Ako imate tehničkih nejasnoća u primeni sistema za akviziciju podataka, industrijskih PC kontrolera i drugih elektronskih komponenata koje ED proizvodi, obratite nam se telefonom (011) 308-50-30 ili nam pošaljite mail na adresu ed@ptt.rs. Odgovorićemo vam u najkraćem roku.

U nastavku su navedena najčešća pitanja i odgovori na njih a koji se odnose na hardverske nejasnoće na koje korisnik moža da naiđe. 


Da li A2 i A7 imaju mogućnosti kao i svaki drugi PC?


Imaju. A2 i A7 su PC kontroleri i indentični su sa PC računarima kakve odavno poznajete i sa kojima znate da radite. Jedina razlika je što su A2 i A7 proizvedeni na robusniji način kako bi mogli da rade u industrijskom ambijentu. Oni imaju pridodate mogućnosti u odnosu na standardni PC kao što su Voč-dog, RS-485, izvor za napajanje od 85V do 265V, digitalni i analogni I/O i druga proširenja kao i nekoliko poboljšanja. I na A2 i na A7 jednostavno priključite VGA monitor, PC tastaturu, miš i štampač po potrebi i ovi PC sistemi su spremni za izvršenje bilo koje PC aplikacije.  

Zaključak: A2 i A7 su PC kompatibilni i na softverskom i na hardverskom planu.


Koliki je uticaj kapacitivnosti kabla kod RS-485 prenosa podataka?


Rastojanje između RS-485 interfejsa je srazmerno kvalitetu upotrebljenih provodnika. Tako, za optimalni bod-rejt (Engl. baud rate) specifikacije preporučuju provodnike preseka od 0,6 do 1mm2 sa maksimalnom podužnom kapacitivnošću od 80 pF/m. Neširmovan, upleteni par, provodnika se može nabaviti kod Novkabela ili nekog drugog proizvođača. Ako upotrebite kabl sa većom podužnom kapacitivnošću smanjiće se rastojanje transmisije. Na primer kabl sa kapacitivnošću od 150 pF/m će smanjiti rastojanje za 50%.

Za brzinu prenosa od 1200 bps ili niže, rastojanja su ograničena padom jednosmernog napona. Za 2400 bps i više, rastojanja su ograničena distorzijom odnosno izobličenjem impulsa. Sa dobro odabranim kablovima, rastojanje može da se poveća i za 50%. Međutim, otpornost kabla neće dozvoliti prenos podataka ispod 1200 bps.

Kapacitivnost kabla za pojedinačan širmovan par kablova proizvođači obično daju kao kapacitivnost među provodnicima i kapacitivnost od svakog provodnika ponaosob do zaštite. Efektivni linijski prenos kapacitivnosti je približno jednak zbiru međuprovodničke kapacitivnosti i polovine kapacitivnosti od svakog provodnika do zaštite.


Kako da uvedem signale u sistem za akviziciju podataka?


Kao što verovatno i pretpostavljate, to nije prosto dovođenje žica sa senzora u vaš PC. Ako koristite akvizicioni modul koji je instalisan u vaš PC, potreban vam je još i priključni panel na koji ćete priključiti provodnike sa senzora. Zatim panel treba da posebnim kablom povežete na akvizicioni modul.

Važna komponenta kod mnogih sistema je priprema ili obrada signala i njegovo dovođenje u kompatibilan oblik sa sistemom za akviziciju podataka. Kondicioneri signala konvertuju signale generisane u senzorima ili transdjuserima u napon ili struju, koju akvizicioni modul ili kartica treba da digitaliizuje. Modul za akviziciju podataka obično prihvata napon u opsegu od ±10 mV do ±10 V ili struju 4 do 20 mA. Da bi se dobili signali u tom opsegu, potrebno ih je pojačati, konvertovati struju ili otpornost u napon, atenuirati naponske nivoe itd. 

Pored toga, u okviru kondicioniranja signala može se dodati i galvanska izolacija, koja štiti vaš računar i akvizicionu opremu od lažnih i potencijalno opasnih signala i naponskih nivoa.

ED proizvodi nekoliko familija kondicionera i transmitera signala, izvedenih po važećim industrijskim standardima, koji praktično mogu da izvrše konverziju, kondicioniranje i izolaciju svih vrsta mernih signala koji se uobičajeno sreću u praksi. Više informacija o ovoj temi naći će te na strani Kondicioneri i Transmiteri
Priprema i kondicioniranje signala.


Da li postoji način da smanjim RFI  i EMI  smetnje?


RFI i EMI se mogu delimično smanjiti postavljanjem mernih kola, priključnih terminala i kablova što dalje od izvora interferencije. Zatim, oklopljivanje kablova i priključnih terminala možda će moći da smanji efekte interferencije na prihvatljiv nivo. Normalno, šild treba da bude spojen na signalnu masu, ali ako je RFI/EMI baziran na uzemljenju, spajanje šilda na mernu masu neće redukovati interferenciju. Ako po Marfiju ništa ne daje rezultate, treba probati sa spoljnjim filtriranjem ulaznih signalnih puteva sve do njihovog ulaska u merno kolo.

U praksi se pokazalo da ponekad može biti dovoljan i pasivni jednopolni filter. Međutim, u težim slučajevima, u blizini RF predajnika i predajnika mobilne telefonije kojih ima svuda oko nas i sličnih izvora smetnji, mogu biti potrebni višepolni pojasni filtri, propusnici ili nepropusnici opsega ili oba. Ali, treba da znate da takvo filtriranje unosi produženje vremena odziva u vaše merenje, unosi fazni pomeraj a ponekad vas ovaj problem može primorti da smanjite brzinu semplovanja. 

Zaključak: otklanjanje RFI i EMI smetnji u lakšim slučajevima može biti prosto i efikasno ali u težim slučajevima može biti nepremostivo za one koji ne raspolažu iskustvom, potrebnom opremom i drugim sredstvima. 



Kako se prate stanja prekidača uz pomoć digitalne I/O kartice? 


Digitalni ulazi na digitalnom I/O modulu prate stanje logičke nule i logičke jedinice na ulazu. Ako se digitalni ulaz priključi na +5 V preko otpornika približne vrednosti od 10 KOma, digitalni ulaz će se naći u stanju logičke jedinice. Ako se kontakt prekidača spoji između mase i digitalnog ulaza, ulaz će registrovati stanje logičke jedinice sve dok se kontakt prekidača ne zatvori, u kom slučaju ulaz prelazi u stanje logičke nule 

Svi ED-ovi digitalni I/O moduli imaju međusobno istu arhitekturu. Digitalni I/O resursi su podeljeni na grupe po 8 kanala. Kada se softverskim putem vrši očitavanje tih grupa kanala, stanje grupe od 8 ulaznih linija se može reprezentovati pomoću 8-bitnog decimalnog broja od 0 do 255. Ova vrednost je jednaka zbiru decimalnih težinskih faktora svakog bita koji se nalazi u stanju logičke jedinice. Vrednost 0 znači da su sve linije u stanju logičke nule, a vrednost 255 označava da su sve linije u stanju logičke jedinice. Stanje pojedinih linija se može odrediti pomoću AND operacije sa vrednošću koja odgovara težinskom faktoru tog bita, 

Na primer, ako softverski očitana vrednost iznosi 139 i ako se na nju i broj 128 (težinski faktor bita 8) primeni AND funkcija, rezultat ove operacije će biti 128, što znači da se bit 8 nalazi u stanju logičke jedinice. Takođe, ako se AND operacija primeni na 139 i 8 (težinski faktor bita 4), rezultat iznosi 8, što znači da je bit 4 takođe u stanju logičke jedinice. Ako AND funkciju primenimo na brojeve 139 i 16 (težinski faktor bita 5), kao rezultat ove operacije dobićemu nulu, što zači da se bit 5 nalazi i stanju logičke nule. Zbir od 139 odgovara 128+8+2+1, na osnovu čega zaključujemo da su bitovi 1, 2, 4 i 8 u stanju logičke jedinice.


Koliko akvizicioni sistem može biti udaljen od izvora signala?


Kako raste udaljenost između mernog sistema koji je instaliran u PC-u i izvora signala, tako se povećava i nivo šuma koji se uvodi u merni signal. Ali, odgovor na postavljeno pitanje zavisi i od mnogih drugih faktora. Tip izvora signala, nivo signala, tip kabla, vrsta izvora šuma, intenzitet šuma, udaljenost između kabla i izvora šuma, frekventni sadržaj šuma, frekventni opseg signala i zahtevana tačnost su samo neke od variabli koje treba uzeti u obzir za analizu.

Šum posebno nepovoljno deluje na naponske signale niskog nivoa. Takođe, vrlo nepovoljno deluje na brza merenja. Međutim, udaljenost možete povećati između vašeg PC-a i izvora signala, ako: 

1) merite analogne strujne signale; 
2) merite periodične analogne naponske signale visokog nivoa; 
3) koristite oklopljene kablove ili upredene parice.

Udaljenost između senzora i DAQ sistema zavisi od senzora koji koristite i njegovog izlaza. Na primer, neki senzori imaju strujni izlaz od 4-20 mA, pa mogu biti smešteni na rastojanju do 1200 m od mernog sistema.

Važno je da znate da rastojanje između PC-a i priključnog panela ne bi trebalo da bude duže od 1-3 m u uobičajnim laboratorijskim primenama. Ako je potrebno da povećate tu udaljenost, možete to učiniti bez mnogo bojazni ako merite visoke nivoe napona, pri malim brzinama uzorkovanja, u okruženju sa relativno malim šumom. U protivnom, morate koristiti transmitere - kondicionere, najbolje u dvožičnoj konfiguraciji. U takvoj konfiguraciji, dvožični transmiteri na strani izvora signala konvertuje signal u struju. Taj strujni signal možete prenositi kroz okruženje sa šumom, bez bitne kontaminacije signala ili gubitka linearnosti. Signal se prenosi do sistema za akviziciju, gde se ponovo pretvara u naponski signal. Prenos signala zahteva dodatni izvor za napajanje, tako da ova konfiguracija malo povećava cenu sistema. Nešto više detalja o ovoj temi naći će te na stranama Izolovani Kondicioneri i transmiteri i Provodnici i povezivanje.


 

Da li mi je potrebna izolacija ili je dovoljna samo zaštita?


Važan aspekt o kojem treba povesti računa u većini aplikacija za akviziciju podataka je zaštita PC-a od opasnih napona koji mogu doći preko signalnih puteva. Prenaponska zaštita do ±35 V je ugrađena u sve ED akvizicione module i ovakvo rešenje može da zadovolji najveći broj primena. Sistemi za merenje snage, ili senzori koji mogu da budu izloženi visokonaponskim tranzijentima i statičkim naelektrisanjima mogu biti opasni za priključenje za akvizicioni sistem za PC a ponekad i za ljude koji rukuju ovakvom opremom. 

Da sprečite ovakve događaje možete da dodate izolaciju u vaš sistem u obliku izolovanih kondicionera i transmitera signala. Analogni izolacioni moduli omogućavaju da bezbedno priključite na vaš sistem common-mode napone do 1500 Vrms. Međutim, izolacija sistema pravi dodatne troškove koji često predstavljaju značajan izdatak a ponekad zbog visoke cene i broja potrebnih izolacionih modula, realizacija ceolog projekta može da dođe pod znak pitanja.

Dodatni razlog za uvođenje izolacije u sistem je taj što ona omogućava potrebnu sigurnost i tačnije merenje signala u slučaju takozvanih lebdećih masa. Ova situacija postoji kada PC i izvori signala nemaju zajedničku masu. Na primer, kada vršite merenje na opremi koja se napaja iz različitih izvora, može doći do pojave potencijalne razlike između opreme i vašeg PC-a. 

PAZITE, ako nemate izolaciju vašeg mernog sistema u odnosu na "spoljni svet" situacija je često na prvi pogled sasvim bezazlena i može vas prevariti. Zato, kada priključujete provodnike iz spoljnog sveta na PC sistem za akviziciju podataka i merenje budite krajnje nepoverljivi. Najbolje je da izmerite potencijalne razlike pre spajanja i sprečite eventualni tok struje i oštećenje ili čak uništenje sistema. Ako imate bilo kakvu sumnju ili neodlučnost pozovite ED radi konsultacije. Nekoliko primera o povezivanju senzora na sistem naći će te na strani
Provodnici i način povezivanja.


 

Da li sistem sa isključenim napajanjem može da ostane spojen sa senzorima?


Po samoj svojoj prirodi, sistem za akviziciju podataka deluje na sistem koji se prati ili analizira. Da bi se signal izmerio, sistem za akviziciju predstavlja neko opterećenje za senzore. Kada se akvizicioni sistem isključi, on i dalje ima put prema mernoj masi. Ako želite da utvrdite da li možete bezbedno da ostavite spojen akvizicioni sistem i nakon isključenja njegovog napajanja, morate znati ulaznu impedansu i kapacitivno opterećenje vaše akvizicione kartice (priključnog panela ili kondicionera signala, ako se takvi koriste) i u uslovima kada se napaja, kao i kada se isključi iz napajanja. Na većini akvizicionih sistema, ulazna impedansa će biti znatno niža pri isključenom napajanju, obzirom na ugrađenu prenaponsku zaštitu. Zato, vaš akvizicioni sistem ima mnogo štetniji uticaj na merni sistem u isključenom stanju, nego u uslovima merenja i praćenja signala.

Ali, sve ovo nije razlog za sekiraciju. Skoro indentičnu A/D ulaznu arhitekturu primenjuje većina proizvođača a ona je uvek visokoimpedantna čak i kad je sistem isključen. Detaljne informacije o veličini tog uticaja i karakterizacije modula se mogu naći u korisničkom upustvu ili specifikacijama za analogne module, akvizicione kartice i kondicionere koje ste dobili prilikom isporuke sistema.



Zašto više ne proizvodite ED2000 karticu za PC?


DAQ sistem ED2000 se proizvodio od 1990 do 1997 i danas radi u velikom broju aplikacija po svetu. On je na nivou registara bio kompatibilan sa PCI-20000 sistemom od Intelligent Instrumentation i Burr-Brown kompanija, pre svega zbog kompatibilnosti sa njihovim vrlo kvalitetnim softverom. Ali vremena su se promenila, pojavio se bolji softver, brže i preciznije hardverske komponente i konačno i modernija hardverska rešenja. Međutim Embedid PC kontroler A2 je ustvari PC sa veoma poboljšanim ED2000 u jednoj kutiji.

ED i pored novijih rešenja na svom hardveru je zadržao opciju podrške indentičnih registara od pomenutih kompanija tako da je softver koji oni proizvode a i softver koji drugi pišu za njih u potpunosti portabilan na ED hardver. 


 

Šta je greška kvantizacije i u kakvoj je ona zavisnosti sa odnosom signal-šum?


Greška kvantizacije je razlika između analognog signala i najbliže raspoložive digitalne vrednosti za svaki uzorak iz A/D konvertora. Greška kvantizacije takođe unosi šum u semplovani signal koji nazivamo šumom kvantizacije. Što je veća rezolucija A/D konvertora, to je manja greška i šum kvantizacije. Relacija između rezolucije (u bitovima) i šuma kvantizacije, za idealni A/D konvertor, može da se iskaže kao odnos signala prema šumu (S/N) = -20*log (1/2^n), gde n predstavlja rezoluciju A/D konvertora izraženu u bitovima. 

S/N
predstavlja odnos signal/šum, i izražava se u decibelima (dB). Prethodna relacija može da se aproksimira kao S/N
» 6*n. Tipičan odnos S/N za idealan A/D konvertor je 96 dB za 16 bita, i 72 dB za 12 bita.


Zašto treba da linearizujem signale sa termoparova i kako to da uradim?


Termoparovi su najčešće primenjeni senzori za merenje temperature. Robusni i jeftini, oni su idealni u aplikacijama u industriji i u nauci. Sastoje se od dve žice od različitih metala, spojene na jednom kraju. Termopar generiše napon, koji zavisi od temperature spoja metala (Seebeck-ov efekat). Za različite temperaturne opsege, na raspolaganju su različite vrste termoparova. Međutim, problem sa termoparovima je što napon koji oni generišu nije linearan u odnosu na temperaturu. To je razlog što se merenja pomoću termoparova moraju linearizovati.

Linearizacija se može uraditi hardverskim putem (kondicioniranjem signala) ili na softverski način. Na raspolaganju korisnicima su moduli za kondicioniranje signala (na primer Serija CA ili CB kondicionera) koji pored izolacije signala vrše i kompenzaciju temperature hladnog kraja. Linearizacija se može vršiti relativno lako softverskim putem. Metod koji ćete koristiti je proizvoljan. Konačno, skuplje je izvršiti hardversko kondicioniranje signala, a softverska linearizacija je lakše izvodljiva, jeftinija i mnogo tačnija pa je preporučujemo. Nedostatak ove metode je potreba za specijalističkim znanjima o termoparovima i obiman softverski posao. 



Kako brzina računara utiče na brzinu uzorkovanja DAQ sistema?


Vremensko upravljanje akvizicionom karticom se obično vrši pomoću kristalom kontrolisanog kloka na samoj kartici, tako da veme između dva uzorka ne zavisi od brzine računara. Međutim, od brzine računara zavisi koliko je uzoraka moguće prikupiti unutar određenog vremenskog intervala. Ako se analogno-digitalni konvertor (A/D) trigeruje pomoću hardverskog kloka, svaki uzorak se obično vodi u FIFO registar (First In – First Out Buffer). Operativni sistem i drajveri za akvizicionu karticu treba da osiguraju da se FIFO registar prazni na vreme. U protivnom, FIFO će se prepuniti i doći će do gubitka podataka.


Koji je najbolji način za pobudu kalema ili LED dioda sa ED387 karticom?


ED387 ima TTL izlaze pa mogu primiti (sink current) mnogo više struje nego što je mogu dati (source current). Ta struja se obično u specifikacijama označava sa IOL (current, output low). Na primer, uobičajena vrednost za IOL iznosi 24 mA. To znači da kada je izlazna linija u stanju logičke nule, ona može u izlazni terminal da primi struju od 24 mA. Ako pogledamo specifikaciju za IOH (current, output high), videćemo da ona iznosi samo 15 mA. To znači da kada je izlazna linija u stanju logičke jedinice, ona može da obezbedi izlaznu struju od 15 mA. Kada pobuđujemo komponente kao što su LED, optokapler ili kalem relea, bolje je koristiti prednost koju pruža IOL i spojiti komponentu između izvora od +5 V i izlaznog terminala. Da bi se pobudilo kolo, potrebno je izlaznu liniju dovesti u stanje logičke nule. 

Kada pobuđujete induktivna opterećenja kao što je kalem relea, ne zaboravite da priključite flyback diodu (na primer 1N4000 serije) paralelno sa kalemom, kako bi dioda apsorbovala strujni impuls koji nastaje prilikom deenergizovanja kalema. U protivnom može doći do kvara drajverskog čipa na ED387-DIO kartici.

Najbolje rešenje je da kupite jedan od panela iz naše ponude. Oni imaju sve neophodne komponente za komforan rad i više od toga. Na raspolaganju su paneli od 8 do 32 relea od kojih svaki ima LED signalizaciju uključenog kanala itd. Više informacija naći će te na strani Priključni paneli.



Kako šum PC-a utiče na merenja pomoću akvizicione kartice?


Šum je uvek nepoželjan ali i važan faktor u merenju, bez obzira da li se radi o merno - upravljačkim sistemima kao što su PC kontroleri A2, A7 ili o akvizicionim karticama koje se instaliraju u PC. Šum generisan u PC-u nije karakterističan samo za PC. Mnoge komponente u satavu PC-a se susreću i u drugim uređajima (klok, multiplekser, svičerski izvori napajanja i različita digitalna kola). Zadatak projektanta sistema za merenje je da predvidi moguće izvore šuma i minimizuje njihov uticaj dodavanjem niskopropusnih filtera, izolacionih pojačavača za galvansko odvajanje digitalnih kola od analognih kondicionera upotreba kablova sa adekvatnom specifikacijom i sl. 

RF šum je opšte prisutan i može da utiče na merenja, bilo da se merni uređaj nalazi u PC-u ili izvan njega. Šum pri merenju sa PC akvizicionim modulima u manjoj meri je rezultat šuma generisanog u samom PC-u, a više je rezultat činjenice da akvizicione kartice, koje se stavljaju u PC, koriste A/D konvertore sa sukcesivnom aproksimacijom (SAR), koji su skloni šumu. Ipak, ne treba da brinete, jer sve će raditi u okviru specifikacija datih od strane proizvođača.



Kakve su mogućnosti merenja temperature pomoću PC-a?


Odlične! PC sa karticom za akviziciju podataka je idealno sredstvo (i najbolje komercijalno sredstvo danas) za merenje temperature u laboratorijskom ambijentu. Naš Industrijsk PC kontroler A2 je takođe, odlična oprema za precizna merenja temperature u industrijskim uslovima. Mnogi domaći zavodi i instituti koji se bave verifikacijom termoparova i drugih termo senzora koriste našu opremu prilikom davanja atesta.

Tri najčešće primenjena tipa senzora za merenje temperature su termopar, otporni detektor temperature (RTD) i termistor. Svaki od njih ima svoje specifične prednosti i određene zahteve za kondicioniranje mernog signala. Termoparovi su najpopularniji, pošto su jeftini i laki za upotrebu. Nekoliko standardnih tipova termoparova pokrivju temperaturni opseg od –200°C do +1700°C.

Termopar se sastoji od dva provodnika različiti metala, koji su međusobno spojeni na jednom kraju. Taj ”topli spoj” formira senzor koji se koristi za merenje temperature. Slobodni krajevi su spojeni na akvizicioni hardver i čine tzv. ”hladni kraj” na koji deluje temperatura ambijenta u kome se nalazi akvizicioni hardver. Ovako formirano kolo generiše napon niskog nivoa (oko 50 mV ili manje) što je često nedovoljno za standardne DAQ sisteme, tako da je često zahtevana primena dodatnog diferencijalnog pojačavača sa visokim pojačanjem.

Termopar generiše napon koji je nelinearno proporcionalan temperaturi između njegovog ”hladnog” i ”toplog” kraja. Ovaj problem se rešava tzv. “kompenzacijom hladnog kraja (CJC)”, pri čemu se referentna temperatura “hladnog” kraja meri pomoću senzora u blizini priključnih terminala na akvizicionom hardveru. Temperatura “hladnog” kraja i izmereni napon se koriste za preračunavanje stvarne temperature na “toplom” kraju termopara. Referentni senzor temperature “hladnog” kraja i korekcioni algoritam su ugrađeni u akvizicioni hardver i softver i tako formiraju automatsku kompenzaciju. 

ED ima nekoliko vrsta priključnih panela sa kompenzacijom hladnog kraja termopara, diferencijalnim instrumentacionim pojačavačima i filtrima za ovu namenu. Takođe, na raspolaganju su i kondicioneri koji signal sa termopara pretvaraju u strujni signal pogodan za transport do merne kartice ili sistema koji može biti udaljen do 1200m. 

Otporni detektor temperature (RTD) je drugi popularni tip senzora za merenje temperature. RTD je kolo čija se otpornost približno linearno menja u zavisnosti od temperature. U poređenju sa termoparom, RTD je relativno skup senzor, ali je zato vrlo stabilan i tačan u opsegu temperatura od –200°C do +800°C. Da bi koristio RTD, merni hardver treba da ima sposobnost merenja električne otpornosti, što znači da mora imati mogućnost da senzor snabdeva stabilnom strujom pobude i da podržava 2 do 4-žičnu tehniku merenja otpornosti, kojom se eliminiše otpornost vodova. Za ovaj posao je najbolje koristiti RTD kondicionere čiji detalji su na strani Izolovani kondicioneri i transmiteri.

Termistor je treća vrsta senzora za merenje temperature. Posebno je pogodan za merenje sa visokom tačnošću u opsegu temperatura od
–40°C do +150°C. Termistor je poluprovodnički element, čija otpornost nelinearno opada sa porastom temperature. Termistor takođe zahteva akvizicioni hardver sa mogućnošću generisanja stabilne struje za napajenje senzora i mogućnošću merenja otpornosti u 4-žičnoj mernoj konfiguraciji.


Nezavisno od izabranog tipa senzora, akvizicioni softver treba da ima mogućnost konverzije u jedinice temperature i da primeni bilo koji zahtevani tip linearizacije za pojedine tipove senzora. Linearizacija se obično vrši preko look-up tebela ili preko poznatih formula za linearizaciju.


Dodatno štivo na ovu temu naći će te na strani Signali i pretvarači.


 

Šta je to DMA i zašto se koristi?


DMA ili direktni memorijski pristup (Direct Memory Access), je tehnika koja se koristi za povećanje propusne moći sistema (throughput) u ISA računarima. DMA daje mogućnost za smeštanje podataka merenja direktno u memoriju, bez intervencije CPU-a, pomoću tzv. “krađe ciklusa” procesora (cycle stealing). Dok je DMA u toku, akvizicioni modul komunicira direktno sa basom podataka, koristeći specijalni set hardverskih handshake signala. 

DMA je ne zamenljiv kada se prikuplja veliki broj podataka u kontinuiranom nizu (streaming) i smešta u memoriju ili na disk. Takođe, DMA je izvanredna tehnika kada se zahteva kontinualan prenos podataka, bez prekida (gap-free) a neophodan je za precizni hardverski tajming kod periodičnog uzorkovanja signala.


DMA nije neophodan ako aplikacija koristi sporo uzorkovanje i/ili upravljanje. To je obično slučaj kod merenja temperature ili naprezanja, pošto se ti fizički parametri obično ne menjaju brzo. Upotreba DMA u vašoj aplikaciji može biti teška, ako nikada ranije niste programirali ovaj mod rada, pogotovo ako pišete svoj sopstveni softver. Međutim, ako koristite softverske pakete za akviziciju podataka koji podržavaju DMA, tada se upotreba DMA preporučuje a i lakše se implementira u vaš aplikativni softver. 

Ako želite da više naučite o DMA pročitajte stranu Sve o DMA.


Šta je BURST mod  kod DAQ sistema


Burst Mode (u daljem tekstu Barst) je tehnika semplovanja koja koristi veoma brzo skeniranje selektovanih kanala sa specificiranim intervalom. Kada koristite Windows okruženje, ovaj način rada je često neophodan, posebno kada se zahtevaju brzine semplovanja od 10.000 ili više uzoraka u sekundi, ili ako se zahteva procesiranje podataka. Brzina semplovanja u barst modu je precizna, pošto je barst (grupa određenog broja podataka, uzeta u jednom prolazu) uvek sinhron. 

PC RAM se puni sa barst  podacima dok je glavna aplikacija neaktivna i pri tome se ne koriste CPU resursi. Kada je bafer podataka pun, aplikacioni softver ponovo preuzima svoju ulogu i započinje procesiranje podataka. Sledeći barst  podataka se može startovati ručno ili pomoću softverske komande. Svaki put kada se preuzme barst  podataka dolazi do interapta, što nam govori da to nije kontinualan mod prikupljanja podataka. Barst mod zahteva da se specificira broj podataka koji će biti uzeti. Jedino ograničenje za ovaj broj je veličina PC RAM-a. 


Koja bazna adresa treba da se setuje na DAQ sistemu?


Sve ED-ove kartice za akviziciju podataka ili analogni i digitalni moduli za PC kontrolere se setuju u I/O prostoru ili memorijskoj mapi. Ove principe adresiranja koriste svi proizvođači DAQ sistema. 

Bazna adresa DAQ modula određuje gde je modul lociran u I/O prostoru ili adresu u memorijskoj mapi PC-a. Softver zahteva ovu informaciju da bi mogao da komunicira sa modulom. Prvo, treba utvrditi koji I/O adresni prostor ili koji deo memorijske mape je raspoloživ na vašem PC-u. Ovo možete utvrditi pronalaženjem drugih I/O modula u vašem PC-u, ako postoje, i utvrđivanjem baznih adresa na koje su setovani. ED-ovi DAQ sistemi se adresiraju u memorijskoj mapi izuzev ED428, A2-28-AD i ED428-DAS koji se adresiraju u I/O prostoru.

Svi DAQ moduli imaju prekidače za postavljanje bazne adrese sa 6 ili 8 pozicija. Bez obzira da li imaju 6 ili 8 pozicija, jedna od pozicija na prekidaču uvek predstavlja najznačajniji bit (MSB). 

Na ISA basu, najčešće raspoliživ opseg adresa je između 768 decimalno (300 Hex) i 896 decimalno (380 Hex). Za druge raspoložive adrese, treba pogledati tehničko uputstvo računara. Ako imate nekorektno postavljenu baznu adresu, može doći do blokiranja računara ili će modul vratiti nekorektne podatke. Može se dogoditi da modul ne odgovara na komande, ili da drajveri generišu grešku. Da bi se izbegle ove greške ED je u korisničkoj dokumentaciji za svaki svoj proizvod vrlo opširno i na jednostavan način opisao i grafički predstavio setovanje adresa odnosno postavljanje segmenata na adresnom prekidaču.


Kakva je razlika između izolacije i preslučavanja?


Preslušavanje kanala je interferentna smetnja uzrokovana neželjenim signalom sa jednog kanala na susedne  kanale. Ova pojava je najčešće izazvana nazračivanjem kapacitivnom vezom. Preslušavanje se obično izražava u dB (u odnosu na nivo signala u interferentnom kanalu) na specificiranoj frekvenciji i specificiranim opterećenjem na kanalu sa kojim interferira.

Međukanalna izolacija je mera otpornosti kanala na “curenje“ sa jednog dela kola ka drugom, kao što je slučaj kroz npr. otvoreni solid- state prekidač ili kao otporno-spregnuto preslušavanje. Izolacija se često specificira u omima. Preslušavanje i izolacija se navode u specifikacijama za kartice kao i specifikacija izolacije u diferencijalnom setapu i common modu. 

(Primedba: Ovaj tip izolacije ne treba mešati sa terminom galvanske izolacije).


Zašto sistem za akviziciju podataka pokazuje više šuma od digitalnog multimetra?


Digitalni voltmetar koristi integrirajući ili usrednjavajući metod konverzije, dok većina A/D modula uzima jedan uzorak u jednom trenutku merenja. Digitalni voltmetar usrednjava naponska očitavanja tokom određenog vremenskog intervala. Pošto se veći deo šuma osrednji tokom vremena, osrednjavanje čini DMM vrlo imunim na visokofrekventni šum. Većina A/D ploča uzima naponsko očitavanje u trenutku kada je A/D modul trigerovan. Ova dva metoda mogu dati isto naponsko očitavanje, ali i vrlo različito, zavisno od trenutka kada je A/D modul trigerovan i nivoa šuma koji je u tom trenutku prisutan. 

Ako napravite veliki broj očitavanja pomoću A/D modula, i primenite matematičko osrednjavanje na izmerene podatke, dobićete očitavanja bez šuma, kao što je to slučaj sa merenjem pomoću DMM.


Koju vrednost otpornika za bias treba da instaliram za diferencijalni merni spoj?


Diferencijalni ulazi su kompleksniji (i dvostruko skuplji) od single- ended  ulaza, ali su zato manje osetljivi na šum. Da bi postigli kvalitetno i precizno merenje, priključenje na diferencijalne kanale mora biti obavljeno vrlo pažljivo uz predhodnu analizu kola i upoznavanje sa tipom i prirodom senzora koji se priključuje na ulaz. 

Ako analogne ulazne kanale postavljate u diferencijalni mod potrebno je da dodate otpornik koji treba da obezbedi povratni put za struju polarizacije (bias-current). Vrednost ovog otpornika se može odrediti na osnovu otpornosti izvora signala, koristeći sledeće relacije
:

Kada je otpornost izvora veća od 100 Oma tada treba ugraditi dva bias-current otpornika, jedan priključen između (+) ulaza i mase, a drugi između (-) ulaza i mase. Otpornost svakoga od njih mora biti 2000 puta veća od otpornosti izvora;

Kada je otpornost izvora manja od 100 Oma treba ugraditi bias-current otpornik između (+) ulaza i mase. Njegova otpornost mora biti bar 1000 puta veća od otpornosti izvora.


Isto se odnosi i na priključenje senzora na diferencijalni pojačavač koji može biti na priključnom panelu ili na A/D modulima za A2 ili R2-D2 kao i na analognoj sekciji A7 embedid kontrolera. Detalje kako instalirati otpornike naći će te u korisničkom upustvu koje ste dobili uz vaš sistem.


Kako da izvršim izbor između mehaničkog i poluprovodničkog relea?


Izbor tipa relea zavisi od zahteva aplikacije, kao što su brzina preklapanja, životni vek relea i maksimalni napon koji se prekida. Solid-state releji se koriste zbog dugog životnog veka, kao i brzine odnosno malog vremena aktuacije. Solid-state releji imaju vreme aktuacije kraće od 100 msec, što je idealno za aplikacije koje zahtevaju brza uključivanja. Njihov osnovni nedostatak je struja curenja u isključenom stanju, koja može ostaviti kolo stalno uključenim kod digitalnih kola sa visokom impedansom.

Poluprovodnička relea imaju još jednu manu a to je relativno visoka disipacija. ED je ovaj tip relea dugo vremena izbegavao da ugradi u svoje module zbog velike disipacije koju oni imaju. Kada se 32 relea poređaju na karticu dvostrukog EURO formata i kada se nekoliko takvih ploča instalira u rek na način da stoje jedna do druge na dva cm međusobne udaljenosti može doći do tolikog pregrevanja da ni ventilatori ne mogu bitno da poprave ovoko lošu situaciju.

Mehanički releji se koriste zbog svoje univerzalnosti. Na ED-ovim relejnim modulima  na raspolaganju su isključivo relea sa normalno otvorenim kontaktima a na nekim panelima ugrađen je tip sa radnim i mirnim kontaktom. Višepolne konfiguracije se mogu kombinovati sa dva ili više relea u posebnoj vezi. Mehanički releji nemaju struju curenja u isključenom stanju. Njihov nedostatak je mala brzina uključivanja, kraći životni vek i, u pojedinim slučajevima, električni šum i u kolu kalema i u kolu kontakata. Na ED-ovim modulima postoji prostor za ugradnju snabera paralelno kontaktima svakog relea na bordu. Snaber je dobro sredstvo za gašenje voltinog luka kada se ovaj pojavi prilikom uključenja ili isključenja relea, naročito kada pri tom prekida kolo indukcionog opterećenja.



Instalirao sam DAQ modul u PC ali se on ne odaziva. Šta nije u redu?


Jedan od mogućih problema je da bazna adresa modula nije korektna. Treba proveriti da li su svi prekidači na modulu postavljeni pravilno i da li program prijavljuje istu baznu adresu. Ako je bazna adresa postavljena korektno, treba proveriti da ni jedan drugi modul ili uređaj u računaru ne koristi bilo koju I/O lokaciju koja počinje sa specificiranom baznom adresom. 

Drugi mogući uzrok je nekorektno izabran nivo prekida (interrupt level). Ponovo treba proveriti da li neki drugi uređaj koristi isti nivo prekida koji je specificiran u vašem programu. Drugim rečina da li dva uređaja koriste isti interapt. Konačno, treba proveriti da li je modul ispravno postavljen u slotu PC-a. Modul treba da bude precizno postavljen u konektor i mora da ima dobar električni kontakt sa njim.


Koje su brzine prenosa i koji kabl mogu da upotrebim za LAN komunikaciju sa A2 i A7?


A2 podržava brzine 10 i 100Mb/s, što znači da je potreban UTP kabl kategorije 5e. Za sada A2 ne podržava gigabitne brzine LAN prenosa, ali to ne predstavlja problem jer se u industrijskom okruženju retko koriste veće brzine.

A7 podržava, osim 10 i 100Mb/s, i gigabitni LAN, odnosno 1000Mb/s, ali za ovu brzinu je neophodno da se koristi kabl kategorije 6. Ako postoje veće smetnje u pogonu, potrebno je upotrebiti SFTP kabl umesto UTP kabla.


 

Koliko brzo ED428 može da prikuplja podatke i kontinualno ih snima na disk?


Kada želite da kontinualno smeštate podatke na disk (streaming), bez gubitka informacija, na uspešno odvijanje tog procesa utiče više faktora. Kontinualna akvizicija podataka obično predstavlja utrkivanje između dva procesa. Prvi proces je prikupljanje podataka u pozadini i njihovo smeštanje u memoriju PC-a; drugi proces je preuzimanje podataka iz memorije i njihovo upisivanje na disk. Ako se ta dva procesa odvijaju sinhrono, sa približno istom brzinom, sve će biti u redu. Ako se prvi proces odvija mnogo brže nego drugi, prepuniće se bafer i doći će do diskontinuiteta u radu i gubitka podataka. 

Neki od faktora, koje u aplikaciji treba uzeti u obzir, su veličina FIFO registra na akvizicionom modulu mogućnosti DMA/bas upravljanja, veličina keš memorije PC-a, brzina CPU-a i lokalnog basa, drugi usputni procesi koji angažuju CPU, programski jezik i optimizacija koju ste uspeli da ostvarite. Kratak odgovor na ovo pitanje je
“sve zavisi ...“, a da biste ustanovili realne mogućnosti vaše konkretne kombinacije akvizicioni modul/računar, probajte da konsultujete tehničku podršku ED-a (011/308-50-30).


Šta je ALIASING  greška? Može li se ona pouzdano detektovati?


Pojam alias“ odnosi se na lažnu niskofrekventnu komponentu, koja se pojavljuje u semplovanim podacima koji su prikupljeni sa presporom brzinom semplovanja. Aliasing greška se javlja kada su neke frekventne komponente signala više od Nyquist-ove frekvencije (Nyquist-ova teorija kaže da frekvencija semplovanja mora biti bar dva puta viša od najviše frekventne komponente signala), odnosno od jedne polovine brzine semplovanja. Na primer, ako prikupljate podatke sa osam kanala brzinom od 100 Ksempla/sekundi, brzina uzorkovanja za jedan kanal iznosi 100 Ksempla/sekundi / 8, a to je 12.5 Ksempla/sekundi po kanalu. U tom slučaju, bilo koja komponenta signala sa frekvencijom iznad 6.25 KHz, izazvaće aliasing grešku. Aliasing greška se teško detektuje i najčešće ju je nemoguće otkloniti softverskim putem. 

Da eliminišete visokofrekventne komponente iz signala treba da postavite dovoljno visoku frekvenciju semplovanja, ili, ako to nije moguće, u vaš sistem ugradite anti-aliasing filter na svaki kanal i to pre nego što signali uđu u sistem za akviziciju podataka odnosno ispred analogno-digitalnog konvertora (ADC). ED kondicioneri poseduju low-pass filtre koji otklanjaju visokofrekventne komponente signala. Nešto više o aliasingu možete pročitati na strani
Priprema i kondicioniranje signala.


U čemu je razlika između maksimalne brzine semplovanja i propusnog opsega?


Važno u primeni sistema za akviziciju podataka je da korisnik uoči razliku između maksimalne brzine semplovanja i propusnog opsega. Maksimalna brzina semplovanja predstavlja neto prousnu moć A/D konvertora, nakon što je uzet u obzir svaki tajming procesa akvizicije podataka. Brzina sistema se može izračunati ako se saberu vremena uključivanja multipleksera, vreme sample-and-hold  kola, vreme A/D konverzije, bilo koji digitalni handshaking (ciklus zahteva za DMA i sl.), kao i sva relevantna vremena izvršenja softvera. Ta vremena se sabiraju i prave "bruto" propusnu moć sistema.

Propusni opseg je termin koji opisuje funkciju sposobnosti analognih ulaznih kola da propuste visoke frekvencije. Jednostavnije, propusni opseg je određen najvišom frekventnom komponetom signala koja može da prođe kroz ulazni pojačavač i/ili filter bez atenuacije.



Koje su granice COMMON MODE  napona i kako on utiče na DAQ sistem?


Common Mode napon (Common Mode Voltage ili CMV) je napon koji se pojavljuje između ulaznih priključaka PC akvizicione kartice i njenog uzemljenja. On predstavlja napon koji se javlja istovremeno na oba ulazna terminala A/D modula. CMV ograničava svaki računarski baziran sistem za akviziciju podataka u pogledu ukupnog ulaznog napona koji može da se meri. Većina A/D modula ne može da meri signale iznad ±10 do ±13 V, jer se ulazni pojačavači na akvizicionom modulu obično napajaju naponom od ±12 do ±15 V. Bilo koji merni signal koji se nalazi unutar dva volta u odnosu na napon napajanja, dovešće do zasićenja pojačavača i prouzrokovaće znatne greške u merenju. To znači da modul koja se napaja sa ±12 V i koja ima maksimalni signalni ulaz od ±10 V, u single- ended ulaznoj konfiguraciji, u kojoj je signal referisan u odnosu na masu, ne sme imati na ulazu ukupni signal veći od ±10 V.


Koji je najefikasniji način da se reši konflikt DAQ sistema u PC-u?


Kada je akviziciona kartica u konfliktu sa drugim karticama u PC-u (kartice za periferale i sl.), tipični simptomi su blokiranje PC-a, greške inicijalizacije, a ponekad i pogrešni rezultati. Svaka kartica u PC-u mora da ima jedinstvenu baznu adresu, lični IRQ i DMA kanal. Plug&Play BIOS Windows-a 95 je dizajniran da alocira i sortira te resurse automatski, eliminišući na taj način moguće konflikte. Međutim Plug&Play procedura ponekad ne uspeva da detektuje Plug-In module – posebno ISA-bas module, tako da se ponekad mogu javiti konflikti. Najbrži način da se ustanovi da li je vaša akviziciona kartica u konfliktu sa nekim drugim Plug-In modulom u PC-u, je da privremeno izvadite module (npr. mrežnu, zvučnu ili modemsku karticu) jedan po jedan, sve dok se konflikt ne izgubi odnosno sistem ne proradi. Tada, koristeći device manager, možete pregledati i dokumentovati resurse koje koristi svaki od modula i utvrditi koje od ploča se pozivaju na iste resurse. Da biste ispravili konflikt, moraćete modifikovati adresu na jednom modula od dva koja su u konfliktu.


Šta koristiti, 12-bitnu ili 16-bitnu A/D konverziju?


Merna greška može nastati zbog rezolucije A/D konvertora koji se koristi. Ta greška se nalazi unutar specificiranih granica a određena je specifikacijama proizvođača Tačnije, za ovo pitanje samo dve specificirane komponente su od interesa. Prva, komponenta je deo merene veličine (greška pojačanja), a druga je vrednost ofseta. 

Vrednost ofseta može biti kritična, bilo da se koristi 12-bitni ili 16-bitni A/D. Na primer, pretpostavimo da 12-bitna analogna ulazna kartica ima na opsegu od 2 V tačnost od
±0.01% od očitavanja + 1 LSB. Za 0.5 V ulaznog napona, merna nesigurnost iznosi ±(0.000050 + 2.0/4096) ili ±(0.000050 + 0.000488), što iznosi ±538 uV. Sigurno znate da greška ofseta od 1 LSB iznosi: opseg/4096 = 0.024% od opsega. Na taj način, na opsegu od 2 V, greška ofseta od 1 LSB iznosi ±0.49 mV. Ta greška ofseta predstavlja značajni deo greške kada se meri 0.5 V. 

Sada pretpostavimo da koristimo 16-bitnu analognu ulaznu karticu, koja ima istu tačnost od
±(0.01% od očitavanja + 1 LSB) na opsegu od 2 V. Za 0.5 V ulaznog napona, merna nesigurnost iznosi ±(0.000050 + 2.0/65536) ili ±(0.000050 + 0.0000305), što iznosi ±80 uV. Ovde greška ofseta od 1 LSB iznosi: opseg/65536 = 0.0015% od opsega. Možemo primetiti da za isti ulazni napon, 16-bitna kartica ima mnogo veću tačnost nego 12-bitna kartica, obzirom na mnogo manji ofset. Ovaj primer takođe ilustruje korelaciju između rezolucije i tačnosti. Na taj način, kada odabiramo A/D konvertor, treba uzeti u račun ulazni signal, opseg koji se koristi i zahtevanu tačnost. O ovoj temi postoji nešto šire razmatranje na strani Principi konverzije podataka.


 Nastaviće se....

  © 1982 - Electronic Design
  Makenzijeva bb-Pejton, Beograd
Tel:  +381 11 308 50 30
Fax: +381 11 308 50 31
Tel: 011 2 450 480
Tel: 011 308 74 59
   www.ed.rs
  ed@ptt.rs