Некоммерческое
Лекция №11. Системы сбора данных на базе LabVIEW
жүктеу/скачать 0,85 Mb. Pdf көрінісі
|
e 1
| 11 Лекция №11. Системы сбора данных на базе LabVIEW
Содержание лекции: системы сбора данных; классификация систем сбора данных; программное обеспечение для систем сбора данных.
Цель лекции: изучение систем сбора данных и возможностей их создания на базе LabVIEW.
Система сбора данных (ССД) или DAQ – устройство, комплекс средств, предназначенный для работы совместно с персональным компьютером, либо специализированной ЭВМ и осуществляющий автоматизированный сбор информации о значениях физических параметров в заданных точках объекта исследования с аналоговых и/или цифровых источников сигнала, а также первичную обработку, накопление и передачу данных. Среда LabVIEW включает в себя набор подпрограмм ВП, позволяющих конфигурировать, собирать и посылать данные на DAQ-устройства. Сама аббревиатура DAQ расшифровывается как Data Acquisition и переводится на русский язык как сбор данных. DAQ-устройства могут выполнять разнообразные функции: аналого-цифровое преобразование (A/D), цифро- аналоговое преобразование (D/A), цифровой ввод/вывод (I/O) и управление счетчиком/таймером. Каждое устройство имеет свой набор возможностей, у каждого устройства своя скорость обработки данных. DAQ-устройство позволяет осуществлять сбор и генерирование данных. Его с одной стороны подключают к компьютеру, а с другой - к реальной электрической цепи. Получая сигнал от этой цепи в компьютер, DAQ- устройство обрабатывает его и передает компьютеру. На
базе персонального компьютера можно создать
целую измерительную систему, в которую необходимо включить DAQ-устройство. При этом DAQ-устройство только преобразует входящий сигнал в дискретную форму, читаемую компьютером. Это означает, что одно и то же DAQ-устройство может производить множество различных измерений с помощью различных программ, которые считывают и обрабатывают данные. Хотя подобная гибкость позволяет вам использовать всего одно техническое устройство для множества видов измерений, вам потребуется значительное время для разработки соответствующих программ. Помочь с этой проблемой может LabVIEW, которая включает в себя множество функций для сбора данных и их последующего анализа Через DAQ устройство компьютер получает исходные данные. Далее они обрабатываются в приложении, которое вы можете написать сами, используя возможности LabVIEW. Классификация ССД. По способу сопряжения с компьютером системы сбора данных делятся: 1)
ССД на основе встраиваемых плат сбора данных со стандартным системным интерфейсом (наиболее распространен — интерфейс PCI). 42
2) ССД на основе модулей сбора данных с внешним интерфейсом (RS- 232, RS-485, USB). 3)
ССД, выполненные в виде крейтов (магистрально-модульные ССД) (КАМАК,VXI). 4)
цифровых измерительных приборов (ЦИП)
или интеллектуальных датчиков (для их организации применяются интерфейсы: GPIB (IEEE-488), 1-wire, CAN, HART). По способу получения информации ССД делятся:
мультиплексные (мультиплексорные или «многоточечные»);
параллельные;
мультиплицированные. Последний тип ССД практически не используется в силу своего исключительно низкого быстродействия. Единственное достоинство ССД этого типа — относительная простота — полностью нивелируется современными технологиями изготовления интегральных схем. Сканирующий принцип построения ССД используется для измерения поля распределения параметров: тепловизор, аппарат УЗИ, томограф используют для получения первичной информации именно ССД сканирующего типа. Параллельными системами сбора данных следует считать ССД на основе интеллектуальных датчиков (ИД), каждый ИД - есть одноканальная ССД со специализированным интерфейсом. Исторически же первыми параллельными ССД были ССД, где у каждого датчика «личным» был только АЦП, а сбор и обработка данных осуществлялась многопроцессорной ЭВМ. Параллельные системы пока еще не вытесняют мультиплексорные, в силу своей аппаратурной избыточности. Однако в ряде случаев параллельный принцип привлекателен: когда есть недорогие готовые ИД и недорогой канал связи (система на интерфейсе 1-Wire), либо при небольшом числе каналов (выпускаются счетверенные сигма-дельта АЦП) и т. п.
Мультиплексная (мультиплексорная) ССД имеет на каждый измерительный канал индивидуальные средства аналоговой обработки сигнала и общий для всех каналов блок аналого-цифрового преобразования (помимо самого АЦП, в него обязательно входит «антиалиасинговый» ФНЧ, устройство выборки хранения, опционально — схема защиты и схема формирования знакового разряда). Наибольшее распространение в настоящее время имеют именно мультиплексные системы сбора данных. Типовая система сбора данных является мультиплексной и содержит в себе следующие узлы:
сигналы, датчики, исполнительные механизмы, согласование сигнала, приборы для сбора данных, и программное обеспечение (рисунок 11.1). Сбор данных начинается с физического явления, которое надо измерить. Таким физическим явлением является комнатная температура, интенсивность светового потока, давление внутри сосуда, сила, с которой воздействуют на
43
объект, и многие другие вещи. Преобразователь, или датчик, - это прибор, который конвертирует физическое явление в измеримый электрический сигнал, такой как напряжение или сила тока. Существуют специфические преобразователи для различных приложений такие, как термопары - для измерения температур, тензодатчики - для давления, или микрофоны - для звука.
Обозначения: 1 – сигнал, 2 – терминальный узел, 3 – кабель, 4 – устройство сбора данных, 5 – компьютер.
Рисунок 11.1 – Стандартная система сбора данных Иногда преобразователи генерируют сигналы слишком сложные или слишком опасные для измерения их напрямую с помощью прибора для сбора данных.
Например, при
работе с высокими напряжениями, помехонасыщенной средой, экстремально высокими или низкими сигналами, согласование сигнала очень важно для эффективной системы сбора данных. Согласование сигнала увеличивает до максимума точность системы, дает возможность датчикам правильно функционировать и гарантирует безопасность системы. Некоторое оборудование для сбора данных имеет встроенное согласование сигнала таким образом, что можно соединить датчик напрямую с каналом ввода данных. Оборудование для сбора данных действует как интерфейс между компьютером и внешним миром. Первоначально оно функционирует как прибор, который оцифровывает входящие аналоговые сигналы таким образом, чтобы компьютер мог их интерпретировать. Прочий функционал оборудования для сбора данных включает аналоговый выход, цифровой ввод/вывод, счетчики/таймеры, триггеринг и графики синхронизации. жүктеу/скачать 0,85 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|