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Quando si sviluppa un progetto dedicato al controllo ci si trova spesso nella necessità di disporre di qualche genere di sorgente per impulsi, tempi, tensioni, correnti. Così pure durante le fasi di test di apparecchi di ogni genere.
Esistono generatori di forme d'onda arbitrari di costo limitato, come pure esistono sorgenti di tensione e corrente (anche se spesso a costo non limitato...), ma possono non essere alla portata dello sperimentatore oppure è comodo avere qualcosa di portatile da usare sul campo per la verifica di strumenti, impianti, sensori.

Da un po' di tempo sono apparsi sul mercato diversi generatori di origine orientale che offrono numerose funzioni a cosi molto interessanti.

Si tratta di piccole unità, apparentemente basate sullo steso progetto, che possono generare PWM, impulsi, sinusoide, oltre a corrente continua 4-20mA e tensione 0-24V.
Vediamo uno di questi apparecchietti.

Il modello in prova è indicato con la sigla SKUD79942 ed è stato fornito da Bangood, ma ne esistono varie altre versioni, disponibili nei soliti siti di eCommerce orientale.

La caratteristica comune più evidente è la presenza di un display OLED quadrato da circa 26mm ed un limitato numero di comandi, tra cui una manopola a doppia funzione, che agisce su un encoder meccanico con un pulsante integrato.

Meccanicamente, si tratta di un contenitore da pannello formato 76x39mm e pesante una cinquantina di grammi.
Nonostante le dimensioni ridotte, il generatore ha molteplici funzioni:

Questo generatore è disponibile in due versioni, una con e una senza interfaccia MODBUS. La versione MODBUS ha una presa per la comunicazione RS485, attraverso la quale i dati possono essere raccolti dal software di computer host, PLC, DCS, contatori intelligenti e altre apparecchiature; a parte questo, le altre caratteristiche sono le stesse.
Le uscite possono pilotare carichi fino a 30mA; se è richiesta una corrente maggiore occorre inserire un buffer adeguato.
Il generatore va alimentato con una tensione tra 7 e 12V. Il consumo rilevato a vuoto è di circa 30mA con alimentazione a 9V.

Sul retro del dispositivo è presente una morsettiera con cui si accede all'alimentazione ed ai segnali.

Da sinistra a destra abbiamo:

i due morsetti della tensione di alimentazione
la massa comune dei segnali
l'uscita della corrente
l'uscita della tensione che è comune con quella della sinusoide
l'uscita di PWM e Pulse.

In alto a sinistra vediamo i punti AB in cui va saldata la presa MODBUS per la versione che ne dispone.

Come comune a questi prodotti cinesi, non esiste alcuno schema e neppure la minima documentazione al di là delle poche righe di descrizione riportate dal sito del venditore e su questo ci basiamo per esplorare le possibilità delle varie funzioni.

Si può porre il problema di come sia possibile comandare il tutto con 5 pulsanti e l'encoder, ma, stranamente, il progettista ha curato particolarmente questa parte, ottenendo un sistema di menù sufficientemente intuitivo, coadiuvato dal display.
Su questo appaiono, per ogni funzione, una immagine grafica di quanto sarà erogato e la serie dei parametri programmabili.

Una nota: anche se il display presenta le forme d'onda generate, NON ha funzione di oscilloscopio o frequenzimetro: le immagini grafiche sono statiche e servono solo come indicazione della funzione o, come nel caso degli impulsi, a visualizzare i parametri programmabili.

Il frontale contiene, oltre al display:

tre pulsanti P1/P2/P3
un pulsante SET
un encoder con pulsante

Quindi sono disponibili un totale di 5 pulsanti.

Per ogni funzione, l'encoder , che dispone di pulsante azionato dalla pressione sulla manopola:

SET si combina con il pulsante dell'encoder: premendo SET si accede ai parametri programmabili uno dopo l'altro come elencati nel display. Viene selezionato il valore dopo la virgola, che da verde passa a rosso.
Premendo il pulsante dell'encoder si passa al valore prima della virgola.
Per uscire dal modo di programmazione basta premere ancora SET dopo l'ultimo campo programmabile: tutti i valori dei campi diventano verdi.

All'accensione, si presenta per un breve istante sul display il logo WINNER del costruttore, poi viene attivata la modalità PWM, che è raggiungibile ogni momento premendo il pulsante P1.

La selezione viene confermata dal display che presenta un campo ortogonale u/t con un inizio di onda quadra.

Abbiamo la possibilità di programmare tre parametri:

V: Tensione dell'impulso
F : Frequenza
D : Duty cycle

Premendo una volta il tasto SET accediamo alla programmazione, iniziando dall'ampiezza dell'impulso, ovvero dalla tensione V e in particolare nella cifra dopo la virgola, che si colora di rosso. Ruotando l'encoder possiamo aumentare o diminuire questo valore (regolazione fine).
Una breve pressione sul pulsante dell'encoder sposta il campo sulle cifre prima della virgola, che possiamo regolare allo stesso modo (regolazione coarse). Il valore della tensione è in volt, con un decimale.
Da notare che l'altezza dell'onda quadra aumenterà o diminuirà con il variare della tensione.

Premendo nuovamente SET passiamo al campo successivo, quello della frequenza. La programmazione del valore e il passaggio alle cifre prima e dopo la virgola è lo stesso visto sopra. Il valore della frequenza è in kHz, con 3 decimali.
Una nuova pressione su SET fa accedere al duty cycle, che è variabile con l'encoder. Anche qui l'onda quadra sul display si modifica a seconda del duty scelto.

Nell'angolo in basso a destra è visibile un simbolo di on/off. Se non c'è uscita, il simbolo è bianco. Se vogliamo ottenere il segnale PWM in uscita, premiamo ancora SET per lasciare la programmazione dei valori (tutte le cifre in verde) e quindi premiamo il pulsante dell'encoder: il simbolo on/off passerà al colore rosso e all'uscita sarà presente l'impulso. Una nuova pressione sul pulsante dell'encoder blocca l'uscita e così via.

Qui le forme d'onda in uscita, con duty cycle 50%, tensione 5V e frequenza 1k, 50K, 100k e 150kHz.
Il valore della frequenza misurata dall'oscilloscopio è molto precisa (1.0003kHz per un valore nominale di 1.000Hz).

La selezione viene confermata dal display che presenta un campo ortogonale u/t con l'onda quadra e tre tempi T0, T1 e T2.

Abbiamo la possibilità di programmare cinque parametri:

T0 tempo iniziale
T1 durata impulso
T2 tempo finale
PulseNum numero degli impulsi
Tensione dell'impulso

I tempi sono regolabili tra 0.000s e 59.999s.
Il numero degli impulsi è variabile tra 1 e 59999.

La tensione dell'impulso non è direttamente programmabile da questa finestra, ma va fissata nella finestra PWM.

Le regole per passare da un campo ad un altro sono quelle viste sopra.
Non ci sono effetti grafici: la forma d'onda sul display è fissa e serve solo comprendere i tre tempi programmabili.

Ad esempio, se impostiamo:

T0=0.000
T1=0.020
T2=0.020
PulseNum = 100

abbiamo in uscita 100 impulsi da 20ms distanziati uno dall'altro di 20ms (25Hz).

Una breve pressione sul pulsante dell'encoder avvia l'emissione degli impulsi, con l'icona on/off che passa dal bianco al rosso, mentre il numero programmato viene decrementato fino ad arrivare a 0. E' possibile interrompere l'emissione degli impulsi, che può essere ripresa da dove sospesa.

L'uscita degli impulsi è la stessa del PWM, per cui le due funzioni sono alternative.

Peraltro, tutte le funzioni sono alternative: è possibile ottenere in uscita un solo segnale alla volta; quindi potremo avere PWM oppure Pulse oppure V/mA oppure la sinusoide, anche se alcuni segnali hanno una loro uscita specifica.

P3 - V/mA/Sine
Premendo una volta il pulsante P3 si introduce la funzione V/mA.

La presentazione sul display è essenziale:

il primo campo riguarda la tensione costante variabile tra 2.00 e 10.00V
il secondo campo riguarda la corrente costante variabile tra 4.00 e 20.00mA

Le regole per passare da un campo ad un altro sono quelle viste sopra.

Tensione e corrente sono subito disponibili sulle relative uscite indipendenti.
Ricordiamo che non si tratta di un alimentatore, ma di un generatore di segnale, quindi non può fornire corrente oltre 20-30mA,

Tensione e corrente sono accessibili contemporaneamente su due uscite diverse e possono essere regolate direttamente richiamando il setup con il pulsante SET e variandone il valore con la combinazione dall'ecoder e del suo pulsante.
La tensione e la corrente, comparate con un multimetro Goessen si sono dimostrate precise alle due cifre decimali.

Il passaggio alla forma d'onda sinusoidale si ottiene premendo una seconda volta P3.

Anche in questo caso, l'immagine del display è statica.

Possiamo programmare direttamente la frequenza tra 1 e 1000Hz senza altra manovra che ruotare l'encoder.

La sinusoide è immediatamente disponibile all'uscita comune con la tensione.
L'icona on/off è rossa per indicare che l'uscita è attiva.

Non pare sia possibile regolare l'ampiezza della sinusoide.

La precisione della frequenza è sempre ottima, mentre si nota la scalettatura dovuta alla generazione digitale della sinusoide.

Le applicazioni sono molteplici.
Ad esempio,il generatore PWM permette di verificare il funzionamento di servocomandi, valutare la frequenza ottimale di controlli di motori e il duty cycle di sistemi di illuminazione.
Il modo Pulse consente di generare eventi nel tempo, anche molto lunghi; la possibilità di produrre un numero esatto di impulsi è ottima per verificare contatori, frequenzimetri e strumentazione varia, come pure per testare programmi che debbano lavorare con impulsi e periodi.
Il modo V/mA consente di avere a portata di mano una sorgente di tensione per verificare loop di conversione AD e collaudare ingressi di sensori e strumentazione; il loop di corrente ha un impiego diretto nella sua estensione industriale, ma può avere anche usi meno ovvi, come ad esempio valutare la corrente migliore per l'applicazione di un LED o tracciarne la curva corrente/tensione diretta.

Ha un po' stupito la precisione dei parametri programmabili, che, per un oggetto a così basso costo, è piuttosto buona.

In conclusione, si tratta di un multimodo non disprezzabile: con un costo veramente minimo, e non solo per l'hobbista, si ha a disposizione uno strumento, discretamente preciso per sviluppo, debug e test di programmi, come pure test e verifica di segnali e sensori.

Piccolo generatore multifunzione.