11 Février 2014 Paris nidays.fr 1
Règles et conseils dans l utilisation d un système d acquisition de données Fréquences, repliement, gains, interfaçage des capteurs Matthieu RICORD Chef d Equipe Ingénieur d Applications National Instruments France
Démo 1 : Mesures en quelques secondes avec un Assistant DAQ 3
Les signaux existent sous deux formes : numérique et analogique Numérique Analogique 4
Signaux numériques Les signaux numériques ont deux états : haut et bas Les lignes numériques sur un matériel DAQ acceptent et génèrent des signaux compatibles TTL État haut +5,0 V Indéterminé État bas +2,2 V +0,8 V 0 V État Fréquence 5
Les signaux existent sous deux formes : numérique et analogique Numérique Analogique 6
Signaux analogiques Les signaux analogiques sont des signaux continus qui peuvent prendre n'importe quelle valeur en fonction du temps. 7
Les trois règles de l'acquisition de données : Résolution Résolution Gamme Fréquence Résolution de 6 bits Signal original Résolution de 3 bits 8
Les trois règles de l'acquisition de données : Gamme Résolution Gamme Fréquence Gamme de :: -10-2 V V à 10 à 2 V Signal original Résolution de 3 bits 9
Les trois règles de l'acquisition de données : Fréquence Résolution Gamme Fréquence Forme d'onde originale (10 Hz) Fréquence d'échantillonnage = 11 25 100 Hz Hz 10
Repliement Fréquence d'échantillonnage : la fréquence où se produit une conversion A/N Repliement : mauvaise représentation d'un signal d origine Correctement échantillonné Amplitude Repliement dû à un sous-échantillonnage 6 Fréquence Amplitude 2 Fréquence 11
Démo 2 : Expérimenter différents gains et fréquences d échantillonnage 12
Conditionnement de signaux pour des mesures de qualité Le conditionnement de signaux améliore un signal qui est difficile à mesurer avec votre matériel DAQ Le conditionnement de signaux n'est pas toujours nécessaire Le conditionnement apporte également l isolation des voies Conditionnement de signaux Signal bas niveau, bruité Signal amplifié, filtré 13
Exemple : amplification et rapport signal/bruit (SNR) Signal 10 mv Bruit 1 mv Ampli. x1000 C A/N Bruit 1 mv» SNR = 10 Signal 10 mv Ampli. x1000 C A/N 14» SNR = 10 000
Filtrage Les filtres suppriment le bruit indésirable d'un signal mesuré et bloquent les fréquences indésirables Domaine temporel Filtre passe-bas Domaine temporel Domaine fréquentiel Domaine fréquentiel 15
Démo 3 Mesure par déclaration de capteur 16
Architecture d'un système de mesure intégré Le matériel NI CompactDAQ combine un châssis 1, 4 ou 8 emplacements avec quelque 50 modules d'e/s de la Série C de mesure spécialisés et peut fonctionner de manière autonome avec un contrôleur intégré ou se connecter à un ordinateur hôte via USB, Ethernet, ou Wi-Fi 802.11. Capteur Matériel de mesure Logiciels Conditionnement de signaux Convertisseur analogique/numérique Driver Logiciel d'application 17
NI est le leader mondial de l'acquisition de données Avec plus de 20 années d'expérience en acquisition de données et des millions de voies vendues PCI Série M Série X, WSN NuBus PXI PXI Express, NI CompactDAQ NI CompactDAQ un emplacement 1988 1989 1995 1996 1998 2003 2004 2005 2006 2008 2009 2010 2011 2012 ISA Série R DAQ en Wi-Fi DAQ via Ethernet Châssis autonome NI CompactDAQ Série E DAQ en USB, PCI Express Série X en USB SC Express 18
Prix Gamme de matériels multifonctions PCI(e) et USB Série X : 500 kéch./s à 2 Méch./s Série M 250 à 400 kéch./s USB-6008/9 12 à 48 kéch./s Performances 19
NI CompactDAQ est une solution modulaire Signaux/Capteurs Modules de la Série C Thermocouple Accéléromètre Jauge de contrainte Cellule solaire (etc.) 20
La famille NI CompactDAQ Un système personnalisé pour votre application Faites des associations avec toute la famille des modules de la Série C échangeables à chaud, autodétectés et spécifiques aux mesures. Même code, n'importe quel bus Que vous ayez choisi d'utiliser l'usb, l'ethernet, ou le Wi-Fi, un code identique peut s exécuter à travers chaque bus facilitant l'évolutivité. Un module pour n'importe quelle mesure Plus de 50 modules de mesure spécialisés intègrent tout ce dont vous avez besoin pour toute une variété de types de signaux, de nombres de voies et de fréquences. Sélectionnez le facteur de forme qui vous convient Des châssis 1, 4 et 8 emplacements peuvent gérer jusqu'à 256 voies par châssis dans un système autonome ou connecté par câble. 21
Modules d'e/s de la Série C Plus de 50 modules proposés par NI et ses partenaires Entrée analogique Sortie analogique E/S numériques Sortie de relai Compteur, génération d impulsions Communication o o o CAN LIN PROFIBUS Commande d'axes Sans fil Contrôle de moteur Conditionnement de signaux Mécanique durcie Conditionnement de signaux/filtrage Barrière d isolation 22
Les cartes SC Express, précision et nombre de voies Contrôleur PXI Châssis PXI Modules PXI SC Express et autres modules PXI 23
Architecture d'un système de mesure intégré NI-DAQmx est un driver gratuit qui peut être utilisé conjointement avec divers langages de programmation afin de contrôler des milliers de matériels d'acquisition de données différents avec une API homogène. Capteur Matériel de mesure Logiciels Conditionnement de signaux Convertisseur analogique/numérique Driver Logiciel d'application 24
Piloter les matériels avec NI-DAQmx NI-DAQmx est un driver général et gratuit qui supporte divers langages de développement et unique pour des centaines de plates-formes matérielles d'acquisition de données. LabWindows est utilisé sous licence de Microsoft Corporation. Windows est une marque déposée de Microsoft Corporation aux États-Unis et dans d'autres pays. 25
Measurement & Automation Explorer (MAX) Utilitaire gratuit pour la gestion de la configuration des matériels NI Création de tâches et de voies Matériels simulés Gestion de configuration et de connexion Diagrammes de connexion de signaux Panneaux de test 26
API NI-DAQmx : Assistant DAQ configuratif Permet des mesures rapides et configuratives Utilisable sur plusieurs voies, plusieurs matériels Facilité d'utilisation optimale au détriment de la flexibilité Supporté par plusieurs langages de programmation Génère automatiquement du code bas niveau 27
Configuration par rapport à la programmation Configuration Programmation 28
API NI-DAQmx : VIs LabVIEW bas niveau Optimise la souplesse et permet le contrôle bas niveau Le flux de base : Configurer une voie Configurer le cadencement Configurer le déclenchement Démarrer l'acquisition Lire les données Effacer la tâche 29
Voies NI-DAQmx Les voies NI-DAQmx comprennent : Le type de mesures, le type de capteurs/de signaux La configuration du terminal Les paramètres de connexion physique Nom Valeur min./max. o Utilisé pour déterminer le niveau d'amplification Mise à l'échelle personnalisée o Ex : le thermocouple génère un signal en mv ; NI-DAQmx le convertit en ºC 30
Démo 4 Utilisation des échelles de capteurs prédéfinies et personnalisées 31
Le cadencement Permet de configurer la vitesse de l'acquisition Définit l'horloge d'échantillonnage, la fréquence d'acquisition, et le nombre d'échantillons à acquérir ou à générer Option de cadencement Échantillons finis Échantillons continus Un point cadencé par matériel Description Acquérir ou générer un nombre configurable d'échantillons à une fréquence configurable. Acquérir ou générer les échantillons en continu, jusqu'à ce qu'ils soient explicitement stoppés par l'api. Acquérir ou générer en continu des échantillons sur le front d'une horloge matérielle. 32
Le déclenchement Produit une action basée sur un stimulus Ex : génère une forme d'onde après avoir reçu une impulsion numérique NI-DAQmx supporte plusieurs types d'actions différents : Avancer Pause Référence Démarrer Fait passer dans une liste de commutation au matériel suivant S interrompt quand un déclenchement est au niveau bas Reprend quand un déclenchement est au niveau haut L'acquisition démarre par logiciel Le buffer circulaire est utilisé jusqu'à réception du déclenchement de référence Retourne des échantillons pré- et postdéclenchement Commence l'acquisition Commence la génération 33
Démo 5 : Ajouter un déclenchement à une acquisition 34
Démo 6 : Exporter des données vers Excel 35
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