Költséghatékony megoldások fejlesztőknek, hobbistáknak

A jelenkor lenyűgöző technológiájának az érdekessége, hogy egyre több olyan személy válik sikeressé, aki az elektronikai projektek tervezését és fejlesztését csak hobbiként műveli. Vannak, akik megoldanak egy problémát, amire nincs kereskedelmi forgalomban kapható termék, míg mások ötlete egy sikeres üzleti vállalkozás alapját jelentheti.

Ténylegesen a leginnovatívabb, kreatív, nem sablonos, úgynevezett „out of box” ötletek az elektronika ágazatából származnak. A nagyvállalatok gyakran nagyon szigorú és strukturált szűrési eljárásokat alkalmaznak a K+F tevékenységgel kapcsolatban. Ezek kiküszöbölhetik az erőforrások nagy kockázatú vagy akár hiánypótló projektekhez való hozzárendelését, ahol nem egyértelmű a befektetés megtérülése.
Az ilyen jellegű korlátok nélkül „alkotók” egy ötlet iránti szenvedély által vezérelve egy „hátsó” szobában vagy garázsban dolgoznak. Számos példa van az ilyen módon elindított nagyvállalatokra (a leghíresebbek közé tartozik a HP és az Apple), és a következő évtized több sikeres vállalata valószínűleg már tevékenykedik egy kis szobában.
Egy szoftver- vagy szolgáltatásalapú üzleti tevékenység megkezdése viszonylag egyszerű, hiszen ami szükséges, az egy ötlet, egy számítógép (vagy táblagép) és néhány szabadon letölthető szoftver. A belépési korlátok elég alacsonyak.

1. ábra  Red Pitaya STEMLab Ultimate Kit

A hardver világa azonban sokrétűbb. Az olyan technológiák, mint a 3D-s nyomtatás csökkentette a mechanikai alkatrészek és házak prototípusgyártási költségeit, de néhány terület jelentős költségekkel jár. A prototípus létrehozásához szükséges alapanyagok mellett szükség van a prototípus tesztelésére és kipróbálására, és ez gyakran viszonylag kifinomult műszereket igényel.
A projektek finanszírozása az elmúlt években némileg könnyebbé vált az online kollektív finanszírozási platformoknak – mint például a Kickstarter – köszönhetően. A projekt pénzügyi támogatásához azonban szükséges egy létező és működő prototípus. A prototípus vizsgálata viszont többnyire tesztberendezést igényel.
Bár számos lehetőség van arra, hogy az alkotók hozzáférjenek a vizsgálóberendezésekhez, – beleértve a bérbeadást is –, ezek költségesek lehetnek, mivel a prototípusok gyakran részmunkaidőben jönnek létre, több iterációt igényelhetnek, ami hosszabbítja a fejlesztési határidőket. Valójában nem helyettesíthető a tesztberendezés a működés teljes megértéséhez – beleértve az esetlegesen felmerülő kérdéseket is. Sokan úgy vélik, hogy a tulajdonjog elengedhetetlen, de nehéz a költségek fedezése olyan projekt keretében, amely hónapokra vagy esetlegesen évekre van attól, hogy jelentős bevételt és hasznot generáljon.
A megfizethető tesztberendezések szükségessége nem csak a fejlesztők és gyártók közösségének jelent problémát. Egyre több főiskolán és egyetemen kínálnak elektronikai és technológiai tanfolyamokat, hogy felkészítsék a diákokat az iparági karrierre, ugyanakkor az érintett műszerek fejenkénti költsége gondot okoz. Sok esetben a hallgatói csoportoknak meg kell osztaniuk egymással a berendezéseket, holott egyértelmű oktatási előnyökkel járna az egyes diákok felszerelésének biztosítása.
Még a nagyvállalatokon belül is léteznek finanszírozási korlátok, ami azt jelenti, hogy olyan esetekben, mint a terepi szolgáltatások vagy az alkalmazások tervezése, szükséges a hordozható berendezések lefoglalása. Ez azt jelenti, hogy a szolgáltatási szintek alacsonyabbak, mintha minden alkalmazottnak saját – legalább az alapvető mindennapi elemeket tartalmazó – készlete lenne.
Szerencsére néhány gyártó felismerte, hogy foglalkozni kell ezzel a piaci szektorral, és hozzáférhetők lettek a jóképességű és mégis megfizethető tesztelőberendezések.
Az egyik eszköz, amely jelentős funkcionalitást biztosít elfogadható áron, a SparkFun TOL-11219. Az a tény, hogy a Nemzetközi Űrállomáson (ISS) is használják, bizonyítja hordozhatóságát és megbízhatóságát! Ez a PC-alapú eszköz 2 GSamples/s oszcilloszkópként és 200 MSamples/s logikai elemzőként is működhet.
A 10 csatornából kettőt az oszcilloszkópra és nyolcat a logikai analizátor számára különítünk el. A jelek ugyanabban az időbázisban együtt jelennek meg, amit különálló eszközökkel nehéz megvalósítani. A TOL-11219 több indítási módot kínál – beleértve a felfutó-/lefutóél vagy az impulzusszélesség/-szám, valamint a logikai analizátor vagy a beépített SPI vagy I2C interfészek bekapcsolásának lehetőségét. A 60 MHz-es sávszélességű eszköz rögzítési sebessége nem függ a csatlakoztatott laptoptól/PC-től, ami azt jelenti, hogy bármely Windows programon futó számítógép megfelelő partner. A számítógép képernyőjén megjelenített hullámforma sokkal könnyebben megtekinthető és olvasható, mint a hagyományos „minden egyben” készülékeknél. A számítógéphez való USB-csatlakozás további előnye, hogy az adatokat közvetlenül át lehet másolnia a műszerből Excelbe vagy a Mathcad-be, vagy e-mailben elküldhetők az adatok egy ügyfélnek, kollégának vagy együttműködő partnernek. (1. ábra)
A Red Pitaya STEMLab Ultimate Kit az oktatási piacot célozza meg, és a szükséges összes elemet tartalmazza – oszcilloszkóp, spektrumanalizátor, LCR mérő, Bode analizátor, Tesla mérő, LTI DSP Workbench – a Red Pitaya STEMLab 125-14 kártya használatához. Az alaplap kétmagos ARM Cortex-A9 processzor és egy Xilinx Zynq FPGA MCU, amely 512 MB memóriával bővíthető 4 GB-ra. A micro SD kártyahely lehetővé teszi további 32 GB-os rendszer-RAM hozzáadását. Csatlakozási lehetőség a kártyán USB és Gigabit Ethernet, WiFi kapcsolat dongle-en keresztül. A kártya két RF bemenettel rendelkezik, amelyek 125 MSamples/s sebességgel és 14 bites felbontással rendelkeznek, amelyek ESD és túlterhelés elleni védelmet nyújtanak. Egy pár RF kimenet ugyanazzal a mintavételi sebességgel és felbontással rendelkezik, és hasonlóan rövidzárlatvédett. A bővítő csatlakozók 16 digitális I/O és négy 12 bites analóg bemenetet, valamint I2C, SPI és UART kommunikációs interfészeket tartalmaznak.
Ez a sokoldalú készlet tartalmazza a Logic Analyzer Pro-t, amely a STEMLab kártyát nyolccsatornás logikai elemzővé, az LCR mérőpanelt egy rendkívül kedvező árú LCR mérővé teszi. A diagnosztikai kiegészítők széles választéka is rendelkezésre áll – beleértve két oszcilloszkópszondát, két SMA-BCN adaptert, két 50 Ω-os végpontot, két SMA T-adaptert és egy WiFi dongle-t. (2. ábra)

2. ábra  Digilent Analog Discovery 2

A Digilent Analog Discovery 2 olyan többfunkciós eszköz, amely vegyes jelek mérésére, megjelenítésére, létrehozására, rögzítésére és vezérlésére szolgál, és elég kicsi ahhoz, hogy beleférjen egy zsebbe, mégis elég erős ahhoz, hogy helyettesítse a laboratóriumi műszerek több kulcselemét. Célcsoport a diákok és a hobbisták, de alkalmas szervizcélokra, vagy bárhol használható magas színvonalú megoldás megvalósítására. Az Analog Discovery 2 alkalmazható, mint kétcsatornás 100 Mminta/s, 30 MHz sávszélességű oszcilloszkóp, kétcsatornás 14 bites tetszőleges függvénygenerátor, 16 csatornás digitális logikai analizátor, 16 csatornás jelgenerátor vagy logikai alkalmazásokhoz 16 csatornás virtuális digitális I/O. Más funkciók közé tartozik az egycsatornás AC/DC voltmérő, a hálózati elemző és a spektrumanalizátor, valamint a digitális buszok, például az SPI, a PC és az UART elemzésének képessége.
A hullámformák-szoftver ingyenesen elérhető, hogy lehetővé tegye az eszköz PC-ről való vezérlését, és az elemzendő adatok felhasználását.

Összefoglalás

A nagyobb lehetőségekkel rendelkező professzionális mérnökök mellett ma már jóval szélesebb réteg képes jelentősen hozzájárulni az innovációhoz. Mindazonáltal a nagy bonyolultságú vizsgálóberendezések hiánya jelentős akadályt képezhet az ilyen törekvésekben – mivel a hagyományos eszközök beruházási költségei magasak, ezért a hosszú projektidők a bérlet/bérbeadás gyakorlatának megvalósulását sem teszik lehetővé.
Ma már új generációs kompakt, többfunkciós teszteszközök állnak rendelkezésre, amelyek számos létfontosságú eszköz (például oszcilloszkópok, logikai analizátorok és jelgenerátorok) képességeit biztosítják, csatlakoznak a számítógéphez a rögzített adatok megjelenítéséhez és elemzéséhez. Költségük kevesebb, mint egy hagyományos eszköz bérlése néhány napra, könnyen hordozhatók – egy kis laborban vagy a helyszínen használhatók –, így kiváló minőségű eszközöket és lehetőséget nyújtanak az alkotókedvű mérnököknek, hobbistáknak.

Szerző: Mark Patrick – Mouser Electronics

Magyar nyelvű kapcsolat:

a Mouser hivatalos partnere
Maus Electronics Kft.
1034 Budapest, Bécsi út 100.
Tel.: +36 1 244 8412

Mobil: +36 20 777 1080
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.mausel.eu
hu.mouser.com