Erfassen externer Daten (analog u. digital) mit einem PC

(oder: Ist der redPitaya die Lösung?)

We
man mit einem PC extern analoge Daten messen, Schalterstellungen ermitteln oder etwas externes steuern will, kommt man i. d. R. um externe Zusatzgeräte und Programmierung nicht herum.

In der Urzeiten des PCs (1990er Jahre) gab es drei Kommunikationsschnittstellen nach "draußen":
Diese Schnittstellen waren wohl definiert und beschrieben. Deshalb gab es sehr schnell industrielle Lösungen für Geräte oder auch individuelle Bau- und Programmieranleitungen, wie diese Schnittstellen hard- und software-seitig benutzt werden können, um sie z. B. zum Messen und Regeln zu benutzen.

Die serielle Schnittstelle ist deutlich langsamer als die parallele, was für schnelle Datenübetragungen die Verwendung der mit 8 Datenbits (+ Steuersignale) ausgestatteten parallelen Schnittstelle erforderte. Diese liegt im Signallevel auf TTL-Werten (0 V und 5 V), während die V24 Schnittstelle mit Signalen im Bereich ± 5 V - 12 V arbeitet. Insbesondere die negativen Werte machten bei Schaltungen mit nur einer Speisespannung immer wieder Probleme. Aber die serielle Schnittstelle war ausgelegt, sehr große Leitungslängen im Bereich von hunderten von Metern zu erlauben.

Ein Problem der parallelen Schnittstelle war, dass ein angeschlossener Drucker dem PC sich nicht "vorstellen" konnte, also ihm nicht mitteilen konnte, welches Modell er ist, um dem Druckertreiber die Möglichkeit zu geben, genau passende Druckdaten zu erstellen. Deshalb wurde diese Schnittstelle dann bidirektional, d. h. beide Teilnehmer konnten Daten schicken und empfangen. Das machte diese Schnittstelle zum Kommunikationsmittel für zahlreiche Lösungen zum Anschluss externer Geräte mit hohem Datenaufkommen wie z.B. Scanner. Die parallele Schnittstelle erlaubte aber nur kurze Leitungen im Bereich bis zu einigen Metern.

All das ist inzwischen (fast) Geschichte. An modernen billigen Motherboards wird man sie kaum noch finden. Als erstes verschwand noch in den 1990ern der Gameport, Joysticks führten die analog-digital-Konvertierung selbst durch und wurden über serielle Schnittstelle angeschlossen. Und die aufkommende Anschlussmöglichkeit der USB Geräte wurde immer attraktiver. Inziwschen gibt's auch USB-Anschlüsse, die "nach draußen" wiederum serielle oder parallele Anschlüsse liefern. Aber Vorsicht: Oftmals werden die seriellen Daten nur auf einem TTL Niveau von 0 V / 5 V, die V24 Signale auf den Bereich von
± Spannungen muss man oft selbst umsetzen, z. B. über einen MAX232.

Nach den jüngsten Erfahrungen mit der langfristigen Benutzbarkeit von USB-Vorsätzen (s. u.) scheinen diese aber keine gute Lösung zu sein.

Egal wie, auf dieser Seite geht es um Kom
munikation "nach draußen" und um eine Übersicht, was damit möglich ist und worauf man sich einlässt. Im Laufe der letzten zwanzig Jahre ist mir einiges untergekommen. 

Kleiderbuegel Das ist meine erste Schnittstelle nach "draußen": Sie kam Mitte der 1990er als Bausatz auf den Markt und basiert auf dem LTC1290, einem 8-fachen Analog-Digital-Konverter (12-Bit) und etwas Sekündarelektronik zur Realisierung des Anschlusses an die serielle Schnittstelle.

Zur Nutzung musste man programmieren. Das ging damals noch in MS-DOS 6.2 und QBASIC. Die serielle Schnittstelle wurde über eine feste Adresse wie ein Register angesprochen. Auf diese Weise konnte man die einzelnen Signalleitungen des Steckers setzen und auslesen.

Dazu gab's Beispielprogramme, die als Vorlage für eigene Weiterentwicklung dienten, was wegen der sehr einfachen Syntax von Basic ein lösbares Problem war.

Das IC ist immer noch auf den Markt verfügbar. Diese Schnittstelle
sollte noch zum Laufen gebracht werden können, wenn man es schafft, immer noch die serielle Schnittstelle im PC so ansprechen zu können, wie das vor zwanzig Jahren ging. Das ist eher unwahrscheinlich, denn mit neueren Versionen von Windows zieht sich Windows diese direkte Kontrolle an sich. Auch gibt es kein QBASIC mehr.

Das Kärtchen lag jetzt jahrelang im Keller und ist nicht mehr benutzt worden. Vielleicht ist es wegen modernerer Geräte auch ein Fall fürs Museum.
Velleman K8055 Bausatz für USB Interface (2003, kein Bild):

Dieser Bausatz mit einem PIC-Mikrokontroller war im Vor-Arduino-Zeitalter nicht schlecht: Neben dem Spaß am Bauen konnte man erlernen, mit einem Interface mit 2 8-Bit-Analog-Digital-Eingängen, 2 8-Bit-Digital-Analog-Ausgängen, 5 Digital-Eingängen und 8 Digital-Ausgängen umzugehen. Das macht der Arduino heute umfangreicher, schneller und billiger.

Velleman PCSU1000 (kein Bild) stellt dar:
  • Zweikanal-Oszillop
  • Spectrum-Analysator
  • Transientenrekorder (Signalaufzeichnung über einstellbare Zeit als Datei)

Mein erstes Oszilloskop war vor 45 Jahren ein HAMEG 312-8, ein Zweikanaler. Es funktioniert, nach zwei Reparaturen, sogar noch heute. Allerdings fehlte oft die Speicherfunktion, die damals nur in Geräten in einer für Privatleute unerschwinglichen Preisklasse verfügbar war. Mit dem Vordringen schneller und leistungsfähiger Mikroprozessoren konnten von einiger Zeit "Oszilloskope" entwickelt werden, die nicht mehr eigenständige Geräte darstellen, sondern eigentlich nur eine schnelle Art der Datenerfassung für einen PC bedeuten.

Das PCSU1000 ist schon etwas älter und ein Vertreter dieser Geräteklasse, es gibt viele andere Geräte auch anderer Anbieter, die ich hier nicht aufführe, weil keine Erfahrung damit. Man schaue in die Angebote der Händler.

Das PCSU1000 wird geliefert als komplettes Fertiggerät, mit USB-Kabel, zwei Tastköpfen und Software. Die Software wird (wurde?) von Velleman sauber gepflegt, Updates können von der Webseite geladen werden. Das Gerät wurde noch zu Windows XP Zeiten beschafft; der Umstieg des PCs auf Windows 7 hat
geklappt, bis auf ein paar kleine Treiberprobleme am Anfang.

Unter Windows 10 lief das Gerät leider nicht mehr vom August 2015 bis zum 12. Januar 2016. Es sah zuerst so aus, als wäre die USB-Anmeldeprozedur, bei der ein Dialog zwischen Betriebssystem und eingestecktem USB-Gerät abläuft und dieses sich so identifiziert, dass danach das Betriebssystem weiß, mit welchen Treibern das Gerät anzusprechen ist, in Win 10 anders programmiert und nun vielleicht USB-regelkonformer abläuft als in früheren Versionen von Windows. Dieser Dialog scheiterte. Die eigentliche Ursache: Das Original USB-Kabel bereitete für Windows 10 Probleme. Mit anderen USB-Kabeln war das Problem behoben! (Ein sehr seltsames Problem! Ein seit Jahren benutztes Kabel bereitet plötzlich Probleme auf dem seit Jahren benutzten PC, nur weil das Betriebssystem erneuert wurde). Das Gerät läuft nun wieder einwandfrei, genau so wie auf den vorhergehenden Windows Versionen  XP und 7. Bis auf die Bereitstellung neuer Treiber war bei der weiteren Fehlersuche der Velleman-Support in dieser Sache ein glatter Ausfall und wirklich keine Hilfe.

Dieses Problem hat mich zum Nachdenken über die generelle Verwendung von technischen USB-Geräten gebracht, s. u.


Die Software als Emulation eines Zweikanal-Oszilloskops gefällt: Sie wird bedient wie ein richtiges Oszilloskop. Gut gefallen die Optionen zum mathematischen Auswerten von angezeigten Signalen (Min, Max, Amplitude, Frequenz, Tastverhältnis, u. a. m.), die Möglichkeit, Bilder abzuspeichern (s. die Studien über IR-Lichschranken) und die Möglichkeit, im Transientenrekorder Daten in Files für weitere Auswertungen abzuspeichern.

Schraubt man das Gerät auf, so sieht man, dass die Signalaufbereitung für die 8-Bit-Umwandlung wohl sauber über geschaltete Vorverstärker läuft, denn die Platine ist mit Reed-Relais-Schaltern reichlich bestückt. Die AD-Wandler im Mikrocontroller werden immer mit der Maximal-Amplitude angesteuert.


Für die eigene Nutzung des Geräts zur Datenerfassung gibt es Software (eine dll), mit der man aus eigenen Programmen das Gerät anfassen kann. Das ist noch nicht ausprobiert worden.
Im Großen und Ganzen: Das Gerät gefällt mir gut, wenn es auch vom PC als Anzeige anhängig ist. Man hat also nicht mehr ein klobiges Oszilloskop auf dem Tisch, sondern Bildschirm und Maus, die Tastatur benötigt man nur zum Abspeichern von Daten.

Zieht man in Betracht, dass Oszilloskope mit (fast) gleichen Funktionen Anfang der 1970er Jahre noch den Gegenwert eine VW-Käfers bedeuteten, dann erhält man heute eine tolle Leistung für wenig Geld, es wird erschwinglich. Die Auflösung von 8-bit reicht m. E. für den Alltag aus.

Hinweis: Es gibt von Velleman andere Modelle, ein Kombigerät Oszilloskop (mit etwas geringerer Leistung als das PCSU1000) aber mit Funktionsgenerator, PCGU...

elv DDS130: Funktionsgenerator (Bausatz; kein Bild)
  • Sinus, Dreieck, Rechteck in einem weiten Frequenzbereich
Was nützt das schönste Oszilloskop auf die Dauer ohne einen Funktionsgenerator?  Dem sollte dieser Bausatz abhelfen.
 
Der Zusammenbau beschränkt sich neben dem Einlöten weniger Teile (Platine ist mit SMD-Teilen voll bestückt) auf das Auflöten der Halterungen für die BNC-Anschlüsse, was für meine Begriffe etwas mühsam war. Als problematisch erweist sich, dass die Bohrungen für die BNC-Buchsen in den Halterungen kreisrund sind und nicht durch einen Sekantenabschnitt das abgeflachte Gewinde der Buchse gegen Verdrehungen blockieren. Man kann die Muttern der BNC-Buchsen nicht richtig fassen und fest anziehen. Deshalb neigen die BNC-Buchsen beim Festklemmen der BNC-Stecker zum Durchdrehen.
Das Gerät und die Software liefen auf Anhieb. Das Gerät funktioniert für meine Begriffe gut.

Trotzdem finde ich die Oberfläche der Software, den "skin", etwas albern, weil das "Hilfsgerät" Generator einen riesigen Platz auf dem Bildschirm einnimmt, mit riesigen emulierten 7-Segment-Anzeigen, die man bei hohen Frequenzen, also Zahlen mit vielen Stellen gar nicht mehr auf einen Blick ablesen kann. Das könnte man besser, vor allem, kleiner und ergonomischer machen. Mein Bildschirm hat 1680 Pixel auf der langen Achse: es gelingt nicht, das Velleman-Oszilloskop und die Steuerung für das DDS130 ohne gegenseitige Überdeckung offen zu haben.

Auch hier gibt es wieder zur Kommunikation mit dem Gerät über eigene Programme über eine DLL, die noch nicht ausprobiert wurde. Aber das Projekt "sinnvolle Bedienungsmaske" schwirrt im Kopf herum.

Arduino (uno) (Der erste Alleskönner; kein Bild)

Der Arduino ist sicher ein Geniestreich als einfache Lösung für die Aufgabe "wie mache ich mich mit einem Mikrocontroller vertraut". Besser als manches Entwicklungssystem, das von Mikrocontroller-Herstellern meistens kostenlos angeboten wird. Letztere müssen immer "alles für jeden" können, während sich die Arduino-Umgebung auf den notwendigen Teilbereich reduziert. Das macht die Sache einfacher.

Alle "Beinchen" eines Mikrocontrollers werden zugänglich für eigene Programme in C, was eine Programmierung in einer "lesbaren" Programmiersprache an Stelle eines kryptischen Assemblerprogramms erlaubt. Aber eines ist klar: Ohne Programmierung kommt man nicht zum Ziel, auch wenn man zahllose (Beispiel-) Programme und Lösungen im WEB findet.

Der redpitaya, das Wunderding, das bessere oder beste Oszilloskop bzw. Signalgenerator?

Die Ankündigung des redpitaya war schon eine kleine Sensation. Kann Alles, macht Alles.

Aber ist der Redpitaya das beste Oszilloskop?

Im Detail ist es aber ganz unterschiedlich zu den oben genannten (Basis-) Geräten. Es rutscht immer mehr in die Richtung: Software ermöglicht alles!

Wer, wie ich, einen redpitaya bestellt, erhält zuerst einmal ein "nacktes" Gerät mit nur
einem Verweis auf die Webseite von redpitaya.com und mit einem kurzen Adapter USB-A-Buchse auf USB-B-Stecker. Mit diesem "nackten" Gerät kann man überhaupt nichts anfangen. Denn es fehlen wichtige Zubehörteile.
Das redpitaya kommt "nackt" mit vier kurzen Pfosten mit einem 3 mm Gewinde daher. Will man es auf dem Basteltisch einsetzen und will die Erfahrung von Murphy's Law "Ein Werkzeug fällt immer so ins Gerät, dass es den maximalen Schaden anrichtet" vermeiden, dann empfiehlt es sich m. E. unbedingt, ein Gehäuse mitzubestellen. Denn schon ein kleines abgeknipstes Drahtende, das vorwitzig genau auf der Platine landet, könnte das Aus für das Gerät bedeuten. Das Gehäuse hat aber immer noch große Öffnungen, die zur Luftführung auch vorhanden sein müssen.

Die Anschlüsse "nach außen" sind die vier goldenen SAM-Buchsen und die beiden Buchsen für Pfostenstecker. Für den Anschluss üblicher Tastköpfe sind Adapter SAM Stecker => BNC Buchse erforderlich. Die Pfostenstecker kann man ggf. später zusammen mit passendem Kabel beschaffen, wenn man an die dort aufgeschalteten Signale zugreifen will.

Als externes Netzteil habe ich auf ein vorhandenes 1,6 A Stecker-Schaltnetzteil gesetzt, das im ersten Betrieb nur wenig warm wurde. Die typische Stromaufnahme soll < 1 A sein. Die Versorgung über ein USB-Kabel ist problematisch: Die Stromaufnahme ist für den Kabelquerschnitt zu hoch. Mein USB-Kabel hat eine Länge von 1 m, an dem Stift der Pfostenmulde, an dem die 5 V Speisespannung anliegen sollte, liegen nur 4,25 V an. Die Arbeitsspannungen von
± 3,3 V werden aber sauber erzeugt

Man sieht also, es ist einiges an zusätzlichem Zubehör nötig.

Warum ist das so?

Alle oben genannten Geräte haben intern Logik. Diese ist entweder hart-verdrahtet, wie in der Schnittstelle mit dem LTC1290. Oder, in den anderen Geräten sind Mikrocontroller am Werk und die beziehen ihre "Logik" aus EEPROMs, die sich ggf. sogar mit Updates auffrischen lassen. Beim Einschalten lesen die Mikrocontroller ihre Vorgaben aus dem EEPROM (oder Flash-Speicher) und können dann mit dem steuernden PC "reden".

Der redpitaya hat eine ganz andere Grundlage. Er ist mit einem 2-fach Prozessor mit ARM-Architektur ausgestattet und ist deshalb ein eigenständiger Computer. Ein Computer kann aber ohne Betriebssystem nichts. Das Betriebssystem ist ein Embedded Scalable Linux! Dieses "Ecosystem" genannte muss man erst einmal mit dem PC von redpitaya als zip-File herunterladen. Dieser Zip-file muss auf die Micro-SD-Karte entpackt werden. Seltsamerweise hat man die Files mit einer Masterdirectory "ecosystem-0" ins Zip-Archive gepackt, die mitextrahiert würde, wenn man den Zip-File einfach auf die SD-Karte entpacken würde. Man muss im Entpackerprogramm also erst einmal in dieses Verzeichnis klicken, um auf dieser Ebene alle Files und Verzeichnisse zu selektieren und auf die SD-Karte zu extrahieren, mit relativen Pfadnamen! Kann das benutzte Entpackerprogramm dieses nicht, dann bleibt nichts anderes übrig, den Zip-File mit Pfadangaben lokal auf dem PC in ein beliebiges Verzeichnis zu entpacken und danach die kompletten Inhalte des "ecosystem-0" Verzeichnisses auf die SD-Karte zu kopieren. Dort müssen in der obersten Ebene die Files "boot.bin, uImage, devicetree.dtb, ..." neben den Verzeichnissen "bin, sbin, ..." liegen. Achtung: Hier wird UNIX/LINUX gefahren, und hier sind Datei- und Pfad-Namen "Case-sensitive", d. h. empfindlich für Groß- und Kleinschreibung. DOS und Windows kennen das nicht! Also nichts an den Namen ändern!

Erst wenn man das Betriebssystem auf die SD-Karte geladen hat und diese in den redpitaya gesteckt hat, ist dieser betriebsfähig.

Hat man dann die Minimalkonfiguration LAN und Stromversorgung eingestöpselt, kann es losgehen.
Und zwar als Netzwerkkomponente(!) und nicht als ein nur einem PC zugeordnetes Periphergerät.

Der mögliche WLAN Anschluss ist nicht unkritisch und zeigte hier folgendes Verhalten: Der WLAN Adapter von EDIMAX kam wegen des Poststreiks 2015 sehr verspätet an, in der Zwischenzeit wurde über ein Patch-Kabel mit meinem DSL-Router gearbeitet. Das Einstöpseln des Adapters in die USB-Buchse zeigte dann zwar den redpitaya als Access-Point an, er ist aber nicht ansprechbar. Nach dem Aufschalten über USB und Aufbau einer Terminal-Verbindung war sichtbar, dass der Netzwerkaufbau nicht vollständig abgelaufen war und der redpitaya keine zugewiesene IP-Adresse hatte. Erst die Verbindung mit einem LAN-Kabel mit dem DSL-Router und ein Reboot des redpitaya zeigte einen ordentlichen Netzwerkaufbau. Der redpitaya ist dann der WLAN Access-Point, man muss sich vom PC aus dort einloggen und kann dann sogar ganz normal über die Strecke PC => redpitaya => DSL-Router ins Internet gehen. Der Wert des WLAN-Adapters ist also fragwürdig, weil zum Betrieb (zumindest zum Booten des redpitaya) dieser eine Netzwerkverbindung über Kabel benötigt.


Und in der Tat: das Ansprechen des redpitaya im Internet-Browser (hier: Firefox) klappte fast sofort. Es wird seltsamerweise empfohlen, den redpitaya über die vergebene IP-Adresse anzusprechen. Dazu musste ich aber erst einmal in meiner FRITZ!Box nachschauen, unter welcher IP-Adresse sich der redpitaya angemeldet hatte. Alternativ macht man ein cmd-Fenster auf und tippt
ping redpitaya ein. Dann sagt Windows, unter welcher IP-Adresse das Gerät im Heim-Netz verfügbar ist. Eigentlich ist das überflüssig, denn der Browser findet das Gerät auch, wenn man in der Adresszeile einfach nur redpitaya eintippt.

Man stellt dann fest: Der redpitaya läuft, aber kann nichts: Funktionen muss man erst quasi als App von der Webseite, dem "bazaar" von redpitaya auf das Gerät(!) laden und aktivieren! Dann kann man ihn benutzen, als Oszilloskop, Funktionsgenerator (oder auch beides zusammen), Spektrumanalysator und einer wachsenden Anzahl von anderen Applikationen. Der Winzling
kommuniziert also direkt über's WEB mit seinen Schöpfern, sagt mir, ob mein Softwarestand aktuell ist, u.a.m.

Hat man seine App geladen und über den Run-Knopf aktiviert, läuft das z. B. Oszilloskop. Interessanterweise über eine umfängliche, mit Java-Script Zeilen vollgestopfte HTML-Seite, die vom redpitaya kommt. Und das geht dann genauso mit einem Tablet und/oder einem Smartphone. Allerdings ist die Bedienung auf dem Tablet durch Tippen nicht so funktionell wie mit der Maus am PC, weil einige Buttons zu klein sind; auf dem Smartphone ist es "im Prinzip möglich", aber eine Freude ist das nicht, weil nun wirklich nichts mehr komplett auf einen Schirm passt und man vor lauter Wischen kaum noch weiß, wo man gerade ist. Aber für Gucken in Sonderfällen: Es geht! Aber
selbst die PC-Version kann mit dem Zweistrahl-Oszilloskop von Velleman im Umfang nicht konkurrieren, der Funktionsumfang wirkt eingeschränkt.

Noch erstaunlicher ist das Ansprechen des redpitaya über PuTTy und WinSCP. PuTTy muss downgeloaded und kann in jedem Verzeichnis abgelegt werden. Hier gibt es auf dem PC einen speziellen Folder auf einer meiner internen Platten (nicht C:\) ...\redpitaya\ in das Alles für redpitaya aus dem Web Geholte abgelegt wird. Dort wurde das PuTTY.exe hinbugsiert. Wird es gestartet, so kann man sich wieder mit
redpitaya auf dieses hängen und als user root mit dem password root einloggen. Mit einer ordentlichen Terminalemulation bewegt man sich im redpitaya wie auf einem (UNIX-)LINUX-PC! Selbst "sh" and "awk" sind verfügbar. Der "disk free" Befehl df zeigte mir, dass von den 16 GB der SD-Karte noch 14,5 GB frei waren. Die SD-Karte ist als Readonly file-system gemountet, nur das /tmp Verzeichnis liegt im DRAM und man kann in dieses Verzeichnis in Files schreiben. Das /tmp ist volatil, wird der redpitaya vom Strom genommen und wieder gestartet, ist dort alles weg. WinSCP erlaubt ein Aufsetzen per Explorer auf das Filesystem des redpitaya und erlaubt z. B. das Kopieren von Dateien aus dem redpitaya auf den PC. PuTTy und WinSCP sind nötig, weil die Kommunikation mit dem redpitaya auf einem Secure Level erfolgt, den "normale" Terminal-Emulatoren wie Hyperterminal nicht unterstützen. Gescheitert ist der Versuch, den NAS-Bereich meiner FRITZ!Box zu mounten, um dort Dateien hinzuschieben. Ich vermute Protokollprobleme.

Eigene Programme kann man auf die verschiedensten Weisen erstellen: Es gibt eine Entwicklungsumgebung, aber, wenn ich's richtig verstanden habe, nur auf Linux. In der kann man in C Applikationen schreiben, die dann auf den redpitaya geladen werden.  Man kann über Basisbefehle und Scripts auf dem redpitaya auch Mini-Applikationen schreiben. Es gibt auf dem System eine System-Uhr, die man mit dem date-Befehl setzen kann. Man kann auch Python lokal installieren und über Python-Programme und SCPI-Befehle den redpitaya steuern.

Aber das fällt einem nicht in den Schoß! War die Entwicklung eines Basic-Programms für die LTC1290er Schnittstelle oben nur eine Sache weniger Zeilen und die Nutzung des Velleman K8055 schon um einiges komplexer, so liegen doch relativ einfache, aber komplett durch PC-Programme kontrollierte externe Situationen vor. Dasselbe gilt für das Oszilloskop und den Funktionsgenerator. Mit dem Arduino öffnet sich die Peripherie für das Programmieren und auf dem redpitaya sind die Tore noch viel weiter offen. Man kann, wenn man es kann! Oder besser: wenn man es könnte? Für den LTC1290 reicht im Prinzip das Datenblatt, für den K8055 der Schaltplan und die Dokumentation mit den wenigen Seiten über die Subroutines in der DLL.
An detaillierte Informationen über den Arduino ist trotz WEB und Community schon schwerer zu kommen. Und über die ganzen Optionen im Umgang mit dem redpitaya muss man sich auf zahlreichen Webseiten die Information zusammensuchen. Da ist das Erlernen der als Basis dienenden Programmiersprachen fast das kleinste Problem. Dieses Klavier hat immens viele Tasten! Und vor den Erfolg haben die Götter den Schweiß - oder Fleiß -, hier in Zeit gemessen, gesetzt. Die lange Referenzliste des redpitaya ist sicher eindrucksvoll, aber ich vermute mal, der Einsatz wird als hochintelligenter Messwerterfasser in Versuchsständen erfolgen. Nicht mit den Applikationen, die vom Hersteller auf den Webseiten angeboten werden, sondern mit dedizierten Programmen.

Für die oben genannten Bausätze und den Arduino liegen detaillierte Schaltpläne und Funktionsbeschreibungen vor. Für den redpitaya nicht! Das Gerät ist eben ein Open-Source-Projekt, eine geschickte Formulierung, denn "Source" steht üblicherweise für den Quellcode von Programmen, aber nicht für hardwarerelevante Unterlagen. Hier verhält sich der Hersteller ganz proprietär, nichts mit "Open". Es wäre aber sicher sehr hilfreich, wenn zumindest Teile, wie die Auslegung der Ein- und Ausgänge (z. B. welchen Strom können die analogen Ausgänge in den Pfostenmulden liefern, u. a. m.) offengelegt würden. Neuerdings gibt es vom Hersteller neue Applikationen, die nicht mehr "Open" sind, sondern als teure Software kostenpflichtig erworben werden muss.

Noch ein Blick auf die Auflösung: Die beiden Haupt-Eingänge werden mit 14 Bit aufgelöst. Das ist bei 1 V eine Stufung von 61 µV. (1 V / (214 - 1)). Diese Stufung ist konstant und nicht dynamisch einstellbar (Über einen Jumper kann der Eingang auf 20 V eingestellt werden). Bei meinen PC-Oszilloskop kann der Eingang zwischen 50 mV und 20 V pro Skaleneinheit eingestellt werden, ein Bereich von 4000. Damit ergibt sich 1 V / 4000 = 250 µV. Dieses durch 61 µV geteilt ergibt eine Auflösung von 4 Bit. Die Auflösung geht mit 1 V / 2n herunter: 1 V = 14 bit, 500 mV = 13 bit, 250 mV = 12 bit, 125 mV = 11 bit, usw.

Wer also ein fertiges Gerät im Sinne eines Oszilloskops und/oder eines Funktionsgenerators sucht, fährt meines Erachtens mit einem eigenständigen Gerät besser. Wer extern messen und steuern will, könnte mit einem Arduino anfangen und vielleicht zum Ziel kommen. Wer den Löwen an Leistung und Vielfalt, redpitaya, meistern will, muss sich auf viel Zeit für dessen Dressur und die Ausbeutung seiner großen Fähigkeiten einstellen.

Die Verwendung von USB-Geräten:

Die oben genannten Erfahrungen mit der langfristigen Verwendung des Velleman Oszilloskops PCSU1000 haben mich zum Nachdenken über die Verwendung von USB-Geräten gebracht. Nach 21 Jahren PC-Anwendung im privaten Bereich und dem Wechsel von Win 3.1 => Win 98 SE => Win XP => Win 7 => Win 10 bleibt festzustellen, dass mit jedem Wechsel mindestens ein USB-Gerät auf der Strecke blieb.
 
Das erste war ein Farbdrucker eines bestimmten Herstellers, für den unter dem neuen Betriebssystem kein neuer Treiber bereitgestellt wurde (Win 98 => Win XP). Auf eine Anfrage per E-Mail erklärte der Support nassforsch, ich müsse eben einsehen, dass ein Upgrade nicht für alle Geräte möglich oder sinnvoll sei. Drucker und Scanner dieses Herstellers sind für mich seitdem auf der schwarzen Liste. Mit dem Übergang auf Win 7 sind mir für einen Scanner wichtige Nebenapplikationen verloren gegangen. Diese mit dem Scanner gelieferten sehr guten Applikationen waren ursprünglich nur eine vom Scannerhersteller zugekaufte Anwendungs-Suite, die nicht mehr gewartet wurde und für die der Scannerhersteller auch keine Verantworung übernahm, da sie als kostenlose Dreingabe betrachtet wird.

Nun hätte es beinahe das noch gut laufende Oszilloskop erwischt.

Die Schlussfolgerung: Messgeräte werden nicht mehr als USB-Vorsätze gekauft, sondern nur noch als eigenständige Geräte. Sie mögen dann vielleicht etwas teurer sein, aber laufen unabhänigig von einem externen Gerät. Sie mögen eine USB-Option zur Datenübetragung haben, was u. U. schön sein kann, aber nicht lebenswichtig für die Gerätefunktion ist.

Das erste Gerät als Ersatz bzw. Ergänzung für das PCSU1000 war ein eigenständiges Hantek DSO 5062B 60-MHz Oszilloskop, das intern mit einem imbedded LINUX läuft und einen recht brauchbaren Eindruck macht. Dieses bietet zwar auch einen USB-Anschluss an einen PC mit Windows, der nach ein paar Problemen sogar mit Win 10 zum Laufen gebracht werden konnte, aber die mitgelieferte PC-Software kann nun überhaupt nicht mit dem PcLab 2000 SE von Velleman oder der Gratis-Software zum redpitaya konkurrieren. Das Gerät kann es selbst viel besser. Und hoffentlich sehr lange, weit über die nächsten Windows-Versionen (die es ja angeblich nicht mehr geben soll) hinaus.





Version: 1.25  Copyright: Rolf Süßbrich, Dortmund,  07.03.2016