Аналоговый ввод

Аналоговый вывод

Аналоговый ввод

Аналоговый ввод и вывод в контроллере NI PCI 6621 в среде LabView.

Лабораторная работа №4.

Контрольные вопросы

Лабораторный отчет

· Название лабораторной работы, цель работы и что было достигнуто в ходе выполнения.

· Описание работы вашей программы. Если вы выполнили любое из дополнительных заданий, подробно изложите порядок ваших действий.

· Приведите по крайней мере три способа применения вашего программного вольтметра.

1. Сколько портов ввод/вывода у платы NI PCI 6621?

2. Сколько линий у каждого порта?

3. Чему равен высокий и низкий уровень выходного сигнала?

4. Какая максимальная рабочая частота портов ввод/вывода?

5. Какие еще устройства реализованы на линиях ввод/вывода у NI PCI 6621?

2006 г. Доц. КФТТ Ивашенков О.Н.

Цель работы:

5. Научиться основным принципам работы в графической среде LabVIEW

6. Создать аналоговый и цифровой вольтметры, измеряющие сигнал с симулятора генератора.

7. Создать аналоговый и цифровой вольтметры, измеряющие реальные сигналы с контроллера NI PCI 6621. Провести контрольные измерения.

8. Написать программу в среде LabView, реализующую генератор импульсов специальной формы на основе NI PCI 6621 на основе симулятора и без него. Провести измерения.

Первичную информацию о приемах работы в графической среде LabVIEW можно получить в документе «Введение в LabVIEW 7.doc»

Многофункциональное устройство сбора данных NI (National Instruments) PCI 6621.

Данный контроллер, относящийся к М-серии, инсталлируется в PCI слот материнской платы. Он имеет входы и выходы для аналоговых сигналов, цифровые входы-выходы (3 порта по 8 линий), а также генератор и таймеры-счетчики, выведенные на те же линии цифрового ввода-вывода.

Число каналов	8 дифференциальных или 16 одиночный
Разрядность АЦП	16 бит
Скорость передачи данных:	0 - 250 килосэмплов/с
Разрешение по времени	50 нс
Пределы измерения:	±10 В, ±5 В,±1 В, ±0.2 В
Ширина полосы частот (-3 дБ)	700 кГц
Размер буфера FIFO	4.095 сэмплов (отсчетов)

Число каналов
Разрядность ЦАП	16 бит
Скорость передачи данных:	740 килосэмплов/с
Разрешение по времени	50 нс
Пределы измерения:	±10 В
Выходной ток	±5 мА
Размер буфера FIFO	8.191 сэмплов (отсчетов)

В основных спецификациях устройств сбора данных, доступных для большинства продуктов, указываются количество входных каналов, частота оцифровки, разрешение и входной диапазон напряжений, поддерживаемые данным устройством.

· Количество каналов – для приборов с однопроводными и дифференциальными аналоговыми каналами ввода сигналов обычно указывается число входов обоих типов. Однопроводные входы имеют общую землю и используются в случае, когда входной сигнал имеет высокую амплитуду (свыше 1 В), и когда провода, соединяющие источник сигнала и оборудование аналогового ввода, обладают длиной менее 4,5 м. Если входные сигналы не удовлетворяют этим требованиям, то используются дифференциальные входы. В этом случае каждый вход устройства сбора данных имеет собственную «землю», что приводит к устранению синфазного шума в проводах и уменьшению числа ошибок.

· Частота оцифровки – данный параметр определяет то, насколько часто происходит аналого-цифровое преобразование входного сигнала. Более высокая частота оцифровки позволяет получить большее количество отсчётов за одинаковое время, т.е. лучше «прописать» форму исходного сигнала. Оцифровка данных может производиться несколькими аналогово-цифровыми преобразователями (АЦП) одновременно или одним АЦП в режиме мультиплексирования, которое является стандартный методом измерения сигналов на с нескольких входных каналов с помощью одного АЦП. В этом режиме АЦП сначала оцифровывает один канал, затем переключается на другой, и так далее.

· Разрешение АЦП – это количество бит, используемое АЦП для представления аналогового сигнала в цифровом виде. Чем выше разрешение АЦП, тем большее количество интервалов используется для разбиения входного диапазона, и тем меньше минимальное измеряемое изменение напряжения. На рис. 3 показана синусоидальная волна и соответствующий ей цифровой образ, полученный с помощью идеального 3-битного АЦП. Преобразователь с разрешением 3 бита (который на самом деле почти нигде не используется, но является хорошим примером) делит диапазон аналогового сигнала на 2³ = 8 интервалов. Каждый интервал представляется двоичным числом между 000 и 111. Очевидно, что в данном случае цифровое представление не очень хорошо соответствует исходному аналоговому сигналу, поскольку информация при преобразовании была потеряна. Однако при увеличении разрешения до 16 бит, количество интервалов измерения АЦП возрастает с 8 до 65 536, что позволяет получать очень точное цифровое представление аналоговых сигналов

Рис. 1. Синусоидальная волна, оцифрованная с разрешением 3 бита.

· Диапазон измерений – диапазон уровней напряжения входных сигналов, который способен оцифровать АЦП. В многофункциональных приборах DAQ компании NI имеется возможность настройки диапазона измерений сигналов и, таким образом, работать с сигналами различного уровня. Приведение амплитуды сигнала к входному диапазону АЦП позволяет полностью использовать все доступное разрешение преобразователя.

· Ширина кода – диапазон измерений, разрешение и усиление устройства сбора данных определяют минимальное измеряемое изменение сигнала. Это изменение напряжения соответствует одному младшему значащему разряду (МЗР) цифрового представления сигнала и обычно называется шириной кода. Идеальная ширина кода находится путём деления диапазона измерений напряжения на коэффициент усиления и количество интервалов, на которые может быть разбит входной диапазон сигнала пре его оцифровке (двойка, возведённая в степень, равную величине разрешения АЦП). Например, один из 16-разрядных многофункциональных приборов NI DAQ 6030E предоставляет выбор между входными диапазонами сигналов 0-10 В и ±10 В и коэффициентами усиления 1, 2, 5, 10, 20, 50 или 100. При диапазоне от 0 до 10 В и усилении 100, идеальная ширина кода определяется следующим выражением: 10 / ( 100 * 216) = 1,5 мкВ