Karty analogowo-cyfrowa
budowa, zasada działania, parametry
mgr in\
. Artur Guzowski
mgr in\
. Artur Guzowski
Monitoring maszyn i urządzeń
Monitoring maszyn i urządzeń
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
wtorek, 2 lutego 2010
wtorek, 2 lutego 2010
Przetwarzanie sygnałów pomiarowych
Przetwarzanie sygnałów pomiarowych
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Elementy Toru Pomiarowego
Elementy Toru Pomiarowego
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Techniki przetwarzania analogowo-cyfrowego mają długą
Techniki przetwarzania analogowo-cyfrowego
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\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Karta analogowo/cyfrowa (A/C) jest urządzeniem pomiarowym
współpracującym z komputerem osobistym klasy PC.
Umo\
liwia:
- badanie przebiegów analogowych poprzez ich dyskretyzację
w dziedzinie czasu,
- przetwarzanie postaci cyfrowej sygnału z wykorzystaniem
mocy obliczeniowej procesora,
- przechowywanie wyników obliczeniowych dla ich póz
niejszej
analizy,
- generowanie wyjściowych przebiegów analogowych,
- sterowanie i obserwację zewnętrznych procesów dyskretnych-
dwustanowych poprzez wejścia i wyjścia cyfrowe.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Karta A/C na wejściu mikrokomputera umo\
liwia jego
kontakt z realnym światem fizycznym sygnałów ciągłych:
temperatura,
ciśnienie,
przepływ,
przemieszczenie,
rejestracja:
sygnałów akustycznych,
sygnałów wizyjnych,
sygnałów radarowych,
sygnałów sejsmicznych itd.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Schemat blokowy zestawu urządzeń do wprowadzenia danych
Schemat blokowy
procesowych.
POMIAR (A/D)
Sygnał stanu
Sygnał sterujący
REGULACJA (D/A)
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Budowa karty analogowo-cyfrowej
Budowa karty analogowo-cyfrowej
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Wejścia z innych torów
Multiplekser analogowy
MAGISTRALA (MIKRO) KOMPUTERA
Dyskretyzacja sygnału analogowego
Dyskretyzacja sygnału analogowego
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Dyskretyzacja sygnału analogowego
Dyskretyzacja sygnału analogowego
Przetworzenie ciągłego sygnału analogowego do równowa\
nej 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. Ka\
demu 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\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Dyskretyzacja sygnału analogowego
Dyskretyzacja sygnału analogowego
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Niejednoznaczność sygnału dyskretnego w dziedzinie
Niejednoznaczność sygnału dyskretnego w dziedzinie
częstotliwości
częstotliwości
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Niejednoznaczność sygnału dyskretnego w dziedzinie
Niejednoznaczność sygnału dyskretnego w dziedzinie
częstotliwości
częstotliwości
Najwa\
niejszą trudnością związaną z próbkowaniem sygnału ciągłego
jest bez wątpienia problem niejednoznaczności. Istotę tego problemu
zilustrowano na rys powy\
ej, z którego wynika, \
e te same zbiory
danych próbkowanych mogą opisywać kilka przebiegów czasowych
nierozró\
nialnych przez  maszynę cyfrową .
Częstotliwość f0 jest zwana częstotliwością podstawową. Zakres
częstotliwości, w którym nie występuje efekt niejednoznaczności,
rozciąga się od f0 = 0, do f0 = fn. Ta maksymalna częstotliwość fn jest
zwana częstotliwością graniczną Nyquista, przy czym określa ona
granicę częstotliwości próbkowania danych - granicę Shannona. Tak
więc, je\
eli jest dany sygnał nie zawierający \
adnych cz. składowych
większych od cz. fn, to najmniejsza cz. próbkowania, konieczna do
zachowania informacji niesionej przez próbkowaną wersję sygnału jest
dana jako fs > 2fn. Jest to tzw. twierdzenie o próbkowaniu.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Aliasing
Aliasing
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Przetworniki analogowo-cyfrowe
Przetworniki analogowo-cyfrowe
Zadaniem przetworników A/C jest
przekształcanie sygnału analogowego na
równowa\
ny mu dyskretny sygnał cyfrowy.
W ten sposób sygnały analogowe z
czujników wielkości fizycznych i z innych
z
ródeł informacji o zjawiskach otaczającego
nas świata są przekształcane do postaci
umo\
liwiającej ich transmisję i
przetwarzanie metodami techniki cyfrowej.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Próbkowanie to dyskretyzacja argumentów funkcji x(t),
która polega na kolejnym pobieraniu próbek wartości sygnału
w pewnych odstępach czasu .
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Kwantowanie przebiegu analogowego polega na przyporząd-
kowaniu ka\
dej próbce skończonej liczby poziomów amplitudy,
odpowiadającym dyskretnym wartościom od zera do pełnego
zakresu.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Kodowanie  sygnały cyfrowe uzyskiwane na wyjściu
przetwornika A/C są wyra\
ane w odpowiednio dobranym
kodzie. Najczęściej jest to jedna z odmian kodu dwójkowego.
Układy kwantowania i kodowania są ze sobą ściśle powiązane.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
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 słu\
ące do prze-
twarzania chwilowej
wartości sygnału.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Filtry dolnoprzepustowe
Filtry dolnoprzepustowe
Filtr dolnoprzepustowy na wejściu przetwornika usuwa
wszystkie wy\
sze częstotliwości z widma analizowanego
sygnału, których ewentualna obecność jest przyczyną
zniekształceń. Podstawowym parametrem filtru jest jego
charakterystyka amplitudowa, czyli zale\
ność wzmocnienia od
częstotliwości.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
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\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
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\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Przetworniki cyfrowo - analogowe
Przetworniki cyfrowo - analogowe
Przetworniki cyfrowo-analogowe są elementami z wejściem
cyfrowym i wyjściem napięciowym,
generujące dla ka\
dego wejściowego
wektora informacji cyfrowej jedną
wartość napięcia wyjściowego.
Zbudowane są z:
:
" deszyfratorów
rezystancyjnych,
" układów przełączników
analogowych,
" z
ródła sygnału odniesienia,
" wyjściowego wzmacniacza
separującego.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
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\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Rozdzielczość i zakres kart pomiarowych
Rozdzielczość i zakres kart pomiarowych
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, \
e
zakres pomiarowy karty zostanie podzielony na 28 części. Wynika z tego, \
e karta ta
rozró\
nia napięcia ró\
niące się o Umax/2n.
Pełny zakres przetwarzania określa się jako FS, a błąd kwantyzacji jako LSB
(odpowiadający najmniej znaczącemu bitowi w słowie bitowym) lub LSD (najmniej
znacząca cyfra).
LSB=FS/2n *100%,
LSD=FS/10d *100%, gdzie:
n - liczba bitów
d  liczba dekad
FS =1
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Rozdzielczość i zakres kart pomiarowych
Rozdzielczość i zakres kart pomiarowych
Z rozdzielczością kart pomiarowych ściśle powiązany jest ich zakres przetwarzania.
Dobór pełnego zakresu pomiarowego (FS) w zasadniczy sposób wpływa na
póz
niejszy stopień trudności przy kalibracji przetwornika. Często tak dobiera się
napięcie UFS 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.
Najbardziej po\
ądane są karty 16-bitowe, choć w u\
yciu 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, \
e kartą
o unipolarnym zakresie od 0 do 10V mo\
e pracować jednocześnie w bipolarnym
zakresie napięć  5 do +5V.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
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, \
e częstotliwość próbkowania
ka\
dego z kanałów pomiarowych jest równa f/n [Hz], gdzie częstotliwość, n-liczba
kanałów. Do badania przebiegów wolnozmiennych stosuje się karty o nie
najwy\
szych 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\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Wejścia analogowe
Wejścia analogowe
Ilość kanałów wejściowych uzale\
niona jest od parametrów multiplekserów.
Poniewa\
w większości dostępne multipleksery są 8-kanałowe, więc produkcja kart o
mniejszej liczbie kanałów jest rzadko spotykana. Jeśli chodzi o karty z więcej ni\
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 mo\
na 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 ró\
nicowego
(Differential) to liczba kanałów wejściowych zmniejsza się o połowę.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Wejścia cyfrowe
Wejścia cyfrowe
Zadaniem układów wejść cyfrowych jest wprowadzanie do komputera informacji
o współrzędnych stanu procesu, które mo\
na 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 nale\
ą
liczniki energii elektrycznej, przepływomierze turbinkowe, przetworniki impulsowe
prędkości kątowej, kąta obrotu i przesunięcia, liczniki liczby wyrobów.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Wejścia cyfrowe
Wejścia cyfrowe
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 ni\
liczba sygnałów
ciągłych.
W procesach przemysłowych dyskretnych najliczniej są reprezentowane
współrzędne stanu z grupy trzeciej i czwartej.
Układ wejść cyfrowych umo\
liwia równie\
wprowadzanie do komputera danych
z urządzeń transmisji, pamięci zewnętrznych i monitorów ekranowych.
W najbardziej popularnych kartach pomiarowych stosuje się dwa do czterech wejść
cyfrowych.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
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 tego\
elementu
nastawczego.
Układy wyjść analogowych umo\
liwiają:
" 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 nale\
y zabezpieczenie procesu
w przypadku awarii komputera lub układu wejść analogowych.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Wyjścia analogowe
Wyjścia analogowe
Układy wyjść analogowych spotykane w systemach komputerowych automatyki mają
najczęściej jedną z następujących struktur:
" z indywidualnymi przetwornikami cyfrowo-analogowymi dla ka\
dego elementu
nastawczego,
" z przetwornikiem analogowo-cyfrowym wspólnym dla grupy elementów nastawczych.
Większość kart pomiarowych nie jest wyposa\
ona 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
odświe\
ania wyjścia analogowego jest nieistotny. Sprawa komplikuje się gdy
wymagany jest sinusoidalny sygnał wyjściowy. Wiele modeli tanich kart pomiarowych
umo\
liwia 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.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Wyjścia cyfrowe
Wyjścia cyfrowe
Zadaniem układów wyjść cyfrowych jest przetworzenie wyniku obliczeń otrzymanego
z komputera na:
" Sygnały sterujące dla procesu, np.:
- sygnały binarne dla dwupoło\
eniowych elementów nastawczych;
- sygnały cyfrowe dla elementów nastawczych z wejściem cyfrowym;
- sygnały cyfrowe dla wyświetlaczy lub wskaz
ników 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 przekaz
ników,
zaworów elektromagnetycznych, lamp sygnalizacyjnych, sygnalizatorów akustycznych;
-stany styków przekaz
ników elektromagnetycznych.
" Sygnały sterujące i dane dla urządzeń transmisji, pamięci zewnętrznych
i monitorów ekranowych.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Wyjścia cyfrowe
Wyjścia cyfrowe
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 po\
ądane jest aby karta jednocześnie odczytywała wejścia cyfrowe
i analogowe, co pozwalałoby na korelację tych sygnałów. Jedynie nieliczne
karty mają mo\
liwość jednoczesnej generacji \
ądanych przebiegów
i akwizycji danych analogowych i cyfrowych.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Wzmocnienie
Wzmocnienie
Zakres wzmocnień kart pomiarowych jest obecnie bardzo szeroki i pozwala
Zakres wzmocnień kart pomiarowych jest obecnie bardzo szeroki i pozwala
na badanie przebiegów w zakresie od 20 [mV] do 10 [V]. Nawet najbardziej
na badanie przebiegów w zakresie od 20 [mV] do 10 [V]. Nawet najbardziej
popularne karty mają tak szeroki zakres wzmocnień i zezwalają na dowolny
popularne karty mają tak szeroki zakres wzmocnień i zezwalają na dowolny
ich wybór programowo bez konieczności wykonywania przepinania zworek
ich wybór programowo bez konieczności wykonywania przepinania zworek
na karcie.
na karcie.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Oprogramowanie
Oprogramowanie
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 umo\
liwiające akwizycje danych bez znajomości
programowania.
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. Mo\
na je
te\
montować bezpośrednio na płytę główną do złącza ISA lub PCI.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
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\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Podsumowanie
Podsumowanie
Na rynku współczesnych przyrządów pomiarowych niewiele jest urządzeń, które
występowałyby w tak wielu odmianach, jak wielofunkcyjne karty pomiarowe.
Mo\
na spotkać setki ro\
nych modeli tego typu urządzeń, od najprostszych np.,
tylko z wejściami i wyjściami cyfrowymi, do najbardziej zaawansowanych o
mo\
liwościach wysokiej klasy oscyloskopu. Podstawową ich zaletą jest
wielofunkcyjność, poniewa\
zdają egzamin w większości typowych aplikacji
kontrolno  pomiarowych. Z punktu widzenia u\
ytkownika, trudno jest
porównywać ze sobą poszczególne typy kart pomiarowych, gdy\
nawet te same
funkcje opisane są wieloma parametrami.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3
Zadania do wykonania
Zadania do wykonania
1. Zmierzyć wartość napięcia zasilania.
2. Przedstawić schemat układu symulacji
czujnika pomiarowego. Opisać.
3. Podłączyć kartę NI-6008 i sprawdzić jej
parametry w NI M&A.
4. Stworzyć program pomiarowy w programie
LabView.
5. Przedstawić schemat programu
pomiarowego. Opisać.
mgr in\
. Artur Guzowski
Miernictwo Cieplne i Maszynowe
Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego
wtorek, 2 lutego 2010
INSTYTU KONSTRUKCJI MASZYN M-3