Experimentální metody oboru – Měřicí karty Měřicí karta (A/D převodník & spol.) © doc. Ing. Zdeněk Folta, Ph.D.

Prezentace na téma: "Experimentální metody oboru – Měřicí karty Měřicí karta (A/D převodník & spol.) © doc. Ing. Zdeněk Folta, Ph.D."— Transkript prezentace:

1 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Měřicí karta (A/D převodník & spol.) © doc. Ing. Zdeněk Folta, Ph.D.

2 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Měřicí karta

3 Experimentální metody oboru – Měřicí karty A/D a D/A převodník – vstupy a výstupy  analogové vstupy a výstupy,  digitální vstupy a výstupy,  counter (čítač).

4 Experimentální metody oboru – Měřicí karty

5 Analogový vstup Převádí analogovou hodnotu (napětí, proud) na digitální reprezentaci s možností uložení dat do paměti počítače a jejich dalšího digitální zpracování. Významným požadavkem je jeho LINEARITA. Hodnota, předávaná mezi kartou a počítačem je vždy celočíselná a přesnost její reprezentace závisí na vlastnostech a přesnosti A/D převodníku: -linearita, -vzorkovací frekvence (jak často ukládá aktuální hodnotu), -maximální rozsah (obvykle nastavitelný ±10 V, ± 2,5 V, ±20 mA....), -citlivost (na kolik hladin se rozdělí maximální rozsah).

6 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Analogový vstup Princip práce analogového vstupu měřicí karty Vstupní signál Upravený signál Digitální signál

7 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Analogový vstup kV, V, mV,  V A, mA  tenzometrický most teplotní čidlo a další....  ± 10 V  ± 20 mA  a jiné podle A/D 100110100110 Princip práce analogového vstupu měřicí karty Vstupní signál Upravený signál Digitální signál

8 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Princip převodu analogového signálu na digitální reprezentaci Vstupní signál Digitální reprezentace

9 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Přesnost digitálního záznamu závisí na: „Jemnosti“ dělení digitálních hladin Četnosti záznamu – vzorkovací frekvenci tt UU

10 Experimentální metody oboru – Měřicí karty „Jemnost“ dělení hladin Počet bitů Binárně max. Hexadecimálně max. Dekadicky („hladin“) Inkrement  U hladiny pro ± 10 V 8 xxxxxxxx 11111111 FF 255 (0…254) 0,0781 V 12 00001111 11111111 0FFF 4 095 (0…4094) 0,00488 V 16 11111111 FFFF 65 535 (0…65534) 0,000305 V

11 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Záznam malého signálu 12bitovým převodníkem (4 095 hladin) 1 hladina = 0,00488 V 8 dílků po 0,00488 V

12 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Záznam malého signálu 16bitovým převodem (65 535 hladin) 1 hladina = 0,000305 V 8 dílků 12bitový 16bitový

13 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Vliv úpravy rozsahu vstupu Počet bitů Inkrement hladiny pro ± 10 V Inkrement hladiny pro ± 5 V Inkrement hladiny pro ± 2,5 V 80,078 125 V0,039 0620,019 531 120,004 880 V0,002 4400,001 220 160,000 305 V0,000 01250,000 0762

14 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Vzorkovací frekvence Vzorkovací frekvence je 28násobkem frekvence signálu

15 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Vzorkovací frekvence 14násobkem frekvence signálu Chyby se pohybují do 3 %.

16 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Vzorkovací frekvence 7násobkem frekvence signálu Chyby se pohybují do 20 %.

17 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Vzorkovací frekvence 3,5násobkem frekvence signálu Chyby jsou mimo použitelný rozsah, záznam však lze ještě použít pro frekvenční analýzu

18 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Minimální je cca 10násobek nejvyšší významné frekvence signálu Volba vzorkovací frekvence 14násobek (chyba 3 %) 7násobek (chyba 20 %)

19 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Vícekanálový vstup multiplexní vzorkování (multiplexing)

20 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Vícekanálový vstup synchronní vzorkování (simultaneous sampling)

21 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Typ vstupu Diferencial RSE (Referenced Single-Ended) NRSE (Nonreferenced Single-Ended) 012..7012..7 8 9 10. 15

22 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Analogový výstup Digitální signál Analogová reprezentace Použití pro řízení a regulaci.

23 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Digitální vstupy Příklad LabView …..

24 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Digitální vstupy „Hazardní stav“

25 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Digitální vstupy / výstupy NI USB 6009

26 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Digitální výstupy

27 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Čítač (counter) otáčky

28 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Příklad „jednoduché“ PCI měřicí karty 8 Analog Inputs, 16-Bit, 250 kS/s, 4 analog outputs (±10 V), 16-bit resolution, up to 500 kS/s 6 digital input and 4 digital output, 5 V TTL/CMOS 2 counter/timers, 32-bit resolution, 80 MHz; digital triggering CZK 16.900 (9/2008)

29 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Příklad „kvalitnějšího“ měřicí karty 8 simultaneously sampled channels 12-bit vertical resolution 60 MS/s real-time sampling rate 60 MHz analog bandwidth Deep onboard memory up to 512 MB for long acquisition times CZK 161.010 (9/2008)

30 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Měřicí karta do PCMCIA - DAQCard 6036 16x Analog Inputs - 200 kS/s - 16-Bit 2x 16-bit analog outputs 8x digital I/O lines 2x 24-bit counters CZK 19.611 (9/2008)

31 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Měřicí karta s komunikací přes USB - NI USB 6008 CZK 2.871 (9/2008) 8 analog inputs (12-bit, 10 kS/s) 2 analog outputs (12-bit, 150 S/s); 12 digital I/O; 32- bit counter Bus-powered for convenience and portability Student kit available for hands-on learning Plug-and-play USB installation for quick setup

32 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Compact Flash karta do PDA The National Instruments CF-6004 CompactFlash data acquisition device: 4 analog inputs 14-bit resolution up to 200 kS/s single-channel sampling 4 LVTTL/LVCMOS digital I/O lines. CZK 11.601 (9/2008)

33 Experimentální metody oboru – Měřicí karty Měřicí karta s WiFi přenosem signálu NI WLS-9215 4 Ch, Simultaneous, 100 kS/s/ch, 16-Bit, ±10 V CZK 15.381 (9/2008)