Использование NI USB-6009 с линейным датчиком модели KTC-275

[ARN1_1]

Добрый день, подскажите, пожалуйста, как с помощью платы сбора сигнала получать данные с датчика и показывать его на графике
( от 0-275мм. пример графика и посмотреть насколько быстро успевает поступать сигнал в LabVIEW)

Ранее с этим не работал, но вроде для USB-6009 нужно использовать библиотеку DAQmx.

(*если есть примеры похожих работ, то хотел бы посмотреть)

Заранее благодарю за ответ!

[Artem.spb]

На выходе датчика что? Если вольты в пределах +/-10В, то подключаете к DAQ, берёте любой пример и проверяете.
Если выход другой, то его надо преобразовать к нужному диапазону.

[ARN1_1]

Да, вольты.

Спасибо большое за ответ

[ARN1_1]

1) Подскажите, я правильно подключаю датчик к USB-6009?

2) Если я ещё не взбесил , то где я мог сделать ошибку или что-то не досчитать/доделать в LabVIEW, чтобы получить свой заветный график, показывающий значения 0-275мм для линейного датчика без сильных помех

(Скорее всего, связи с кривым подключением, график показывает какие-никакие признаки жизни на изменение 'ползунка' на KTC-275)

[Andrew Lunev]

Попробуйте такой вариант:

Тут важно, чтобы тип подключения был именно RSE для вашей схемы. Диапазон измерения +/- 5 В. Собираете пачками по 100 измерений и считаете среднее значение для уменьшения шума. В текущем варианте данные с датчика обновляются с частотой 10 Гц.

Но это именно только чтобы проверить работоспособность датчика. Тут важно, что выходной сигнал напрямую зависит от напряжения питания, а оно у платы USB-6009 не стабилизировано. Для более точного измерения обычно на второй канал платы заводят само напряжение питания и измеряют его вместе с выходным сигналом, затем делят выходной сигнал на напряжение питания и получают выходной сигнал в диапазоне 0-1, или в процентах, если умножить на 100. Ну а дальше уже пропорцией переводите проценты в миллиметры.
В таком варианте выходной сигнал не будет меняться при изменении напряжения питания.
Или надо использовать внешний стабилизированный источник питания, лучше на 10 В.

[ARN1_1]

Благодарю за наводку!

К сожалению, опробовать Ваши рекомендации смогу только в след.вторник.

Выгнали уже из лабораторной по времени

[FredP]

Тут важно, что выходной сигнал напрямую зависит от напряжения питания, а оно у платы USB-6009 не стабилизировано. Для более точного измерения обычно на второй канал платы заводят само напряжение питания и измеряют его вместе с выходным сигналом, затем делят выходной сигнал на напряжение питания и получают выходной сигнал в диапазоне 0-1, или в процентах, если умножить на 100. Ну а дальше уже пропорцией переводите проценты в миллиметры.
В таком варианте выходной сигнал не будет меняться при изменении напряжения питания.
Или надо использовать внешний стабилизированный источник питания, лучше на 10 В.

Какие странные подробности. Откуда дровишки? + 5 стабилизированный в диапазоне 0-200 мА. Понятно, что там есть некоторая погрешность от нагрузки, но в случае KTC-275 нагрузка всегда одинаковая. Если в конце концов, нагрузки разные подключаются к +5 в процессе, можно и +2,5 опорный выход использовать. История с измерением напряжения 5 В выглядит интересно. Видимо, были грабли? Расскажешь подробности?

[Andrew Lunev]

Судя по мануалу на плату +5 В не стабилизированные, иначе и для них была бы указана точность, как для напряжения +2,5 В. Для +5 В указана только максимальная просадка до 4,85 В и не указан максимум, как я понимаю там вполне может быть и 5,2 В например. Даже если считать только минимум, то уже получаем погрешность в 3%, которая напрямую добавляется в погрешность измерения канала.

Ну а дальше, если вы делаете нормальную систему измерения, то ваш код должен работать с любым напряжением питания, да еще и желательно диагностировать его наличие. Плюс вы должны определить примерную точность вашего канала измерения, а раз питание напрямую влияет на точность, то желательно его контролировать и не допускать изменения точности канала от этого питания. Плюс калибровка датчика не будет зависеть от напряжения запитки датчика. Если даже напряжения питания просядет до 4 В, то показания датчика не изменятся.
Как мне кажется, у этой платы USB-6009 выходное напряжение +5 В берется напрямую с USB порта, а там разброс может быть большой. Включили в другой компьютер и уже получили другое значение, включили через USB хаб и снова получили другое значение. Если стабилизированное, то при смене одной платы USB-6009 на другую или другого типа плату (PCI, PXI) эти 5 В снова могут измениться. То есть получается, что при любых манипуляциях надо будет снова делать перекалибровку датчика.
Если измеряете напряжения питания, то можно контролировать его попадание в допустимый диапазон. Питание датчика может просесть или оторваться в разъеме или вообще КЗ произойти по питанию. В этом случае датчик будет просто ноль показывать, а вообще система должна диагностировать проблемы с питанием и выдавать аварийный сигнал о том, что измерения недостоверны.
Конечно в моей практике были случаи, когда использовали внешний лабораторный блок питания для подобных датчиков и забывали его включать перед началом работы. Или кто-то крутанул настройки в этом блоке и он вместо 9,9 В стал выдавать 2 В. Система измерения должна диагностировать подобные случаи.
Если надо обеспечить максимальную точность и кабель между датчиком и модулем измерения достаточно длинный, то сопротивление кабеля будет вносить дополнительную погрешность. В этом случае измеряют напряжение питания непосредственно на разъеме датчика. То есть в кабель надо добавить еще два провода для мониторинга питания на датчике.

[FredP]

Ого, а я ведь перед тем как писать, глянул даташит на USB-6009 PDF-ный. Там такой таблички нет, а в веб-версии есть!
Ну да ладно, Андрей, а ты любитель усложнять ;) Я бы оставил от +5. 4,85 это наверняка при полной нагрузке. А вот измерять дополнительно - так надежность уменьшается в два раза. Если питание отвалилось, датчик вообще не будет работать, вот и узнаем об этом ;) Да и если оно отвалится, тогда USB-6009 тоже отвалится. Еще можно линейный стабилизатор на 4,5 поставить. Ну это все в качестве почесать языком)

[ARN1_1]

Попробуйте такой вариант:
Screenshot Example.png
Тут важно, чтобы тип подключения был именно RSE для вашей схемы. Диапазон измерения +/- 5 В. Собираете пачками по 100 измерений и считаете среднее значение для уменьшения шума. В текущем варианте данные с датчика обновляются с частотой 10 Гц.

Но это именно только чтобы проверить работоспособность датчика. Тут важно, что выходной сигнал напрямую зависит от напряжения питания, а оно у платы USB-6009 не стабилизировано. Для более точного измерения обычно на второй канал платы заводят само напряжение питания и измеряют его вместе с выходным сигналом, затем делят выходной сигнал на напряжение питания и получают выходной сигнал в диапазоне 0-1, или в процентах, если умножить на 100. Ну а дальше уже пропорцией переводите проценты в миллиметры.
В таком варианте выходной сигнал не будет меняться при изменении напряжения питания.
Или надо использовать внешний стабилизированный источник питания, лучше на 10 В.

Я последовал вашему совету и шумов стало меньше, но разве такой подход, где брать пачками значения и находить среднее не дает сильный удар по точности?

Ещё хотел уточнить, я правильно понимаю, что чтобы получить свои 0-275мм, я должен текущее напряжение поделить на максимальное (5В) и умножить на макс.знач. на датчике (275мм) для того, чтобы получить текущее значение мм на графике в LabVIEW?
И в чем может быть проблема или ошибка конвертации, что он минимум выдает 4,9В а при макс 5,03В ?

[Andrew Lunev]

Я последовал вашему совету и шумов стало меньше, но разве такой подход, где брать пачками значения и находить среднее не дает сильный удар по точности?

Этот подход как раз увеличивает точность измерений, так как снижает влияние случайной составляющей в измерениях.
Почитайте про коэффициент Стьюдента, если хотите подробней понять метод статистического уменьшения погрешности.
Тут важно понимать, что за время усреднения (в вашем случае 0,1 с) положение датчика не должно значительно измениться. Если датчик будет очень быстро перемещаться, то надо увеличить частоту оцифровки. При 10 000 Гц уже будет считаться среднее за 0,01 с. И так далее.

Сигнал на входе в прибор должен меняться примерно от 0 до 5 В при движении датчика во всем диапазоне. Если у вас не так, то явно что-то не верно подключено или датчик неисправен.
По поводу масштабирования сигнала тут уже сами формулу определяйте, это школьный уровень линейных уравнений. Но повторюсь, что надо не 5 В брать, а именно то значение питания, которое по факту есть на датчике. Там может быть не ровно 5 В, а с какой-то погрешностью.

[ARN1_1]

Благодарю за разъяснение!

А не могли бы вы на основании своего опыты сказать/подсказать, каким способом еще можно эффективно устранить шумы?

(Или может есть комбинация способов для разных случаев)

Заранее благодарю за ответ.

[jane_wild]

Благодарю за разъяснение!

А не могли бы вы на основании своего опыты сказать/подсказать, каким способом еще можно эффективно устранить шумы?

(Или может есть комбинация способов для разных случаев)

Заранее благодарю за ответ.

На наличие большого опыта не претендую, но я бы поставила фильтр

Filter.png (5.57 КБ) 703 просмотра

[Andrew Lunev]

У вас сейчас, судя по графику, весь полезный сигнал положения лежит в диапазоне 0,1 В (от 4,9 до 5,03). При верном подключении диапазон станет в районе 5 В. Уровень шума при этом останется таким же. То есть, когда вы расширите сигнал на диапазон 0 - 5 В шум станет в 50 раз меньше только за счет верного подключения. А дальше или усреднение, или фильтр. Или и то и другое.

[maxim_MA]

Судя по графику у Вас отсутствует земля(GND) или подключена не туда. Проверьте сопротивление на датчике между сигналом и землей возможно там обрыв.