Podręcznik

2.3. Schemat blokowy karty DAQ

Schemat blokowy przykładowej (typowej) karty zbierania danych, zamieszczono na rys. 2.1.

Rys. 2.1  Uproszczony schemat blokowy typowej karty zbierania danych
(WI-wzmacniacz instrumentalny, MUX-multiplekser, A/C-przetwornik a/c, C/A-przetwornik c/a)

 

Karta ta ma osiem analogowych wejść nieróżnicowych (cztery różnicowe), dwa 12-bitowe przetworniki C/A, port 8255 z trzema 8-bitowymi rejestrami (dwadzieścia cztery linie cyfrowych wejść/wyjść kompatybilnych z poziomami napięć TTL) i trzy 16-bitowe kanały zegarowe. Kartę łączy z komputerem 8-bitowa szyna danych. Istnieje możliwość wykorzystania przerwań i bezpośredniego dostępu do pamięci. Wczytywanie danych pomiarowych do pamięci komputera może się odbywać w trzech trybach: ciągłego pozyskiwania danych z jednego kanału, wielokanałowego pozyskiwania danych z ciągłym przełączaniem oraz wielokanałowego pozyskiwania danych z przełączaniem w określonych odstępach czasu. W tym ostatnim trybie wszystkie kanały są skanowane przez określony czas, po którym następuje zaprogramowana przerwa i powtórzenie całego cyklu. Skanowana może być dowolna liczba kanałów (od 2 do 8). Istnieją dwa sprzętowe tryby wyzwalania "pretriggering" i "posttriggering" umożliwiające wczytywanie danych pomiarowych przed i po wystąpieniu sygnału wyzwalającego.

Współczesnym komputerom osobistym wystarcza szybkości i mocy obliczeniowej w zakresie zbierania i analizy danych na potrzeby systemów pomiarowych. W niektórych jednak zastosowaniach szybkość tradycyjnego komputera osobistego może nie być wystarczająca do przetwarzania sygnałów w czasie rzeczywistym, pomimo użycia 32-bitowego procesora z towarzyszącym mu koprocesorem. Typowe zastosowania tego typu analiz występują przeważnie w dziedzinie obróbki sygnałów mowy i obrazu. Najprościej sięgnąć wtedy po kartę analizy (cyfrowego przetwarzania sygnałów, w skrócie kartę DSP) wyposażoną w bardzo szybki procesor sygnałowy (np. zmiennoprzecinkowy: TMS320C40, stałoprzecinkowy: TMS320C50, Texas Instruments). Wtedy skomplikowane obliczenia (analizy) mogą być prowadzone jednocześnie z wykonaniem programu procesora głównego. Dostępne są również rozwiązania hybrydowe, łączące typowe karty DAQ z DSP (zwykle DAQ z wbudowanym procesorem sygnałowym).

Oprogramowanie użytkowe karty zbierania danych może być realizowane, co najmniej, na trzech poziomach:

• Oprogramowanie na poziomie rejestrowym: uciążliwe programowanie rejestrów karty DAQ (dowolne języki programowania),
• Oprogramowanie na poziomie sterownika - sterownik (firmowy) oraz programy aplikacyjne (odwołania do funkcji wysokiego poziomu zawartych w sterowniku),
• Oprogramowanie narzędziowe (korzystanie z bibliotecznych funkcji obsługi karty).

Zdarza się, coraz rzadziej, że karty zbierania danych wymagają doprowadzenia do swoich wejść sygnałów elektrycznych o standaryzowanych poziomach. W związku z tym kompletny system powinien zawierać ponadto tzw. moduły standaryzacji, inaczej kondycjonowania sygnałów.

Moduły kondycjonowania sygnału umożliwiają:

• Wzmacnianie sygnałów (w dwu kierunkach),
• linearyzację charakterystyk czujników,
• izolację galwaniczną,
• filtrację sygnałów niepożądanych (w tym antyaliasingową),
• multipleksowanie.

Schemat blokowy konfiguracji sprzętowej komputera osobistego z kartą DAQ zamieszczono na rys. 2.2.

Rys. 2.2  Schemat blokowy konfiguracji sprzętowej komputera osobistego z kartą DAQ