LỜi cam đoan



tải về 399.99 Kb.
trang6/8
Chuyển đổi dữ liệu14.08.2016
Kích399.99 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8

2.3. Module NI-6001USB


2.3.1. Tổng quan về module NI-6001USB

National Instruments USB-6001 là một thiết bị thu thập và cung cấp dữ liệu đa chứng năng. Làm việc tin cậy và giá thành phải chăng. Có đầu kết nối USB, thiết bị dễ dàng thực hiện các thao tác đo lường nhanh, nhưng cũng hoàn toàn đủ linh hoạt để đáp ứng các phép đo lường phức tạp.

Khi một cảm biến cần đo tín hiệu điện áp dưới dạng analog, ví dụ như: cảm biến áp suất, độ ẩm, nhiệt độ... Module NI 6001 hoàn toàn đáp ứng được với những tính năng và ưu điểm sau đây:

+ Có khả năng giao tiếp với máy tính thông qua kết nối USB với thời gian lấy mẫu nhanh, độ chính xác rất cao.

+ Truy xuất dữ liệu, phân tích, hiển thị, thu thập dữ liệu bằng ngôn ngữ Labview, một loại ngôn ngữ lập trình trực quan, sinh động.

+ Thực hiện thí nghiệm trong các trường học, phòng nghiêm cứu, công ty, gia đình.

+ Chạy ổn định trên các hệ điều hành như Windows, Linux, Mac.

Hình 2.18. Module NI-6001USB [10]

1- Đầu nối bắt vít; 2- Đèn Led báo tín hiệu; 3 - Đầu nối Micro Usb.

USB-6001 sử dụng NI-DAQmx Base, một driver đa nền tảng với một giao diện lập trình NI-DAQmx. Người sử dụng có thể dùng NI-DAQmx để triển khai tùy ý các ứng dụng thu thập dữ liệu với môi trường triển khai National Instruments LabVIEW hoặc C. NI-DAQmx Base bao gồm một ứng dụng bộ nhập dữ liệu sẵn sàng hoạt động để thu thập và nhập tín hiệu lên đến 8 kênh dữ liệu tương tự.



  • Kết nối với cổng USB của máy tính để bàn ( Destop) hoặc Laptop.

  • Bộ đếm 32 bit.

  • Đọc 8 kênh analog vào card ( độ phân giải 14 bit, 48kS/s ).

  • Xuất 2 analog ( 12 bit, 150kS/s).

  • 12 kênh xuất/nhập tín hiệu số ( digital I/O).

  • Sử dụng phần mềm Labview, LabWindows/CVI, Measurement Studio cho Visual Studio.Net. Tương thích với NI-DAQmx driver software.

2.3.2. Phần cứng

USB-6001 có bộ nối di động dạng bắt vít cho phép kết nối tín hiệu dễ dàng. Để tăng khả năng linh hoạt khi thao tác thiết lập nhiều dây nối, NI đưa ra phụ kiện bao gồm 2 bộ nối bắt vít, nhãn dán và một dụng cụ vặn.



Hình 2.19. Thành phần phần cứng Module NI-6001USB [10]

Trong đó: 1 – Bộ nối bắt vít

2 – Cable USB



Thông số kỹ thuật

Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật cơ bản của Module [5]



Thông số chung




Chuẩn kết nối

USB

Hỗ trợ hệ điều hành

Windows, Linux, Mac, Pocket PC

Kiểu đo

Điện áp xung

Đọc tín hiệu analog




Số kênh

8 SE/4 DI

Tốc độ lấy mẫu

48kS/s

Độ phân giải

12 bits

Ngưỡng điện áp giới hạn nhất

-10 tới 10V

Độ chính xác

138 mV

Ngưỡng điện áp nhỏ nhất

-1…1 V

Độ chính xác

37.5 mV

Bộ nhớ tích hợp

512B

Xuất tín hiệu analog




Số kênh

2

Tốc độ cập nhật

150 kS/s

Độ phân giải

12 bits

Ngưỡng điện áp giới hạn lớn nhất

0…5 V

Độ chính xác

7 mV

Ngưỡng điện áp giới hạn nhỏ nhất

0…5 V

Độ chính xác

7 mV

Tín hiệu điều khiển dòng điện

5 mA/10 mA

Các chân xuất/nhập tín hiệu số




Số kênh

12 DIO

Ngưỡng điện áp vào giới hạn lớn nhất

0…5 V

Dòng điện vào

Sinking, Sourcing

Dòng điện (Kênh/Tổng)

8.5 mA/102 mA

Bộ đếm và bộ hẹn (định) giờ




Số bộ đếm/hẹn giờ

1

Độ phân giải

32 bits

Tần số nguồn lớn nhất

50 MHz

Độ rộng xung vào nhỏ nhất

100 ns

Mức logic

TTL

Ngưỡng cực đại

0…5V

Cho phép thực hiện nhớ tạm (đệm)

Yes

Tác động (Triggering)

Digital


Hình 2.20. Sơ đồ khối



2.3.3. Tín hiệu vào ra

Hình 2.21. Các chân vào ra của Module NI-6001 USB [10]

Bảng 2.3. Mô tả tín hiệu vào ra

Tên tín hiệu

Nối đất

Hướng

Mô tả

AI GND

-

-

Đầu vào tương tự nối đất.

AI <0..7>

AI GND

Vào

Đầu vào tư tương tự từ 0 đến 7: Mỗi tín hiệu tương ứng với một kênh điện áp đầu vào tương tự.

Đối với một vài phép đo khác, AI 0 và AI 4 là các yếu tố đầu vào tích cực và tiêu cực khác của kênh đầu vào analog 0. Các tín hiệu sau đây

cặp cũng tạo nên các cặp kênh đầu vào khác biệt: AI <1,5>, AI <2, 6>, và AI <3, 7>.


AO GND

-

-

Đầu ra tương tự nối đất.

AO <0, 1>

AO GND

Vào

Các đầu ra tương tự 0 và 1- Cấp điện áp đầu ra cho kênh AO.

P0.<0..7>

D GND

Vào hoặc ra

Cổng 0, tín hiệu số, gồm từ kênh 0 đến 7, bạn có thể cấu hình cho tín hiệu vào hoặc ra.

P1.<0..3>

D GND

Vào hoặc ra

Cổng 1, tín hiệu số, gồm từ kênh 0 đến 3, bạn có thể cấu hình cho tín hiệu vào hoặc ra.

P2.0

D GND

Vào hoặc ra

Cổng 2, tín hiệu số, gồm kênh 0, bạn có thể cấu hình cho tín hiệu vào hoặc ra.

PFI 0, 1

D GND

Vào

Có chức năng lập trình giao diện hoặc kênh số I/O.

D GND

-

-

Điểm nối đất cho chân kỹ thuật số.

+5 V

D GND

Ra

Cung cấp nguồn +5V.

a. Đầu vào tương tự

Hình 2.22. Mạch tín hiệu Analog Input

Các khối chính đặc trưng trong mạch đầu vào tương tự như sau:

• MUX-The multiplexer (MUX) - Dồn các tuyến vào một kênh AI ở một thời gian để chọn lọc chế độ làm việc.

• DIFF / RSE MUX-The multiplexer - Chọn kiểu thực thi giữa các chế độ khác biệt (DIFF) và chế độ (RSE) đo tham chiếu.

• IA- Bộ khuếch đại đo đạc (IA) - Loại bỏ các tín hiệu phổ biến, đếm tín hiệu đầu vào tương tự trước khi nó được chuyển qua tín hiệu số (ADC).

• ADC-Bộ chuyển đổi từ tín hiệu tương sang tín hiệu số (ADC) - Số hóa các AI bằng cách chuyển điện áp tương tự thành các mã kỹ thuật số. hiện

• AI FIFO-Các thiết bị NI DAQ có thể thực hiện đơn hoặc nhiều các ADC. Chuyển một số cố định hoặc vô hạn các mẫu. Bộ đệm FIFO chứa dữ liệu AI lại, để đảm bảo dữ liệu không bị mất.

• ADC Control - Bộ điều khiển ADC đặt tốc độ chuyển, cấu hình vào và các chuỗi quét ổ đĩa. Đồng bộ với PFI 0 hoặc PFT 1.

Hình 2.23. Kết nối với DAQ Device



Hình 2.24. Một ví dụ về đo tín hiệu ±10V [10]



Hình 2.25. Phạm vi tín hiệu vào tương tự

Ngoài khoảng ± 10 V, các tín hiệu đầu vào bắt đầu bị cắt như trong hình x.x. Thông thường thời điểm cắt bắt đầu vào khoảng ± 10,5 V.

Hình 2.26. Kết quả cắt bớt sau khi đo vượt quá ± 10 V.

Khi không có tín hiệu được kết nối với các thiết bị đầu vào chân analog, đầu vào có thể là bất cứ bao nhiêu trong khoảng 10,5V và -10,5V. Điều này hoàn toàn bình thường và không ảnh hưởng tới việc đo khi tín hiệu được kết nối.

b. Đầu ra tương tự

Hình 2.27. Mạch tín hiệu Analog Output

Các khối chính của mạch AO như sau:

• Protection - Mạch bảo vệ tác hại cho bộ đệm khi xảy ra ngắn mạch hoặc quá áp.

• Buffer - Bộ khuếch đại tín hiệu Analog trong khoảng ± 10V và đảm bảo ổn định cho các phụ tải bên ngoài.

• DAC 0 và DAC 1 - Bộ biến đổi từ tín hiệu số sang tương tự.

• AO FIFO - Đảm bảo dữ liệu được chuyển giao cho DACs một cách kịp thời mà không bị ảnh hưởng bởi độ trễ của USB.

• DAC Control - Bộ điều khiển DAC.



Hình 2.28. Đầu ra tương tự kết nối với tải

Khi AO bị những trục trặc nhỏ (có thể bởi NI DAQ dev) ta ngưng vận hành. Mở nguồn lại, thiết bị sẽ được reser về trạng thái 0V.

Dải phạm vi AO: ± 10V.



c. Tín hiệu số DIO

NI USB-6001 có 13 cổng truyền nhận tín hiệu số, gồm: P0<0..7>, P1<0..2>, và P2.0 D GND chân nối đất. Bạn có thể lập trình mỗi dải thành đầu vào hoặc đầu ra. Hình 2.29 là một ví dụ cho thấy P0<0..7> kết nối tín hiệu kỹ thuật số. Bạn cũng có thể cấu hình P1<0..3> và P2.0 tương tự như vậy.



Hình 2.29. Một ví dụ kết nối với tải [10]

1 - P0.0 cấu hình để mở đầu ra kỹ thuật số, điều khiển một đèn Led.

2 - P0.2 cấu hình một tác vụ xuất ra tín hiệu số để điều khiển đèn Led.

3 - P0.4 cấu hình một đầu vào kỹ thuật số, nhận tín hiệu TTL từ cổng biến tần.

4 - P0.7 cấu hình một đầu vào kỹ thuật số để nhận được tín hiệu 0V hoặc 5V từ một công tắc.

Lúc khởi động hệ thống hoặc reset lại, phần cứng thiết lập tất cả các dòng DIO để đầu vào trở kháng cao. Các thiết bị NI DAQ không còn tín hiệu nữa. Mọi dòng điện đều trở lên yếu hơn khi kết nối với nó.

Khi được sử dụng ở chế độ xuất tín hiệu ra, các cấu hình mặc định của cổng kỹ thuật số cho phép nguồn 3.3V hoạt động với giới hạn dòng là ± 4 mA. Các cổng có thể được cấu hình bằng cách sử dụng các hàm API NI-DAQmx, cho phép hoạt động với các mức điện áp khác nhau khi sử dụng kết hợp với một điện trở bên ngoài.



Bảo vệ I/O

Để bảo vệ các thiết bị NI DAQ chống quá áp, thấp áp và quá dòng, một số lỗi, bằng cách sử dụng những hướng dẫn sau đây:

- Nếu bạn cấu hình DIO xuất tín hiệu ra, không kết nối thêm với bất kỳ nguồn tín hiệu nào khác bên ngoài.

- Tương tự, phải hiểu rõ các yêu cầu hiện tại của tải. Không vượt quá giới hạn quy định của thiết bị NI DAQ. National Instruments cũng có một số giải pháp điều hòa tín hiệu.

- Nếu bạn cấu hình DIO như một đầu vào, không cấp điện áp cao hơn phạm vi hoạt động bình thường của nó. DIO có phạm vi hoạt động nhỏ hơn so với các tín hiệu AI.

- Đối với các thiết bị NI DAQ, luôn nối đất cho nó.



d. Nguồn +5V

Hình 2.30. Nguồn +5V

Các khối chính đặc trưng trong mạch nguồn +5V như sau:

• 5 V-Source - Quy định cấp nguồn +5V.

• 5 V-Circuit Protection - Bảo vệ quá áp, quá dòng và ngắn mạch. Các nguồn 5V được giới hạn ở dòng 200mA thông thường. Trong trường hợp ngắn mạch, giới hạn này được giảm hơn nữa để tránh tiêu hao quá mức.

Hình 2.31. Sơ đồ kết nối với tải

Các thiết bị đầu cuối cấp nguồn 5V gồm GND D.5V, được kết nối giữa các cổng 5V và D GND. Dòng được cung cấp bởi các NI DAQ, kết nối với USB. Để đáp ứng thông số kỹ thuật USB, tối đa được phép sử dụng 150mA từ nguồn 5V này.




1   2   3   4   5   6   7   8


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương