Introducere

Condiţionarea semnalului este o componentă importantă a sistemului DAQ. Lipsa sau condiţionarea incorectă a semnalului poate conduce la măsurători imprecise sau incorecte. Acest capitol tratează diferite tipuri de condiţionare a semnalului şi arată cum se conectează corect traductoarele la sistemele de condiţionare a semnalului sau la plăcile DAQ.

2.1 Tipuri de condiţionare a semnalului

Adesea, semnalele electrice, pe care le produc traductoarele, nu sunt bine condiţionate sau improprii pentru măsurarea cu placă DAQ. De aceea, perifericele de condiţionare a semnalului trebuie să condiţioneze semnalele corect. Câteva tipuri comune de condiţionare a semnalului sunt:

• Amplificarea

• Excitaţia traductorului

• Linearizarea

• Izolarea

• Filtrarea

Figura 2.1 arată câteva tipuri comune de traductoare/semnale şi condiţionarea de semnal cerută.

Amplificarea

Cel mai comun tip de condiţionare de semnal este amplificarea. De exemplu, pentru a creşte rezoluţia, trebuie amplificat nivelul mic al semnalelor date de termocuple. Perifericele pentru condiţionare de semnal linearizează nivelele de tensiune de la termocuple astfel că o simplă funcţie de scalare poate converti tensiunea în temperatură. Se vor trata mai multe detalii despre amplificare şi rezoluţie când se va prezenta amplificatorul de instrumentaţie de pe placa DAQ. Aceleaşi concluzii care se referă la amplificatorul de instrumentaţie de pe placa DAQ se aplică la amplificatorul din hardware-ul pentru condiţionare de semnal.

Amplificarea are următoarele avantaje:

• Maximizează utilizarea gamei digitizorului şi creşte rezoluţia efectivă a semnalului.

• Creşte raportul semnal-zgomot (SNR = signal-to-noise ratio).

O raţiune pentru a amplifica nivelul mic al semnalelor de lângă sursa de semnal, în loc de a folosi numai amplificatorul de pe placa DAQ, este creşterea SNR. Se consideră cazul când se amplifică semnalul numai pe placa DAQ. Placa DAQ “vede” şi digitizează orice zgomot care intră pe firele de legătură de-a lungul traseului parcurs de semnal. Insă, dacă se amplifică semnalul lângă sursa de semnal, raportul zgomot (care intră pe firele de legătură)- semnal (transportat pe ele) este mai mic.

Figura 2.2. Semnalele amplificate lângă sursă cresc SNR

Fire de legătură

Se poate micşora zgomotul, pe care îl înregistrează firele de legătură, prin utilizarea cablurilor protejate sau răsucite pereche şi prin micşorarea lungimii firelor. De asemenea, ţinând firele de semnal departe de cablurile de putere de c.a. şi monitoare se va micşora zgomotul de 50/60 Hz.

Excitaţia traductoarelor

Unele traductoare, ca mărcile tensometrice şi termorezistenţele, necesită tensiuni sau curenţi de excitaţie din exterior. Hardware-ul pentru condiţionare de semnal realizează excitaţia necesară.

Linearizare

Hardware pentru condiţionare de semnal linearizează, de asemenea, nivelele de tensiuni de la traductoare astfel că o simplă funcţie de scalare poate converti tensiunea la fenomenul măsurat. VI-urile utilitare DAQ din LabVIEW realizează, prin software, linearizarea pentru un număr de diferite traductoare comune – mărci tensometrice, termistoare, RTD-uri şi termocuple.

Izolare

Altă utilizare comună pentru condiţionare de semnal este de a izola, pentru scopuri de siguranţă, semnalele traductorului de computer. Sistemul fiind monitorizat, poate conţine tranziţii de înaltă tensiune care pot distruge computerul sau face rău operatorului. De exemplu, nu se vor conecta direct semnale digitale utilizate în cercetare şi medii industriale la o placă DAQ fără unele tipuri de izolare, datorită posibilităţii apariţiei unor înalte vârfuri de tensiune.

Figura 2.3 arată două module pentru condiţionare de semnal care izolează semnalele. SCXI-1162 realizează până la 450 Vrms izolare între porturi şi port la masă pentru aplicaţii I/O digitale. SCXI-1121 realizează până la 250 Vrms izolare între masă şi oricare dintre canalele de intrare analogică de pe modul.

Figura 2.3. Izolare analogică şi digitală

Filtrare

Condiţionarea de semnal filtrează, adesea, semnalele nedorite. De exemplu, perifericele pentru condiţionare de semnal pot conţine filtre trece-jos care elimină frecvenţele înalte ce pot produce date eronate. O utilizare comună a unui filtru trece-jos este cea în care filtrează zgomotul de reţea de 50 Hz prezent în majoritatea laboratoarelor şi fabricilor. Unele plăci DAQ şi accesorii pentru condiţionare de semnal au filtre trece-jos gata construite intern. De exemplu, SCXI-1100 amplificator multiplexor are un comutator de selectare a filtrelor pentru 4 Hz şi 10 KHz. Filtrul de 4 Hz este optim pentru eliminarea zgomotului de reţea de 50 Hz din semnalele care sunt achiziţionate la rate mici de eşantionare, cum este temperatura. Figura 2.5 arată un filtru trece-jos pasiv unipolar şi răspunsul său în frecvenţă. Frecvenţa de cădere, sau frecvenţa la o cădere de 3 dB (f3dB), este 1/2πRC.

Figura 2.5. Filtru trece-jos unipolar

Filtrele speciale trece-jos sau antialiasing sunt utilizate, adesea, când se digitizează semnale analogice de c.a. utilizând o placă A/D. Filtrele antialiasing asigură că semnalul de intrare nu încalcă criteriul Nyquist şi că se poate eşantiona adecvat semnalul la o rată dorită. Filtrele antialiasing au o pantă foarte constantă şi adesea o frecvenţă programabilă de tăiere. Figura 2.6 arată răspunsul unui filtru antialiasing de pe NB-A2100 care atenuează 90 dB în 1/6 dintr-o octavă.

Figura 2.6. Răspunsul unui filtru antialiasing

Notă: O decadă este de 10x variaţia în frecvenţă (De exemplu, 1, 10, 100, 1,000, ş.a.m.d). O octavă este de 2x variaţia în frecvenţă (De exemplu, 1, 2, 4, 8 ş.a.m.d.).

2.2 Clase pentru condiţionare de semnal

Prin ruperea gamei largi de produse pentru condiţionare de semnal în câteva clase, se poate simplifica procesul de alegere a formei corespunzătoare a condiţionării de semnal pentru aplicaţii specifice.

- Condiţionare pe placă plug-in – Schema de condiţionare de semnal este direct pe placa DAQ.

- Digitizare – O cutie externă condiţionează şi digitizează semnalul şi îl trimite la computer prin intermediul unei magistrale corespunzătoare sau standardizată ca portul paralel, RS-232, sau GPIB.

- Digitizare şi procesare – O cutie externă condiţionează, digitizează şi procesează semnalul şi-l trimite la computer prin intermediul unei magistrale corespunzătoare sau standardizată ca RS-232 sau GPIB.

- Modular conectat direct – O casetă externă constând dintr-un sistem cu două porturi, care introduce semnalul necondiţionat pe un port şi scoate semnalul condiţionat de la al doilea port la o placă DAQ cuplată direct în PC.

2.3 SCXI

Extensiile de condiţionare de semnal pentru instrumentaţie (SCXI) constituie un sistem multicanal de condiţionare a semnalelor, de înaltă performanţă. Figura 2.11 arată cele două moduri de cum se poate utiliza SCXI – ca un sistem deschis de interfaţare de instrumentaţie pentru plăcile DAQ cuplate direct sau ca un sistem de digitizare extern care este capabil de I/O la distanţă.

Figura 2.12 arată componentele unui sistem SCXI. Un sistem SCXI constă dintr-un şasiu SCXI care adăposteşte modulele pentru condiţionare de semnal (şi, de asemenea, un modul DAQ dacă se utilizează SCXI ca un sistem DAQ extern); blocuri terminale şi ansamble conector-carcasă care se cuplează direct pe panoul frontal al modulelor; şi un ansamblu de cabluri care conectează sistemul SCXI la o placă DAQ sau la un port paralel. Sistemul SCXI poate fi programat utilizând limbajul de programare grafică LabVIEW.

Module SCXI

National Instruments produce o gamă de module SCXI pentru şasiul SCXI. Diverse module de intrare analogică pot multiplexa, amplifica, filtra şi izola semnalele. Unele module au tensiuni şi curenţi de excitaţie şi reţele complete de semi-punte pentru traductoare cum sunt mărcile tensometrice sau termorezistenţele. Modulele pot accepta atât intrări de tensiune cât şi de curent. Modulele digitale izolează semnalele digitale prin relee sau optocuploare. Anexa listează câteva module SCXI ale lui National Instruments.

Trecere în revistă a funcţionării SCXI

Cum se arată în figura 2.13, şasiul SCXI adăposteşte modulele SCXI, tensiunea de alimentare şi controlează liniile de date şi comandă ale magistralei SCXI. Magistrala analogică transferă semnale analogice de la toate modulele rezidente la placa DAQ prin intermediul unui cablu care conectează unul din module la placa DAQ. Liniile digitale ale plăcii DAQ comunică cu controlerul şasiului SCXI şi manevrează magistrala digitală, care controlează funcţionarea şasiului.

Modulele analogice SCXI pot opera în două moduri:

• Mod paralel – modulele nu realizează multiplexarea semnalelor ci, pur şi simplu, trece semnalele condiţionate direct la placa DAQ.

• Mod multiplexat – semnalele analogice de intrare sunt multiplexate într-o singură placă DAQ. In acest mod, placa DAQ este cablată pentru numai un modul SCXI într-un şasiu.

Software pentru SCXI

Software-ul driver NI-DAQ simplifică programarea sistemelor SCXI. Funcţiile NI-DAQ din LabVIEW se pot apela aşa cum se arată în figura 2.14.

2.4 Consideraţii privind zgomotul şi trasee în câmp

După ce s-a tratat despre semnale, traductoare şi componente pentru condiţionare de semnal ale sistemului nostru DAQ, se poate gândi că măsurarea semnalelor cu un subsistem de condiţionare a semnalelor sau chiar o placă DAQ este tot aşa de simplu ca legarea sursei de semnal la terminalele unui amplificator. Din păcate, pentru majoritatea semnalelor şi uzual pentru semnale analogice, aceasta nu este cazul. Apare nevoia de cunoştinţe despre natura sursei de semnal, o configuraţie convenabilă pentru împământarea amplificatorului pe condiţionatorul de semnal sau placa DAQ şi o schemă cablată corespunzător pentru a realiza o măsurare precisă şi fără zgomot. Integritatea datelor achiziţionate depinde de întregul traseu al semnalului analogic sau digital. Condiţia prealabilă pentru aplicarea tehnicilor bune de măsurare când se utilizează hardware-ul pentru condiţionare de semnal sau placă DAQ este de a înţelege tipul sursei de semnal şi a sistemelor de măsurare.

Tipuri de semnale

De amintit că un semnal de tensiune este măsurat ca diferenţa de potenţial între două puncte. O sursă de semnal poate face parte din una din categoriile – împământate sau flotante. Un sistem de măsurare poate fi – diferenţial, împământat, sau semnal fără referinţă (NRSE).

Figura 2.16. Tipuri de surse de semnal şi sisteme de măsurare

Sursă de semnal împământat

O sursă împământată este una în care semnalele de tensiune au ca referinţă masa clădirii. Deoarece ele sunt conectate la masa clădirii, ele împart o masă comună cu placa DAQ. Cele mai comune exemple de surse împământate care sunt legate la masa clădirii sunt generatoarele de semnal şi sursele de putere.

Notă: Masele a două surse împământate de semnal nu vor fi în general la acelaşi potenţial. Diferenţa potenţialului de masă între două instrumente conectate la acelaşi sistem de putere al clădirii este tipic între 10 mV şi 200 mV; însă, diferenţa poate fi mai mare dacă circuitele de distribuire ale puterii nu sunt corect conectate.

Figura 2.17. Sursă de semnal împământată

Sursă de semnal flotantă

O sursă flotantă este o sursă în care semnalul de tensiune nu are o referinţa absolută, ca masa sau nulul clădirii. Câteva exemple comune de surse de semnal flotante sunt bateriile, sursele de semnal alimentate cu baterii, termocuplele, transformatoarele, amplificatoarele de izolare şi orice instrument care îşi variază semnalul de ieşire. De reţinut că nici-un terminal al sursei nu are referinţa la masa de ieşire electrică. Deci, fiecare terminal este independent faţă de masă.

Figura 2.18. Sursă de semnal flotantă

Sistem de măsurare diferenţial

Un sistem de măsurare diferenţial sau fără referinţă nu are nici-o intrare legată la o referinţă fixată ca masa sau împământarea clădirii. Plăcile DAQ cu amplificatoare de instrumentaţie pot fi configurate ca sisteme de măsurare diferenţiale. Figura 2.19 descrie o implementare a unui sistem de măsurare diferenţial cu 8 canale care este utilizat în plăcile seriei MIO-16.

Multiplexoarele analogice sunt utilizate în calea de semnal pentru a creşte numărul canalelor de măsurare în timp ce se utilizează un singur amplificator de instrumentaţie. Pentru această placă, pinul numit AIGND, masa de intrare analogică, este masa sistemului de măsurare.

Un sistem de măsurare diferenţial ideal răspunde numai la diferenţa de potenţial dintre cele două intrări ale sale – (+) şi (-). Orice tensiune măsurată, cu referinţa la masa amplificatorului de instrumentaţie, prezentă la ambele intrări ale amplificatorului este referită ca o tensiune de mod-comun. Un sistem de măsurare diferenţial ideal rejectează complet (nu măsoară) tensiunea de mod-comun. Dispozitivele practice, însă, limitează această abilitate de a rejecta tensiunea de mod-comun. Gama tensiunii de mod-comun limitează variaţia de tensiune permisă pe fiecare intrare cu referinţă la masa sistemului de măsurare. Violarea acestei restricţii conduce nu numai la erori de măsurare dar, adesea, la posibile defectări ale componentelor de pe placă. Termenul de gamă a tensiunii de mod-comun măsoară abilitatea unei plăci DAQ, în mod diferenţial, de a rejecta semnalul de tensiune de mod-comun.

Figura 2.20. Tensiune de mod-comun

Se măsoară tensiunea de mod-comun, Vcm, cu referinţa la masa plăcii DAQ şi se calculează utilizând următoarea formulă:

unde

V+ = Tensiunea la terminalul neinversor al sistemului de măsurare cu referinţa la masa amplificatorului de instrumentaţie

V- = Tensiunea la terminalul inversor al sistemului de măsurare cu referinţa la masa amplificatorului de instrumentaţie

Gama tensiunii de mod-comun depinde de mărimea semnalului diferenţial de intrare Vdiff = V+ - V- şi de alegerea gamei şi amplificării plăcii. De exemplu, pentru AT-MIO-16, gama permisă pentru tensiunea de mod-comun este:

unde valoarea maximă pentru Vdiff este:

Gama ±10 V Vdiff (max) = ±10 V

Gama 0 la 10 V Vdiff (max) = 10 V

Gama ± 5 V Vdiff (max) = ± 5 V

De exemplu, dacă Vdiff este 20 mV şi amplificarea este 500, cea mai mare tensiune de mod-comun pe care o poate rejecta placa este de ±7 V.

Dacă tensiunea de mod-comun a semnalului de intrare depăşeşte ± 7 V raportată la masa lui AT-MIO-16, este necesar să se limiteze mărimea flotării care apare între masa semnalului şi masa plăcii.

Sistem de măsurare împământat

Un sistem de măsurare împământat sau cu referinţă la masă este similar unei surse împământate în care măsurarea este făcută faţă de masă. Figura 2.21 descrie un sistem de măsurare împământat cu 16 canale. Acesta este cunoscut ca un sistem de măsurare nesimetric cu referinţa la masă - ground-referenced single-ended (GRSE).

O variantă a tehnicii de măsurare nesimetrice, cunoscută ca sistem de măsurare nesimetric fără referinţă - nonreferenced single-ended (NRSE), este adesea găsită în plăcile DAQ. Un sistem de măsurare NRSE este descris în figura 2.22. Intr-un sistem de măsurare NRSE, toate măsurătorile sunt făcute cu referinţa la un singur nod Analog Input Sense (AISENSE), dar potenţialul la acest nod poate varia faţă de masa sistemului de măsurare (AIGND).

Acum că s-au identificat diferitele tipuri de surse de semnal şi sisteme de măsurare, se poate trata sistemul de măsurare adecvat pentru fiecare tip de sursă de semnal.

Măsurarea surselor de semnal împământate

O sursă de semnal împământată este cel mai bine măsurată cu un sistem de măsurare diferenţial sau NRSE. Figura 2.23 arată capcana utilizării unui sistem de măsurare cu referinţa la masă pentru a măsura o sursă de semnal împământată. In acest caz, tensiunea măsurată, Vm, este suma tensiunii de semnal, Vs şi diferenţa de potenţial, DVg, care există între masa sursei de semnal şi masa sistemului de măsurare. Această diferenţă de potenţial nu este în general un nivel de c.c., astfel, rezultatul este un sistem de măsurare cu zgomot arătând adesea componente ale frecvenţei de reţea (50/60 Hz) în citiri. Zgomotul introdus de bucla de masă poate avea atât componente de c.a. cât şi de c.c., introducând, astfel, erori de offset la fel ca zgomotul din măsurători. Diferenţa de potenţial dintre cele două mase cauzează un curent prin interconexiuni. Acest curent este numit curent al buclei de masă.

Figura 2.23. Utilizarea unui sistem de măsurare împământat pentru a măsura semnale împămîntate (Incorect)

Se poate utiliza un sistem cu referinţă la masă dacă nivelele tensiunii de semnal sunt mari şi firele de conectare între sursă şi dispozitivul de măsurare au o impedanţă mică. In acest caz, măsurarea tensiunii de semnal este degradată de bucla de masă, dar degradarea poate fi tolerabilă. Polaritatea unei surse de semnal împământate trebuie să fie observată cu grijă înainte de conectarea ei la un sistem de măsurare cu referinţă la masă deoarece sursa de semnal poate fi scurtcircuitată la masă, putând duce la defectarea sursei de semnal.

Pe o placă DAQ tipică cum este MIO-16, atât configuraţiile de intrare diferenţiale cât şi NRSE produc o măsurare fără referinţă. Cu oricare din aceste configuraţii, orice diferenţă de potenţial între referinţele sursei şi dispozitivul de măsurare apare ca tensiune de mod-comun pentru sistemul de măsurare şi este scăzut din semnalul măsurat. Aceasta este ilustrată în figura 2.24.

Figura 2.24. Măsurarea unui semnal împământat utilizând un sistem de măsurare diferenţial

Măsurarea surselor flotante

Se pot măsura surse de semnal flotante cu sisteme de măsurare diferenţiale, împământate şi NRSE. In cazul sistemului de măsurare diferenţial, însă, ar trebui să se verifice că nivelul tensiunii de mod-comun al semnalului cu referinţă la masa sistemului de măsurare rămâne în gama intrării de mod-comun a dispozitivului de măsurare. Specificaţiile dispozitivului de măsurare prezintă, uzual, gama intrării de mod-comun.

Dacă se utilizează un sistem de măsurare diferenţial sau unul NRSE, o varietate de fenomene – de exemplu, curenţii de polarizare de la intrarea amplificatorului de instrumentaţie – poate deplasa nivelul tensiunii sursei flotante în afara gamei valide de intrare a unei plăci DAQ. Pentru a ancora acest nivel de tensiune la o referinţă oarecare, sunt conectate rezistoare de polarizare între fiecare cablu de conectare şi masa sistemului de măsurare utilizat, cum este ilustrat în figura 2.25. Aceste rezistoare realizează o cale de c.c. de la intrările amplificatorului de instrumentaţie la masa acestuia. Aceste rezistoare trebuie să fie de o valoare suficient de mare pentru a permite sursei să floteze faţă de referinţa măsurării şi nu încarcă sursa de semnal, dar suficient de mică pentru a ţine tensiunea în gama de intrare a plăcii. Tipic, valori între 10 kW şi 100 kW lucrează bine cu surse de joasă impedanţă ca termocuplele şi ieşirile modulelor pentru condiţionare de semnal.

Dacă semnalul de intrare este cuplat în c.c., este necesar numai un rezistor conectat de la intrarea (-) la masa sistemului de măsurare pentru a satisface calea cerută pentru curentul de polarizare, dar acesta se leagă la un sistem dezechilibrat dacă impedanţa sursei de semnal este relativ înaltă. Sistemele echilibrate sunt dezirabile din punct de vedere al imunităţii la zgomot. In consecinţă, trebuie să se utilizeze două rezistoare de valori egale – una de la intrarea (+) a semnalului şi alta de la intrarea (-) a semnalului la masă – dacă impedanţa sursei de semnal este mare. Un singur rezistor de polarizare este suficient pentru surse cuplate în c.c. de joasă impedanţă ca termocuplele. Dacă semnalul de intrare este cuplat în c.a., sunt necesare două rezistoare de polarizare pentru a satisface calea necesară pentru curenţii de polarizare ai amplificatorului de instrumentaţie.

Rezistoarele (10 kW< R < 100 kW) realizează o cale de revenire la masă pentru curenţii de polarizare de la intrarea amplificatorului de instrumentaţie. Numai R2 este necesar pentru surse de semnal cuplate în c.c. Pentru surse cuplate în c.a., R1 = R2.

Figura 2.25. Ancorarea curenţilor utilizând rezistoare de polarizare

Notă: Semnalele cuplate în c.c. au componente atât de c.a. cât şi de c.c., pe când semnalele cuplate în c.a. nu au componente de c.c. (sau offset).

In general, este preferabil un sistem de măsurare diferenţial deoarece el rejectează nu numai erorile induse de buclele de masă, dar şi zgomotul captat din mediu. Configuraţiile nesimetrice, pe de altă parte, creează de două ori mai multe canale de măsurare dar sunt justificate numai dacă amplitudinea erorilor induse este mai mică decât precizia cerută pentru date. Se pot utiliza conexiuni de intrare simple când toate semnalele de intrare îndeplinesc următoarele criterii:

• Semnalele de intrare sunt de nivel înalt (mai mari decât 1 V, empiric)

• Cablurile de semnal sunt scurte şi trec printr-un mediu fără zgomot sau este protejat adecvat.

• Toate semnalele de intrare pot împărţi un semnal de referinţă comun la sursă.

Atunci când sistemul nu îndeplineşte unul din criteriile de mai sus trebuie utilizate conexiuni diferenţiale. Figura 2.27 prezintă sumar conexiunile de intrare analogică.

Impedanţa sursei

De asemenea, trebuie să se ia în consideraţie impedanţa sursei de semnal. Sursele de semnal cum sunt bateriile, termorezistenţele, mărcile tensometrice şi termocuplele au o foarte mică impedanţă a sursei. Uzual, se pot conecta direct aceste tipuri de surse la placa DAQ sau la hardware pentru condiţionare de semnal. Dacă o sursă are o impedanţă mare, conectarea sursei direct la o placă plug-in conduce la măsurători eronate. Pentru măsurări mai bune trebuie menţinut foarte mic raportul impedanţei sursei la impedanţa de intrare a plăcii plug-in. De exemplu,

2.5 Conectarea traductoarelor la sistemul SCXI

VI-urile utilitare DAQ din LabVIEW includ funcţii de conversie a traductoarelor pentru a evalua funcţiile de transfer ale termocuplelor, mărcilor tensometrice şi termorezistenţelor.

Atenţie: Acest capitol tratează conectarea diferitelor traductoare la diferite module SCXI. Nu se vor conecta traductoare cu înaltă tensiune de mod-comun la aceste module, înainte de a se verifica dacă tensiunea de mod-comun este în limitele specificate. Neverificarea limitelor specificate ale tensiunii de mod-comun poate produce defecţiuni în sistemul SCXI şi este un pericol potenţial.

Termocuple

Se poate utiliza amplificatorul cu multiplexare SCXI‑1100 pentru a condiţiona până la 32 de semnale de la termocuple. Dacă se doreşte izolare, se poate utiliza amplificatorul de izolaţie SCXI‑1120, cu care se pot măsura până la opt canale. Dacă termocuplele sunt izolate sau neraportate la masă, termocuplele produc un semnal flotant. Deci, înainte de a măsura, trebuie puse la masă termocuplele. Dacă nu se pun la masă termocuplele, se pot achiziţiona citiri imprecise.

Avertisment: Pentru a evita zgomotul şi erorile de la buclele de masă, termocuplele nu se raportează la masă la mai mult decât un punct.

Eliminarea zgomotului din măsurarea cu termocuple

Deoarece, inevitabil, termocuplele captează un volum oarecare de zgomot, ar trebui să se eşantioneze termocuplele la o rată mai înaltă decât este necesar şi să se medieze datele pentru a reduce conţinutul de zgomot. Se va încerca să se medieze la cel puţin 30 de puncte pe citire. In plus, medierea la 100 puncte pe citire la o rată de scanare de 5 KHz va rejecta zgomotul de 50 Hz din sistemul DAQ prin mediere peste o perioadă a frecvenţei de reţea.

Filtrarea hardware este altă cale de a reduce zgomotul. Modulele SCXI-1100, SCXI-1120 şi SCXI-1121 au un filtru de 4 Hz care poate fi aplicat prin alegerea corespunzătoare a comutatoarelor. Acest filtru este utilizat obişnuit în aplicaţii cu termocuple. Pe modulul SCXI-1100, însă, filtrul trebuie să aibă timp pentru stabilizare între citiri. Aceasta limitează ratele de eşantionare la mai puţin de 4 Hz – încercarea de a eşantiona mai rapid produce date eronate. Aceasta nu este o problemă pe SCXI-1120 şi SCXI-1121 deoarece fiecare canal de intrare are un filtru.

RTD-uri (termorezistenţe)

Un RTD necesită excitaţie şi deci amplificatorul de izolare SCXI-1121 cu modul de excitaţie este o alegere adecvată pentru condiţionarea semnalului. In general, RTD-ul utilizează excitaţie în curent. Totuşi, se pot utiliza RTD-uri într-o configuraţie de punte Wheatstone cu excitaţie de tensiune.

Mărci tensometrice

Mărcile tensometrice necesită excitaţie, de aceea, un amplificator de izolare SCXI-1121 cu modul de excitaţie este potrivit pentru măsurarea acestor semnale. Configurarea mărcilor tensometrice poate fi făcută în sfert de punte, semipunte sau punte completă. In exemplul de mai jos, mărcile tensometrice sunt configurate în semipunte şi necesită o tensiune de excitaţie de 3,333 V (o configuraţie obişnuită). Comutatoare adecvate sunt alese pe SCXI-1121 pentru completarea jumătăţii de punte şi pentru tensiunea de excitaţie de 3,333 V.

Figurile 2.29, 2.30 şi 2.31 arată un număr de posibile configuraţii de punte în care VEX, R1 şi R2 sunt pe modulul SCXI-1121.

Figura 2.31. Configurarea mărcilor tensometrice în punte completă

Legendă:

Rezumat

Lipsa sau condiţionarea neadecvată de semnal poate conduce la măsurări imprecise sau incorecte. Câteva tipuri comune de condiţionare a semnalului sunt:

• Amplificare

• Excitare traductor

• Linearizare

• Izolare

• Filtrare

Există două tipuri de surse de semnal – împământate şi diferenţiale:

• Surse împământate – dispozitive care se leagă la construcţie

• Surse flotante – neconectate la sistemul de împământare al clădirii

Pe cât posibil, se utilizează sistemul diferenţial de măsurare; dar dacă este nevoie de mai multe canale, se utilizează sistemul NRSE de măsurare. Când se conectează semnalele la sistemul de măsurare, amintiţi-vă că semnalele ar trebui să aibă referinţa de masă numai într-un punct.

SCXI

• Condiţionare de semnal pentru interfaţare plăci DAQ

• Un sistem DAQ de la distanţă care poate fi controlat pe un port paralel

• Diversitate de module