مقاله سیستمهای کسب اطلاعات (Data Acquisition System (DAQ

[am in 25041]

DAQ : (DATA Acquisition)

از كارت هاي DAQ جهت جمع آوري داده ها و توليد سيگنال هاي آنالوگ و ديجيتال براي برقراري ارتباط بين كامپيوتر و دنياي بيرون استفاده مي شود . DAQ بطور خلاصه به اندازه گيري يك سيگنال حقيقي نظير ولتاژ و ارسال آن به كامپيوتر جهت پردازش ، تجزيه و تخليل ، ذخيره و اعمال تغييرات اطلاق مي گردد . يعني به كمك اين كارت و نرم افزار LabVIEW مي توان دماي يك محيط را تحت كنترل و نظارت درآورد ، سيگنال هايي را به يك سيستم ديگر ارسال نمود و يا تعداد فركانس يك سيگنال ناشناخته را تعيين كرد .

[am in 25041]

تأمين اطلاعات در يك شكل مناسب :

از آنجائيكه بيشتر واحدهاي پروسه قابل دسترسي و قدرتمند ؛ بر مبناي ديجيتال است پس اطلاعات حس شده توسط دستگاه ها بايد از فرم سيگنال الكتريكي به اعداد و ديجيتال تبديل شود . كه اين به تبديل كننده هاي /A D و تكنولوژي هاي وابسته نياز دارد . همچنين سيگنال خروجي كنترل بايد از اعداد ديجيتال به سيگنال ، آنالوگ ، الكتريكي ، مكانيكي و سيگنال هاي ديگر براي محيط كنترل تبديل شوند كه اين به نوبه خود به مبدل D/A نياز دارد . اين مبدل ها در كارت هاي Daughter Board مربوط به كارتهاي DAQتعبيه شده اند تا سيگنال هاي مناسب را جهت پردازش داده توليد كند .

[am in 25041]

Transparent Data Transmission :

 

DAQ سيگنال الكتريكي توليد شده توسط سنسورها را به اعداد باينري براي كامپيوتر تبديل مي كند . عمل تبديل دقيق و واضح خواهد بود . اگر تمام اطلاعات در سيگنال اصلي در سيگنال تبديل ظاهر شود, پس بايد حالت رزوله كردن بيشتر از سنسورها داشته باشند . به ناچار بعضي اطلاعات در سيگنال اصلي در سنسور و بيشتر در تبديل فرم مناسب جهت سيستم DAQ گم مي شوند .يك سيستم DAQ داده ها را از سنسورها و وسايل گوناگون جمع آوري مي كند كه باعث مي شود اطلاعات حس شده براي مانيتور كردن و كنترل سيستم در يك فرم مناسب قابل دسترسي باشد .

 

يك DAQ ايده آل بايد امكانات و تسهيلات ويژه اي را تأمين كند . نظير :

خواندن سنسورها و انجام بعضي پروسه هاي سيگنال

انتقال( بوسيله باس,Network, ياسيگنال استاندارد) اطلاعات به نقطه كنترل مركزي

تأمين كنترل توزيع شده و امكان مانيتور شدن

تبديل سيگنال توليد شده توسط سنسور به يك فرم مناسب براي مانيتور كردن و كنترل سيستم

تأمين سيستم كاليبره براي كاليبره كردن سنسورها و ابزار

تأمين تسهيلات –Time Handling Real

بعضي موارد نيز بايد در سيستم DAQ نباشد يا مينيمم شود . نظير :

خراب كردن اطلاعات سيگنال با افزودن نويز به آن .

به خطر انداختن دقت سيگنال با خطي نكردن سيگنال

كاهش رزوله كردن سيستم يعني داشتن رزوله كمتر از سنسورها

آهسته كردن جواب سيستم

سيستم DAQ عملي معمولاً در يك يا چند مورد پايينتر از اين ايده آل ها هستند . تمركز بر تنظيم ويژه نتيجة مطلوب, انتخاب و طراحي سيستم هاي مبني DAQ يك روش معمول مهندسي كنترل سيستم هاست .

[am in 25041]

ساختار نرم افزاری DAQ

 

ارتباط سخت افزاری کارت DAQ نیاز به نرم افزاری دارد تا اطلاعات لازم را به کاربر تحویل دهد .

 

● نرم افزار راه انداز (Driver)

 

● نرم افزار کاربردی (Aplication)

 

 

نرم افزار راه انداز:

 

برای هر وسیله ی جمع آوری اطلاعات ، یک نرم افزار راه انداز مربوط به ان ، وجود دارد که باید استفاده شود . نرم افزار راه انداز به کاربر اجازه می دهد تا ظرفیت های سخت افزار را کنترل کند .

 

از بین گفته های مختلف ، می توان گفت که یک نرم افزار راه انداز اساسی به ما اجازه می دهد که :

 

● داده ها را به بورد وارد کنیم یا از آن خارج نماییم .

 

● کنترل سرعتی که در آن داده ها جمع آوری می شود .

 

●جمع آوری سخت افزارDAQ با منابع کامپیوتری مانند : حافظه ، DMA و پروسسور وقفه .

 

●جمع آوری سخت افزار DAQ با منابع سخت افزار پردازشگر سیگنال

 

●دسترسی پیدا کردن به چندین زیر سیستم روی یک بورد DAQ .

●دسترسی پیدا کردن به چندین بورد DAQ .

[am in 25041]

نرم افزار کاربردی:

 

نرم افزار کاربردی یک “ front-end” convenient برای نرم افزار راه انداز مهیا می کند .

 

اساس نرم افزارکاربردی به ما اجازه می دهد که :

 

●اطلاعات مرتبط مانند تعداد نمونه های جمع آوری شده را گزارش می دهد .

 

●داده های ذخیره شده در حافظه ی کامپیوتر را مدیریت می کند .

 

●سیگنال را پردازش می کند .

 

●داده های جمع آوری شده را رسم می کند .

 

پس با چندین نرم افزار کاربردی ، تحلیل بر روی داده ها قابل نمایش دادن می باشد .

[am in 25041]

زمان نمونه برداري :

مهمترين عامل در بيشتر اندازه گيري ها زمان نمونه برداريست . نرخ نمونه برداري در عمليات daq ، انتخاب و پيكربندي كارتهاي daq اهميت بسزائي دارد . زيرا هم در مورد نرم افزار نياز است كه نرخ نمونه برداري تعيين شده و هم اينكه بايد مدت زماني را كه به پردازنده اختصاص مي دهيم را تعيين كنيم . همچنين براي پرهيز از رخداد انعكاس فركانس نرخ نمونه برداري بايد بيشتر از دو برابر بزرگترين مولفه فركانسي در سيگنال دوره بحث انتخاب شود ... .. .

[am in 25041]

سيگنال ها :

كميت هاي فيزيكي حس شده به وسيلة سنسورها و ترانسديوسرها بايد به سيگنال هاي الكتريكي ولتاژ يا جريان تبديل شوند تا توسط كارت DAQ قابل قرائت باشند ( لازم به ذكر است كه در بيشتر موارد بايد از مدول هاي تطبيق دهنده سيگنال قبل از كارتهاي DAQ استفاده شود ) سيگنال ها به دو دسته ديجيتال و آنالوگ تقسيم بندي مي شود . سيگنال هاي آنالوگ اطلاعاتي هستند كه با زمان تغيير مي كنند ولي سيگنال هاي ديجيتال دو سطح بالا و پايين دارند يعني رشته اي از ديتاها را شامل مي شوند . اين سيگنال ها شامل دو گروه سيگنال ديجيتال On-Off و سيگنال ديجيتال قطارپالس مي شوند .

 

on-off TTL line

 

Digieal pulse-Train Counter/timer

 

 

 

 

Signals

 

Analog DC ADC/DAC

 

Time Domain ADC/DAC

 

Frequeney Domain ADC Analysis (fast)

[am in 25041]

سيگنال قطار پالس و dc آنالوگ :

 

اطلاعات موجود در سيگنال هاي قطار پالس از تعداد و نرخ تعيير حالات بدست مي آيد. در سيگنال هاي dc آنالوگ تغييرات نسبت به زمان خيلي آهسته است . در اين سيگنال دامنه سيگنال اندازه گيري شده مهمتر از نرخ نمونه برداري است . كارتهاي daq كه براي جمع آوري اين نوع سيگنال استفاده مي شده شبيه مبدل adc است . دما ,سطح ولتاژ باطري ، ميزان فلو و فشار نمونه هايي از سيگنال هاي آنالوگ اند . سيستم مورد استنفاده در مورد اين سيگنال ها بايد :

 

1-دقت بالا داشته باشد

 

2-پهناي باند كم داشته باشد كه بتواند سيگنال را با نرخ پائين نمونه برداري كند .

[am in 25041]

سيگنال آنالوگ در حوزة زمان :

 

در اين سيگنال اطلاعات با سطح ، دامنه و نحوه تغيير سطح سيگنال بازمان تعيين مي شوند . نرخ نمونه برداري در اين سيگنال حائز اهميت است زيرا بايد در زماني دقيقي از نقاط اندازه گيري شده را بدست آوريم تا هم فرم شكل موج حفظ شده و هم زمان شروع نمونه برداري بايد مشخص باشد تا بخشهاي مفيد و حاوي اطلاعات سيگنال جمع آوري شوند .

 

كارتهاي daq بايد :

 

1-پهناي باند وسيع داشته باشد تا سيگنال را با نرخ بالا نمونه برداري كند .

 

2-دقت پالس نمونه برداري زياد داشته باشد .

 

3-تريگر كننده باشد تا بتواند نمونه برداري را در فواصل زماني دقيق انجام دهد .

[am in 25041]

سيگنال آنالوگ در حوزة فركانس :

 

سيگنال آنالوگ در حوزة فركانس اطلاعاتي در مورد چگونگي تغيير سيگنال نسبت به نسبت به زمان بدست مي دهدولي اطلاعات بدست آمده از سيگنال هاي آنالوگ در حوزة فركانس بر اساس مولفه هاي فركانسي است كه بر خلاف شكل ,فرم وخواص متغير با زمان شكل موج است سيستم daq در اين مورد شامل مولد adc‌ ، پالس نمونه برداري و تريگر كننده است و بايد قدرت آناليز لازم جهت استخراج اطلاعات فركانسي سيگنال را داشته باشد . بنابراين بايد :

 

1- پهناي باند وسيع داشته باشد ( براي نرخ نمونه برداري بالا )

 

2- دقت پالس نمونه برداري زياد باشد .

 

3- تريگر كننده باشد .

 

4- حاوي توابع ودستورهاي آناليزگر براي اطلاعات فركانسي باشد .

 

لازم به ذكر است كه ممكن است يك سيگنال حاوي اطلاعات مختلفي باشد بنابراين حتماً نبايد در يكي از گروه هاي فوق قرار گيرد . بنابراين با استفاده ازساده ترين روش هاي اندازه گيري مي توان اندازه گيري را انجام داد .

[am in 25041]

سيگنال هاي متصل شده به زمين :

 

در سيگنال هاي اتصال يافته به زمين مقدار ولتاژ نسبت به زمين سيستم اعم از زمين ساختمان يا زمين مرجع سنجيده مي شود . به دليل استفاده از زمين سيستم در آنها اين سيگنال ها با كارت هاي daq‌ داراي زمين مشترك هستند . مدارهاي سيگنال يا منابع تغذيه اي كه از طريق پريزهاي ديواري به زمين ساختمان متصل مي شوند از اين نوعند .

 

 

سيگنال شناور :

 

در سيگنال شناور مقدار ولتاژ نسبت به هيچ نقطة مشتركي نظير زمين ساختمان يا زمين مرجع سنجيده نمي شود . ترموكوپل ها ، باطري ها و ترانسفورماتورها و تقويت كننده ها از اين نوعند.هيچ كدام از ترمينال ها در اين مورد به زمين متصل نشده اندپس هر ترمينال مستقل از زمين سيستم مي باشد.

 

[am in 25041]

اندازه گيري اختلاف پتانسيل:

 

براي اندازه گيري يك سيگنال همواره ميتوان كارتdaqرا طوري استفاده كرد كه به يكي از سه صورت زير باشد:

 

1 ـ سيستم اندازه گيري تفاضلي

 

2ـ سيستم اندازه گيريrse

 

3ـسيستم اندازه گيري nrse

[am in 25041]

نحوة انتخاب كارت DAQ :

بدليل كثرت كارتها و خدمات جانبي توسط شركت NI ، استفاده از محصولات شركت NI پيشنهاد مي شود ، محصولات سازندگان ديگر به همراه نرم افزار LabVIEW و راه انداز كارت در LabVIEW استفاده مي شوند .

نرم افزارهاي راه انداز به وسيلة سازندگان به همراه كارت ها ارائه مي شوند . براي انتخاب كارت بهينه براي سيستم بايد نكات زير را در نظر داشته باشيم .

از چه سيستمي استفاده مي كنيم ؟ ( MAC,Windows , SUN ويا HP-UX ) چه نوع بايس يا كانكتوري در دسترسي است ؟ (EISA ياAT براي سيستم هاي PCI , X86 يا NUBUS در سيستم هاي PCMCIA , Mac در مورد Laptop ها و … ) تعداد ورودي هايآنالوگ مورد نياز چه اندازه است ؟ ( در صورت نياز به ورودي هاي تفاضلي اين تعداد بايد دو برابر شود ) تعداد خروجي هاي آنالوگ مورد نياز چه اندازه است ؟ آيا ورودي هاي آنالوگ به صورت سيگنال جريان يا ولتاژ هستند ؟ حدود اين سيگنال ها چقدر است ؟ چه تعداد ورودي و خروجي ديجيتال مورد نياز است ؟ آيا نياز به سيگنال زمان سنج يا شمارش گر وجود دارد ؟ اگر پاسخ مثبت است تعداد آنها چه اندازه است ؟ آيا تطبيق دادن سيگنال هاي آنالوگ ورودي / خروجي الزاميست ؟ ( به عنوان مثال سيگنالهاي دما ، فشار و …) آيا سيگنالهاي آنالوگ ورودي و خروجي از v10 يا ma20 تجاوز مي كند ؟ كمترين نرخ اسكن براي تمام كانال ها چقدر است ؟ درجة وضوح مورد نياز چه اندازه است ؟ آيا هزينة تهية كارت و لوازم جانبي ، ايزوله سازي و … در انتخاب سيستم تأثير گذار هستند ؟ ( تا چه حدي ) آيا نياز هاي خود ، به عنوان مثال گسترش قابليت استفاده از سيستم هاي DAQ جديدتر در آينده در نظر گرفته شده است ؟

[elecwoman 13]

این

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

را ببینید . قیمت اون نسبت به کارتهای خارجی خیلی کمتره . بردهای توسعه جانبی داره که روش سوار میشن مثل j- rel که در واقع کارت رله خروجی است که با خروجی دیجیتالی

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

کنترل می شن. می شه توسط این بردهای توسعه تا 2000 تا رله را به این کارت اضافه کرد و مثل یک plc ازش استفاده کرد. یا برد توسعه j- mot داره که با سوار شدن روی

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

می شه باهاش براحتی موتور کنترل کنید. کسانی که میکرو کارند نیز خیلی راحت می تونند با پروگرمر برنامه یا (firmware ) روی میکروی Arm را برداشته وبرنامه خودشون رو بریزن و بدین ترتیب یک برد صنعتی arm حاضر و آماده داشته باشند. به نظرم با این کارت یک مهندس می تونه کارای زیادی رو در سریعترین زمان ممکن انجام بده.