Jak zoptymalizować prędkość pomiaru swojego systemu akwizycji danych
System akwizycji danych (DAQ) ma w pewnym momencie swoje ograniczenia w zakresie dokładności i szybkości pomiaru. Istnieje kompromis między dokładnością pomiaru, a szybkością. Jeśli dokładność jest drugorzędna w stosunku do pomiaru i szybkości transakcji, należy wziąć pod uwagę kilka rzeczy.Na rynku istnieje wiele systemów gromadzenia danych. Programiści często wybierają duże systemy DAQ w celu zwiększenia wydajności, ale przy bardzo wysokich kosztach. Często jest to nadmierna inwestycja, płacąc o wiele więcej za wyniki pomiarów, których nie potrzebujesz.
Ten artykuł pokaże, jak zoptymalizować prędkość pomiaru średniej klasy systemu DAQ. DAQ970A firmy Keysight sprosta większości potrzeb testów walidacyjnych Twojego projektu. Dowiesz się, jak wybrać odpowiedni sprzęt i ustawienia konfiguracyjne, które pomogą Ci zoptymalizować pomiar i szybkość transakcji.
Rysunek 1: Obudowa DAQ970A firmy Keysight i jego moduły
Wybór odpowiedniego sprzętu
System akwizycji danych DAQ970A zapewnia 3 gniazda na moduły pomiarowe. Posiada interfejsy LAN i USB do połączenia zdalnego. Jeśli chodzi o prędkość odczytu przez interfejs, LAN i USB mogą łatwo przesyłać zdalnie 5000 odczytów na sekundę. Może osiągnąć wyższe prędkości odczytu, gdyby nie ograniczenia przepustowości w innych częściach systemu gromadzenia danych.
A więc gdzie jest wąskie gardło szybkości w systemie DAQ? DAQ nie przyczynia się do wąskiego gardła szybkości. Wąskie gardło wynika z mechanicznych szybkości przełączania w modułach interfejsu multipleksera. Rysunek 1 przedstawia wybór maksymalnie 8 typów modułów interfejsów i obudowy DAQ970A. Tabela 1 przedstawia przewodnik doboru modułów. Zauważysz, że model DAQM900A ma największą prędkość skanowania 450 kanałów na sekundę, ponieważ wykorzystuje przełączniki półprzewodnikowe. Pozostałe moduły mają wolniejsze prędkości skanowania 250 i 80 kanałów na sekundę, ponieważ używają odpowiednio przekaźników kontaktronowych i przełączników twornikowych. Przełączniki twornikowe mają lepszą zdolność przenoszenia mocy niż przełączniki kontaktronowe.
Tabela 1: Przewodnik po tabeli doboru modułów DAQ970A.
Wskazówki dotyczące konfiguracji sprzętu w celu zwiększenia szybkości czytania
Zmniejszenie obciążenia systemu
Jednym ze sposobów optymalizacji szybkości pomiaru jest zmniejszenie niepotrzebnego obciążenia systemu. Podczas testu automatycznego nie potrzebujesz do działania wyświetlaczy i wskaźników DAQ mainframe. Wszystko to wymaga czasu przetwarzania z systemu DAQ. Możesz wyłączyć cały wyświetlacz na panelu przednim za pomocą polecenia zdalnego. Po wyłączeniu cały wyświetlacz na panelu przednim gaśnie, a wszystkie wskaźniki wyświetlacza z wyjątkiem ERROR są wyłączone.
Wybierz rozdzielczość cyfrowego multimetru DAQ
Wybór rozdzielczości multimetru cyfrowego (DMM) zapewni wymagany poziom szczegółowości. Będziesz potrzebował wystarczającej precyzji, ale jeśli ustawisz powiedzmy 6,5, a wszystko czego potrzebujesz to 5,5, zmarnujesz czas przetwarzania, a tym samym niepotrzebny czas pomiaru.
Rysunek 2: Ustawienia rozdzielczości DAQ DMM za pomocą oprogramowania BenchVue DAQ.
Wybierz zakres pomiarowy
Zwykle, jeśli wykonujesz nieznany pomiar za pomocą multimetru cyfrowego, domyślnie użyjesz automatycznego zakresu. Oznacza to brak ingerencji w ustawienia zakresu i zawsze uzyskiwanie wyników. Inżynierowie, którzy projektują multimetry cyfrowe, spędzili dużo czasu na projektowaniu algorytmu przełączania zakresu, aby nie musieli martwić się o jego ustawienie.
Jeśli jednak chcesz zoptymalizować prędkość pomiaru, dobrze jest wiedzieć, że chociaż Auto-zakres zapewnia wygodę pomiaru, to również podjęcie decyzji o prawidłowym zakresie do każdego pomiaru zajmuje trochę czasu. Inżynierowie testowi zoptymalizują prędkość pomiaru, wybierając określony zakres.
Rysunek 3: Ustawienia zakresu DAQ DMM za pomocą oprogramowania BenchVue DAQ.
Wybór prawidłowego czasu integracji cyklu zasilania (PLC)
Celem czasu integracji PLC jest wyeliminowanie szumu związanego z linią zasilania obecnego przy sygnałach prądu stałego na wejściu. DAQ970A zazwyczaj domyślnie ustawia liczbę PLC na 1. Możesz wybrać właściwy numer PLC, aby skutecznie usunąć szum, a także zoptymalizować prędkość pomiaru. Zwykle, aby znaleźć optymalne ustawienie, trzeba będzie przeprowadzić testy statystyczne. Oznacza to oszczędność kilkuset milisekund na odczyt.
Rysunek 4: Ustawienia DAQ DMM PLC za pomocą oprogramowania BenchVue DAQ.
Jak poprawić szybkość transakcji
Możesz zoptymalizować prędkość transakcyjną DAQ, zmniejszając jego opóźnienie transakcyjne. Zamiast wysyłać jedno polecenie na transakcję, możesz połączyć kilka poleceń w jeden ciąg na transakcję, aby zmniejszyć opóźnienie transakcji. Na przykład wysłanie „ROUT: CLOS (@ 1001) ;: ROUT: OPEN (@ 1001) ;: ROUT: OPEN? (@ 1001)” spowoduje wysłanie trzech poleceń w jednym ciągu do systemu DAQ. Zamiast używać trzech różnych transakcji, które obejmują czas transakcji i opóźnienie, wysłanie tylko jednego polecenia transakcyjnego może zaoszczędzić 50% czasu transakcji.
Podczas wykonywania pomiarów temperatury
Podczas odczytu czujników temperatury DAQ musi przeprowadzić kondycjonowanie sygnału i przejść przez matematyczną konwersję napięcia na temperaturę, aby uzyskać prawidłowe odczyty. Wszystkie te procesy będą wymagały czasu pomiaru.
Aby zoptymalizować prędkość pomiaru, upewnij się, że wybrałeś typ czujnika wystarczająco dobry, aby spełnić wymagania dotyczące dokładności. Czujniki termoparowe są bardzo wszechstronne i wytrzymałe, ale nie tak dokładne jak czujniki RTD. Szybkość pomiaru czujników termoparowych jest większa niż czujników RTD, ponieważ generują one napięcie wyjściowe, podczas gdy czujniki RTD są przetwornikami rezystancyjnymi.
Pomiary termopar wymagają połączeń odniesienia termopar, aby uzyskać bezwzględne pomiary temperatury. Aby zoptymalizować prędkość pomiaru, należy rzadziej mierzyć złącza odniesienia termopar.
Jeśli jesteś doświadczonym inżynierem testów, możesz przeprowadzić konwersję napięcia na temperaturę w swoim komputerze, a nie w samym systemie DAQ. Konieczne będzie zrozumienie metody przeliczania współczynników Seebecka zgodnie z niniejszą notą aplikacyjną https://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5965-7822E.pdf?id=1396849
Podczas wykonywania pomiarów rezystancji
Multimetr cyfrowy zwykle powinien dostarczać prąd i mierzyć napięcie, aby wykonać pomiar rezystancji. Jeśli korzystasz ze źródła prądu stałego, możesz użyć multimetru cyfrowego DAQ do pomiaru tylko napięcia i wstępnie skonfigurować wejście do obliczeń przy użyciu prawa Ohma, aby przekształcić je w pomiar rezystancji. Po prostu mierząc napięcie, można zoptymalizować prędkość pomiaru rezystancji.
Rysunek 6: Pomiar rezystancji przy użyciu źródła prądu stałego.
Wnioski
W tym artykule pokazano, jak zoptymalizować system DAQ pod kątem wydajności, szybkości skanowania i dokładności. Wybór odpowiedniego modułu jest ważny dla typu pomiaru i wymaganej przepustowości. Zrozumienie typu mierzonego sygnału i skonfigurowanie sprzętu w celu zoptymalizowania pomiaru, tak aby zachować odpowiednią wydajność testu. Dzięki zoptymalizowanemu rozwiązaniu testowemu można uzyskać oszczędności kosztów w dłuższej perspektywie. Wyższa przepustowość oznacza wyższe przychody ze sprzedaży i lepsze wykorzystanie sprzętu.
Aby uzyskać więcej informacji na temat rozwiązań systemowych DAQ firmy Keysight, przejdź do:
http://www.keysight.com/find/daq
Ten artykuł pokaże, jak zoptymalizować prędkość pomiaru średniej klasy systemu DAQ. DAQ970A firmy Keysight sprosta większości potrzeb testów walidacyjnych Twojego projektu. Dowiesz się, jak wybrać odpowiedni sprzęt i ustawienia konfiguracyjne, które pomogą Ci zoptymalizować pomiar i szybkość transakcji.
Rysunek 1: Obudowa DAQ970A firmy Keysight i jego moduły
Wybór odpowiedniego sprzętu
System akwizycji danych DAQ970A zapewnia 3 gniazda na moduły pomiarowe. Posiada interfejsy LAN i USB do połączenia zdalnego. Jeśli chodzi o prędkość odczytu przez interfejs, LAN i USB mogą łatwo przesyłać zdalnie 5000 odczytów na sekundę. Może osiągnąć wyższe prędkości odczytu, gdyby nie ograniczenia przepustowości w innych częściach systemu gromadzenia danych.
A więc gdzie jest wąskie gardło szybkości w systemie DAQ? DAQ nie przyczynia się do wąskiego gardła szybkości. Wąskie gardło wynika z mechanicznych szybkości przełączania w modułach interfejsu multipleksera. Rysunek 1 przedstawia wybór maksymalnie 8 typów modułów interfejsów i obudowy DAQ970A. Tabela 1 przedstawia przewodnik doboru modułów. Zauważysz, że model DAQM900A ma największą prędkość skanowania 450 kanałów na sekundę, ponieważ wykorzystuje przełączniki półprzewodnikowe. Pozostałe moduły mają wolniejsze prędkości skanowania 250 i 80 kanałów na sekundę, ponieważ używają odpowiednio przekaźników kontaktronowych i przełączników twornikowych. Przełączniki twornikowe mają lepszą zdolność przenoszenia mocy niż przełączniki kontaktronowe.
| Model | Typ | Prędkość (Ch/sec) | Max (Volts) | Max (Amps) | Pasmo | Przesunięcie termiczne | Komentarz |
| Multiplekser półprzewodnikowy DAQM900A 20 kanałów | Twornik 2-przewodowy (do wyboru 4-przewodowy) | 450 | 120 V | 0,02 A | 10 MHz | < 4 μV | |
| DAQM901A 20 kanałów multiplekser twornikowy + 2 kanały prądowe | Twornik 2-przewodowy (do wyboru 4-przewodowy) | 80 | 300 V | 1 A | 10 MHz | 0 | Wbudowane odniesienie zimnego złącza. 2 dodatkowe kanały prądowe (łącznie 22) |
| DAQM902A 16-kanałowy multiplekser kontaktronowy | Twornik 2-przewodowy (do wyboru 4-przewodowy) | 250 | 300 V | 50 mA | 10 MHz | < 4 μV | Wbudowane odniesienie zimnego złącza. |
| DAQM903A 20 kanałów wzmacniacz / przełącznik GP | SPDT/form C | 120 | 300 V | 1 A | 10 MHz | < 1 μV | |
| DAQM904A Matryca 4 x 8 | SPDT/form C | 120 | 300 V | 1 A | 10 MHz | < 1 μV | |
| DAQM905A Dual 4 ch RF Mux 50 Ω | Wspólny kanał niski | 60 | 42 V | 0,7 A | 2 GHz | < 4 μV | Przepustowość 1 GHz przez przejściówkę BNC-SMB |
| Moduł wielofunkcyjny DAQM907A | dwa 8-bitowe cyfrowe porty I / O 26-bitowy licznik zdarzeń Dwa 16-bitowe wyjścia analogowe | 60 | 42 V 42 V 42 V | 400 mA 10 mA | 100 kHz | Open drain Wybierany próg wejściowy Maksymalne wyjście 40 mA na ramkę | |
| DAQM908A 40-kanałowy multiplekser twornikowy | Twornik 1-przewodowy (wspólny niski) | 60 | 300 V | 10 MHz | < 1 μV | Wbudowane odniesienie zimnego złącza. Brak pomiarów czteroprzewodowych |
Wskazówki dotyczące konfiguracji sprzętu w celu zwiększenia szybkości czytania
Zmniejszenie obciążenia systemu
Jednym ze sposobów optymalizacji szybkości pomiaru jest zmniejszenie niepotrzebnego obciążenia systemu. Podczas testu automatycznego nie potrzebujesz do działania wyświetlaczy i wskaźników DAQ mainframe. Wszystko to wymaga czasu przetwarzania z systemu DAQ. Możesz wyłączyć cały wyświetlacz na panelu przednim za pomocą polecenia zdalnego. Po wyłączeniu cały wyświetlacz na panelu przednim gaśnie, a wszystkie wskaźniki wyświetlacza z wyjątkiem ERROR są wyłączone.
Wybierz rozdzielczość cyfrowego multimetru DAQ
Wybór rozdzielczości multimetru cyfrowego (DMM) zapewni wymagany poziom szczegółowości. Będziesz potrzebował wystarczającej precyzji, ale jeśli ustawisz powiedzmy 6,5, a wszystko czego potrzebujesz to 5,5, zmarnujesz czas przetwarzania, a tym samym niepotrzebny czas pomiaru.
Rysunek 2: Ustawienia rozdzielczości DAQ DMM za pomocą oprogramowania BenchVue DAQ.
Wybierz zakres pomiarowy
Zwykle, jeśli wykonujesz nieznany pomiar za pomocą multimetru cyfrowego, domyślnie użyjesz automatycznego zakresu. Oznacza to brak ingerencji w ustawienia zakresu i zawsze uzyskiwanie wyników. Inżynierowie, którzy projektują multimetry cyfrowe, spędzili dużo czasu na projektowaniu algorytmu przełączania zakresu, aby nie musieli martwić się o jego ustawienie.
Jeśli jednak chcesz zoptymalizować prędkość pomiaru, dobrze jest wiedzieć, że chociaż Auto-zakres zapewnia wygodę pomiaru, to również podjęcie decyzji o prawidłowym zakresie do każdego pomiaru zajmuje trochę czasu. Inżynierowie testowi zoptymalizują prędkość pomiaru, wybierając określony zakres.
Rysunek 3: Ustawienia zakresu DAQ DMM za pomocą oprogramowania BenchVue DAQ.
Wybór prawidłowego czasu integracji cyklu zasilania (PLC)
Celem czasu integracji PLC jest wyeliminowanie szumu związanego z linią zasilania obecnego przy sygnałach prądu stałego na wejściu. DAQ970A zazwyczaj domyślnie ustawia liczbę PLC na 1. Możesz wybrać właściwy numer PLC, aby skutecznie usunąć szum, a także zoptymalizować prędkość pomiaru. Zwykle, aby znaleźć optymalne ustawienie, trzeba będzie przeprowadzić testy statystyczne. Oznacza to oszczędność kilkuset milisekund na odczyt.
Rysunek 4: Ustawienia DAQ DMM PLC za pomocą oprogramowania BenchVue DAQ.
Jak poprawić szybkość transakcji
Możesz zoptymalizować prędkość transakcyjną DAQ, zmniejszając jego opóźnienie transakcyjne. Zamiast wysyłać jedno polecenie na transakcję, możesz połączyć kilka poleceń w jeden ciąg na transakcję, aby zmniejszyć opóźnienie transakcji. Na przykład wysłanie „ROUT: CLOS (@ 1001) ;: ROUT: OPEN (@ 1001) ;: ROUT: OPEN? (@ 1001)” spowoduje wysłanie trzech poleceń w jednym ciągu do systemu DAQ. Zamiast używać trzech różnych transakcji, które obejmują czas transakcji i opóźnienie, wysłanie tylko jednego polecenia transakcyjnego może zaoszczędzić 50% czasu transakcji.
Podczas wykonywania pomiarów temperatury
Podczas odczytu czujników temperatury DAQ musi przeprowadzić kondycjonowanie sygnału i przejść przez matematyczną konwersję napięcia na temperaturę, aby uzyskać prawidłowe odczyty. Wszystkie te procesy będą wymagały czasu pomiaru.
Aby zoptymalizować prędkość pomiaru, upewnij się, że wybrałeś typ czujnika wystarczająco dobry, aby spełnić wymagania dotyczące dokładności. Czujniki termoparowe są bardzo wszechstronne i wytrzymałe, ale nie tak dokładne jak czujniki RTD. Szybkość pomiaru czujników termoparowych jest większa niż czujników RTD, ponieważ generują one napięcie wyjściowe, podczas gdy czujniki RTD są przetwornikami rezystancyjnymi.
Pomiary termopar wymagają połączeń odniesienia termopar, aby uzyskać bezwzględne pomiary temperatury. Aby zoptymalizować prędkość pomiaru, należy rzadziej mierzyć złącza odniesienia termopar.
Jeśli jesteś doświadczonym inżynierem testów, możesz przeprowadzić konwersję napięcia na temperaturę w swoim komputerze, a nie w samym systemie DAQ. Konieczne będzie zrozumienie metody przeliczania współczynników Seebecka zgodnie z niniejszą notą aplikacyjną https://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5965-7822E.pdf?id=1396849
Podczas wykonywania pomiarów rezystancji
Multimetr cyfrowy zwykle powinien dostarczać prąd i mierzyć napięcie, aby wykonać pomiar rezystancji. Jeśli korzystasz ze źródła prądu stałego, możesz użyć multimetru cyfrowego DAQ do pomiaru tylko napięcia i wstępnie skonfigurować wejście do obliczeń przy użyciu prawa Ohma, aby przekształcić je w pomiar rezystancji. Po prostu mierząc napięcie, można zoptymalizować prędkość pomiaru rezystancji.
Rysunek 6: Pomiar rezystancji przy użyciu źródła prądu stałego.
Wnioski
W tym artykule pokazano, jak zoptymalizować system DAQ pod kątem wydajności, szybkości skanowania i dokładności. Wybór odpowiedniego modułu jest ważny dla typu pomiaru i wymaganej przepustowości. Zrozumienie typu mierzonego sygnału i skonfigurowanie sprzętu w celu zoptymalizowania pomiaru, tak aby zachować odpowiednią wydajność testu. Dzięki zoptymalizowanemu rozwiązaniu testowemu można uzyskać oszczędności kosztów w dłuższej perspektywie. Wyższa przepustowość oznacza wyższe przychody ze sprzedaży i lepsze wykorzystanie sprzętu.
Aby uzyskać więcej informacji na temat rozwiązań systemowych DAQ firmy Keysight, przejdź do:
http://www.keysight.com/find/daq
