Шифр 320733N-01 Программное обеспечение курса, версия 2009 г.
Авторское право © 1993–2010 National Instruments Corporation. All rights reserved. Согласно законам об авторском праве, это руководство нельзя переиздавать и распространять как в электронной, так и в печатной форме путем ксерокопирования, перезаписи, хранения в информационно-поисковых системах. Также нельзя осуществлять полный или частичный перевод без предварительного письменного разрешения корпорации National Instruments. National Instruments относится с уважением к интеллектуальной собственности и призывает к этому же своих клиентов. Программное обеспечение NI защищено законами об охране авторских прав и прав на интеллектуальную собственность. Вы имеете право передавать программное обеспечение и прочие материалы, разработанные с помощью программного обеспечения National Instruments, третьим лицам в соответствии с условиями приобретенной Вами лицензии и другими законодательными ограничениями. Торговые марки CVI, National Instruments, NI, ni.com и LabVIEW являются торговыми марками корпорации National Instruments. За более подробной информацией торговых марках корпорации National Instruments обратитесь к разделу Terms of Use на сайте ni.com/legal. Tektronix® and Tek являются зарегистрированными торговыми марками корпорации Tektronix, Inc. Марка LabWindows используется под лицензией Microsoft Corporation. Windows является зарегистрированной торговой маркой Microsoft Corporation в Соединенных Штатах. United States. Названия других упомянутых в данном руководстве изделий и производителей также являются торговыми марками, у которых есть правообладатели. Члены программы партнерства National Instruments Alliance Partner Program являются коммерческими организациями, независимыми от National Instruments, но не подразделениями National Instruments или совместными c National Instruments предприятиями Патенты Для получения информации о патентах, которыми защищены продукция или технологии National Instruments, запустите команду Help»Patents из главного меню Вашего программного обеспечения, откройте файл patents.txt на имеющемся у Вас компакт-диске или зайдите на сайт ni.com/patents. Техническая поддержка по всему миру и информация о выпускаемой продукции ni.com Штаб-квартира корпорации National Instruments 11500 North Mopac Expressway Austin, Texas 78759-3504 USA Tel: 512 683 0100
Офисы по всему миру Australia 1800 300 800, Austria 43 662 457990-0, Belgium 32 (0) 2 757 0020, Brazil 55 11 3262 3599, Canada 800 433 3488, China 86 21 5050 9800, Czech Republic 420 224 235 774, Denmark 45 45 76 26 00, Finland 358 (0) 9 725 72511, France 01 57 66 24 24, Germany 49 89 7413130, India 91 80 41190000, Israel 972 3 6393737, Italy 39 02 41309277, Japan 0120-527196, Korea 82 02 3451 3400, Lebanon 961 (0) 1 33 28 28, Malaysia 1800 887710, Mexico 01 800 010 0793, Netherlands 31 (0) 348 433 466, New Zealand 0800 553 322, Norway 47 (0) 66 90 76 60, Poland 48 22 328 90 10, Portugal 351 210 311 210, Russia 7 495 783 6851, Singapore 1800 226 5886, Slovenia 386 3 425 42 00, South Africa 27 0 11 805 8197, Spain 34 91 640 0085, Sweden 46 (0) 8 587 895 00, Switzerland 41 56 2005151, Taiwan 886 02 2377 2222, Thailand 662 278 6777, Turkey 90 212 279 3031, United Kingdom 44 (0) 1635 523545
За подробной информацией о поддержке обратитесь к приложению Дополнительная информация и ресурсы. Чтобы оставить свои комментарии о документации National Instruments, зайдите на сайт ni.com/info и введите код обратной связи feedback.
Содержание
Для студентов. 6 А. Сертификация NI. 6 В. Описание курса. 7 С. С чего нужно начинать. 8 D. Цель курса. 10 E. Условные обозначения. 11 1. Общие сведения о DAQ системах. 12 Темы.. 12 A. Общие сведения о DAQ системах. 13 B. Датчики. 13 C. Сигналы.. 14 D. Оборудование DAQ.. 21 E. Согласование сигналов. 21 F. Программное обеспечение DAQ.. 22 Выводы.. 23 Самопроверка: короткий тест. 24 Самопроверка: ответы.. 25 Заметки. 26 2. Оборудование и программное обеспечение сбора данных. 27 Темы.. 27 A. Оборудование сбора данных. 28 B. Компоненты DAQ-устройства. 32 C. Выбор подходящего DAQ устройства. 37 D. Программное обеспечение DAQ.. 44 E. Обзор NI-DAQmx VI. 50 Выводы.. 54 Самопроверка: короткий тест. 55 Самопроверка: ответы.. 56 Заметки. 57 3. Аналоговый ввод. 58 Темы.. 58 A. Заземлен ие. 59 B. Дискретизация. 70 C. Сбор данных по одному отсчету с программной синхронизацией. 76 D. Архитектура DAQ-устройств. 78 E. Буферизированный сбор массива данных конечного размера. 82 F. Непрерывный буферизированный сбор данных. 86 G. Запуск. 91 Выводы.. 96 Самопроверка: Короткий тест. 97 Самопроверка: Ответы.. 98 Заметки. 99 4. Аналоговый вывод. 100 Темы.. 100 A. Архитектура аналогового вывода. 101 B. Вывод одного отсчета. 102 С. Буферизированная генерация сигнала конечной длительности. 104 D. Непрерывная буферизированная генерация. 109 E. Генерация с запуском.. 112 Выводы.. 113 Самопроверка: короткий тест. 114 Самопроверка: ответы.. 115 Заметки. 116 5. Цифровой ввод-вывод. 117 Темы.. 117 A. Общие сведения о цифровом вводе и выводе. 118 B. Цифровой ввод-вывод. 120 C. Аппаратно синхронизируемый цифровой ввод-вывод. 123 Выводы.. 125 Самопроверка: короткий тест. 126 Самопроверка: ответы.. 127 Заметки. 128 6. Счетчики. 129 Темы.. 129 A. Сигналы, с которыми работает счетчик. 130 B. Счет фронтов. 135 C. Генерация импульсов. 138 D. Измерение параметров импульсов. 143 E. Измерение частоты.. 146 F. Измерение перемещений. 151 Выводы.. 154 Самопроверка: короткий тест. 155 Самопроверка: ответы.. 156 Заметки. 157 7. Согласование сигналов. 158 Темы.. 158 A. Общие сведения о согласовании сигналов. 159 B. Системы согласования сигналов. 159 C. Согласование сигналов при измерении напряжения. 160 D. Измерения температуры.. 171 E. Измерение деформации, давления, нагрузки и крутящего момента. 178 F. Измерение характеристик звука и вибрации. 191 Выводы.. 197 Самопроверка: короткий тест. 198 Самопроверка: ответы.. 199 Заметки. 200 8. Синхронизация. 201 Темы.. 201 A. Синхронизация измерений. 202 В. Синхронизация внутри устройства. 206 C. Синхронизация нескольких устройств. 209 D. Счетчики и синхронизация. 213 Выводы.. 218 Самопроверка: короткий тест. 219 Самопроверка: ответы.. 221 Заметки. 223 Приложение А. Теория DAQ.. 224 Темы.. 224 A. Теория датчиков. 225 B. Схема аналогового ввода-вывода. 231 Заметки. 238 Приложение В. Обработка сигналов. 239 Темы.. 239 A. Дискретное преобразование Фурье (ДПФ) и быстрое преобразование Фурье (БПФ) 240 B. Информация об амплитуде и фазе. 242 C. Разрешение по частоте и симметрия ДПФ/БПФ.. 243 D. Спектр мощности. 248 E. Растекание спектра и сглаживающие окна. 252 F. Характеристики различных типов оконных функций. 256 G. Выбор типа окна, который необходимо использовать. 261 H. Фильтрация. 265 I. Идеальные фильтры.. 265 J. Реальные (неидеальные) фильтры.. 267 K. Преимущества цифровых фильтров по сравнению с аналоговыми фильтрами. 269 L. БИХ и КИХ фильтры.. 270 M. Фильтры с бесконечной импульсной характеристикой. 272 N. Сравнение БИХ фильтров. 277 O. Переходная характеристика БИХ фильтров. 279 P. Фильтры с конечной импульсной характеристикой. 280 Выводы.. 283 Заметки. 284 Приложение С. Дополнительная информация и ресурсы.. 285 Техническая поддержка National Instruments. 285 Другие учебные курсы National Instruments. 286 Сертификация National Instruments. 286 Ресурсы LabVIEW... 286 Заметки. 288
Для студентов Благодарим вас за приобретение обучающего комплекта по курсу Data Acquisition and Signal Conditioning. Настоящее руководство и прилагаемое программное обеспечение используются в двухдневном практическом курсе Data Acquisition and Signal Conditioning.
А. Сертификация NI Курс Data Acquisition and Signal Conditioning является одним из серии курсов, предлагаемых National Instruments. На следующем рисунке показаны курсы этой серии, целью которых является обучение работе в LabVIEW. Если вы хотите приобрести опыт работы в LabVIEW и подготовиться к сдаче аттестационного экзамена на звание NI Certified LabVIEW Developer и NI Certified LabVIEW Architect, обратитесь на сайт ni.com/training.
В. Описание курса В данном курсе рассматриваются основы сбора данных (DAQ) и согласования сигналов, а также методы, которыми вы можете пользоваться при создании приложений. Этот курс развивает также навыки программирования в LabVIEW, полученные при обучении на курсах LabVIEW Core 1 и LabVIEW Core 2 и рассматриваются некоторые рекомендации по программированию приложений сбора данных и согласования сигналов. В данном руководстве предполагается, что вы знакомы с операционной системой Windows, имеет опыт разработки алгоритмов в виде блок-схем или блок-диаграмм и прошли курс LabVIEW Core 1 либо знакомы со всеми рассматриваемыми в нем принципами. Учебное пособие и руководство к выполнению упражнений разбиты на лекции (занятия), как описано ниже. В учебном пособии каждая лекция состоит из: · Введения, в котором приводятся цель лекции и что подлежит изучению · Содержания тем (разделов) лекции · Выводов, которые подчеркивают важные принципы и навыки, изученные и приобретенные на лекции · Заключительного контрольного опроса, который позволяет проверить и закрепить важные принципы и навыки, изученные и приобретенные на лекции В руководстве к выполнению упражнений для каждого занятия включены: · Набор упражнений для закрепления тем лекции · Усложненные разделы упражнений или дополнительные упражнения (необязательные) для самостоятельного выполнения В отдельных упражнениях используется встраиваемый многофункциональный модуль ввода-вывода (DAQ) с коннекторным блоком NI BNC-2120. В некоторых упражнениях используются также шасси cDAQ, универсальный модуль аналогового ввода NI 9219 и датчики, описанные в лекции 7, Согласование сигналов.
С. С чего нужно начинать Прежде, чем начать работу с настоящим руководством, убедитесь в наличии следующих компонентов: · Windows XP или выше, инсталлированной на вашем компьютере · Полной (Full) или профессиональной (Professional) системы проектирования LabVIEW 2009 или выше · Драйверов NI-DAQmx 9.0.2 или выше · Многофункционального DAQ устройства · NI BNC-2120 с проводниками и кабелями · Шасси cDAQ, универсального модуля аналогового ввода NI 9219 и датчиков, описанных в лекции 7, Согласование сигналов. · Кабеля USB · Компакт-диска с курсом Data Acquisition and Signal Conditioning, содержащего следующие папки:
Инсталляция программного обеспечения для курса Для инсталляции программного обеспечения к курсу вставьте CD-диск с курсом в привод и установите файлы в следующие папки: · Все VI для упражнений и вспомогательные файлы - в папку < Exercises> \DAQ and Signal Conditioning. · Все решения упражнений – в папку < Exercises> \DAQ and Signal Conditioning
D. Цель курса В этом курсе вы изучите компоненты системы сбора данных и научитесь использовать эти системы. По завершению курса вы будете знать следующие компоненты DAQ-системы: · Датчики · Сигналы · Устройства согласования сигналов · Технические средства DAQ устройств · Программное обеспечение DAQ систем Вы также узнаете, как использовать LabVIEW с DAQ-устройством для: · Измерения аналоговых сигналов · Генерации аналоговых сигналов · Цифрового ввода и вывода · Использования счетчиков для подсчета событий, генерации импульсов, измерения параметров импульсов и измерения частоты · Преобразования (согласования) сигналов · Синхронизации нескольких задач и нескольких устройств В этом курсе не изучаются: · Основы работы в LabVIEW, рассмотренные в курсе LabVIEW Core 1 · Все встроенные VI, функции или объекты; обратитесь к справочной системе LabVIEW Help для получения дополнительной информации о свойствах LabVIEW, не представленных в настоящем курсе · Проектирование законченных приложений всеми студентами аудитории; обратитесь к поисковику примеров NI Example Finder, выбрав в меню Help> > Find Examples, чтобы найти примеры VI, которые можно использовать и включать в создаваемые вами VI Обратитесь к справочной системе LabVIEW Help для получения дополнительной информацией о конкретном DAQmx VI. Если вам нужна помощь при создании вашего приложения, пожалуйста, обсудите это с преподавателем после занятия или свяжитесь со службой технической поддержки National Instruments. Для получения дополнительной информации о технической поддержке обратитесь к Web-сайту National Instruments по адресу ni.com. E. Условные обозначения В настоящем учебном пособии используются следующие условные обозначения:
1. Общие сведения о DAQ системах В настоящей лекции рассматриваются основы сбора данных (DAQ). Темы A. Общие сведения о DAQ системах B. Датчики C. Сигналы D. Технические средства DAQ устройств E. Преобразование (согласование) сигналов F. Программное обеспечение DAQ систем A. Общие сведения о DAQ системах Сбор данных – это автоматическое получение информации от датчиков, приборов и устройств на производстве, в лаборатории или в полевых условиях. Назначение системы сбора данных - измерение физической величины, например, света, температуры, давления или звука. Система сбора данных включает следующие блоки: · Датчик/сигнал · Технические средства DAQ устройств · Устройства согласования сигналов · Программное обеспечение сбора данных
Рисунок 1-1. Обобщенная структура DAQ системы Sensor or signal – датчик или сигнал, I/O – ввод-вывод, Signal Conditioning – согласование сигналов, DAQ Hardware – аппаратные средства (оборудование) сбора данных, Bus - шина, DAQ Software – программное обеспечение сбора данных. При помощи этих блоков вы можете ввести значение измеряемой физической величины в компьютер для обработки и представления. B. Датчики Измерение сигнала – процесс преобразования физической величины в данные, которые может обрабатывать компьютер. Измерение начинается с датчика, также называемого измерительным преобразователем, который преобразует физическую величину в электрический сигнал, измеряемый системой сбора данных. Датчики могут генерировать электрические сигналы для измерения таких параметров, как, например, температура, сила, положение, параметры звука или света. В таблице 1-1 перечислены некоторые наиболее распространенные типы датчиков.
Таблица 1-1. Распространенные типы измерений и датчиков
Типы датчиков Датчики используются для различных целей, например, для измерения температуры, давления или расхода жидкости. Обратитесь на сайт ni.com/sensors для получения дополнительной информации о датчиках и местах, где их можно приобрести. Разные датчик имеют различные требования по преобразованию физической величины в измеряемый сигнал. Например, терморезистору (RTD) требуется ток возбуждения для измерения температуры. Термопаре не требуется ток возбуждения, но зато требуется компенсация холодного спая. В тензодатчиках для измерения деформации используется конфигурация резисторов под названием мост Уитстона. Прежде чем разрабатывать систему, вы должны ознакомиться со специальными требованиями к датчикам. Обратитесь к поставщику датчиков для получения информации о правильном его использовании. C. Сигналы Датчик преобразует физическую величину в сигнал, который можно измерить. Однако бывает, что вам нужно получить сигналы напряжения, которые датчиком не формируются. Не все сигналы измеряются одинаковым способом. Сначала вы должны определить, является ли сигнал цифровым или аналоговым. После этого определите, какую информацию вы хотите получить из сигнала. Возможные виды информации – состояние, уровень, форма и частота, как показано на рисунке 1-2.
Рисунок 1-2. Информация о сигнале. Your Signal - ваш сигнал, Analog - аналоговый, Level - уровень, Shape - форма, Frequency - частота, Digital - цифровой, Rate - частота.
Аналоговые сигналы В отличие от цифровых сигналов, уровень напряжения аналогового сигнала в каждый момент времени может быть любым. Поскольку аналоговый сигнал в любой момент может находиться в любом состоянии, физические свойства аналогового сигнала, поддающиеся измерению, отличаются от свойств цифрового сигнала. Информация в аналоговом сигнале Вы можете измерить уровень, форму и частоту аналогового сигнала, как показано на рисунке 1-3.
Рисунок 1-3. Информация в аналоговом сигнале Level - уровень, Shape - форма, Frequency – частота. · Уровень – Измерение уровня аналогового сигнала аналогично оценке состояния цифрового сигнала. Различие в том, что уровень напряжения аналогового сигнала может быть любым, а цифровой сигнал имеет либо низкий, либо высокий уровень. · Форма – Измерение формы сигнала часто важно, поскольку аналоговые сигналы могут находиться в любом состоянии в любой момент времени. Например, форма синусоиды отлична от формы пилообразного сигнала. Измерение формы сигнала позволяет затем выполнять анализ других аспектов сигнала, например, определять пиковые значения, скорость изменения или интегральные значения. · Частота – измерение частоты аналогового сигнала аналогично измерению частоты цифрового сигнала. Однако вы не можете непосредственно измерить частоту аналогового сигнала. Вы должны выполнить программный анализ сигнала для извлечения информации о частоте. Обычно это выполняется при помощи преобразования Фурье.
Уровни большинства сигналов не сильно изменяются со временем. Однако обычно вам требуется измерить сигнал с высоким уровнем точности. Таким образом, вам нужно устройство сбора данных с высоким разрешением, но не с высокой частотой дискретизации. Используя различные датчики, вы можете измерить напряжение источника питания, температуру в смесительном баке, давление в трубопроводе или нагрузку на деталь механизма, как показано на рисунке 1-4.
Рисунок 1-4. Примеры уровня Level - уровень, Voltage - напряжение, Temperature - температура, Pressure - давление, Load – нагрузка. При измерении формы сигнала вы должны знать, как изменяется этот сигнал со временем. Некоторые сигналы изменяются с большой скоростью. В большинстве приложений, где требуется измерение формы сигнала, требуется также и высокая точность. Таким образом, вам нужно устройство сбора данных с высоким разрешением и высокой частотой дискретизации. Примеры измерения формы сигнала часто встречаются в медицине, электронике и автомобильной промышленности, и варьируются от измерения пульсаций сердца и измерения видеосигнала, до измерения вибраций рессор. После измерения сигнала вы можете его проанализировать для извлечения необходимой вам информации о форме. Например, при измерении кровяного давления вас интересует пиковое значение. Однако при оценке отклика RC-цепочки вас больше волнует изменение амплитуды со временем, как показано на рисунке 1-5.
Рисунок 1-5. Примеры измеренияформы Shape – форма, Arterial Blood Pressure – артериальное кровяное давление, RC Surcuit Response - реакция RC-цепочки При измерении зависимости сигнала от времени вы используете программную обработку для преобразования сигнала из временной области в частотную. LabVIEW предоставляет необходимые для программного анализа средства, как показано на рисунке 1-6.
Рисунок 1-6. Примеры измерениячастоты Frequency – частота, Seismograph – сейсмограф, Sound – звук, Time Plot – временной график, Frequency Plot – частотный график. Цифровые сигналы У цифрового сигнала есть только два возможных состояния – ON (логический сигнал высокого уровня) или OFF (логический сигнал низкого уровня). Распространенный тип цифрового сигнала – сигнал ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика). Спецификации сигнала ТТЛ определяют уровень напряжения между 0 и 0.8 В, как низкий логический уровень, а уровень напряжения от 0 В до 5 В - как высокий логический уровень. Большинство цифровых устройств воспринимают ТТЛ-совместимый сигнал. Информация в цифровом сигнале Вы можете измерить только две характеристики цифрового сигнала: состояние и частоту. · Состояние – у цифрового сигнала только два возможных состояния: ON (вкл.) или OFF (выкл.). Вы можете определить, во включенном или выключенном состоянии находится цифровой сигнал. · Частота – цифровой сигнал изменяет свое состояние во времени. Вы можете измерить частоту сигнала, то есть, как его состояние изменяется во времени. Пример измерения состояний цифрового сигнала приведен на рисунке 1-7.
Рисунок 1-7. Пример измерения состояния Предположим, вы хотите наблюдать за состоянием выключателя. Выключатель включает или выключает лампочку. В примере на рисунке 1-7, когда выключатель разомкнут, вы измерите 0 В (ВЫКЛ). Когда выключатель замкнут, вы измеряете 5 В (ВКЛ). Измеряя состояние цифрового сигнала, вы можете определить, горит или не горит лампочка. На рисунке 1-8 приведен пример измерения частоты цифрового сигнала.
Рисунок 1-8. Пример измерения частоты Motor – двигатель, Quadrature Encoder – квадратурный энкодер, 24 pulses/rev – 24 импульса за оборот, Rate – частота. Предположим, вы хотите измерить, насколько быстро вращается вал двигателя. Энкодер – это датчик, который может преобразовывать вращательное движение вала двигателя в цифровой сигнал. Когда энкодер вращается, он формирует два цифровых сигнала, каждый из которых - серия меняющихся состояний ВКЛ и ВЫКЛ, называемая последовательностью импульсов. На каждое приращение угла поворота вы получаете импульс. Это значение приращения зависит от энкодера. Например, энкодер терминального блока BNC-2120, используемого в этом курсе, выдает 96 импульсов за оборот. Вы можете измерить частоту одной последовательности импульсов для определения, насколько быстро вращается вал, либо измерить обе последовательности для определения не только частоты, но и направления вращения вала. D. Оборудование DAQ Назначение технических средствсбора данных – передача информации между датчиками или сигналами и ПО. Оборудование DAQ может измерять и генерировать аналоговые и цифровые сигналы. Сигналы между аппаратными средствами и программным обеспечением сбора данных передаются по шинам. Среди доступных шин PCI, PCI Express, PXI, PXI Express и USB. E. Согласование сигналов Не всегда можно непосредственно подключить сигнал к устройству сбора данных. Вам может понадобиться преобразовать сигнал, чтобы сделать его пригодным для измерения устройством сбора данных. Согласование сигналов – процесс преобразования сигналов для улучшения точности, изоляции, фильтрации и так далее. Преобразование сигналов требуется не всегда. Цель преобразования сигналов – взять сигнал, который сложно измерить вашим DAQ-устройством, и изменить его так, чтобы упростить процесс измерения. Большинству датчиков для этого требуется внешние аппаратные средства. Например, терморезисторам требуется ток возбуждения, а тензодатчику – особая конфигурация резисторов, называемая мостом Уитстона. Для измерения сигналов с датчиков вы должны также преобразовать их в форму, которую может воспринимать DAQ-устройство. Например, выходное напряжение большинства термопар очень маленькое и восприимчиво к помехам. Поэтому необходимо усилить выходной сигнал термопары, прежде чем оцифровывать его. Усиление – один из видов согласования сигналов. Иногда преобразование сигналов может происходить в самом датчике. Например, некоторые микрофоны и акселерометры содержат встроенный усилитель для формирования сигнала более высокого уровня. Согласование сигналов может также происходить на пути между датчиком или сигналом и оборудованием DAQ. Например, вы можете использовать внешние усилители и фильтры для уменьшения помех. Согласование сигналов может также выполняться в оборудовании DAQ. Многие аппаратные устройства сбора данных компании National Instruments содержат встроенные средства согласования сигналов, например, усилители, мосты Уитстона для тензодатчиков, схемы компенсации холодного спая термопар, фильтры нижних частот и т.д. Обратитесь на сайт ni.com/signalconditioning для получения дополнительной информации об оборудовании согласования сигналов National Instruments. На рисунках 1-9 показаны распространенные типы датчиков и сигналов и преобразование, которое требуется каждому из них.
Рисунок 1-9. Распространенные типы датчиков и сигналов и их преобразования. Sensors/Signals – датчики/сигналы, Signal Conditioning – согласование сигналов, Thermocouples – термопары, Amplification, Linearization, anв Cold-Junction Compensation – усиление, линеаризация, компенсация холодного спая, RTDs – терморезисторы, Current Excitation, Four-Wire and Three-Wire Configuration – ток возбуждения, трехпроводная и четырехпроводная схема подключения, Strain Gauges – тензодатчики, Voltage Excitation, Bridge Configuration, and Linearization – напряжение возбуждения, конфигурация моста и линеаризация, Common Mode or High Voltages – синфазное или высокое напряжение, Isolation Amplifiers (Optical Isolation) – развязывающие усилители (оптическая изоляция), Loads Requiring AC Switching or Large Current Flow – нагрузки, требующие переключения переменного тока или большого тока, Electromechanical Relays or Solid-State Relays – электромеханические или твердотельные реле, Signals with High Frequency Noise – сигналы с высокочастотными помехами, Lowpass Filters - фильтры нижних частот, DAQ device – DAQ-устройство F. Программное обеспечение DAQ
После сбора данных при помощи оборудования DAQ часто вам требуется проделать с данными еще что-нибудь. Вы можете использовать программное обеспечение DAQ для генерации отчетов, обработки или манипуляций данными, анализа сигналов, записи данных в файл или базу данных и многого другого. Выводы DAQ-система состоит из следующих компонентов: · Датчиков, преобразующих физическую величину в измеряемый сигнал · Сигналов - цифровых или аналоговых. В зависимости от сигнала вы можете измерять его состояние, уровень, форму или частоту. · Устройств согласования сигналов, упрощающих измерение сигналов DAQ-устройством · Аппаратных средств DAQ · Программного обеспечения DAQ
Самопроверка: короткий тест 1. Сопоставьте термины и определения:
2. Перечислите 3 типа измерений, которые можно выполнять с аналоговыми сигналами 3. Перечислите 2 типа измерений, которые можно выполнять с цифровыми сигналами Самопроверка: ответы 1. Сопоставьте термины и определения:
2. Перечислите 3 типа измерений, которые можно выполнять с аналоговыми сигналами · Уровень · Форма · Частота 3. Перечислите 2 типа измерений, которые можно выполнять с цифровыми сигналами · Состояние · Частота Заметки
2. Оборудование и программное обеспечение сбора данных В этой лекции рассматриваются аппаратные средства и программное обеспечение сбора данных Темы A. Оборудование сбора данных B. Компоненты DAQ-устройства C. Выбор подходящего оборудования сбора данных D. Программное обеспечение сбора данных E. Обзор NI-DAQmx VI A. Оборудование сбора данных Типичная система сбора данных состоит из трех типов оборудования – терминального блока, кабеля и устройства сбора данных (рис. 2-1). В этом разделе описываются каждый тип оборудования, затем рассматриваются компоненты DAQ-устройства и функции, которые ими выполняются. Вы также ознакомитесь с важными вопросами конфигурирования DAQ-устройства.
Рисунок 2-1. Типичная система сбора данных 1 – сигнал, 2 – терминальный блок, 3 – кабель, 4 – DAQ-устройство, 5 – компьютер. После преобразования физической величины в измеряемый сигнал для измерения сигнала вам нужен терминальный блок, кабель, устройство DAQ и компьютер. Эта комбинация может превратить обычный компьютер в систему измерения и управления. Терминальный блок и кабель Терминальный блок служит для подключения сигналов. Он состоит из терминалов с винтовыми клеммами, подпружиненных терминалов или разъемов BNC для подключения источников сигналов, а также разъема для кабеля, соединяющего терминальный блок с DAQ-устройством. Выбирая терминальный блок, вы должны учитывать два фактора – устройство и количество измеряемых сигналов. На рисунке 2-2 показан пример схемы расположения винтовых клемм.
Рисунок 2-2. Терминальный блок, кабель и схема расположения выводов 1 – сигнал, 2 – терминальный блок, 3 – кабель, 4 – 68-контактный разъем. Терминальные блоки могут быть экранированными или неэкранированными. Экранированные терминальные блоки обеспечивают лучшую защиту от помех. Некоторые терминальные блоки имеют дополнительные возможности, например, встроенную схему компенсации холодного спая, необходимую для правильного измерения температуры с помощью термопары. Кабель передает сигнал из терминального блока в DAQ-устройство. Кабели бывают с разъемами на 100, 68 и 50 контактов. Выбор конфигурации кабеля зависит от используемых терминального блока и DAQ-устройства. Как и терминальные блоки, кабели бывают экранированными и неэкранированными. Обратитесь к разделу DAQ на сайте ni.com/products для получения дополнительной информации о типах терминальных блоков и кабелей. Терминальный блок BNC-2120 с аксессуарами На рисунке 2-3 показан терминальный блок BNC-2120, используемый в этом курсе.
Рисунок 2-3. Терминальный блок BNC-2120 1 – переключатель RES/BNC (AI 3), 2 – винтовые клеммы для измерения сопротивления, 3 – разъем для подключения термопары, 4 – датчик температуры, 5 – переключатель BNC/Temp. Ref. (AI 0), 6 – переключатель BNC/термопара (AI 1), 7 – BNC-разъемы аналогового ввода, 8 – переключатели FS/GS, 9 – BNC-разъемы аналогового вывода, 10 – переключатель выбора частотного диапазона, 11 – BNC-разъем синусоидального/треугольного сигнала, 12 – BNC-разъем ТТЛ сигнала прямоугольной формы, 13 – переключатель синусоидального/треугольного сигнала, 14 – регулятор частоты, 15 – регулятор амплитуды, 16 – винтовые клеммы цифрового ввода-вывода, 17 – светодиоды цифрового ввода-вывода, 18 - пользовательские винтовые клеммы, 19 – пользовательские BNC-разъемы, 20 – винтовые клеммы таймерного ввода-вывода, 21 – винтовые клеммы квадратурного энкодера, 22 – регулятор квадратурного энкодера, 23 – BNC-разъем таймерного ввода-вывода, 24 – светодиод питания NI BNC-2120 – экранированный коннекторный блок с разъемами BNC. Вы можете использовать этот коннекторный блок с многофункциональными NI DAQ-устройствами серий X, M, E и S, а также устройствами аналогового вывода. BNC-2120 упрощает подключение аналоговых сигналов, некоторых цифровых сигналов и двух пользовательских сигналов к устройству сбора данных, экранированный корпус обеспечивает достоверность измерений. BNC-2120 содержит генератор функций с переключателем для выбора диапазона частот сигнала, регуляторов частоты и амплитуды. Генератор функци
|
