З анятие 3

Триггеры

На этом занятии описываются теория и основные идеи применения аналоговых и цифровых триггеров.

Задачи:

A. Аналоговые и цифровые триггеры

B. Типы триггеров

C. Как использовать DAQ Assistant для проверки и настройки триггеров

A. Триггеры

Триггером называется сигнал, вызывающий действие, такое как сбор данных. Триггер используется, когда необходимо начать измерение в определенное время. Например, предположим, что вы хотите проверить отклик схемы на импульсное воздействие. Можно использовать этот импульс в качестве триггера, который сообщает измерительному устройству, что необходимо начать сбор данных. Если вы не будете использовать триггер, то должны будете начать сбор данных перед тем, как подать тестовый импульс.

При настройке триггера необходимо выяснить два главных вопроса: какое действие должен вызвать триггер и какого типа триггер использовать.

Если нужно, чтобы триггер начал процесс измерения, используйте триггер запуска (Start Trigger). Если вы хотите получить данные до того, как возникло триггерное событие, используйте опорный триггер (Reference Trigger), известный также как триггер остановки, для захвата выборок до и после триггерного события, которое становится в этом случае исходной точкой отсчета для выборок.

Кроме задания действия, обуславливаемого триггером, необходимо определить источник триггера. Если вы хотите, чтобы триггером являлся аналоговый сигнал, используйте аналоговый триггер (Analog Trigger) по фронту или аналоговый триггер по двум фронтам. Если триггерный сигнал цифровой, то можно использовать цифровой триггер (Digital Trigger) по фронту с PFI контактом в качестве источника.

Аналоговые триггеры по фронту

Аналоговый триггер по фронту срабатывает, когда аналоговый сигнал удовлетворяет поставленному вами условию, такому как уровень сигнала и нарастающий/спадающий фронт сигнала. Когда измерительное устройство распознает триггерное условие, оно выполняет действие, которое вы соотнесли с триггером, такое как запуск измерения или запоминание номера выборки, полученной в момент возникновения триггерного события. Например, рассмотрим устройство, следящее за температурой в системе. Если вы хотите начать сбор данных, когда температура возрастет до 50 C, настройте так, чтобы аналоговый триггер возник, когда сигнал с датчика температуры будет иметь нарастающий фронт и уровень напряжения соответствовать 50 C. Следующая иллюстрация показывает триггерное событие при нарастающем фронте и уровне 2.7 вольт.

Гистерезис

Гистерезис добавляет интервал срабатывания выше или ниже триггерного уровня и часто используется для уменьшения вероятности ложного срабатывания триггера из-за помех или дрожания сигнала. При использовании гистерезиса совместно с нарастающим фронтом сигнала триггерное событие наступает, когда сигнал изменяется, начинаясь ниже порогового уровня level (threshold level), и затем проходит выше этого уровня, пересекая его. Снятие триггера происходит, когда сигнал спадает, пересекая уровень level минус hysteresis (гистерезис).

При использовании гистерезиса совместно со спадающим фронтом сигнала триггерное событие наступает, когда сигнал изменяется, начинаясь с уровня выше порогового level (threshold level), и затем проходит ниже этого уровня, пересекая его. Снятие триггера происходит, когда сигнал нарастает, пересекая уровень level плюс hysteresis.

Следующая иллюстрация демонстрирует захват данных с использованием гистерезиса при нарастающем и спадающем фронтах сигнала на уровне 2.7 вольт.

Аналоговый триггер по двум фронтам

Аналоговый триггер по двум фронтам (analog window trigger) возникает, когда аналоговый сигнал входит или выходит из диапазона, заданного двумя уровнями напряжений. Задать уровни напряжений можно, определяя верхнее и нижнее значения (window top/bottom value). На следующем рисунке показано, как при помощи триггера получаются данные, когда сигнал входит в заданный диапазон.

Следующий рисунок иллюстрирует сбор данных, когда сигнал выходит из заданного диапазона.

Цифровой триггер по фронту

Цифровым триггером по фронту обычно является TTL сигнал, имеющий два дискретных уровня: высокий и низкий. Цифровой сигнал имеет спадающий фронт, когда он изменяется с высокого уровня до низкого. Сигнал имеет нарастающий фронт, когда изменяется с низкого уровня до высокого. Таким образом, вы можете создать триггеры запуска или остановки на базе нарастающего или спадающего фронта цифрового сигнала, как это показано на следующей иллюстрации. Как правило, вы будете присоединять цифровые триггерные сигналы к PFI контактам измерительных устройств National Instruments.

Действия, вызываемые триггерами

Триггеры могут вызвать четыре действия. Более того, их обычно называют по действию, которое они инициируют:

• Триггер (Advance Trigger) – Вызывает выполнение коммутатором следующего входа в списке инструкций.

• Триггер паузы (Pause Trigger) – Приостанавливает сбор данных. Снятие этого триггера возобновляет сбор данных.

• Опорный триггер (Reference Trigger) – Устанавливает точку отсчета в последовательности входных данных. Данные, собранные до этой точки, называются опережающими (pretrigger samples). Данные, собранные после этой точки, называются запаздывающими (posttrigger).

Рисунок 3-1. Опорный триггер

• Триггер запуска (Start Trigger) – Начинает сбор данных или генерацию сигнала.

В данном курсе будут описаны только триггеры запуска, паузы и опорные триггеры.

Примечание. Не все устройства E серии поддерживают аналоговые триггеры. Чтобы определить, поддерживает ли ваше устройство эту возможность, обращайтесь к документации для этого устройства.

Упражнение 3-1. Создание и настройка триггеров с использованием Помощника по сбору данных в LabVIEW

Задача: Использовать Помощника по сбору данных в LabVIEW для изучения и настройки различных типов аналоговых и цифровых триггеров.

1. Подайте синусоидальный сигнал с функционального генератора на аналоговый ввод 1 и меандр с функционального генератора на аналоговый ввод 2.

2. Запустите LabVIEW и откройте новый ВП.

Лицевая панель

3. Поместите элемент управления DAQmx Task Name, расположенный в палитре Controls»All Controls»I/O»DAQmx Name Controls на лицевую панель. Вызовите контекстное меню этого элемента и выберите New Task (DAQ Assistant) (Новая задача).

4. Используйте Помощника по сбору данных (DAQ Assistant) для создания новой задачи со следующими установками:

• Measurement Type: Analog Input

• Sensor Type: Voltage

• Channels: Выберите Create New Local Channels, затем выделите каналы ai0 и ai1 соответствующего DAQ устройства, удерживая нажатой клавишу <Shift>.

• Name: Trigger Task

5. Нажмите кнопку Finish.

Триггеры запуска

Следующие шаги демонстрируют создание аналогового и цифрового триггеров запуска по фронту.

1. В Помощнике по сбору данных выберите вкладку Task Triggering. В разделе Start выберите из выпадающего меню Trigger Type (Тип триггера) опцию Digital Edge.

2. Из выпадающего меню Source (Источник) выберите PFI0, а из выпадающего меню Edge (Фронт) опцию Rising (Нарастающий). Кнопка цифрового триггера на испытательной коробке соответствует сигнальной линии PFI0/TRIG1.

3. Нажмите кнопку Test.

4. Панель тестирования остается пустой, поскольку для сбора данных задача ждет нарастающего фронта сигнала в линии PFI0. Нажмите кнопку цифрового триггера на испытательной коробке, чтобы создать триггерное событие.

5. Измените шкалу оси Y, установив минимальное значение 0.2 и максимальное 0.3. Обратите внимание на приблизительную величину сигнала в канале Voltage 0 и запишите его для памяти. Это будет необработанным значением напряжения с датчика температуры. Нажмите кнопку OK, чтобы выйти из панели тестирования.

6. Измените пределы входного напряжения в канале Voltage0 на 0 и –1.

7. Поскольку для задачи вы выбрали каналы 0 и 1, они перечислены в возрастающем порядке. Первый канал в порядке просмотра может являться триггерным для остальных. Установка канала ai0 первым в порядке просмотра указывает NI-DAQmx, что вы хотите, чтобы триггер Trigger Task срабатывал по сигналу в канале датчика температуры на испытательной коробке.

Примечание. Для выполнения шагов 8 – 12 необходимо устройство с триггером аналогового ввода. Если в ваш компьютер такое устройство не установлено, пропустите раздел Опорные триггеры.

8. В помощнике по сбору данных зайдите во вкладку Task Triggering. В разделе Start выберите Analog Edge из выпадающего меню Trigger Type.

9. Выберите опцию Voltage0 из выпадающего меню Source и опцию Rising из меню Slope. Установите величину Level немного большей, чем напряжение, соответствующее температуре окружающей среды, которое вы записали в пункте 5.

10. Нажмите кнопку Test.

11. Поместите указательный палец над датчиком температуры, чтобы увеличить ее значение. Когда температура достигнет величины Level, начнется сбор данных.

Примечание. Если триггер не срабатывает, попробуйте изменить пределы входного напряжения в канале Voltage0, сужая его диапазон. Это уменьшит шаг дискретизации и улучшит разрешающую способность устройства при работе с сигналом запуска.

12. После получения данных, нажмите кнопку Stop и далее OK для выхода из панели тестирования.