|
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. 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%.
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. 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. 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 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. 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 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.
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. 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. 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. 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. 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.
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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. |
|
© 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 |