8.2 Деректер жинақтау дегеніміз не

Деректер жинақтау, оларды енгізу/шығару (Data Acquisition - DAQ) дегеніміз нақты дабылды, мысалы нысандағы электр кернеуін өлшеп-текшеп, оны талдап өңдеу, түрлендіру және сақтау мақсатында кәмпүйтерге енгізуді айтамыз. Адамдар көптеген құбылыстар мен оқиғаларды оңай өлшенетін дабылдарға түрлендіруді баяғыдан игере бастаған. Соның нәтижесінде жылдамдық, температура, ылғалдылық, қысым, ағындылық, кеңістіктік орналасу, радиоактивтік, жарық күші т.т. деген ұғымдар күнделікті тіршілікте үйреншікті түсініктерге айналып үлгерген. Датчиктер (кейде оларды «өлшегіш түрлендіргіштер» немесе «сенсорлар» дейді) белгілі бір заңдылықтар негізінде физикалық құбылыстарды дабылға түрлендіреді, мысалға, термопара (thermocouple) температураны электр кернеуіне түрлендіреді, яғни енді бұл құбылысты оп-оңай өлшей саламыз және де қажет болса кәдеге жаратамыз – аналог-цифрлық түрлендіргіштің (АЦТ) көмегімен кәмпүйтерге енгізе аламыз. Датчиктердің басқа мысалдары тензометрлік датчик (strain gauges), шығынанықтағыш (flowmeters), қысым датчигі, олар тиісінше әл-күшті, ағын жылдамдығын және қысымды өлшеп анықтайды.

Осындай датчиктермен түйісу үшін LabVIEW бұйымы DAQ-платасымен, санамақтармен және әртүрлі дабылдар генерациялайтын қондырғылармен жарақталған.

Әлбетте, LabVIEW бұйымының өзекті ортасын – ядросын дабылдардың барлық белгілі-белгісіз түрлерін бірден тани алатындай етіп жарақтау мүмкін емес. Мұндай жағдай кездесе қалса, оның да шешімі табылатындай мүмкіндіктер ойластырылған. Мысалға, дабылды сәйкестендіру (signal conditioning) әрекеті ойластырылған: NI корпорациясы өндірісін игерген LabVIEW бұйымымен түйістірілетін әртүрлі көптеген модульдер бар. Мысалға, Сіз өте жоғарғы кернеулі дабыл енгізіп, зерттеуді қолға алдыңыз делік (найжағайды сондай құбылысқа жатқызуға болады). Бұндай жағдайда дабылды сәйкестендіру міндетті түрде орын алуға тиіс және де ондай дабылды алдын ала гальваникалық айыру әдісіне салып, дәнекерсіздендіру (изоляциялау) қажет, олай етпеген күнде бұл құбылыс апатты жағдайға соқтырары анық. Сәйкестендіру модульдері көптеген қосалқы, бірақ өте қажет функцияларды атқарады: күшейту, әлсірету, сүзгілеу, дәнекерсіздеу т.т. Дабылды сәйкестендіру кей жағдайда қосалқы емес, негізгі функцияға айналуы да әбден мүмкін, үйткені кейбір құбылыстардан алынатын дабылдың дұрыс ескерілмеуі кәмпүйтерлік-бағдарламалық қондырғының істен шығуынан да қымбатқа түсуі мүмкін. Демек, LabVIEW пакетінің көмегімен дабылды өңдемес бұрын оның физикалық табиғатын зерттеп алған жөн, сонан соң барып қана деректер жинақтаудың ауани аспабын (DAQ Vis) пайдаланып LabVIEW ортасында арна көрсеткіштерін алып, жадыға жазып, монитор экранында бейнелеп, файлға сақтап, берілген алгоритм көмегімен талдауға да болады.

<<2.2. Что такое сбор данных

Сбор, или ввод/вывод данных (Data Acquisition - DAQ), упрощенно можно определить как процесс измерения реального сигнала, например электрического напряжения, и передачи этой информации в компьютер для обработки, анализа, преобразования и хранения. На рис. 2.1 показаны компоненты типичной системы сбора

данных. Человек научился преобразовывать большинство физических явлений в сигналы, которые можно измерять: скорость, температура, влажность, давление, текучесть, рН, пространственное положение, радиоактивность, интенсивность света и т.д. Датчики (иногда говорят «измерительные преобразователи» или «сенсоры») воспринимают действие физических явлений и преобразуют их в электрические

сигналы согласно определенным пропорциям. Например, термопара

(thermocouple) преобразует температуру в электрическое напряжение, которое может быть измерено при помощи аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

Другими примерами датчиков служат тензометрические датчики (strain gauges), расходомеры, (flowmeters) и датчики давления, которые измеряют силу, скорость потока и давление соответственно. В каждом случае электрический сигнал напрямую связан с явлением, которое воспринимается датчиком.

Для взаимодействия с датчиками LabVIEW управляет многофункциональными платами ввода/вывода, чтобы считать аналоговые входные сигналы или сформировать аналоговые выходные сигналы, считать и записать цифровые сигналы,

может также запрограммировать встроенные в DAQ-платы счетчики для измерения частоты сигналов или генерации последовательности импульсов и т.д. Например, аналоговый входной сигнал (электрическое напряжение) поступает с датчика на установленную в компьютер плату ввода/вывода, которая преобразует

напряжение в код и отправляет эту информацию в память для обработки, хранения и других операций.

Не все датчики физических величин имеют форму выходных сигналов, которую плата сбора данных может воспринять непосредственно. Поэтому зачастую требуется согласование сигнала (signal conditioning), осуществляемое специальными модулями, также поставляемыми National Instruments. Например, вы хотите ввести

и проанализировать сигнал очень высокого напряжения (скажем, молнию) – тогда не забудьте позаботиться о гальванической развязке или изоляции сигнала: в подобном случае ошибки обойдутся очень дорого! Модули согласования сигнала выполняют множество функций: усиление, линеаризация, фильтрация, изолирование и т.п. Не все, но многие измерительные задачи требуют согласования сигна-

ла, поэтому следует обратить внимание на специфику задачи и технические характеристики применяемых датчиков и измерительных преобразователей, чтобы избежать потенциальных ошибок. Кроме того, иногда неправильные данные могут быть даже хуже выхода оборудования из строя! Шум, нелинейность, перегрузки и т.д. способны безнадежно исказить сигнал и тут LabVIEW вряд ли поможет. Преобразование сигнала очень часто является не вспомогательной, а обязательной задачей, поэтому вначале следует изучить измерительную часть, а уж потом приступать к программированию.

Для получения данных в лаборатории с использованием технологии виртуальных приборов понадобится многофункциональная плата ввода/вывода (DAQ-плата), компьютер с установленной средой LabVIEW и драйверами применяемой платы сбора данных, а также соединение датчика с платой при помощи, например, терминаль-

ного блока, макетной платы, кабеля или провода. Может также потребоваться оборудование для согласования сигнала - в зависимости от особенностей задачи.

Например, вы хотите измерить температуру. Нужно подключить датчик температуры к каналу аналогового ввода на DAQ-плате компьютера (для этого типа измерений часто требуется предварительное согласование сигнала). Затем, используя виртуальные приборы сбора данных (DAQ Vis) LabVIEW, легко снять показания выбранного канала, ввести их в память, отобразить на экране монитора, записать в файл и проанализировать по заданному алгоритму.

Виртуальные приборы сбора данных LabVIEW предназначены только для работы с платами сбора данных National Instruments. Если вы применяете оборудование других фирм, получите у них драйвер под LabVIEW (если таковой имеется) либо используйте DLL-библиотеки или внешний программный код для вызова функций задействованного оборудования в LabVIEW.>>

9-Дәріс