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Programmierbare Messplattform auf Linux

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Für die Mess- und Prüftechnik sowie Datenerfassung bietet Red Pitaya die Open-Source-Plattform STEMlab. Sie ist jetzt mit verbesserten Spezifikationen lieferbar. Unter anderem einen leistungsfähigeren FPGA.

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StemLab 250
StemLab 250
(Bild: Red Pitahaya)

Messgeräte auf Basis von Open Source lassen sich an die jeweilige Messaufgabe anpassen und sind oft eine Alternative zu teuren, dedizierten Mess- und Steuergeräten. Mit STEMlab bietet Red Pitaya eine auf Linux-basierte Plattform, die sich rekonfigurieren lässt und vollständig über Software steuerbar ist. Mit dem STEMlab 250-12 kommt jetzt ein Modell auf den Markt, das laut Anbieter ein größeres FPGA bietet, um damit in Echtzeit Signale zu verarbeiten. Hinzu kommt eine schnellere analoge Front- und Back-End-Verarbeitung. Für alle, die ihre Messdaten mobil und aus der Ferne steuern wollen, bietet die Web-App-Benutzeroberfläche Zugriff über Ethernet oder WiFi.

Das Messmodul lässt sich beispielsweise als Oszilloskop, Logikanalysator, Signalgenerator oder Spektrumanalysator verwenden. STEMlab 250-12 umfasst ein Zweikanal-Modul zum erfassen von Signalen mit 12 Bit und 250 MS und ein Zweikanal-Modul, um Signale zu generieren. Dieses bietet eine Auflösung von 14 Bit und 250 MS. Weiterhin verbaut ist eine CPU des Typs Zynq-7020-Dual-Core-ARM-Cortex-A9 sowie FPGA, DDR-Speicher mit 1 GByte und eine 1-GBit/s-Ethernet-Schnittstelle.

Die technischen Details

Der verbaute A/D-Wandler bietet eine Auflösung von 12 Bit, einen Frequenzgang bis 45 MHz (±0,5 dB) bzw. 60 MHz (–3 dB) und eine Kanaltrennung >60 dB (DC bis 100 MHz) für genaue und saubere Signale. Es stehen zwei Eingangsspannungsbereiche mit ±1 V und ±20 V bereit. Die Ausgänge können DC-Signale bis 60 MHz liefern, mit einer Ausgangsspannung von ±5 V an einer 50-Ohm-Last oder max. ±10 V an einer hochohmigen Last.

Abschwächungsfaktor, Verstärkungsfaktor und Triggerpegel sind per Software wählbar. Das Board verfügt über einen vorderseitigen BNC-Trigger-Eingang und einen rückseitigen SMA-Referenztakt-Eingang (10 MHz). Mit Anstiegs-/Abfallzeiten von 13 ns (Eingang 1/20) bzw. 11 ns (Eingang 1/1) ist das Modul in der Lage, schnelle Signale zu erfassen. Zu den verschiedenen Schnittstellen gehören USB, SPI, I²C sowie 16 GPIOs. Darüber hinaus stehen dem Anwender vier langsame Analogeingänge und -ausgänge zur Verfügung. Power over Ethernet (PoE) ist auf Anfrage erhältlich.

Die kreditkartengroße Anwendung ist ausgelegt für Betriebstemperaturen von 0 bis 55 °C und lässt sich zwischen –20 bis 85 °C lagern. Zum Schutz ist es wahlweise als OEM-Modul oder in einem Aluminiumgehäuse erhältlich.

Start als Open-Source-Projekt

Das slowenische Privatunternehmen Red Pitaya wurde 2013 gegründet. Für industrielle Anwendungen hat das Unternehmen STEMlab als eine komplette Mess- und Prüfumgebung entwickelt. Es besteht aus einem Board, einer Quellcode-Bibliothek und einem Markt für Applikationen. Über die eigene Community können sich Entwickler und Interessierte untereinander austauschen. Beispielsweise können so Verbesserungen in künftige Generationen einfließen.

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