在工业自动化的生产线中,传感器监测的温度波动如何转化为计算机可识别的数字信号?气象卫星采集的气压数据又如何精准传输至地面分析系统?这些现实世界与数字世界的 “对话”,都离不开一个关键硬件 ——数据采集卡(DAQ 卡)。
主要功能
模拟输入:采集模拟量信号,连接物理信号与数字处理的桥梁,能将传感器输出的模拟量(如电压、电流信号)实时转换为数字数据,让计算机得以 “感知” 温度、压力等物理量的精准变化,进而实现监测、控制与数据分析。
此功能主要由以下步骤组成(放大器-低通滤波器-AD转换器-数据缓存)
主要参数
1采样速率
是指在单位时间内对信号采样的次数,通常以赫兹为单位。根据奈奎斯特定理,为防止出现“混叠”现象,在实际不是理想状态测试中,建议采样速率为信号频率的10倍以上。
2分辨率
通常以bit表示,分辨率越高,ADC能够区分的信号变化越小,测量精度越高。
3采样范围
是指能够处理的模拟信号的电压范围,通常以V表示。
需要注意
要注意的是我们常说的数据采集卡,还包括了模拟输出、数字I/O、计数器的功能,不单单只有模拟量采集功能~
3模拟量输出
可为标准信号发生器(生成如正弦波、方波、三角波、直流等)充当标准源。除此之外还可为传感器等输出连续的电压做激励源。
4数字输入
检测外部TTL信号的高低电平状态,将外部设备的信号转换为数字逻辑状态(0或1),并通过软件小灯的亮灭实现监测。
5数字输出
通过接收和转换数字信号,实现对各种外部设备的控制,是工业自动化系统中的重要组成部分,根据不同的应用可以选择晶体管输出或继电器输出
6计数器
边沿计数:设备使用计数器得到上升沿和下降眼个数。
频率/周期测量:用户可通过计数器实现对特定信号频率的测量。
半周期测量:半周期测量是测量连续高低时间交替边沿之间的时间间隔。
脉冲测量:在脉冲测量中,计数器测量启动任务后的 GATE输入信号上脉冲的高/低时间。脉冲是根据它高/低的时间、高/低的滴答、频率/占空比来定义的,这与脉冲宽度的测量类似,不同之处在于它也测量了低脉冲时间(脉宽测量高有效时)。
脉宽测量:脉宽测量是对从上升沿到下降沿,或下降沿到上升沿的时间间隔进行测量。
两边沿间隔测量:两边沿间隔测量是测量一个数字信号的上升沿或下降沿与另一个数字信号的上升沿或下降沿之间的时间。
编码器:编码器可将线性或旋转位移转换为数字或脉冲信号。通过过双脉冲、单脉冲编码器可实现对线性位置及角度位置的测量。
脉冲输出:单脉冲生成、有限脉冲序列生成、连续脉冲序列生成(生成产生具有可编程频率和占空比的一系列脉冲)