Opšte

A2-28-IS je A/D modul sa 16 izolovanih ulaznih kanala koji je predviđen za instalaciju u industrijski PC A2. Osnovne karakteristike ovog A/D modula su visoke performanse i vrlo niska cena po izolovanom mernom kanalu. Primenjuje se tamo gde je striktno zahtevana galvanska izolacija odnosno fizičko razdvajanje mernog okruženja od sistema za merenje, zatim izolacija između kanalna, kao i izolovano električno napajanje za svaki kanal posebno. Modul ima visoku tačnost i pogodan je za merenje sa termoparova, naponskih i strujnih izvora signala. Kontinualno snimanje podataka na disk je standardna mogućnost pod DMA.

Uputstvo

Modul je podržan dijagnostičkim softverom i softverskim drajverima koji olakšavaju razvoj aplikacija u DOS i Windows okruženju, u  programskim jezicima visokog nivoa C/C++, Pascal i Visual Basic. Takođe, modul radi sa savremenim programskim paketima za intuitivno grafičko programiranje i razvoj aplikacija kao što su LabVIEW, CVI i drugi.

A2-28-IS se koristi za akviziciju podataka i merenje sa 12-bitnom rezolucijom. Na modulu se nalazi generator frekvencije i kaunter/tajmer tako da je moguće softverski upravljati sekvencom za uzimanje uzoraka. Sistem omogućava DMA prenos i snimanje podataka u memoriju ili na disk.

A2-28-IS modul ima ekstremno visoku hardversku integraciju funkcija i komponenata (blizu 1.000) smeštenih na malom prostoru. Upotrebljena su integrisana kola sa vrlo visokom integracijom i sa vrlo malom el. potrošnjom kako bi veliki broj kanala koje ovaj modul ima, fizički mogao da se smesti na raspoloživi prostor a da pritom nivo disipacije bude više nego prihvatljiv.

Blok šema A2-28-IS modula

Analogni ulazi

U standardnoj verziji A2-28-IS (sufiks treba da asocira na Izolovan Sistem) se isporučuje sa 16 galvanski izolovanih ulaznih kanala. Standardni ulazni naponski opseg je 0 do 5V, ali budući korisnik može zahtevati i druge naponske nivoe, na primer ±5 V ili ±110 V. Kanali su zaštićeni od prenapona i smetnji do nivoa od 220Vpp.

Kada se na ulaz postavl šent-otpornik, na modul je moguće priključiti i strujne signale u standardnim opsezima na primer: 4-20 mA, 0 do 20 mA, ±5 mA, ±10 mA do max. 1A. Kanali se sa realnim procesom povezuju preko Feniksovih industrijskih konektora, međutim za laboratorijske primene A2-28-IS se može isporučiti i sa BNC konektorima na prednjoj ploči modula. U tom slučaju prilikom kupovne treba dodati sufiks "BNC". Modul sa BNC konektorima električno zauzima jedan slot, a fizički zauzima 2 slota u kontroleru.

Kondicioniranje signala

Na modulu je predviđen prostor za kondicioniranje ulaznih signala za svaki kanal posebno. Za pasivno kondicioniranje perdviđeno je terminaciono polje gde korisnik može sam po svom izboru i za datu primenu da ugradi pasivne komponenate razdelnika napona, šent-otpornik za pretvaranje strujnih signala u naponske, filtersku R-C mrežu, otpornik za pojačanje i zaštitne komponente. Dva sledeća kratka poglavlja daju malo šira objašnjenja o filtriranju signala i o komponentama izolacionog pojačavača.

Pojačanje i filtriranje ulaznih signala

Svaki analogni ulazni kanal na A2-28-IS modulu ima prostor za terminaciju i pasivno kondicioniranje signala. Ovako pripremljen signal se vodi na instrumentacioni, diferencijalni pojačavač koji ima programabilno pojačanje od 1 do 10.000 puta. Pojačanje se postavlja ugradnjom otpornika izračunate.vrednosti u podnožje (bez lemljenja). Zatim se signal vodi na izolacioni pojačavač koji galvanski odvaja kontroler od "spoljnog sveta" i kanale međusobno izoluje do naponskog nivoa od 1000V. Filtriranje signala od šuma i smetnji indukovanih na prenosnom putu vrši se niskopropusnim (LP) aktivnim filterom drugog reda. Prelomna frekvencija filtra je fabrički postavljena na 3 Hz a na zahtev budućeg korisnika prelomna frekvencija može biti 500Hz (-3 dB). Više o teoriji kondicioniranja signala nalazi se na stranama Priprema signala i Principi konverzije.

Izolacija

Ako u procesu merenja postoji mogućnost pojave potencijalne razlike između izvora signala i sistema za merenje izolacionini pojačavači će efikasno otkloniti probleme koji su vezani za pojavu visokih common mode napona. Primenom izolacionih komponenata ostvaruje se izolacija kanala od kanala i između spoljnog sveta i kontrolera. Samo ovakva konfiguracija pruža i sigurnost i tačnost merenja. Izolovani A/D sistemi mnogih proizvođača dizajnirani su sa samo jednom izolacijom koja se obično postavlja iza  AD konvertora. U takvoj konfiguraciji kanali međusobno nemaju izolaciju pa merenja mogu biti netačna, a u slučaju pojave potencijalne razlike između bilo koja dva kanala može otkazati ceo modul (proboj preko  multipleksera).

Svaki izolacioni kanal se sastoji od pojačavača, izo-čopera i izolovanog DC/DC konvertora za napajanje primarnog dela izolacionog bloka. Izolacioni napon je 1000V. Mnoge izolacione komponente na A2-28-IS modulu su montirane sa zadnje (lemne) strane modula.

Izolacioni modul ima tipičan CMRR od 110dB za AC i 150dB za DC. Modul ne zahteva nikakvo servisiranje ali se u odgovornim aplikacijama može proveriti svake pete godine eksploatacije ili ranije ako se za to pokaže potreba ili ukoliko je za datu primrnu to zakonom drugačije propisano. U svrhu rekalibracije svaki kanal ima dva precizna višeobrtna trimera s kojima se može fino podesiti ofset i pojačanje.

DMA i kaunter-tajmer

Modul radi sa DMA (direktan pristup memoriji) koji omogućava visoke performanse i čitav spektar novih mogućnosti. Više detalja naći ćete na strani Sve o DMA

Modul ima 16-bitni generator  frekvencije (pejser) za uzorkovanje analognih ulaza. Vremenska baza generatora dobija se iz 8 MHz kristalnog oscilatora, koji se nalazi na modulu. Frekventni opseg generatora je od 122Hz do 4MHz. Kaunter opšte namene može da se iskoristi kao 16-bitni preskaler, i može da proširi opseg frekvencija od 0.0018Hz do 2MHz.

A2-28-IS ima jedan 16-bitni kaunter/tajmer opšte namene sa clock i gate ulazima i može da se programira za 6 različitih modova rada. Kaunter broji impulse frekvencije do 8MHz. Ako se ne koristi kao brojač, može se upotrebiti kao preskaler (programabilni delitelj) za generator frekvencije, za vrlo male brzine uzorkovanja. Pristup kaunter/tajmeru je preko 10 pinskog konektora koji se nalazi na samom modulu. Ako modul ima BNC konektore kaunter/tajmeru se pristupa preko 9 pinskog D konektora koji se nalazi na prednjoj ploči modula.

Limitacije

Ovaj modul ima brzinu semolovanja od 100KHz a izolacioni pojačavači imaju frekventni opseg od  3Hz što je u neskladu. Ako se dolazeci signal od 3Hz sempluje deset puta brže i to pomnozi sa 16 (kanala) tada je dovoljan i A/D konvertor od 1KHz a u ovom slučaju imamo konvertor 100 puta brži.

Međutim, na zahtev je moguće konfigurisati izolacione pojačavače sa širim frekventnim opsegom od 500 Hz (-3 dB), i pri brzini semplovanja od 100KHz imaće vrlo kvalitetnu aproksimaciju signala koji se meri, što u mnogim situacijama i u najvećem broju primena ima značaj višeg prioriteta. Merenje tranzijenata i drugih brzih pojava se može rešiti sa modulom A2-28-MS sa izolacionim pojačavačima koji mogu verno da prenesu signale do 20KHz

Zaključak: Modul A2-28-IS nije predviđen za brza merenja već je idealan za precizna merenja sa termo parovima, sa PT100, mernim mostovima i sa drugim naponskim ili strujnim izvorima signala čiji frekventni opseg ne prelazi 3Hz odnosno 500Hz.

Na primer, prilikom merenja sa termoparovima uobičajno se na izolacionom pojačavaču koristi filter od 3 Hz što znači da će potencijalne smetnje koje su dominantne na mrežnoj frekveniji od 50 Hz biti potisnute sa preko 50dB  Pojačanje za taj kanal se obično postavlja na 150 do 300 puta u zavisnosti od tipa upotrebljenog termopara. U DMA modu rada ovog modula brzina semplovanja može biti vrlo visoka pa za usrednjavanje izmerenih vrednosti ostaje dosta vremena. Rezultat je veoma visoka preciznost merenja kakva je moguća samo sa sistemima čija cena se kreće od oko 200 USD po kanalu. U našem slučaju cena po kanalu je manja od 50 €.

Softver

Rad sa ovim modulom je znatno pojednostavljen primenom 32-bitnih softverskih drajvera ED-Link koji se standardno  isporučuju prilikom kupovine A2 kontrolera. Drajveri su napisani za C/C++ za DOS, kao i C/C++, Turbo Pascal i Visual Basic za Windows/NT. Njihovom primenom programer se oslobađa potrebe za poznavanjem hardverskih detalja.

	Kao alternativa softverskim drajverima, na raspolaganju su i menijem upravljani softverski paketi za grafičko programiranje aplikacija. Korisnik, zavisno od namene i cene, može da odabere jedan od sledećih paketa:
	LabVIEW National Instruments
	LabWindows/CVI National Instruments
	ED-Link Electronic Design

Trening

Da se upoznate i da ovladate raznim industrijskim i laboratorijskim PC tehnikama kao i da saznate kako na najbolji način da koristite sisteme za akviziciju podataka, merenje i procesno upravljanje, pogledajte sledeće stranice: