1

Politechnika Śląska

Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki

Laboratorium oprogramowania systemów pomiarowych

"Kondycjonowanie sygnałów oraz standard IEEE 1451"

Opracowali:

Mateusz Konieczny
Jan Wegehaupt
Kamil Olberek
Adrian Walentek

Gliwice, kwiecień 2014

2

1 C

EL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest poznanie zagadnienia kondycjonowania sygnałów z czujników pomiarowych oraz
poznanie standardu IEEE 1451 (interfejs dla przetwornika inteligentnego).

2 P

RZEBIEG ĆWICZENIA

2.1 K

ONFIGURACJA MODUŁU

SC-2350

W PROGRAMIE

M

EASUREMENT

&

A

UTOMATION

E

XPLORER

Po otwarciu program Measurement & Automation Explorer oraz rozwinięciu pola “Devices and Interfaces”
widoczne jest pole „NI SC -2350 „SCC1””.

Nas interesuje czujnik NI SCC-TC02 „SCC1Mod5”, po którego kliknięciu po prawej stronie okna pokazuje
się tablica zawierająca TEDS czujnika (rysunek poniżej). Informacje w niej zawarte mogą być wykorzystane
w konfiguracji automatycznej kanału pomiarowego w systemie pomiarowym.

2.2 T

WORZENIE

TEDS

(

WIRTUALNYCH ORAZ ZAPISYWANYCH DO PAMIĘCI

EEPROM)

Na potrzeby ćwiczenia otwierana jest biblioteka llb o nazwie „SC-2350_04_std.llb” a niej VI o nazwie
„SC-2350_04_std_daqmx.vi”.

Następnie otwieramy kartę Thermocouple i wypełniamy pola jak poniżej:

3

Po wypełnieniu pól aplikacji uruchamiamy ją i ustawiamy przełącznik Target Location do pozycji Virtual
TEDS i naciskamy przycisk Write TEDS Data.
Analogiczną operację wykonujemy dla przełącznika w pozycji Hardware TEDS.

Po wykonaniu powyższego zadania zweryfikowaliśmy, czy w programie Measurement & Automation
Explorer, czy dane w pamięci EEPROM TEDS zostały zaktualizowane – dane były zgodne.

Następnie przy pomocy programu „TEDS Reader.exe” otwarliśmy uprzednio zapisany plik *.ted i
stwierdziliśmy zgodność danych z informacjami w programie Measurement & Automation Explorer.

4

2.3 K

ONDYCJONOWANIE SYGNAŁU Z CZUJNIKA POMIAROWEGO

2.3.1

Tory pomiarowe termoelementów

Półmostek

tensometryczny

Zasilanie

Półmostek

tensometryczny

Wzmacniacz

różnicowy

Wzmacniacz

różnicowy

Półmostek

odniesienia

Półmostek

odniesienia

DAQ

Pełny mostek

tensometryczny

Pełny mostek

tensometryczny

Wzmacniacz

różnicowy

Wzmacniacz

różnicowy

DAQ

Zasilanie

Termopara

Wzmacniacz

różnicowy

Kalibracja

przesunięcia

Wtórnik

Czujnik

temperatury

zimnego złącza

DAQ

Filtr DP

drugiego rzędu

Zasilanie

SCC-SG04

SCC-SG03

SCC-TC0X

5

2.3.2

Zadanie rejestrujące temperaturę z termoelementu podpiętego do modułów
SCC-TF01 i SCC-TC02

W programie Measurement & Automation Explorer tworzymy zadanie, w którym będziemy rejestrować
temperaturę z jednego termoelementu, podpiętego do dwóch, wyżej wymienionych modułów SCC.

Do jednego z modułów podajemy wartość temperatury pomieszczenie a w drugim ustawiamy pole CJC
Source na Built-in.

Poniższy wykres przedstawia przebieg odczytu temperatury w czasie przy użyciu obu modułów:

Jak można zauważyć czerwony wykres jest w przybliżeniu stały, podczas gdy drugi silnie drga. Wynika to
z faktu, iż jeden jest kondycjonowany a drugi nie.

Kondycjonowanie sygnału polega na jego tzw. dopasowywaniu. W praktyce oznacza to np. jego
wzmacnianie, tłumienie, filtracje. W naszym przypadku jest to tłumienie.

2.4 R

EJESTRACJA TEMPERATURY W

L

AB

VIEW

Na potrzeby zadania wykorzystano program „OSP_Rejestrator temperatury.vi”, który następnie
zmodyfikowaliśmy. Jednym ze stworzonych elementów jest liczenie średniej wartości sygnału, gdyż
występują dość duże drgania. Drugim elementem jest VI Sample Clock służący do odpowiedniego
próbkowania sygnału.

6

Broken line’y oraz pytajniki wynikają z otwarzenia program w środowisku niewyposażonym w odpowiednie moduły zawierające
wykorzystywane VI.

Po lewej znajduje się Front
Panel utworzonego programu.

Wyświetlana jest wartość
aktualna oraz uśredniana.

Wartość aktualna bardzo silnie
drga w przedziale ok. 18-35
ponieważ nie jest to pomiar z
kondycjonowaniem.

Dlatego też w powyższym VI
wartości te są uśrednianie
dzięki czemu wyświetlana
wartość uśredniona jest w
przybliżeniu stała.

Wartość uśredniona jest nieco
wyższa niż wartości z modułu z
kondycjonowaniem, lecz
wynika to z faktu błędu
wartości odniesienia (wartość
temperatury w rejonie
termometru mogła być niższa o
parę stopni niż przy
stanowisku).

7

2.5 P

OMIAR UGIĘCIA BELKI I ODKSZTAŁCENIA

Do tego ćwiczenia wykorzystujemy aplikację „OSP_LVDT_Tensometry_v1.0.vi” oraz ustawiamy kontrolki
Sample rate i Samples per channel na kolejno wartości: 1:1, 10:10, 50:10, 50:100, 1000:2000,
5000:10000 i obserwujemy wskazania strzałki ugięcia oraz rozrzut wskazań.

Sample rate

Samples per

channel

Max

Min

Delta

1

1

0,50072

0,49959

0,00113

10

10

0,50006

0,49878

0,00128

50

10

0,5005

0,49882

0,00167

50

100

0,50025

0,50014

0,000107

1000

2000

0,50021

0,50019

0,000021

5000

10000

0,49984

0,49982

0,000019

Można zauważyć, że wraz ze wzrostem wartości „Sample rate” i „Samples per channel” rośnie
dokładność wskazań (zmniejsza się rozrzut). Jest to spodziewany efekt, gdyż przy większym próbkowaniu
jest lepsze uśrednianie wyników.