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Messplattform auf Linux-Basis Open-Source-Messlabor im handlichen Format

| Autor / Redakteur: Sebastian Schütz * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Das Open-Source-Projekt Red Pitaya basiert auf dem FPGA Xilinx Zynq 7010. Es ersetzt teure Labormessgeräte und lässt sich dank Netzwerkzugang auch via Smartphone oder Tablet steuern.

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Fast unbegrenzter Einsatz: Red Pitaya bietet verschiedene Ein- und Ausgangskonfigurationen, um die Open-Source-Plattform in unterschiedlichen Mess-, Steuer- und Regelanwendungen einzusetzen.
Fast unbegrenzter Einsatz: Red Pitaya bietet verschiedene Ein- und Ausgangskonfigurationen, um die Open-Source-Plattform in unterschiedlichen Mess-, Steuer- und Regelanwendungen einzusetzen.
(Foto: apops - Fotolia.com)

Preiswerte Messtechnik im Miniaturformat. Das zumindest verspricht ein neues, kostengünstiges Open-Source-Projekt im Kreditkartenformat namens „Red Pitaya“. Es ist nicht nur in der Lage, mit einem einzigen Gerät die komplette Mess-, Steuer- und Regeltechnik in einem professionellen Umfeld zu ersetzen, es bietet auch eine ideale Plattform für Tüftler, Technikbegeisterte oder Studenten. Da das Gerät über einen Netzwerkzugang verfügt, kann es sogar vom Smartphone, Tablet oder PC aus gesteuert werden.

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Red Pitaya als preiswerte Mess-Alternative

Die Entwickler von Red Pitaya verfügen über mehr als 40 Jahre Erfahrung im Designen und Fertigen von Hochleistungs-Messgeräten. Als preisgünstige Mess-Alternative ersetzt Red Pitaya eine teure Industrie- oder Labor-Ausstattung. Es vereint mehrere Mess- und Analysegeräte in einem: so bietet Red Pitaya die Funktionalitäten eines Oszilloskops, eines Funktionsgenerators, eines Spektrum-Analysators, Frequenzgang-Analysators (FRA – Frequency Response Analyzer) oder auch eines PID-Controllers (Proportional-Integral-Derivative-Controller), also eines Reglers, der oft in der Industrietechnik zum Einsatz kommt. Weitere Applikationen für das multifunktionale Messgerät befinden sich derzeit in Planung: Folgen sollen in Kürze ein SDR (Software Defined Radio), ein LCR-Meter und ein Logikanalysator.

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Alles auf einen Blick – Das bietet Red Pitaya

Bei der Plattform Red Pitaya handelt es sich um ein Open-Source-Projekt, das vor allem Bastlern und Technik-Interessierten die Möglichkeit bietet, einfache Messaufgaben zu bewältigen, ohne gleich auf teures Messequipment zurückgreifen zu müssen. Als Oszilloskop eingesetzt, bietet die Plattform eine Bandbreite von 500 MHz bei einer Abtastrate von 125 MS/s. Die horizontale Zeitbasis beträgt 4 ns und die vertikale Auflösung 14 Bit. Über einen Mini-USB-Anschluss erfolgt die Versorgung mit der notwendigen Energie. Insgesamt ist Red Pitaya mit zwei HF-Ein- und zwei HF-Ausgängen ausgestattet. Alle I/Os bieten eine Bandbreite von 50 MHz. Zudem stehen noch vier analoge Hilfseingangskanäle zur Verfügung, die eine Abtastrate von 100 kS/s und eine ADC-Auflösung von 12 Bit bieten.

Das Messsystem basiert auf einem GNU/Linux-Betriebssystem und lässt sich über Software-Schnittstellen programmieren. Als Bedienoberfläche steht ein Webdienst via HTML zur Verfügung.

Die Bedienung ist dabei einfach und intuitiv, zahlreiche Ein- und Ausgangs-Konfigurationen ermöglichen darüber hinaus den nahezu unbegrenzten Einsatz in individuellen Mess-, Steuer- und Regel-Anwendungen. Das Gerät kann problemlos den eigenen Anforderungen entsprechend programmiert werden. Außerdem eignet es sich durch sein breites Anwendungsspektrum ideal für Forschungs-, Entwicklungs- oder Ausbildungszwecke sowie für die Funktechnik.

Frei programmierbar für den individuellen Einsatz

Vertrieben wird Red Pitaya über den Distributor reichelt elektronik. Auch von seinen Maßen kann das universell einsetzbare und frei programmierbare Single-Board-Messgerät punkten: Es misst 107 mm x 60 mm x 21 mm und wiegt 136 Gramm. Mit Red Pitaya kann der Anwender Funk-Frequenz-Signale empfangen und generieren. Das Multifunktionsmessgerät kombiniert die Field-Programmable-Gate-Array- (FPGA-)Technik mit digitaler Signal- und CPU-Verarbeitung.

Das Board verfügt über jeweils zwei analoge HF-Ein- und Ausgänge mit einer Abtastrate von 125 MS/s und einer Amplitudenauflösung von 14 Bit, eine Bandbreite von 50 MHz sowie 16 digitale Ein- und Ausgangs-Pins. Darüber hinaus ist die Platine mit einer Micro-USB-Buchse für den Konsolenanschluss – die auch zur Stromversorgung dient –, einem Micro-SD-Kartenslot, einer RJ45-Buchse für die Ethernet-Verbindung sowie einem USB-Anschluss ausgestattet.

So funktioniert Red Pitaya

Zusätzlich stehen dem Anwender als Erweiterungsmöglichkeiten vier weitere analoge Hilfsein- und -ausgangskanäle zur Verfügung. Red Pitaya basiert auf einem GNU/Linux-Betriebssystem und kann mit verschiedenen Software-Schnittstellen individuell programmiert werden. Die Bedienungsoberfläche für sämtliche Messvorgänge wird über einen Webdienst auf HTML-Basis realisiert. Der Anwender ist dadurch sogar in der Lage, das Gerät über ein internetfähiges Endgerät wie ein Smartphone, ein Tablet oder einen PC beziehungsweise Laptop zu steuern.

Ergänzend zur Red-Pitaya-Hardware steht dem Anwender auch noch der Bazaar Application Marketplace auf der Webseite des Herstellers zur Verfügung. Auf der Online-Plattform können mit nur einem einzigen Klick viele verschiedene kostenlose Open-Source-Anwendungen für die Test- und Messtechnik zum sofortigen Gebrauch heruntergeladen werden. Darüber hinaus ist es möglich, anderen Nutzern eigene Applikationen zur Verfügung zu stellen. Der Red Pitaya Backyard bietet der Community die Möglichkeit, gemeinsam an neuen Applikationen zu arbeiten oder Ergebnisse zu teilen beziehungsweise im Forum mit anderen Red-Pitaya-Usern zu diskutieren und Erfahrungen auszutauschen.

Schutz in einem trans- parenten Gehäuse

Um das Miniatur-Messlabor Red Pitaya sicher vor äußeren Einflüssen zu schützen, hat reichelt elektronik auch ein passendes transparentes Red Pitaya Case mit Belüftungsaussparungen und Logo-Applikation in seinem Lieferprogramm. Das Design des Open-Source-Instruments ermöglicht es, dass alle Steckverbinder weiterhin von außen zugänglich sind.

* Sebastian Schütz beschäftigt sich als Produktmanager mit Red Pitaya bei reichelt elektronik in Sande.

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