Modulární měřicí přístroj (odděleno)

[petula]

Odděleno z původního vlákna o čítači.
Hill

čítač nespí přes léto a podzim projekt pokročil.
Na jaře obecenstvo kritizovalo, že digitrony jsou passé, LED displej je passé a doba si žádá barevný LCD displej. Upravil jsem tedy přes léto projekt. Čítač je nyní v bedné připojený na 7" LCD barevný dotykový displej.
Výhody:
- netřeba se zabývat mechanickou klávesnicí a tlačítky na panelu
- není potřeba přední panel
- moderní řešení
Nevýhody:
- vyšší cena
- nutnost mikropočítače
- nutnost programu pro komunikaci displej-čítač a displej-člověk

Vypracoval jsem obslužný program. Říká se tomu "virtuální přístroj". Na LCD displeji se zobrazí panýlek přístroje s tlačítky a displejem. Ukazovátkem pro dotykový LCD se vše obsluhuje.
Stávající verze programu (dnes ráno):
- volba kanálu A nebo B
- volba funkce: frequence - perioda - paměr A/B
Tlačítka pod displejem nastavují (pomocí +/-)
- hradlování 0.1 - 1 - 10 - 60 sec (60 sec. je pro měření otáček)
- precaler 1:1 , 1:2, 1:4, 1:8
- jednotky: Hz, kHz, MHz, sec, msec, usec, rpm
Dále jsou zde tlačítka ON/OFF a GO/STOP

Na spodní řádce displeje jsou tlačítka: hlavní menu , slot 0 .. slot 4, setup

V bedně je zdroj, sběrnice s 5 konektrory 2x32 pinů, tedy 5 slotů označených 0 ... 4. Ve slotech mohou být různé adaptéry 100x160 mm, které se zobrazí v podobě virtuálních přístrojů na displeji. Ve slotu 0 je adaptér SBC535
http://www.jplabs.co.uk/projects/bh20105a.html
který spojuje LCD displej a přes sběrnici fyzické adaptéry a také zajišťuje rozhraní (RS232C a GPIB) ven.

Setup umožňuje nastavit parametry zobrazování, tedy barvy a volit zda bedna (displej) bude na ležato jak na fotce, nebo na stojato otočená o 90°. Bedna na ležato umožní zobrazit na displeji pod sebou dva virtuální panýlky. Bedna na stojato umožní zobrazit tři virtuální panýlky, ale budou kratší a tlačítka a displej budou kratší.

Způsob obsluhy čítače:

Po spuštění programu se objeví virtuální panýlek přístroje na obrazovce od přístroje ve zvoleném slotu. Displej na panýlku je zhasnutý. Ťuknutím na ON/OFF se rozsvítí displej panýlku a přednastaví se základní hodnoty. V případě čítače to je kanál A, měření kmitočtu, hradlování 1 sec, předdělička 1:1 a jednotky v Hz. Tyto parametry lze upravit ručně ukazovátkem.
Stisknutím tlačítka "GO" začne čítač měřit. Program čte data z hardwarové čítací dekády čítače ve slotu a zobrazuje je po skončení hradlovací doby na displeji.

Program je napsán v jazyce HPL. Současná verze programu umí zatím pouze čítač, má 886 řádků zdrojového textu, po kompilaci zabírá 4.7 kB paměti (k dispozici je 32kB ram a 4 GB flash). Programy delší než 32 kB lze stahovat z Flash (též načítat fonty, data ap.)

V plánu je vytvoření dalších adaptérů a doplnění programu o virtuální panýlky k těmto adaptérům. Uvažuji o V-A-Ohmmetru s možností sond pro vf miliVotmeter, miliOhmmetr, vn sondy, proudových kleští ap.
Dále je v plánu vytvoření virtuálních panýlků pro externí měřící přístroje připojené přes porty adaptéru SBC535 ve slotu 0. Například pro měřič hladiny zvuku Bruel a Kjaer a podobně.

[petula]

Aktualizace po týdnu programování . Foto je z dnešního rána.
Program pro čítač je prakticky hotový. Viz foto. Ovládací tlačítka doznala vylepšení, přibyla nová.
CHA, CHB ... volba kanálu A nebo B
FRQ ... frekvence
PER ... perioda
A/B, B/A ... poměr signálů na kanálech A:B nebo B:A
FCE ... když se stiskne toto tlačítko, pak tlačítka FRQ, PER, A/B, B/A zmizí a jsou nahraženy jinými tlačítky funkcí (matematických funkcí, např. A-B, A+B...)
Tlačítko FCE má podobnou vlastnost jako zdvojovací tlačítko na kalkulačce, kterým se volí alternativní funkce.
STP ... v pravém sloupečku 4. shora je setup. Umožňuje nastavit barvu panelu, barvu pozadí displeje, barvu textu na displeji
ON ... prohazuje text ON a OFF na tlačítku. Tímto tlačítkem se čítač zapíná a vypíná. Při vypnutí má tlačítko černý nápis OFF, displej je zhasnutý a všechny tlačítka na ťukání nereagují.
STP vedle tlačítka ON ... znamená STOP, prohazuje se s textem GO. Tímto tlačítkem se spouští nebo zastavuje měření. Musím vymyslet jiné označení pro GO/STOP a pro STP (setup), aby nebyla dvě tlačítka s označením STP

V dolní části pod displejem přibylo tlačítko pro ovládání zesilovače / atenuátoru, je označené SENS. Tlačítko má vlevo a vpravo ovládací plošky - a +, kterými se mění hodnota zesílení nebo útlumu. Stejné ovládání je u zbylých třech tlačítek PRES (před dělička), GATE (hradlování) a UNITS (jednotky).

Ale především jsem doprogramoval automatiku desetinné tečky. Ta je nyní nastavována automaticky podle doby hradlování a zvolených jednotek. Dále jsem doprogramoval automatické zhášení nevýznamných nul před desetinnou tečkou. Displej má 10 míst, stejně jako hardwarový čítač v bedně, který je 10-místný. Max. kmitočet, kterého se mi podařilo dosáhnout je 124.28 MHz bez předděličky, při signálu 10 mV sinus.

Displej má, jak jsem již dříve psal, velikost 7", bedna je 4U , na šířku polovina 19". Velikost jednoho panýlku na displeji je fyzicky 150 x 40 mm. Tlačítka jsou dostatečně velká, dá se do nich snadno trefit obyčejnou dřevěnou tužkou. Tou poklepávám na displej, na tlačítka.

V dolní části displeje jsem začal programovat druhý (červený) panýlek pro 4.5 místný voltmetr / ampérmetr / ohmmetr. Práce tak do Nového roku, možná i přes Nový rok....

A úplně dole pod panýlkama je řádka tlačítek, kterými se volí sloty, šuplíky, které přístroje se mají aktuálně na displeji zobrazovat.

Program funguje velmi svižně, rychle. Není pozorovatelné žádné zpoždění, prodlevy. Bohužel nemám kameru, abych mohl udělat video a dát na youtube. Můžu dát k dispozici program, jenže k jeho spuštění musíte mít minimálně bednu se zdrojem, sběrnicí, displejem a adaptérem pro připojení displeje. Pak program poběží. Teprve po zasunutí měřícího adaptéru zezadu do skříně bude program skutečně měřit, tedy bude ukazovat výsledky měření.

Poznámky pro ty, kteří uváží se připojit k projektu
nutno skutečně začít bednou, zdrojem, sběrnicí a displejem.
Bedna musí být 4U a buď 1/2 z 19" nebo 19". Může být též 6U pro VME, pak displej bude na výšku a bude schopen zobrazit 3 přístroje současně.
Sběrnice musí mít 2x32 pin konektory DIN 41612 a alespoň 4-5 slotů. Ideální a nejlevnější je koupit takovou sběrnici na eBay a to pro VME. Anebo si takovou sběrnici vyrobit (což vyjde dráže). Můžete mít i delší sběrnici , třeba až 21 slotů, pro celou 19" skříň. Pak se do ní vejde 20 měřících desek.
Zdroj musí dát +5V, -5V, +12V, -12V a dostatečný proud pro desky a displej, které budete provozovat.

Deska čítače je navržená (čítač mám zatím provizorně vydrátovaný na univerzální desce) a do výroby půjde až se sejde min. 20 zájemců, kteří si desku předplatí (nikoliv, že napíší, že "si to možná koupím"). Zatím mám předplacených 7 kusů z Německa od mých známých. Desky budu dodávat osazené, budou převážně už v SMD.
Deska voltmetru je též prodrátovaná, základem je ICL7135.
Další desky (generátor funkcí, rf generátor, LCR měřák)... se uvidí, podle počtu zájemců.

[samec]

Od tak sofistikovaného prístroja by som očakával viac, ako len spočítanie impulzov za jednu sekundu. Napríklad min./max., stredná kvadratická odchýlka od strednej hodnoty a podobné kvalitatívne parametre meranéj frekvencie. Prípadne spekrum, keď už to má grafický displej.

[Ruprecht]

STP -> SET
FCE -> MAT(H)
GO/STOP -> RUN (aktivní/neaktivní barvou)

[petula]

[petula]

[Yarda1]

Název tohoto vlákna mi vybavil vzpomínku na modulární měřicí přístroj od Tektronixů, nějaké jsme tehdy měli i v Tesle. Chtěl jsem sem dát odkaz na obrázek, ale nic jsem nenašel, asi to nebylo moc obchodně úspěšné a neujalo se to
Skládal se z krabice (byly různé velikosti) s napájecím zdrojem a konektory pro připojení modulů.
Do krabice se daly zasunout moduly třeba osciloskopu, laboratorního zdroje, generátoru signálu, multimetru...
Když bylo potřeba něco zkoušet nebo měřit, tak se do krabice instalovaly příslušné moduly a na stole byl jen jeden měřák

[Davidus]

smazáno

[petula]

Yarda1 tak to byla známá a opravdu velmi úspěšná řada TM500
https://vintagetek.org/tm500-products/ a šuplíků existovalo velmi mnoho, časem je vyráběli i jiné firmy než Tektronix.
https://w140.com/tekwiki/wiki/List_of_TM500_and_TM5000_equipment
I dnes je TM500 mezi radioamatéry velmi oceňované. Servisní dokumentace existuje (mám manuály k mnoha šuplíkům do TM500) a je to opravitelné. Občas se něco objeví na eBay v USA, ale ty ceny ... Ani dnes na ně nemám.
TM500 byla ikona, stejně jako byl stolní počítač HP9825 a později HP9845 vlajkovou lodí u Hewlett Packard, byl systém TM500 vlajkovou lodí Tektronixe. Pamatuji na jejich předváděčky v Praze.

Takže, snažím se vyrobit něco v onom duchu a pojetí, jen z moderních součástek. Přemýšlel jsem nad tím dlouho, mnoho let a vždy jsem skončil u problému, jak zobrazovat výsledky. Titěrné LED displeje, které používal Tektronix a HP v té době, dnes skoro nejsou. Šuplík, desku měřícího přístroje udělám na 100x160 cm, panýlek mám 100x 20 mm. Na 20 mm toho mnoho nedostanu. Před několika roky jsem udělal 1-deskový počítač s 80C535 a GPIB portem. Na něj jsem připojil LCD displej, dal do bedny se zdrojem a připojil jsem to jako monitor k HP9825. Pak jsem přidělal program pro X-Y ploter a pro HPGL plotter. Když se obecenstvu nelíbil můj projekt digitronového čítače s TTL obvody a žádalo se něco modernějšího, napadlo mne tuto bednu s LCD displejem využít k modulárnímu měřícímu systému.
Když se bedna (říkám jí Harlequin, protože bedna se stále mění, podle potřeby) zapne, objeví se menu, rozcestník. V něm se zvolí, jaký program má Harlequin dělat. V pravém sloupečku lze zvolit systémový setup, kde se nastaví v jakém slotu je jaký adaptér. Podle tohoto setupu pak při volbě "Instrument Measurement" se natahnou obslužné programy k jednotlivým měřícím adaptérům. Jde o to, že adaptérů může být velmi mnoho různých a nemusí to být nutně jen měřící adaptéry a nemá smysl (ani s ohledem na paměť nelze) mít nataženy všechny programy. Programy jsou normálně ve flash paměti a do RAM se stahují jen ty, které jsou aktuálně potřeba.
V současnosti mám krom systémového adaptéru s 80C535 a GPIB, dva měřící adaptéry (vydrátované na univerzální desce). Jeden je čítač do cca 125 MHz, druhý Volt-Ampér-Ohmmetr. Poslední fotka ukazuje, zobrazování virtuálních panýlků obou měřících adaptérů.

V podstatě lze takto rychle vytvořit měřící přístroj. Zkonstruuje se měřící adaptér a není potřeba se zabývat mechanickým ovládání, displeji, panely, zdrojem. To vše je hotovo. Postačí pouze dodržet komunikaci (sériovou nebo paralelní) s řídící deskou, která je mezi LCD displejem a sběrnicí. Například, jestliže dnes mám 10-místný čítač a mám v plánu udělat jiný 12-místný s ECL (vstupní čítač s MC100E137NG) , pak jeho začlenění do systému bude jednoduché. Prostě program pro virtuální panýlek naprogramuji za jeden den úpravou z panýlku stávajícího 10-místného čítače.

AVOhmmetr k dnešnímu dni měří AC, DC napětí a proudy, Odpor ve 2- a 4-drátovém připojení, dB a dBm, dále teplotu termočlánkem K a odporovými čidly Pt100, Pt500 a Pt1000 ve °C a F dle dvou kalibračních křivek (viz můj simulátor http://www.jplabs.co.uk/projects/bh201a.html, z kterého jsem matematické řešení jen převzal.

[petula]

[jjilek]

Podobné systémy a software se používá již od zrodu počítačů v průmyslové automatizaci. Existuje na to mnoho sw ale i hardware a zabývá se tím komerčně množství firem po celém světě. U nás ty byly na příklad "Moravské Přístroje" ve Zlíně. Jejich grafická nadstavba nad DOSem vyšla téměř současně s Win 3.1.
Globálně je známá firma National Instruments a občas se objeví i u nás v likvidovaných systémech jejich hw. Podobně LabWiew je sw, který je také ke stažení jako demo: https://downloads.digitaltrends.com/labview/windows

[jjilek]

Podobné systémy a software se používá již od zrodu počítačů v průmyslové automatizaci. Existuje na to mnoho sw ale i hardware a zabývá se tím komerčně množství firem po celém světě. U nás ty byly na příklad "Moravské Přístroje" ve Zlíně. Jejich grafická nadstavba nad DOSem vyšla téměř současně s Win 3.1.
Globálně je známá firma National Instruments a občas se objeví i u nás v likvidovaných systémech jejich hw. Podobně LabWiew je sw, který je také ke stažení jako demo: https://downloads.digitaltrends.com/labview/windows

[fredis]

[petula]

[anubisis]

Možná jsem to přehlédl, ale v čem je to GUI psané? Hardcoded v C a běží to na tom SBC 80C535? Za mě bych tam dal RPI a k tomu SW v Qt - rychlejší programování a vícero možností...

Ale jako retro projekt se mi to líbí =)

[petula]

anubisis, ono to prapůvodně vzniklo jako retroprojekt. Úplně na počátku jsem řešil nějaký monitor, tedy obrazovku pro HP9825. Monitor k HP9825 existoval, ale jen ve velmi malém počtu kusů a nikdy se nedostal ven z USA. A tak jsem udělal tu desku s 80C535 a přidal tam RTC a GPIB řadič, protože HP9825 primárně komunikuje přes GPIB. Na 80C535 jsem připojil LCD. Původní firmware pro 80C535 byl v assembleru 80C535. Později, když jsem měl obrazovku k 9825 mne napadlo přidělat virtuální XY plotter a ten už jsem psal v HPL, který kompiloval do assembleru 80C535. Vznikl takový vývojový systém pro 80C535.

Dneska mne napadlo něco jiného. Udělat systém bez LCD displeje. Prostě jen skříň se sběrnicí a komunikační deskou, přes kterou se připojí k PC. Pochopitelně, pak musí být v PC programy pro jednotlivé měřící desky. Ale ty programy lze napsat třeba v LabView...
Ta komunikační deska... buď lze použít stávající s 80C535, anebo lze udělat nějakou jinou desku. Z důvodů kompatibility nutno pouze dodržet rozměry 100x160 mm a pinout sběrnice. Na desku s 80C535 http://www.jplabs.co.uk/projects/bh20105a.html lze udělat nástavbu, patro, například desku s voltmetrem a/nebo čítačem. Ačkoliv 80C535 má v sobě solidní AD převodník, použitelný pro sběr dat, jako voltmetr. Mám zatím jen úvahu, udělat novou desku, která bude mít USB, CAN a Ethernet. Bude na jiném, modernějším mikropočítači, odvozená z projektu multi-interface http://www.jplabs.co.uk/projects/bh220a.html. Šlo by v podstatě pouze o změnu tvaru desky, přidání USB a drobné úpravy v hardware. Bylo by užitečné, kdyby se do projektu zapojilo více lidí , ale ne jen jako obecenstvo.

A ještě taková úvaha nakonec: řešení Harlequina s LCD má tu výhodu, že je malý. Je to jedna krabice, která se vejde do tašky., Naproti tomu řešení bez LCD ale s PCčkem, minimálně notebookem, je rozměrově větší a pokud budou obslužné programy v PC v LabView, nutno mít wokna 64 bit, protože NI odchází od 32 bitové verze LabView V PCčku pak bude jen LabView runtime modul na kterém poběží obslužné programy pro Harlequina bez LCD.. Notebook s wokny vyjde jistě dráž než 7" LCD displej.