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pythonでGPIB トラブルシューティングとメモ

環境 (動作確認済み)

• インターフェース: NI GPIB-USB-HS

環境 (正常動作せず)

• インターフェース: NI GPIB-USB-HS

ドライバ (NI-VISA) インストール方法

• NIのページからWindows用NI-VISAをDL, インストール
• インストール後、再起動
• NI MAXアプリを起動し、GPIBインターフェースが認識されているか確認
  「ドライバがない」と言われたら、該当ページで GPIB-USB-HS, Windows11 用のドライバファイルを検索、ダウンロード。
  ファイル名が同じでも中身が違うようなので、再度インストール

pythonモジュール pyVISA インストール方法

• > pip install pyvisa

便利なNI標準プログラム

• NI MAX: GPIBインターフェース、接続装置の情報を確認したり、GPIBコマンドの書き込み、読み込み、クエリができる
  　GPIB系の状態確認を行う
• NI I/O Trace (旧 NI SPY): "ツール"=>"キャプチャを開始" をすると、GPIBコマンドのログを表示してくれる
  　GPIBコマンドが不明な場合、装置の初期化の標準手順がわからない場合などは参考になる

動作確認

参考URL: 

• https://qiita.com/go_yu_/items/2c03b7c2570628059b18
• https://qiita.com/YujiMatsu/items/8e0437b33555647b0fc4

1. 適当なGPIB装置を接続する
2. pythonのinteractive modeに入り、以下を実行
   >>> import pyvisa
   >>> rm = pyvisa.ResourceManager()
   >>> rm.list_resources()
   ('GPIB0::18::INSTR')
   ・ ここで空タプルが返ってきた場合、GPIBドライバのインストールから再確認
   ・ 赤字のように、GPIBXX:GPIBアドレス のような文字列が返ってこない場合、装置の接続を確認
   　いずれの場合も、NI MAXアプリを起動して確認する

プログラム例

• Keithley, Agilent 他の最近の装置は、共通言語のSCPIを使えるものが多いので、可能であればSCPIを使う
• 古い装置や固有の機能を持つ装置などは、装置固有の言語しか使えない場合があるので、装置の Language / Programing manual/referneceを参考にする

SCPIリファレンス:

• 概要: https://rfmw.em.keysight.com/spdhelpfiles/33500/webhelp/jp/content/__I_SCPI/00%20scpi_introduction.htm
• SCPIコマンドの書き方: https://manual.kikusui.co.jp/P/PLZ4W/i_f_manual/japanese/05-Mess-2-Com.html
• コマンド: https://rfmw.em.keysight.com/bihelpfiles/aps/webhelp-mobile/JP/Advanced/Content/__H_SCPI%20Programming%20Reference/20%20-%20Command_Quick_Reference.htm

サンプルプログラム

• GPIB_comm.py
  　GPIB機器にコマンドを送り、回答があれば受け取る
  　コマンドは help コマンドで確認のこと
  　
  簡単な例:
  >python GPIB_comm.py
  Device list: ('GPIB0::18::INSTR',)    # 接続されている装置のリスト。GPIBアドレス18番のみ
  found device [GPIB0::18::INSTR]. assigned to current instrument handle    # 18番を標準装置に設定
  # help         # helpコマンドをうつ
  
  Usage: python GPIB_comm.py
  Command:
    list : show device list
    addr 18 : set GPIB address to 18
    >string : write 'string' to the GPIB address
    <string : read response from the GPIB address
    ?string : write string and read response from GPIB address
    string? : write string and read response from GPIB address
    timeout t: set timeout to t [ms]
    delay t : set delay to t [s]
    exit|quit|bye: exit this program
    d2mate|qiita|scpi|pyvisa|2450: show web pages
    help: show this help
  
  # >*RST    # >コマンドで標準装置に *RST を送出、装置をリセットする
  write [*RST] to GPIB0::18::INSTR
  # :READ?    # 最初か最後に ? があると、queryを行う。 :READ? コマンドを送出し、回答を表示する
  write [:READ?] to GPIB0::18::INSTR and waiting query
  Return: [1.529975E-11]
  # exit    # GPIB_comm.pyを抜ける
   
• 2450_IV.py
  　Keithley2450でI-V測定を行うプログラム。
  2450 一台が接続されているか、list_resources()で最初に検出されることを前提。
  電圧は-1.0  ～ 1.0 Vでスイープ
  手持ちの2450ではSCPIのTRIGコマンドを受け付けないので、TRIGコマンドの設定は全てコメントアウトしている。
  • 2450 ユーザ・マニュアル: https://download.tek.com/manual/2450-900-02E_Aug_2019_User.pdf
  • Reference manual: https://download.tek.com/manual/2450-901-01E_Sept_2019_Ref.pdf

  基本的なプログラム:
  import pyvisa
  
  rm = pyvisa.ResourceManager()    # リソースマネージャを作成
  dev_list = rm.list_resources()    # 接続されている装置のリストを取得
  　
  keithley = open_device(dev_list[0])    # 最初に見つかった装置へのハンドルを取得
  　
  # Keithley 2450の初期設定
  keithley.write("*RST")                     # Keithleyをリセット
  keithley.write(":SOUR:FUNC VOLT")  # 電圧源モードに設定
  keithley.write(":SENS:FUNC 'CURR'") # 電流測定モードに設定
  keithley.write(":SENS:CURR:RANG:AUTO ON") # 電流範囲を自動に設定
  # keithley.write(":SENS:CURR:RANG 1.05e-6") # 電流範囲を1μAに設定
  keithley.write(":SENS:VOLT:NPLC 1")             # 測定の積分時間を設定
  keithley.write(":OUTP ON")                           # 出力をONにする
  
  # トリガーモデルを設定: 手持ちの2450では受け付けないのでコメントアウト
  # keithley.write(":TRIG:CLE")          # トリガーカウンタをクリア
  # keithley.write(":TRIG:COUN 1")     # トリガーカウンタを1に設定
  # keithley.write(":TRIG:SOUR IMM") # イミディエイトトリガーを設定
  # keithley.write(":TRIG:DIR SOUR")  # トリガーソースを指定
  
  # 測定を開始
  keithley.write(":INIT")
  
  # 測定データを取得
  Vlist = []
  Ilist = []
  for V in np.arange(-1.0, 1.001, 0.1):
      keithley.write(f":SOUR:VOLT {V:10.4g}")
      time.sleep(0.1) # 安定化待ち時間
  
      ret = keithley.query(":READ? 'defbuffer1', SOUR, READ") # 測定された電圧・電流値を取得
      V, I = ret.split(',')
      V = float(V)
      I = float(I)
      Vlist.append(V)
      Ilist.append(I)
      print(f" set V={V:10.4g} measured V={V:14.6g} I={I:14.6g}")
  
  keithley.write(":OUTP OFF")
  
  # Keithley 2450をクローズ
  keithley.close()
  

GPIBコマンド関連ドキュメント

GPIB / NI-488.2

• GPIB/docs/322482a.pdf
  GPIB ハードウェアガイド
• GPIB/docs/321039c.pdf
  NI-488.2 API Quick Reference Card
• GPIB/docs/321456b.pdf
  NI-488.2M API Quick Reference Card
• GPIB/docs/320351b.pdf
  NI-488.2M Software Reference Manual
• GPIB/docs/321037c.pdf
  NI-488.2M User Manual for Windows 95 and Windows NT
• GPIB/docs/321038g.pdf
  NI-488.2 Function Reference Manual for Windows
• GPIB/docs/321819d.pdf
  NI-488.2 User Manual for Windows
• GPIB/docs/an100.pdf
  NI Application Note 100: How to User Asynchronous Callback Functions with GPIB Events for WIndows NT/98/95
• GPIB/docs/an101.pdf
  NI Application Note 101: Developming Multithreaded GPIB Applications in Windows NT and Windows 95

SCPI

• GPIB/docs/PLZ_COM_LIST.pdf
  SCPIコマンドリファレンス
• 概要: https://rfmw.em.keysight.com/spdhelpfiles/33500/webhelp/jp/content/__I_SCPI/00%20scpi_introduction.htm
• SCPIコマンドの書き方: https://manual.kikusui.co.jp/P/PLZ4W/i_f_manual/japanese/05-Mess-2-Com.html
• コマンド: https://rfmw.em.keysight.com/bihelpfiles/aps/webhelp-mobile/JP/Advanced/Content/__H_SCPI%20Programming%20Reference/20%20-%20Command_Quick_Reference.htm

Keithley2000

• GPIB/docs/2000J_904_01A.pdf
  Model 2000 Rev. A 簡易マニュアル
• GPIB/docs/2000J_905_01A.pdf
  Model 2000 Rev. A 取扱い説明書
• GPIB/docs/2000j_quickreference_guide.pdf
  Model 2000 マルチメータ クイックリファレンスガイド
• GPIB/docs/2000-900-01H.pdf
  Model 2000 Multimeter User's Manual
• GPIB/docs/2000-910-01A.pdf
  Model 2000 Multimeter Support Software Release Note
• GPIB/docs/2000J-910-01A.pdf
  Model 2000 デジタルマルチメータ サポートソフトェア リリースノート

Keithley 2400

• GPIB/docs/2400S-903-01E_Sep2011_QSG.pdf
  Series 2400 SourceMeter Quick Start Guide
• GPIB/docs/2450-900-02E_Aug_2019_User.pdf
  2450型ソースメータ(SMU) ユーザ・マニュアル

Keithley 2450

• GPIB/docs/2450-901-01E_Sept_2019_Ref.pdf
  Model 2450 SourceMeter Instrument
• GPIB/docs/2400S-900-01_K-Sep2011_User.pdf
  Series 2400 SourceMeter User's Manual

Keithley 6517

• GPIB/docs/6517B-900-01--A-Jun2008--User.pdf
  Model 6517B Electrometer User's Manual
• GPIB/docs/6517A_900_01C.pdf
  Model 6517A Electrometer User's Manual
• GPIB/docs/6517(REV_D).PDF
  Model 6517 Electrometer User's Manual
• GPIB/docs/6517_900_01D.pdf
  Model 6517 Electrometer User's Manual
• GPIB/docs/6517A_903_01A.pdf
  Model 6517A Electrometer/High Resistance Meter Getting Started Manual

その他

• GPIB/docs/E4980-97210.pdf
  Keysight E4980A/AL プレシジョン LCRメータ