mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Monitoring maszyn i urz
ą
dze
ń
wtorek, 2 lutego 2010
Karty analogowo-cyfrowa
budowa, zasada działania, parametry
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Monitoring maszyn i urz
ą
dze
ń
wtorek, 2 lutego 2010
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Przetwarzanie sygnałów pomiarowych
Przetwarzanie sygnałów pomiarowych
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Elementy Toru Pomiarowego
Elementy Toru Pomiarowego
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Techniki przetwarzania analogowo
Techniki przetwarzania analogowo
-
-
cyfrowego
cyfrowego
mają długą
historię, ale obecnie ich rozwój nabrał istotnego przyspieszenia.
Gwałtowny wzrost zapotrzebowania na przetworniki
analogowo-cyfrowe spowodowany został pojawieniem się
tanich i ogólnie dostępnych komputerów jednoukładowych.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Karta analogowo/cyfrowa (A/C) jest
urządzeniem pomiarowym
współpracującym z komputerem osobistym klasy PC.
Umożliwia:
-
badanie przebiegów analogowych
poprzez ich dyskretyzację
w dziedzinie czasu,
-
przetwarzanie postaci cyfrowej sygnału
z wykorzystaniem
mocy obliczeniowej procesora,
-
przechowywanie wyników
obliczeniowych dla ich późniejszej
analizy,
-
generowanie wyjściowych przebiegów analogowych
,
-
sterowanie i obserwację zewnętrznych procesów dyskretnych-
dwustanowych
poprzez wejścia i wyjścia cyfrowe.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Karta A/C na wejściu mikrokomputera umożliwia jego
kontakt z realnym światem fizycznym
sygnałów ciągłych
:
temperatura,
ciśnienie,
przepływ,
przemieszczenie,
rejestracja:
sygnałów akustycznych,
sygnałów wizyjnych,
sygnałów radarowych,
sygnałów sejsmicznych itd.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Schemat blokowy
Schemat blokowy
zestawu urządzeń do wprowadzenia danych
procesowych.
POMIAR (A/D)
REGULACJA (D/A)
Sygnał stanu
Sygnał steruj
ą
cy
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Budowa karty analogowo
Budowa karty analogowo
-
-
cyfrowej
cyfrowej
W
e
jści
a
z
in
n
ych
t
o
ró
w
M
A
G
IS
T
R
A
L
A
(
M
IK
R
O
)
K
O
M
P
U
T
E
R
A
M
u
lt
ip
le
k
s
e
r
a
n
a
lo
g
o
w
y
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Dyskretyzacja
Dyskretyzacja
sygnału analogowego
sygnału analogowego
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Dyskretyzacja sygnału analogowego
Dyskretyzacja sygnału analogowego
Przetworzenie ciągłego sygnału analogowego do równoważnej postaci
cyfrowej wymaga
dyskretyzacji (próbkowania) w dziedzinie czasu
oraz
kwantyzacji w dziedzinie amplitudy
.
Przetworzenie ciągłego sygnału analogowego do postaci cyfrowej
polega na
dobraniu szeregu wąskich impulsów
do „wycinków” sygnału
jednakowo oddalonych od siebie. Każdemu impulsowi przypisuje się w
sposób jednoznaczny liczbę reprezentującą wartość średnią amplitudy
próbki dla całego pola impulsu.
W przypadku idealnym chcielibyśmy, by próbkowanie odbywało się w
nieskończenie krótkim czasie
. W praktyce jednak konieczne jest
wyznaczenie
wartości średniej w czasie próbkowania
. Okres czasu, w
którym dane są uśredniane, nazywa się
aperturą
. Czas ten jest istotny;
w celu uzyskania minimalnego błędu przetwarzania.
Czas apertury
powinien być mały w porównaniu z okresem próbkowania
.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Dyskretyzacja sygnału analogowego
Dyskretyzacja sygnału analogowego
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Niejednoznaczność sygnału dyskretnego w dziedzinie
Niejednoznaczność sygnału dyskretnego w dziedzinie
częstotliwości
częstotliwości
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Niejednoznaczność sygnału dyskretnego w dziedzinie
Niejednoznaczność sygnału dyskretnego w dziedzinie
częstotliwości
częstotliwości
Najważniejszą trudnością związaną z próbkowaniem sygnału ciągłego
jest bez wątpienia
problem niejednoznaczności
. Istotę tego problemu
zilustrowano na rys powyżej, z którego wynika, że te same zbiory
danych próbkowanych
mogą opisywać kilka przebiegów czasowych
nierozróżnialnych przez „maszynę cyfrową”.
Częstotliwość f
0
jest zwana
częstotliwością podstawową
. Zakres
częstotliwości, w którym nie występuje efekt niejednoznaczności,
rozciąga się od f
0
= 0, do f
0
= f
n
. Ta maksymalna częstotliwość f
n
jest
zwana
częstotliwością graniczną Nyquista
, przy czym określa ona
granicę częstotliwości próbkowania danych -
granicę Shannona
. Tak
więc, jeżeli jest dany sygnał nie zawierający żadnych cz. składowych
większych od cz. f
n
, to najmniejsza cz. próbkowania, konieczna do
zachowania informacji niesionej przez próbkowaną wersję sygnału jest
dana jako f
s
> 2f
n
.
Jest to tzw. twierdzenie o próbkowaniu
.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Aliasing
Aliasing
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Zadaniem przetworników A/C jest
przekształcanie sygnału analogowego na
równoważny mu dyskretny sygnał cyfrowy
.
W ten sposób sygnały analogowe z
czujników wielkości fizycznych i z innych
źródeł informacji o zjawiskach otaczającego
nas świata są przekształcane do postaci
umożliwiającej ich
transmisję
i
przetwarzanie
metodami techniki cyfrowej.
Przetworniki analogowo
Przetworniki analogowo
-
-
cyfrowe
cyfrowe
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Próbkowanie
to dyskretyzacja argumentów funkcji x(t),
która polega na kolejnym pobieraniu próbek wartości sygnału
w pewnych odstępach czasu .
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Kwantowanie
przebiegu analogowego polega na przyporząd-
kowaniu każdej próbce skończonej liczby poziomów amplitudy,
odpowiadającym dyskretnym wartościom od zera do pełnego
zakresu.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Kodowanie
– sygnały cyfrowe uzyskiwane na wyjściu
przetwornika A/C są wyrażane w odpowiednio dobranym
kodzie. Najczęściej jest to jedna z odmian
kodu dwójkowego
.
Układy kwantowania i kodowania są ze sobą ściśle powiązane.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Wzmacniacze sygnałów niskonapięciowych
Wzmacniacze sygnałów niskonapięciowych
Zakresy napięć wejściowych kart pomiarowych są najczęściej
równe
0...5 lub 0...10 V
. Wartości napięć wyjściowych przetwo-
rników pomiarowych zmieniają się najczęściej
od 10 do 500mV
lub 1V
. Stąd konieczność wprowadzenia sygnałów wyjściowych
multipleksera do wzmacniacza
niskonapięciowego o wzmocnie-
niu
od 5 do 1000
. Są to
wzmacniacze próbkująco-
zapamiętujące służące do prze-
twarzania chwilowej
wartości sygnału.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Filtry dolnoprzepustowe
Filtry dolnoprzepustowe
Filtr dolnoprzepustowy na wejściu przetwornika usuwa
wszystkie wyższe częstotliwości z widma analizowanego
sygnału, których ewentualna obecność jest przyczyną
zniekształceń.
Podstawowym parametrem filtru jest jego
charakterystyka amplitudowa
, czyli zależność wzmocnienia od
częstotliwości.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Multipleksery analogowe
Multipleksery analogowe
Multipleksery analogowe są
zespołami przełączników
analogowych
łączących w określonej kolejności na pewien
czas sygnał wejściowy ze wspólnym wejściem wzmacniacza
sygnałów niskonapięciowych.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Multipleksery analogowe
Multipleksery analogowe
W multiplekserach układów wejść analogowych niskona-
pięciowych stosuje się zarówno
przełączniki analogowe
stykowe jak i półprzewodnikowe
. Zarówno jedne jak i drugie
mają swoje wady i zalety. Parametrami które określają
multipleksery jest
czas przełączania
i
poziom szumów
.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Przetworniki cyfrowo
Przetworniki cyfrowo
-
-
analogowe
analogowe
Przetworniki cyfrowo-analogowe są elementami z wejściem
cyfrowym i wyjściem napięciowym,
generujące dla każdego wejściowego
wektora informacji cyfrowej jedną
wartość napięcia wyjściowego.
Zbudowane są z
:
:
•
deszyfratorów
rezystancyjnych,
•
układów
przełączników
analogowych,
•
źródła sygnału odniesienia,
•
wyjściowego
wzmacniacza
separującego.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Podstawowe parametry kart pomiarowych
Podstawowe parametry kart pomiarowych
Podstawowymi
parametrami
wielofunkcyjnych
kart
pomiarowych do systemu akwizycji danych i sterowania
procesami oraz urządzeniami są
:
•
rozdzielczość i zakres pomiarowy,
•
częstotliwość próbkowania,
•
ilość wejść, wyjść analogowych i cyfrowych,
•
wzmocnienie,
•
dostępne oprogramowanie.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Rozdzielczość karty pomiarowej określa właściwie dokładność przetwornika
analogowo-cyfrowego
, a więc postać n-bitowego słowa, na jakie zostanie zamieniona
analogowa wartość napięcia wejściowego. Liczba “n” jest miarą dokładności
przetwarzania analogowo-cyfrowego. Dla przykładu rozdzielczość
8 bitów
oznacza, że
zakres pomiarowy karty zostanie podzielony na 2
8
części. Wynika z tego, że karta ta
rozróżnia napięcia różniące się o
Umax/2
n
.
Pełny zakres przetwarzania określa się jako
FS
, a błąd kwantyzacji jako
LSB
(odpowiadający najmniej znaczącemu bitowi w słowie bitowym) lub
LSD
(najmniej
znacząca cyfra).
Rozdzielczość i zakres kart pomiarowych
Rozdzielczość i zakres kart pomiarowych
LSB=FS/2n *100%,
LSD=FS/10d *100%, gdzie:
n - liczba bitów
d – liczba dekad
FS =1
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Z rozdzielczością kart pomiarowych ściśle powiązany jest ich zakres przetwarzania.
Dobór pełnego zakresu pomiarowego (FS) w zasadniczy sposób wpływa na
późniejszy stopień trudności przy kalibracji przetwornika. Często tak dobiera się
napięcie U
FS
aby napięcie odpowiadające najbardziej znaczącemu bitowi (MSB), czyli
0.5*FS, było równe np. 5V, 2.5V
itd., co ułatwia pomiar tych napięć przy kalibracji.
Rozdzielczość i zakres kart pomiarowych
Rozdzielczość i zakres kart pomiarowych
Najbardziej pożądane są karty
16-bitowe
, choć w użyciu znajduje się najwięcej kart 12-
bitowych i te ostatnie w procesach przemysłowych wydają się wystarczające. Jeśli
chodzi o zakresy pomiarowe to spotyka się karty pracujące zarówno w zakresie napięć
unipolarnych
jak i
bipolarnych
. Najczęściej jest to realizowane w ten sposób, że
kartą
o unipolarnym zakresie od 0 do 10V może pracować jednocześnie w bipolarnym
zakresie napięć –5 do +5V
.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Częstotliwość próbkowania
Częstotliwość próbkowania
Częstotliwość próbkowania określa nam jak często w okresie jednej sekundy karta
pomiarowa jest zdolna śledzić i zapamiętywać sygnał wejściowy.
Odbywa się to w sposób sekwencyjny co oznacza, że częstotliwość próbkowania
każdego z kanałów pomiarowych jest równa f/n [Hz], gdzie częstotliwość, n-liczba
kanałów. Do badania przebiegów wolnozmiennych stosuje się karty o nie
najwyższych częstotliwościach próbkowania (do 10 kHz), natomiast przebiegi
szybkozmienne wymagają kart o częstotliwościach próbkowania w MHz.
Większość kart wielofunkcyjnych posiada przetworniki o częstotliwości próbkowania
od 100 do 330 [kHz]. Są to częstotliwości wystarczające do pomiarów większości
wielkości fizycznych, jak temperatura, ciśnienie czy wibracje.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Wejścia analogowe
Wejścia analogowe
Ilość kanałów wejściowych uzależniona jest od parametrów multiplekserów
.
Ponieważ w większości dostępne multipleksery są 8-kanałowe, więc produkcja kart o
mniejszej liczbie kanałów jest rzadko spotykana. Jeśli chodzi o karty z więcej niż 8
lub 16 kanałów to stosowane są dwie metody:
•pierwsza odnosi się do kart 32- lub 64-kanałowych, gdzie ze względu na ograniczoną
liczbę pinów, jakie można wyprowadzić z karty, większa liczba wejśc analogowych
realizowana jest kosztem innych funkcji karty,
•druga metoda polega na zwiększaniu liczby wejść analogowych za pomocą
dodatkowych modułów dołączanych do karty, co pozwala na akwizycję danych z
kilkuset kanałów.
Najczęściej spotykane są karty 8-
i 16-kanałowe. Są to wejścia typu
Single-Ended (wspólna masa), jeśli chcemy zastosować podłączenie typu różnicowego
(Differential) to liczba kanałów wejściowych zmniejsza się o połowę.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Wejścia cyfrowe
Wejścia cyfrowe
Zadaniem układów wejść cyfrowych jest wprowadzanie do komputera informacji
o współrzędnych stanu procesu, które można podzielić na cztery grupy:
•Współrzędne stanu binarne
, tj. mogące przyjmować tylko dwie wartości. Są nimi stany
zaworów
odcinających,
stany
pracy
silników,
pomp,
dmuchaw,
dozowników,
stany
sygnalizatorów
granicznych,
styczników,
wyłączników
i odłączników energetycznych.
•Współrzędne
stanu
ciągłe
,
lecz
mierzone
za
pomocą
przetworników
pomiarowych
cyfrowych,
np.
przetworników
kąta
obrotu
i
przesunięcia,
wag dozujących z wyjściem cyfrowym, analizatorów składu z wyjściem cyfrowym.
•Współrzędne stanu ciągłe i dyskretne
mierzone za pomocą przetworników
pomiarowych generujących ciągi impulsów. Do przetworników takich
należą
liczniki energii elektrycznej, przepływomierze turbinkowe, przetworniki impulsowe
prędkości kątowej, kąta obrotu i przesunięcia, liczniki liczby wyrobów.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Współrzędne stanu dyskretne, wprowadzane do systemu komputerowego przez
klawiaturę pulpitu operatora procesu, np. numery zamówień, symbole
surowca, symbole narzędzi, wyniki analiz laboratoryjnych.
Z wymienionych grup najbardziej liczna w procesach przemysłowych jest grupa
pierwsza. Liczba sygnałów binarnych wprowadzanych do systemu komputerowego
automatyki w procesach ciągłych jest często 3,4 - krotnie większa niż liczba sygnałów
ciągłych.
W
procesach
przemysłowych
dyskretnych
najliczniej
są
reprezentowane
współrzędne stanu z grupy trzeciej i czwartej.
Układ wejść cyfrowych umożliwia również wprowadzanie do komputera danych
z urządzeń transmisji, pamięci zewnętrznych i monitorów ekranowych.
W najbardziej popularnych kartach pomiarowych stosuje się dwa do czterech wejść
cyfrowych.
Wejścia cyfrowe
Wejścia cyfrowe
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Wyjścia analogowe
Wyjścia analogowe
Zadaniem układów wyjść analogowych jest przetworzenie otrzymanego z komputera
sygnału cyfrowego na sygnał napięciowy wprowadzany na wejście analogowego
elementu nastawczego, zaadresowanego przez komputer, i utrzymanie wartości tego
napięcia do chwili pojawienia się następnego sygnału cyfrowego dla tegoż elementu
nastawczego.
Układy wyjść analogowych umożliwiają:
•
sterowanie ciągłych współrzędnych stanu procesów przy wykorzystaniu elementów
nastawczych o działaniu ciągłym, powszechnie stosowanych w konwencjonalnych
analogowych układach automatyki;
•
sterowanie przyrządów wskazujących i rejestrujących typu analogowego.
Ponadto często do zadań układu wyjść analogowych należy zabezpieczenie procesu
w przypadku awarii komputera lub układu wejść analogowych.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Układy wyjść analogowych spotykane w systemach komputerowych automatyki mają
najczęściej jedną z następujących struktur:
•z indywidualnymi przetwornikami cyfrowo-analogowymi dla każdego elementu
nastawczego,
•z przetwornikiem analogowo-cyfrowym wspólnym dla grupy elementów nastawczych.
Większość kart pomiarowych nie jest wyposażona w przetwornik C/A lub posiada
tylko dwa wyjścia analogowe o rozdzielczości 12 lub 16 bitów.
Istotną sprawą jest sposób, w jaki generowany jest sygnał wyjściowy.
W sytuacjach kiedy zachodzi potrzeba wygenerowania tylko napięcia stałego sposób
odświeżania wyjścia analogowego jest nieistotny. Sprawa komplikuje się gdy
wymagany jest sinusoidalny sygnał wyjściowy. Wiele modeli tanich kart pomiarowych
umożliwia ładowanie próbek generowanego przebiegu do pamięci karty, co znacznie
ogranicza długość przebiegu wyjściowego. Bardziej zaawansowane technologicznie
karty pobierają próbki z dysku twardego, co praktycznie pozwala na generację
dowolnych przebiegów.
Wyjścia analogowe
Wyjścia analogowe
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Zadaniem układów wyjść cyfrowych jest przetworzenie wyniku obliczeń otrzymanego
z komputera na:
• Sygnały sterujące dla procesu, np.:
- sygnały binarne dla dwupołożeniowych elementów nastawczych;
- sygnały cyfrowe dla elementów nastawczych z wejściem cyfrowym;
- sygnały cyfrowe dla wyświetlaczy lub wskaźników cyfrowych;
- ciągi impulsów o określonej liczbie i czasie trwania impulsów dla elementów
nastawczych z wejściem impulsowym, np. silniki krokowe;
-pojedyncze impulsy o określonym czasie trwania dla e1ementów nastawczych
sterowanych czasowo, o działaniu całkującym.
Sygnałami cyfrowymi są najczęściej sygnały napięciowe o poziomach TTL.
Sygnałami binarnymi mogą być:
- sygnały napięciowe i prądowe, przeznaczone do sterowania styczników przekaźników,
zaworów elektromagnetycznych, lamp sygnalizacyjnych, sygnalizatorów akustycznych;
-stany styków przekaźników elektromagnetycznych.
•
Sygnały sterujące i dane dla urządzeń transmisji, pamięci zewnętrznych
i monitorów ekranowych.
Wyjścia cyfrowe
Wyjścia cyfrowe
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
W tańszych modelach kart mamy 8 wyjść cyfrowych natomiast urządzenia
wysokiej klasy posiadają do 40 takich linii. Bardziej zaawansowane
pozwalają na rozszerzenie liczby wejść, wyjść cyfrowych do kilkuset.
Bardzo pożądane jest aby karta jednocześnie odczytywała wejścia cyfrowe
i analogowe, co pozwalałoby na korelację tych sygnałów. Jedynie nieliczne
karty mają możliwość jednoczesnej generacji żądanych przebiegów
i akwizycji danych analogowych i cyfrowych.
Wyjścia cyfrowe
Wyjścia cyfrowe
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Zakres wzmocnień kart pomiarowych jest obecnie bardzo szeroki i
Zakres wzmocnień kart pomiarowych jest obecnie bardzo szeroki i
pozwala
pozwala
na badanie przebiegów w zakresie od 20
na badanie przebiegów w zakresie od 20
[m
[m
V] do 10 [V]. Nawet najbardziej
V] do 10 [V]. Nawet najbardziej
popularne karty mają tak szeroki zakres wzmocnień i zezwalają na
popularne karty mają tak szeroki zakres wzmocnień i zezwalają na
dowolny
dowolny
ich wybór programowo bez konieczności wykonywania przepinania zw
ich wybór programowo bez konieczności wykonywania przepinania zw
orek
orek
na karcie.
na karcie.
Wzmocnienie
Wzmocnienie
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Obecnie większość kart standardowo zaopatrzona jest w sterowniki do
pakietów programowych
Lab Tech, Lab VIEW, Geni, Visual Basic, C++, Dasy
Lab i Test Point.
Ponadto część producentów dołącza do kart pomiarowych
oprogramowanie
umożliwiające
akwizycje
danych
bez
znajomości
programowania.
Oprogramowanie
Oprogramowanie
Istotnym parametrem kart pomiarowych, o którym nie wspomniano wcześniej
jest
sposób podłączenia do komputera
.
Karty mogą znajdować się na zewnątrz
komputera i być podłączane za pomocą kabla do złącza szeregowego. Można je
też montować bezpośrednio na płytę główną do złącza ISA lub PCI.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Przykłady kart pomiarowych - firmy
Advantech,
National Instruments,
Diamond System Corporation,
MPL High-Tech,
ADAC,
Measurement Computing,
Keithley Metrabyte,
Analogic,
Data Translation,
i inne.
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
Na rynku współczesnych przyrządów pomiarowych niewiele jest urządzeń, które
występowałyby w tak wielu odmianach, jak wielofunkcyjne karty pomiarowe.
Można spotkać setki rożnych modeli tego typu urządzeń, od najprostszych np.,
tylko z wejściami i wyjściami cyfrowymi, do najbardziej zaawansowanych o
możliwościach wysokiej klasy oscyloskopu. Podstawową ich zaletą jest
wielofunkcyjność, ponieważ zdają egzamin w większości typowych aplikacji
kontrolno – pomiarowych. Z punktu widzenia użytkownika, trudno jest
porównywać ze sobą poszczególne typy kart pomiarowych, gdyż nawet te same
funkcje opisane są wieloma parametrami.
Podsumowanie
Podsumowanie
mgr in
ż
. Artur Guzowski
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
wtorek, 2 lutego 2010
1.
Zmierzy
ć
warto
ść
napi
ę
cia zasilania.
2.
Przedstawi
ć
schemat układu symulacji
czujnika pomiarowego. Opisa
ć
.
3.
Podł
ą
czy
ć
kart
ę
NI-6008 i sprawdzi
ć
jej
parametry w NI M&A.
4.
Stworzy
ć
program pomiarowy w programie
LabView.
5.
Przedstawi
ć
schemat programu
pomiarowego. Opisa
ć
.
Zadania do wykonania
Zadania do wykonania