygnał o przebiegu prostokątnym i stopniu wypełnienia 50%. Służy do tego osobna aplikacja:

generate_125khzgenerate_64hzWybierając odpowiednią pozycję z listy, ustawiamy zadane częstotliwości na wyjściach CHD0..7.

Nie możecie ustawić dowolnej częstotliwości – tylko wybrane z zakresu 0.5Hz – 1MHz. Nie możecie zmienić stopnia wypełnienia.

Na oscyloskopie, 0.5Hz:

sg_0_5hz64Hz:sg_64hz32kHz:sg_32khzPewne zniekształcenia pojawiają się dopiero przy 1MHz, ale i tu jest nieźle:sg_1Mhz

Wnioski

W powyższym tekście opisałem kilka funkcji tego klona USBee Ax Pro związanych z pomiarami oscyloskopowymi oraz generacją sygnałów. Są to funkcje, które wyróżniają to urządzenie spośród innych analizatorów logicznych.

Używałem starszej wersji oprogramowania – nie ma więc specjalnie sensu jej opisywać.

Funkcja oscyloskopu… daje stosunkowo przewidywalne wyniki – ale w zakresie napięć powyżej 1V do 1MHz. Poniżej 1V szumy są tak duże, że nie da się z nimi już pracować. Jeżeli chodzi o mechanikę – przystawka oscyloskopowa (ta czerwona płytka) wchodzi w gniazdo analizatora zbyt lekko; możliwe jest też nałożenie jej na niewłaściwe piny. Generalnie wydaje się trochę zbyt delikatna. Raczej najpierw podłączcie do niej sondę, później podłączcie ją do analizatora. Zastanawiam się nad dorobieniem odpowiedniego kabelka miedzy analizatorem a przystawką.  Pewnym problemem jest też brak możliwości kompensacji sondy – szumy przy dzielniku 10x są zbyt duże. Z drugiej strony dokładność urządzenia nie jest na tyle duża, żeby stanowiło to znaczącą wadę.

Oczywiście: to nie jest oscyloskop – chociaż wydaje mi się, że w pewnych zastosowaniach, może się sprawdzić. Raczej po to, żeby zgrubnie określić, co się dzieje w układzie – chociaż często to właśnie wystarczy.

Generator jest w porządku – nawet sztywny zakres częstotliwości nie będzie aż tak dużym problemem. Szkoda, że nie można zmienić stopnia wypełnienia.

Praktyczne jest wyprowadzenie 5V. Muszę rozebrać urządzenie żeby sprawdzić, jak dużo prądu może przesłać. Digisparka zasili na pewno.

Woltomierz też mierzy – z niewielkim błędem jak na oferowany zakres.

Oczywiście można mieć więcej zastrzeżeń. Pamiętajcie jednak: to urządzenie kosztuje kilka razy mniej niż najtańsze DSO.

Podsumowując… jestem raczej zadowolony. Oscyloskop to nie jest – ale myślę, że może mi się przydać do zgrubnych pomiarów. Należy pamiętać, że wszystkie powyższe wyniki uzyskałem ze sprzętem laboratoryjnym – wolnym od zakłóceń (w miarę amatorskich warunków). Teraz trzeba wypróbować HT USBee w warunkach bojowych:)

Źródło

  • http://www.epanorama.net/newepa/2014/06/17/ht-usbee-axpro-review/
  • http://elektronikab2b.pl/technika/20032-jak-wybrac-oscyloskop#.VrzIzkIoDtQ
  • http://www.picopolska.pl/article-category/jak-wybrac-oscyloskop

Jeden komentarz do “USBee Ax Pro (klon) pod Windows 7”

  1. Rezystancja wejściowa wejścia analogowego tego urządzenia wynosi 100kOhm, więc dzielnik sondy nie będzie działał prawidłowo (jest przystosowany do współpracy z oscyloskopami o rezystancji wejściowej 1MOhm).

Dodaj komentarz