Mätteknik 2016 Mätsystem

Transkript

1 Mätteknik 2016 Mätsystem Per Augustsson Inst. för Biomedicinsk Teknik 1

2 Upplägg I dag Mätsystem Gränssnitt - LabView - introduktion I morgon LabView fortsättning Om laborationen Laborationsövningar (ta med laborationshandledningen) Inst. för Biomedicinsk Teknik 2

3 Mätsystem - Generellt Fysikaliskt fenomen Mätsystem Presentation och kontroll Inst. för Biomedicinsk Teknik 3

4 Mätsystem - Exempel på mätsystem I Fysikaliskt fenomen Mätsystem Presentation (och kontroll) Inst. för Biomedicinsk Teknik 4

5 Mätsystem - Exempel på mätsystem II Inst. för Biomedicinsk Teknik 5

6 Mätsystem - Exempel på mätsystem III Vindtunnel Inst. för Biomedicinsk Teknik 6

7 Mätsystem - Exempel på mätsystem III Inst. för Biomedicinsk Teknik 7

8 Mätsystem - Exempel på mätsystem IV Automatiserad temperaturreglering, ljud-generering och bildinsamling från ett akustoforeschip Inst. för Biomedicinsk Teknik 8

9 Mätsystem att läsa ett värde Fysikaliskt fenomen Mätning Generera datatyp Skicka data via buss/port Ta emot data via buss/port Återskapa datatyp Presentation och kontroll Inst. för Biomedicinsk Teknik 9

10 Mätsystem - uppbyggnad Fysikaliskt fenomen Mätsystem Presentation (och kontroll) Givare temperatur tryck spänning Anpassning pt100 -> resistans -> brygga -> spänning Tryck -> resistans/capacitans -> spänning spänning Filtrering A/D-omvandling Gränssnitt/buss Inst. för Biomedicinsk Teknik 10

11 Mätsystem - uppbyggnad Fysikaliskt fenomen Mätsystem Presentation (och kontroll) Gränssnitt/Buss Insamlingskort busstyrning av instrument GPIB (parallell) RS232 (seriellt) USB etc bussystem med integrerade och standardiserade instrument VXI/MXI PXI Inst. för Biomedicinsk Teknik 11

12 Mätsystem uppbyggnad [Gränssnitt] Inst. för Biomedicinsk Teknik 12

13 Mätsystem uppbyggnad [Gränssnitt Insamlingskort ex PCI-9112] 16 analoga kanaler in 12-bit A/D omvandlare 1 gemensam A/D omvandlare 110 khz samplingsfrekvens Programmerbart mätområde 2 st 12 bit analoga utgångar Intern eller extern triggning Inst. för Biomedicinsk Teknik 13

14 Mätsystem - Exempel på mätsystem V uppbyggnad [Gränssnitt Insamlingskort applikation] Inst. för Biomedicinsk Teknik 14

15 Mätsystem - Exempel på mätsystem III Inst. för Biomedicinsk Teknik 15

16 Mätsystem - Exempel på mätsystem IV Inst. för Biomedicinsk Teknik 16

17 Mätsystem - Exempel på mätsystem IV Wireless rugged laptop PXI rack with DAQ cards Trigger box Hard drive Preamplifiers Inst. för Biomedicinsk Teknik 17

18 Mätsystem uppbyggnad [Gränssnitt - GPIB (Standardisering)] IEEE (1975) IEEE (1987) SCPI (1990) Inst. för Biomedicinsk Teknik 18

19 Mätsystem uppbyggnad [Gränssnitt - GPIB (System uppkoppling)] Stjärnkoppling Daisy chain eller linjär Inst. för Biomedicinsk Teknik 19

20 Mätsystem uppbyggnad [Gränssnitt - GPIB (Data)] Tre typer av enheter (Controller, Talker, Listener) 31 primäradresser (Talker resp. Listener) 8 bitar parallell överföring Max 2 m kabel per instrument på bussen Max 20 m kabel totalt. (Kan utökas med extender) Max 15 enheter anslutna. (Kan utökas med extender) Upp till 1 Mbyte/s överföringshastighet Inst. för Biomedicinsk Teknik 20

21 Mätsystem uppbyggnad [Gränssnitt - GPIB (Kontaktdon)] Inst. för Biomedicinsk Teknik 21

22 Mätsystem uppbyggnad [Gränssnitt Standarder för seriell kommunikation] RS-232 (Standard på PC fram till 10 år sedan) Obalanserad (en ledare jord, en ledare aktiv) Point-to-point Upp till 19,2 kbit/s vid 15 m kabel RS-422 Balanserad (båda ledarna aktiva men i motfas) Point-to-point Upp till 2 Mbit/s RS-485 Balanserad (båda ledarna aktiva men i motfas) Flera enheter ansluts parallellt till kabeln, dock seriell kommunikation Upp till 10 Mbit/s USB, FireWire Inst. för Biomedicinsk Teknik 22

23 Mätsystem uppbyggnad [Gränssnitt Seriell jämförelse (RS232 RS422)] Tx GND RS232 Tx+ RS422 Tx- Inst. för Biomedicinsk Teknik 23

24 Mätsystem uppbyggnad [Gränssnitt USB 1-3] USB 1 (Full speed) Utvecklad för periferienheter till PC 12 Mbit/s dvs 1,5 MB/s Max kabellängd 5 m Kan utökas med hjälp av hubar Max 127 enheter kan kontrolleras (hubar inkluderade) Kan leverera max 500 ma och 5 V USB 2 (Hi-speed) Släpptes år 2000 Max 480 Mbit/s dvs 57 MB/s USB 3 (Superspeed) Första apparat visades Gbit/s (1.2 Gbit/s initialt) Inst. för Biomedicinsk Teknik 24

25 Firewire/IEEE-1394 Mätsystem uppbyggnad [Gränssnitt Firewire/IEEE 1394] Digital video och andra tillämpningar med krav på hög överföringshastighet Släpptes 1995 av Apple 100, 200 och 400 Mbit/s Max 63 enheter och max 4.5 m kabel 8-40 V och max 1.5 A ut Firewire/IEEE-1394b Uppgradering till max 786 Mbit/s Möjlighet till optiska anslutningar Firewire/IEEE-1394c Kombinerad Firewire och Ethernet Inst. för Biomedicinsk Teknik 25

26 Mätsystem uppbyggnad [Gränssnitt Firewire/USB] Gemensamma nackdelar Inte standardiserade för instrumentstyrning Ingen kontaktlåsning på standardkontakt IEEE 1394b är mer industrivänlig IEEE 1394c standardiserad RJ-45 kontakt Inst. för Biomedicinsk Teknik 26

27 Mätsystem uppbyggnad [Gränssnitt VXI (VME extensions for Instrumentation)] Snabbare och kompaktare än GPIB (40 MB/s med 32 bitars buss) Backat av 250 tillverkare Kopplas via MXI (Multisystem extension Interface), eller GPIB om också traditionella instrument finns FireWire (IEEE-1394) anslutning 11 MB/s Inst. för Biomedicinsk Teknik 27

28 Mätsystem uppbyggnad [Gränssnitt PXI (PCI extensions for Instrumentation)] Som VXI fast med PCI buss Kompaktare, billigare Snabbare Bygger på standard-bus i datorn Inst. för Biomedicinsk Teknik 28

29 Mätsystem - Summering Fysikaliskt fenomen Givare temperatur tryck spänning Mätsystem Gränssnitt/Databehandling Insamlingskort busstyrning av instrument GPIB (parallell) RS232 (seriellt) USB etc bussystem med integrerade och standardiserade instrument VXI/MXI PXI Presentation (och kontroll) Dator Grafiska LabView HP VEE DASYlab Kommando LabWindows Visual Basic Visual C/C++ Inst. för Biomedicinsk Teknik 29