Elektronika Praktyczna, kwiecień 2012 - UlubionyKiosk

AUTOMATYKA I MECHATRONIKALabView dla praktyków (1)Akwizycja danych od podstawAkwizycja danych to proces pomiaru wartości elektrycznych, takichjak napięcie czy prąd, albo cech opisujących zjawiska fizyczne, jaktemperatura, ciśnienie lub natężenie dźwięku. W dwuczęściowymartykule przedstawiamy podstawowe cechy nowoczesnej aparaturypomiarowej. Jako przykład omawiane są modułowe produkty firmyNational Instruments.W przypadku pomiarów wykonywanychw oparciu o platformę PC, w składsystemu akwizycji danych wchodzą: sprzęto modułowej konstrukcji, oprogramowaniei komputer. O ile każdy system tego typubędzie miał swoje specyficzne cechy, dostosowanedo wymagań aplikacji, wszystkieone muszą pełnić trzy funkcje: pobierać,przetwarzać, a na koniec prezentować dane.W tym celu uzyskują informacje z otoczeniaza pomocą czujników, niekiedy poruszającsensorami z użyciem aktuatorów, a następnieprzenoszą kondycjonowany sygnał dobloku próbkującego i przetwarzają zmierzonewartości za pomocą odpowiedniegooprogramowania.czemu można do nich bezpośrednio podłączaćczujniki.3. Próbkowanie sygnałuZa próbkowanie sygnału analogowegoodpowiada układ akwizycji danych. Pozmianie sygnału na postać cyfrową, może onbyć swobodnie przetwarzany przez komputer.Do układów akwizycji danych zalicza sięwszelkiego rodzaju analogowe wyjścia, cyfrowewejścia i wyjścia, liczniki oraz obwodywyzwalające i synchronizujące.4. Sterowniki i oprogramowanieOprogramowanie pozwala na przetwarzanie,analizę i wizualizację zebranych danych.Pobrane próbki sygnałów są odbieraneprzez sterownik z urządzenia i przekazywanedo aplikacji użytkowej. Jako oprogramowaniemoże służyć zarówno specjalnie przygotowanyprogram, uruchamiany po stworzeniukompletnego systemu pomiarowego,jak i środowisko, w którym tworzy się danąaplikację pomiarową.Cztery komponenty systemupomiarowego1. Przetworniki i czujnikiPierwszym etapem pracy omawianegosystemu jest fizyczny pomiar badanegozjawiska. Mierzona może być np. temperaturaotoczenia, jasność światła, ciśnieniewewnątrz komory, siła przyłożona do wybranegoobiektu, oraz wiele innych parametrów.Za przetworzenie wartości i zamianęobserwowanego zjawiska fizycznego namierzalny sygnał elektryczny, taki jak np.napięcie lub prąd, odpowiada przetworniklub czujnik.2. Układ kondycjonowania sygnałuBywa, że sygnał pochodzący bezpośrednioz czujnika jest zbyt trudny lub niebezpiecznyw obsłudze i wymaga przetworzenia,zanim zostanie zmierzony. Sytuacjataka może mieć miejsce w przypadku pracyz wysokimi napięciami, w otoczeniu silnychzakłóceń, lub gdy poziom uzyskiwanegosygnału jest zbyt niski lub zbyt wysoki. Odpowiedniodobrany układ kondycjonowaniasygnału pozwala uzyskać maksymalną możliwąprecyzję pomiaru, przy zastosowaniuwybranych systemów akwizycji danych orazzapewnia bezpieczeństwo działania aparaturypomiarowej. Warto dodać, że niektóresystemy próbkowania sygnału posiadają zintegrowaneukłady kondycjonowania, dziękiRysunek 1. Zależność pomiędzy maksymalną szybkością próbkowania a rozdzielczościąbitową uzyskiwanych próbek w przypadku sprzętu tradycyjnego i aparatury modułowejRysunek 2. Odpowiedzi na pytanie: „Jakich pakietów programistycznych lub językówprogramowania używasz do sterowania aparaturą pomiarową?” zadane wśród czytelnikówamerykańskiej prasy fachowej. Ankietę wielokrotnego wyboru przeprowadzonow 2009 roku. Wzięło w niej udział 1381 osób. Błąd statystyczny wynosi 2,21%112 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 4/2012