メモリハイロガー 8430 1 メモリハイロガー 8430 酒井 健 *1 要 旨 メ モ リ ハ イ ロ ガー 8430 は, 10 チ ャ ネルの電圧, 温度等のアナ ロ グ入力お よ び 4 チ ャ ネ ルのパル ス入力がで き る USB 対応のデー タ ロ ガーであ る . 2008 年 5 月発売の メ モ リ ハ イ コ ーダ 8870 と 機構部,電源部,デ ィ ジ タ ル部を共通化す る こ と で小型の レ コ ーダ と ロ ガー を ラ イ ンナ ッ プで き , 開発期間短縮化に も つながっ た. こ こ に製品の概要, 特長な ど につ いて解説す る . 1. は じ めに メ モ リ ハ イ ロ ガーは 2000 年に 8 チ ャ ネル, 16 チ ャ ネルの 8420, 8421 そ し て 2002 年に 32 チ ャ ネ ルの 8422 を製品化 し , 多 く のユーザにご愛用いた だいて き た. さ ら に耐 ノ イ ズ性を ア ッ プ し た 842050, 8421-50, 8422-50 を 2004 年に製品化 し た. こ う し た中で,小型・低価格化の要求が多 く な り 8430 を開発す る に至っ た. 2. 概要 8430 の外観 8430 は メ モ リ ハ イ ロ ガーの廉価版 と い う 位置に はあ る が, 耐 ノ イ ズ性は 8420-50 シ リ ーズ と 同程 度 と し , ま た最高 10 ms サン プ リ ン グ を実現す る ロ グ入力端子か ら 静電気等の ノ イ ズが印加 さ れ る こ と で高性能化を実現 し た. ま た小型で あ り なが と 本体が誤動作す る と い う 課題が あ っ た. こ れに ら 許す限 り 大 き なサ イ ズの TFT 液晶デ ィ ス プ レ イ 関 し ては基板上のパ タ ーン, 部品配置を見直 し で (4.3 イ ンチ ) を採用す る こ と で見やす さ を図っ た. き る 限 り 距離を と る よ う に し た り , 板金の結合状 態を工夫 し て ノ イ ズがデ ィ ジ タ ル部に回 り 込 ま な い よ う に し た. 3. 特長 (2) 10 ms サン プ リ ン グ実現 (1) 小型化 小型化に向けた開発に当た っ ては後述す る 3 つ の課題があ っ たが こ れを克服 し , 10 チ ャ ネル入力 であ り なが ら 8420 に比べ体積比約 1/3 を実現 し 機 動性に優れた大 き さ に仕上がっ てい る . • 使用部品の削減 と 小型化 アナ ロ グ部ゲ イ ン構成を最適化 し 増幅器やゲ イ ン抵抗の削減を実施 し た. • 温度計測誤差につながる端子部均熱設計 発熱源 ( 主に電源部 ) か ら の熱が伝わ ら ない よ う に端子部を アル ミ 板で遮へい し た. ま た入力端子 基板に ヒ ー ト シ ン ク 板金を密着 さ せ る こ と で均熱 化を実現 し た. 10 ms サン プ リ ン グは メ モ リ ハ イ ロ ガー 8423 の アナ ロ グ技術を継承 し 実現 し た. し か し 8423 では 画面がな く 測定デー タ の記録お よ び測定値の補正 やデー タ 変換を内蔵マ イ コ ン ですべて行 う こ と が で き たが, 8430 では計測動作 と 画面描画を同時に 行 う 必要があ り 10 ms のサン プ リ ン グ速度を達成 す る こ と が難 し か っ た. 8430 では測定デー タ の記録は も ち ろ ん測定値の 補正お よ びデー タ 変換を FPGA (Field Programable Gate Array) にて行わせ, マ イ コ ン の処理負荷を軽 減 し 描画 と 測定 を同時に行 う よ う に し た. デー タ 変換の際に電圧 ・ 温度テーブル を 検索す る 必要が あ る が, 検索時間短縮のために間引 き し た テーブ • 耐 ノ イ ズ性 8430 はアナ ロ グ入力部が絶縁 さ れてい る が, 小 型化のた め本体部 と の距離が近い. こ のため アナ ルデー タ を用い てい る . 間引 き さ れたデー タ を最 *1 PMI 部 技術 1 課 日 置 技 報 VOL.30 2009 NO.1 メモリハイロガー 8430 2 図 1 ブ ロ ッ ク図 ( アナ ロ グ部 ) 小分解能に展開す る た め に は除算が必要 と な る たが, 8430 では波形表示画面で演算の設定を可能 が, 従来は内蔵マ イ コ ン で処理を行っ ていたため, と し た. 浮動小数点に よ る 除算が可能で あ っ た. し か し 今 回採用 し た FPGA は低 コ ス ト 化のために演算器が 搭載 さ れていない も の を採用 し た ため除算を実行 す る こ と がで き ず, 除算に代わ る 工夫 と し て テー ブルデー タ を 1.6 ℃ス テ ッ プで用意 し ,ビ ッ ト シ フ ト で 0.1 ℃分解能に展開で き る よ う に し た. (3) CSV (Comma Separated Values) 形式での自動 保存 最近ではデー タ を Excel等の表計算 ソ フ ト を使っ て処理す る と い う 要求が多 く な っ てお り , こ のた め従来製品にはない CSV 形式での リ アル タ イ ム自 動保存機能を ソ フ ト ウ ェ アバージ ョ ン 1.10 よ り 搭 載 し た. 従来機種同様に CSV 形式での手動保存 も 可能であ る . 4. 構成 電源部については メ モ リ ハ イ コ ーダ 8870 と 共通 であ る ため割愛 さ せていただ く . 4.1 アナ ロ グ部 8430 では, 8420-50 シ リ ーズ同様に Δ ∑型 A/D コ ンバー タ を採用 し てい る . Δ ∑型 A/D コ ンバー タ は一定の ク ロ ッ ク を送 る こ と でオーバサ ン プ リ ン グ を 行い, その結果 を出力す る が, 出力の タ イ ミ ン グはA/D コ ンバー タ に支配 さ れてお り ,ス キ ャ ン コ ン ト ロ ー ラ 側の タ イ ミ ン グ で自由に制御す る こ と はで き ない. こ れに対 し , 8430 は各チ ャ ネル の入力部の ス イ ッ チ (フ ォ ト モ ス リ レ ー) を順次 (4) USB イ ン タ フ ェ ース 切 り 替 え て 入力 を 取 り 込む も の で あ る か ら , ス 付属 USB ケーブルで PC と つな ぐ こ と に よ り , キ ャ ン コ ン ト ロ ール側で ス キ ャ ン の タ イ ミ ン グ を PC での リ アル タ イ ム測定や 8430 に装着 さ れた CF コ ン ト ロ ールす る 必要があ る . 図 1 にアナ ロ グ回 (CompactFlash) カー ド 内の フ ァ イ ルを PC に移動で 路, FPGA 周辺のブ ロ ッ ク 図を示す. ス キ ャ ン コ ン ト ロ ールには FPGA を使用 し てい き る. る .こ の FPGA は Δ ∑型 A/D コ ンバー タ の変換終 (5) 操作性 すべ て の チ ャ ネ ル の設定 を 1 画面 で 確認 で き る. 従来機種では, 波形表示画面で数値演算の設 定がで き ず別画面に移動 し て設定す る 必要が あ っ 了信号を割 り 込み と し て検出 し , 割 り 込みの回数 に よ り 入力部ス イ ッ チの ON 時間, OFF 時間を カ ウ ン ト し て所要の制御パル ス 幅を出力制御 し てい る . ま た, Δ ∑型 A/D コ ンバー タ は供給す る ク 日 置 技 報 VOL.30 2009 NO.1 メモリハイロガー 8430 3 図 2 ブ ロ ッ ク 図 ( デ ィ ジ タ ル部 ) ロ ッ ク 周波数に よ り カ ッ ト オ フ周波数を変更す る デー タ を カ ウ ン ト す る パ ル ス カ ウ ン ト 部, ス ト こ と がで き る . 記録間隔お よ び使用す る 電源周波 レージ メ モ リ へのア ク セ ス を調整す る SDRAM制御 数に応 じ て ク ロ ッ ク 周波数を制御す る こ と で, 記 部で構成 さ れてい る . テーブルサーチ制御部では, 録間隔内にすべ て の チ ャ ネ ル の入力 を 取 り 込め 測定チ ャ ネル と 同時に取 り 込んだ基準接点温度を て, か つ ノ イ ズ 除去効果 の 最 も 高 く な る 最適 な 同 じ サ ン プ リ ン グ内で反映 さ せ る こ と が可能で あ カ ッ ト オ フ周波数を自動設定 し てい る ( 表 1). る. ま た, シ ス テ ム を 制御す る 32 ビ ッ ト RISC 表 1 記録間隔 と カ ッ ト オ フ 周波数対応表 イ ン タ フ ェース調停 も , 本 FPGA で制御 し てい る デ ィ ジ タ ルフ ィ ル タ 記録 間隔 (Reduced Instruction Set Computer) マ イ コ ン と の OFF こ と を付け加え てお く . 60 Hz 50 Hz 10 ms 11.56 kHz 11.56 kHz 20 ms 5.78 kHz 5.78 kHz 50 ms 2.216 kHz 2.216 kHz 8430 の発売に よ り ユーザのニーズ ( チ ャ ネル数, 100 ms 1.096 kHz 1.096 kHz サン プ リ ン グ速度,価格 ) に応 じ た製品を当社製品 200 ms 542.5 Hz 542.5 Hz 500 ms 216.6 Hz 216.6 Hz 1s 108.2 Hz 108.2 Hz が,サン プ リ ン グ速度 10 倍や PC リ ン ク 向上 も 図っ 2s 60 Hz 54.03 Hz てい る ので時代に即 し た製品 と な っ てい る と 考え 5s 60 Hz 50 Hz る. 10 s 60 Hz 50 Hz 20 s 以上 10 Hz 10 Hz 5. おわ り に の中か ら 選択 し ていた だけ る よ う にな っ た. 8430 11.56 kHz は メ モ リ ハ イ ロ ガーの廉価版 と い う 位置には あ る 和田 竜也 *2, 浜 崇 *2, 飯島 匡史 *3 4.2 FPGA 部 (注) 図2 に 8430 のデ ィ ジ タ ル部のブ ロ ッ ク 図を示す. デ ィ ジ タ ル部に関 し て は FPGA 内部 を 除い て は 8870 と 同等であ る . よ っ て こ こ では FPGA 部のみ 説明す る . • CompactFlash は米国サンデ ィ ス ク 社の登録商標 です. • Excel は米国 Microsoft Corporation の米国お よ び その他の国におけ る 登録商標です. FPGA 部は,アナ ロ グ部か ら 入力 さ れ る 複数チ ャ ネルを順次切 り 替え て, A/D コ ンバー タ か ら 転送 さ れて く る シ リ アルデー タ の タ イ ミ ン グ を調整 し パ ラ レ ル変換す る ス キ ャ ン制御部, パ ラ レ ル変換 さ れた アナ ロ グデー タ を電圧 ・ 温度変換す る テー ブ ル サ ーチ制御部, パル ス 入力部 に 入力 さ れ た *2 PMI 部 技術 1 課 *3 技術本部 技術 9 課 日 置 技 報 VOL.30 2009 NO.1 4 メモリハイロガー 8430 日 置 技 報 VOL.30 2009 NO.1
© Copyright 2025 ExpyDoc