|
Met deze signaalrecorder registreert u vier traag variërende signalen over een lange periode. De signalen worden in real-time op het scherm weergegeven, digitaal of analoog. De metingen worden automatisch opgeslagen op uw harde schijf voor later gebruik. Het apparaatje wordt gevoed via de USB-kabel. |
Kennismaking met de hardware PCRU01
De pakketomvang
Deze schattige kleine signaalrecorder van Velleman Instruments is voor een prijs van ongeveer € 50,00 via internet te koop bij diverse postorderbedrijven. Het apparaatje wordt in een keurig doosje geleverd samen met een USB-kabel met een lengte van 45 cm. Een kunststof zakje waarin de recorder en de kabel passen hoort er ook bij. Een handleiding en de noodzakelijke software ontbreken echter. Wél zit in het doosje een foldertje, waarop de link is vermeld naar de website https://manuals.velleman.eu/ waar u, na enig zoeken, deze onontbeerlijke attributen kunt vinden.
U kunt echter beter naar https://www.vellemanprojects.eu/support/downloads/?code=PCRU01 gaan, want daar staan alle gegevens die u nodig hebt overzichtelijk op één pagina.
 |
| De pakketomvang van de PCRU01. (© 2019 Jos Verstraten) |
Het apparaat wordt geleverd in een stevige aluminium behuizing van slechts 85 mm x 40 mm x 14 mm. Uit de rechter zijkant ontspruit een kabeltje dat eindigt in vijf uiterst dunne gekleurde adertjes met idem mini-clips. In deze zijwand zit ook een rode LED die gaat knipperen als het apparaat actief is. In de linker zijkant zit een micro-USB connector waarmee u de signaalrecorder via de meegeleverde kabel op een USB-poort van uw Windows-PC kunt aansluiten. Ook hier treft u een rode LED aan die gaat branden als u het apparaat verbindt met de USB-poort.
 |
| De signaalrecorder PCRU01 van Velleman Instruments. (© 2019 Jos Verstraten) |
Zoals uit de onderstaande foto blijkt, zit in het apparaat een klein printje dat is volgestouwd met elektronica. Rond de USB-connector kunt u de voedingsschakeling vinden, die uit de +5 V van de USB-poort symmetrische voedingen maakt voor het voeden van de analoge ingangsschakelingen van het apparaat. Een chip is hier niet te bekennen, maar wél twee transistoren, een aantal zenerdioden, elco's en een spoeltje. Hoe de ontwerpers te werk zijn gegaan is dus niet te achterhalen. Links zitten twee analoge multiplexers van het type 74HCT4051D die standaard zijn geworden in dit soort schakelingen waar softwarematig weerstandsdelers worden ingesteld. Daarnaast staat een dubbele op-amp van het type T272C. Hart van de schakeling is uiteraard de microcontroller, in dit geval een PIC18F24K50 van MicroChip. Deze bevat een tien bit brede ADC, twee bit meer dan de 8 bit schakelingen waarmee de meeste goedkope dataloggers werken.
 |
| De volledige elektronica van de PCRU01. (© 2019 Jos Verstraten) |
Velleman Instruments geeft de volgende specificaties op voor deze PCRU01:
- Aantal ingangskanalen: vier
- Ingangsweerstand: 100 kΩ ieder kanaal
- Koppeling: DC
- Spanningsbereiken: ±0,4V ~ ±0,8 mV ~ ±2 V ~ ±4 V ~ ±8 V ~ ±20 V
- Nauwkeurigheid: ±3 % volle schaal
- Resolutie sampling: 10 bit
- Resolutie digitale meters: 10 mV
- Sample-rate: 1.000 samples/s max.
- Tijdbasis: 0,1 s/div ~ 1.000 s/div in 13 stappen
- Afmetingen: 85 mm x 40 mm x 14 mm
- EAN-code: 5410329661311
Twee belangrijke opmerkingen
De massa-aansluiting van de recorder, de zwarte clip, is rechtstreeks verbonden met de massa van de USB-kabel en dus ook met de massa en de aarding van uw PC. U mag deze clip nooit verbinden met een punt dat spanning voert ten opzichte van de aarde. U mag geen spanningen groter dan ±30 V op de ingangen aansluiten!
Kennismaking met de software pcru01_setup_v1.02
Installeren
De software is alleen beschikbaar voor Windows-platforms en wel voor de versies XP, Vista, 7, 8, 8.1 en 10. U downloadt de software als ZIP-bestand waar, na uitpakken, één EXE-bestand blijkt in te zitten. Het installeren van de software werkt volledig probleemloos. Er wordt een snelkoppeling PCRU01 op uw bureaublad geïnstalleerd.
Installeren van de USB-driver
Vervolgens kunt u de PCRU01 aansluiten op een USB-poort van uw PC. Het installeren van de noodzakelijke USB-driver gaat volledig automatisch.
Het venster van de software
Na dubbelklikken op de snelkoppeling verschijnt het onderstaande venster op uw scherm. Links boven staat het grote signaalvenster waarin de vier traces die het verloop van de vier ingangsspanningen presenteren worden geschreven. De software biedt vrij rudimentaire functies wat wel als voordeel heeft dat u er meteen mee aan de slag kunt, ook zonder de handleiding te bestuderen.
In 'Voltage Range' kunt u de gevoeligheid van de vier kanalen instellen. Door 'ON' aan of af te vinken kunt u de kanalen individueel in- of uitschakelen. In 'Time/Div.' stelt u de tijdbasis snelheid in van 1.000 s/div tot 0,1 s/div.
Met 'RUN' en 'SINGLE' start u het samplen van de ingangsspanningen continu of eenmalig. In het eerste geval wordt onmiddellijk gestart met het volschrijven van een nieuw signaalvenster als het vorige vol is, in het tweede geval wordt slechts één signaalvenster volgeschreven en stopt de software nadien met samplen.
 |
| Het venster van de software. (© 2019 Jos Verstraten) |
De vijf menu's bieden geen opmerkelijke opties.
- File-menu
Hiermee kunt u het signaalscherm en de gesampelde data opslaan, printen en weer oproepen. De schermen worden opgeslagen als .PNG- of .BMP-bestanden, de data als .TXT-bestanden. Met de 'Autosave'-functie wordt iedere meetcyclus onder de door u geselecteerde naam automatisch weggeschreven naar uw harde schijf. Een meetcyclus wordt hierbij gedefinieerd als de tijd tussen het starten van de meting door het aanklikken van de 'Run'-knop en het stoppen van de meting door een tweede klik op deze knop. - Edit-menu
Met dit menu kunt u het actuele signaalscherm kopiëren naar het klembord van Windows en dit in een andere applicatie weer inplakken. - Options-menu
In dit menu kunt u de kleuren en de 'skin' van het signaalvenster aan uw eigen wensen aanpassen. De 'skins' die u kunt selecteren stellen niet veel voor. De diverse onderdelen van het scherm krijgen een ander kleurtje, dat is alles. In dit menu zit ook de 'Calibrate'-functie, lees verder. - View-menu
Met dit menu kunt u horizontale en verticale markers instellen en omschakelen naar het 'DVM Display', lees verder. - Help-menu
Geeft het versienummer van de software (1.02) en zet de handleiding in een afzonderlijk venster op uw scherm.
Met de optie 'Calibrate' uit het Options-menu kunt u de vier ingangen van het apparaat kalibreren. U moet de vier ingangen loskoppelen, waarna u op de knop 'OK' klikt in het onderstaande linker venster. Na één seconde verschijnt het rechter venstertje op uw scherm en is de kalibratie voltooid. Wat er nu precies wordt gekalibreerd is niet duidelijk. Na zo'n operatie staat er nog steeds een offset van 20 mV tot 40 mV op de vier kanalen als de vier ingangen worden kortgesloten naar de massa.
 |
| Het kalibreren van de vier ingangen. (© 2019 Jos Verstraten) |
Die offset blijkt heel goed als u de data weergeeft onder de vorm van een .TXT-bestand (Menu 'File', optie 'Save Data'). Zoals uit de onderstaande weergave van het geproduceerde tekstbestand blijkt, zouden de vier meetwaarden natuurlijk op 0.000 V moeten staan na een kalibratie, maar springen de gemeten spanningen in dit voorbeeld af en toe naar -0,039 V.
U ziet in deze figuur welke gegevens het programma in het tekstbestand opneemt. De kolommen CH1 tot en met CH4 geven blijkbaar de absolute waarde van de samples in het signaalvenster, waarbij 0 overeen komt met de laagst mogelijke waarde en 1.023 met de hoogst mogelijke waarde.
 |
| De gegevens die in het tekstbestand worden opgenomen. (© 2019 Jos Verstraten) |
Een van de nadelen van de rudimentaire software is dat u geen mogelijk hebt de nullijn van de vier kanalen in verticale richting over het scherm te verplaatsen. Dat heeft tot consequentie dat de vier traces over en door elkaar heen worden geschreven. In onderstaand voorbeeld hebben wij bijvoorbeeld een sinus met een zeer lage frequentie aan de vier kanalen aangeboden en de verticale versterkingen ingesteld op ±20 V, ±8 V, ±4 V en ±2 V. De vier traces hebben alle vier dezelfde nulreferentie midden in het scherm! In dit voorbeeld zijn de vier traces goed te onderscheiden. Er zijn echter tal van applicaties te bedenken waar het ontberen van positie-regelaars een groot gemis is.
Dit is des te vreemder omdat de fabrikant reclame maakt voor dit product met foto's waarop de vier traces wél rond afzonderlijke nul-referenties in het signaalvenster zijn geschreven.
 |
| Bij gebrek aan positie-regelingen hebben de vier traces dezelfde nulreferentie. Rechtsonder hoe de traces volgens de foto's op de site van de fabrikant worden geschreven. (© 2019 Jos Verstraten) |
In hetzelfde plaatje ziet u ook de werking van de twee horizontale en twee verticale markers, optie 'Markers dV & dt' in het 'View'-menu. U kunt deze met de muis verplaatsen, rechts onder in het beeld verschijnt de door de software berekende verschilspanning dV en verschiltijd dt.
Met de optie 'Print' in het 'File'-menu kunt u het signaalvenster printen op uw systeemprinter. Na het aanklikken van deze optie verschijnt een nieuw venstertje 'Print Preview' op uw scherm. Op ons systeem (Windows 7 Professional) werkt dit niet, het venstertje is volledig zwart. Gelukkig werkt het printen wél.
Adding comment text on the signal screen
Als u met de rechter muisknop in het signaalvenster klikt verschijnt een venstertje 'Add Text' op uw scherm. Na klik op de knop 'Add text on Screen' kunt u deze tekst toevoegen aan het signaalvenster. Door met de rechter muisknop op een gewenste plaats te klikken wordt de tekst dáár geplaatst.
 |
| Het invoegen van commentaar in het signaalvenster. (© 2019 Jos Verstraten) |
Een groot gebrek van de software is dat er geen mogelijkheid is ingebouwd om een trigger-voorwaarde in te stellen. Bij vrijwel alle soortgelijke apparaten is deze handige optie wél aanwezig. U kunt dan bijvoorbeeld instellen dat het apparaat begint met de ingangsspanningen te samplen en weer te geven als de spanning op kanaal 1 groter wordt dan 1 V. Een dergelijke trigger-faciliteit is in feite onmisbaar als u een signaalrecorder wilt gebruiken voor het onderzoeken wat de oorzaak is van een slechts af en toe optredende fout in een schakeling. Met deze PCRU01 kan dat niet, hetgeen een groot gemis is. Het lijkt ons toch niet zo'n groot probleem om een dergelijke optie in de software in te bouwen!
De full-screen weergave
Het programma biedt de normale Windows-mogelijkheid het venster als volledig scherm op uw monitor te zetten. Terwijl bij de meeste programma's dan alle elementen van het venster worden uitvergroot, blijven bij deze software alle elementen even groot en wordt alleen de achtergrond schermvullend weergegeven, zie onderstaande figuur. Een vrij nutteloze optie, die dringend correctie behoeft!
 |
| De manier waarop het venster 'full-screen' wordt weergegeven. (© 2019 Jos Verstraten) |
As u deze optie in het 'View'-menu aanklikt verandert het signaalvenster in een digitale voltmeter. In vier displays wordt de momentane waarde van de vier ingangssignalen weergegeven. Onder iedere DVM kunt u 'Max' en 'Min' aanvinken. De software geeft dan de minimaal en maximaal gemeten spanningen weer, mét datum en tijd van de meting.
Heel erg vreemd is het feit dat in deze optie de instellingen in 'Voltage Range' geen enkele invloed hebben op de meting. In alle zes ranges blijft de uitlezing staan op '00.00 Vdc', de decimale punt wordt niet verplaatst. De meetresolutie is dus in alle bereiken ±10 mV.
 |
| De presentatie van het 'DVM Display'. (© 2019 Jos Verstraten) |
Maar er zijn meer vreemde zaken aan de hand! Wij stelden de vier kanalen in op '±8 V' en sloten deze aan op een spanningsreferentie van exact 5,000 Vdc. Zoals uit de bovenstaande afbeelding blijkt berekende de software dat er op alle kanalen een spanning van 04,97 V aanwezig was. Een uitstekend resultaat, dus. Maar, als wij de 'Voltage Range' op '±0.4 V' schakelden en de meters dus overstuurden beweerde de software dat er exact 00,40 Vdc op de ingangen aanwezig was. En in de standen '±4 V' was er volgens de software een ingangsspanning van 03,98 Vdc aanwezig. Alleen in de standen '±0.8 V' en '±2 V' gaf het display het bekende overrange-symbool '--,-- Vdc' weer, zoals het hoort.
Dat is heel vervelend, want dat betekent dus dat als de kanalen per ongeluk worden overstuurd u dat soms niet ziet en dat wat op de display's wordt weergegeven net zo goed een veel te lage spanning kan zijn. Slordig!
PCRU01 Software Development Kit
Voor de programmeurs onder de lezers/lezeressen wordt er nog op gewezen dat op de reeds genoemde link onder code pcru01_sdk_v1.0.zip een Dynamic Link Library PCRU01.DLL ter beschikking staat, waarmee u uw eigen software voor het uitlezen van de data van de recorder kunt ontwikkelen.
De Velleman PCRU01 getest
De nauwkeurigheid van de digitale meters
Uit de voorgaande afbeelding valt af te leiden dat de signaalrecorder vrij nauwkeurig werkt in de DVM-modus. Volgens de specificaties is de nauwkeurigheid ±3 % van de volle schaal. Bij de meting van de 5,000 V spanningsreferentie was de nauwkeurigheid 0,6 %, veel beter dus. Wij hebben deze ene meting uitgebreid door zeer nauwkeurige gelijkspanningen, gegenereerd met een digitaal instelbare labvoeding, aan de vier ingangen aan te bieden en de resultaten van de vier display's weer te geven in de onderstaande tabel. De resultaten zijn werkelijk uitstekend te noemen!
 |
| De nauwkeurigheid van de vier digitale meters. (© 2019 Jos Verstraten) |
Volgens de spec's hebben de vier kanalen ingangsweerstanden van 100 kΩ. Ook dat hebben wij dynamisch getest door de spanningsval over een serieweerstand te meten tijdens een meetcyclus. Uit de metingen volgt dat de ingangsweerstand van de vier kanalen met maximaal ±5 % afwijking aan de specificatie voldoet.
De nauwkeurigheid van de tijdbasis
Bij het experimenteren met de PCRU01 leek het alsof de tijdbasis niet erg nauwkeurig was. Een test bevestigde dit vermoeden. Met de twee verticale cursors werd de periode van een sinus van exact 1 Hz gemeten, zie onderstaande figuur. Volgens het apparaat was de periode van dit signaal gelijk aan 840 ms, onze digitale scope gaf 996 ms aan. Deze afwijking komt overeen met een procentuele fout van niet minder dan 16 %!
Met een chronometer werd handmatig de meetperiode gemeten met de tijdbasis geschakeld op 1 s/div. Het scherm telt 17 divisions, de meetperiode zou dus 17 seconden moeten bedragen. De chronometer gaf 18 seconden aan.
 |
| Meten van de nauwkeurigheid van de tijdbasis. (© 2019 Jos Verstraten) |
Ons oordeel over de Velleman PCRU01
Hardwarematig zijn er geen kritische opmerkingen over dit apparaat te maken. Het ziet er professioneel afgewerkt uit, de vormgeving is gedurfd, de elektronica op het printje prachtig.
Op de geleverde software is wel een en ander aan te merken. Het ontbreken van de mogelijkheid om de vier traces rond een eigen nullijn op het scherm te schrijven is een groot gemis, evenals de afwezigheid van een triggermogelijkheid. Verder hebben wij, zoals uit het verhaal blijkt, diverse kleine foutjes in de software ontdekt, die een upgraded versie dringend noodzakelijk maken.
Velleman PCGU01 functiegenerator
