Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Manhertz Gábor; Raj Levente Tanársegéd; Tanszéki mérnök Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Manhertz Gábor; Raj Levente Tanársegéd; Tanszéki mérnök Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék."— Előadás másolata:

1 Manhertz Gábor; Raj Levente Tanársegéd; Tanszéki mérnök Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék 5. Előadás– Mérés- és adatgyűjtés alapok

2  Adatgyűjtő rendszer áttekintése  Analóg jel mérése  Analóg jel kiadása  Digitális I/O  Jelkondicionálás  NI USB-6008 használata 2

3  Adatgyűjtő rendszer általános felépítése 3 Jelkondicionálás Szenzor vagy Jel Adatgyűjtő hardver Adatgyűjtő szoftver PC/beágyazott rendszer oldal I/O Busz

4  Néhány elforduló szenzortípusok mérési elv alapján adatgyűjtési feladatoknál 4 Mérendő fizikai mennyiség Szenzor (teljesség igénye nélkül) A ténylegesen mért mennyiség feszültség, áram, ellenállás stb., tehát villamos értékként jelenik meg. Ezek konverziója a kérdéses fizikai mennyiségre ezután történik meg. HőmérsékletRTD, Termisztor, Hőelem FényFotoszenzor, fényvezető cella Hang/rezgésMikrofon/rezgésmérő Erő és nyomásNyúlásmérő bélyeg, piezoelektormos átalakítók, terheléses cellák Pozíció/elmozdulásPotenciométer, LVDT, Optikai enkóder ÁramlásForgó áramlásmérő, ultraszonikus áramlásmérő

5  Mért jelek jellemzése  Analóg  Jelszint  Jelalak  Frekvencia 5

6  Mért jelek jellemzése  Digitális  Állapot  Jelszint  Periódus  Egyéb esetekben  Kitöltési tényező  Offset 6

7  Mérőkártya általános felépítése 7 Csatlakozás feldolgozó számítógéphez I/O Csatlakozó sor Analóg input áramkör multiplexerrel, egyéb kondicionáló elemekkel DAC ADC Digitális I/O Counter áramkör Belső vezérlő Buffer Mikroproc.

8  Mérőhardver tulajdonságai  Felbontás  Bit-ben megadott felbontási mérték  Pl. 8bit,, 16bit, 24bit  Legkisebb változás a mérendő mennyiségben, amelyet a rendszer még érzékelni képes AD konverzió után  Feszültségtartomány / (erősítés x 2 bit felbontás ) 8

9  Mérőhardver tulajdonságai  Mérési tartomány (akár belső erősítővel)  Mérendő mennyiségtől függően  Áram, feszültség stb. villamos mennyiség mérése  Pl. ±5V, ±10V, ±1A 9

10  Mérőhardver tulajdonságai  PC irányú kommunikációs interface  Befolyásolja, hogy az adatgyűjtés milyen gyors lehet, hiszen ekkora sebességgel lehet kiolvasni a bufferből  Beépített jelkondicionálási opciók  Belső erősítő  Belső gerjesztés  Szűrők  Stb. 10 BuszSebesség PCI132 MB/s (összes vonalra) PCI Express250 MB/s (vonalanként) USB MB/s Ethernet (100Mbps)12.5 MB/s Wireless (Wi-Fi g)6.75 MB/s

11  Szenzorválasztás, specifikáció, karakterisztika megismerés.  Mit mérünk? Mi a legkisebb változás, amit mérnünk kell tudni? Mi a szenzor kimenete?  Megfelelő mérőmodul választása  Mérhető fizikai mennyiség - Fesz., áram, stb?  Mérési tartomány - Mekkora tartomány kell a szenzorhoz  Bit felbontás - Mi a legkisebb változás, amit érzékelni kell? Átszámolni fizikai mennyiségre  PC irányú kommunikáció – Mekkora átviteli sebesség kell? Milyen gyorsra tervezzük a mintavételezést?  Beépített kondicionálás – Kell gerjesztés, szűrés, erősítés? 11

12  Mérőeszköz választási feladatok  Adott egy nyomásszenzor, mely egy belsőégésű motorba beszívott levegő nyomását méri. A szenzor -2 V és +2V közötti jeleket szolgáltat lineáris léptékben 20Pa és Pa között.  Mely eszközt kell választani az alábbiak közül, hogy érzékelhető legyen 5 Pa nyomásváltozás? 12 Eszköz 1Eszköz 2Eszköz 3 Konfig AKonfig BKonfig AKonfig BKonfig AKonfig B Felbontás (bit) Tartomány (V)0-10±100-10±100-5±5

13  Megfelelő egyensúly megtalálása a felbontás és a mérési tartomány között.  A felbontásunk mindig fix.  A mérési tartomány egy adott határon belül variálható.  Mérési tartomány szűkítéssel jobb felbontást és kisebb jelváltozásokat is érzékelhetünk. 13

14  Vezetékezések 14 Mért jellemző (fesz, áram, ellenállás, stb. Jelkondicionálás Adatgyűjtő hardver Fizikai jelenség Szenzor Vezetékezés

15  Jelforrás  Földelt vagy lebegő jelvonal  Földelt  A referencia a teljes mérőrendszer 0 pontja, azaz föld vonala  Lebegő  Nincs semmiféle referencia vonal  Bármit lehet annak választani szinte 15

16  Bekötési lehetőség  Differenciális  Lebegő jelforrás, a két jelvezeték közötti potenciál különbség az érzékelt jel, egyik vonal a dedikált referencia 16

17  Bekötési lehetőség  RSE (Referenced Single Ended)  Az egyik vonal a referencia, a rendszer földvonala  NRSE (Non Referenced Single Ended)  Hasonló az RSE elrendezéshez  A referencia egy másik jel vezeték fix potenciállal 17

18  Mintavételezés  Shannon-törvény  A mintavételezési frekvenciát legalább a jelben előforduló legnagyobb frekvencia komponens kétszeresének kell választani  Gyakorlatban ez 20-30szoros szorzó  A jelalak reprodukálhatósága iránti igény dönt 18

19  Mintavételezési problémák  Aliasing effektus  Látszólagos frekvencia  Korrigálás anti-aliasing szűrővel – eszközbe beépített 19

20  Mintavételezési problémák  Alul mintavételezés  Nem megfelelő információt ad  Hibás jelalak visszaolvasás  Felül/túl mintavételezés  Ha nem szükséges a jelalak legjobb visszaadása, akkor felesleges kapacitás felemésztés történik 20

21  Eszközök mintavételezési elosztása  Kummulált/multiplexelt mintavételezési ráta  A specifikációban megadott maximális mintavételezési frekvencia annyi felé osztódik, ahány csatornán az adatgyűjtés folyik  Csatornánkénti/szimultán mintavételezési ráta  A specifikációban megadott maximális mintavételezési frekvencia párhuzamosan alkalmazható bármennyi csatornán 21

22  Adatgyűjtés jellege  Egy minta lekérése  Véges számú minta lekérése 22 Egy darab adat/véges számú adatcsomag kiolvasás bufferből Adatgyűjtés stop Eszköz konfig Adatgyűjt és start

23  Adatgyűjtés jellege  Folyamatos – bufferelt adatgyűjtés 23 Definiált adatcsomag kiolvasás bufferből Adatgyűjtés stop Eszköz konfig Adatgyűjt és start Mérés leállítva? IgenNem

24  Buffer típusok  FIFO  Folyamatosan telítődik, előre definiálható a mérete a maximumig bővítve  Telítődésnél hibaüzenet  queue-hoz hasonlít  Cirkuláris  Folyamatosan töltődik, régi adatok felülírása adott darabszám után 24

25  Trigger opciók  Adott analog jelszint feletti mérés indítás  Trigger felfutásra/lefutásra  Figyelembe vehető hiszterézis is  Ablakolásos trigger  Amikor a jelsorozat belefut vagy elhagy egy definiált ablakot  Digitális él trigger  Felfutó, lefutó élre 25

26  Trigger opciók  Start trigger  Pause trigger  Referencia trigger 26

27  Adatgyűjtési feladat előtti beállítások  Bekötési típus  Mérendő mennyiség  Mérési tartomány  Mérendő csatorna/csatornák  Adatgyűjtés jellege  Mintaszám és szükség esetén buffer méret  Mintavételi frekvencia  Trigger 27

28  Bipoláris  Differenciális analóg input-hoz hasonló  Maximum jelszint: +Vref  Minimum jelszint : -Vref  Unipoláris  Maximum jelszint: +Vref  Minimum jelszint : 0 V 28

29  Egy minta, vagy mintacsomag egyszer kiadva  Regenerálási opció a mérőeszköz memóriájából  Újra kiadja folyamatosan ugyanazt a adatsorozatot 29 Generálás start Generálás stop Eszköz konfig Minta (csomag) kiírása bufferbe Automata regenerálás aktív? Generálás végrehajtásra várakozás Igen Nem

30  Folyamatos mintacsomag kiadás  Szabadon variálható a kiadandó jelsorozat. 30 Mintacsomag írása bufferbe és kiküldés Generálás stop Eszköz konfig Generálás start Generálás leállítva IgenNem

31  Paraméterek jelkiküldés esetén a megfelelő mintasorozat előállításához  Jelsorozat frekvenciája – milyen sűrűn követik egymást a minták, amelyeket ki akarunk küldeni  Frissítési frekvencia – milyen sűrűn küldjük ki a csatornán a sorozatot  Pontok száma – hány pontból áll a jelsorozat, mekkorára legyen állítva az eszköz buffer mérete Jel frekvencia =periódus x (frissítési frek. / pontok száma )  Példa:  1000 pontból álló szimpla szinusz hullám kiküldése 1kHz-el. Mekkora lehet maximum a szinusz hullám frekvenciája?  Hogyan érhető el nagyobb frekvenciájú szinusz hullám ugyanannyi pontból előállítva? 31

32  Folyamatos mintacsomag kiadás  Glitch jelenség  Akkor fordulhat elő, amikor a bufferben szereplő régi adatcsomagot egy újjal kívánjuk felülírni. „Áthallás” lehet a két adatsor között  rövid ideig a kettő szuperpozíciója is megjelenhet  Megoldás  Ne a teljes buffert töltsük fel új adatsorral  Buffer méret növelés  Csomagkiküldési frekvencia csökkentés 32

33  TTL jelszint-változás érzékelés/vezérlés  Fogalmak  Bit – egy digitális jel a számítástechnikában  Line – szinte ekvivalens a bit kifejezéssel, csak itt a mérőhardver egy digitális I/O csatornáját nevezzük el  Port – line-ok csoportosítása 4 vagy 8-asával  Digitális waveform gyűjthető 33

34  Példák szenzortípusok/jelek jelkondicionálási opcióira 34 Szenzor/JelJelkondícionálás HőelemErősítés, linearizálás és hideg-ponti kompenzáció RTDÁram gerjesztés, 3- és 4 vezetékes bekötés, linearizálás Nyúlásmérő bélyegFeszültség gerjesztés, hídkapcsolás, linearizálás Közös módus vagy nagyfeszültség Izolációs erősítők (optikai leválasztás) Magas áramElektromechanikus relék Jelek nagy frekvenciás zajjalAluláteresztő szűrő

35 35

36 36


Letölteni ppt "Manhertz Gábor; Raj Levente Tanársegéd; Tanszéki mérnök Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék."

Hasonló előadás


Google Hirdetések