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滿足基礎測量的多功能采集卡USB-6001/6002入門應用介紹

2020-05-09

【點擊下載】



在數據采集中,模擬電壓測量可謂是最為廣泛的應用了,通過測量得到的傳感器的模擬電壓信號,經過簡單換算,即可得到對應物理量的值。常用的傳感器有,溫濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、振動加速度傳感器、聲音傳感器等等。需要注意的是,某些傳感器直接輸出的是模擬電壓信號,可以直接連接數據采集卡的模擬電壓輸入端;而某些傳感器需要先接入信號調理電路(模塊),再從信號調理電路(模塊)的輸出接入數據采集卡的模擬輸入端。

測量模擬電壓信號前,先確定信號源為差分還是參考單端(RSE)。

以下通過幾個簡單應用實例演示數據采集卡的模擬電壓信號采集功能。


振動加速度測量

使用振動加速度傳感器可對物體的振動進行測量。振動加速度傳感器又稱加速度傳感器或加速度計,根據傳感器的敏感元件不同,加速度傳感器主要有壓電式、電容式、電感式、應變式、壓阻式等幾個類型。以下示例使用了最為常用的壓電式加速度傳感器。壓電式加速度傳感器需要與信號調理模塊搭配使用。在此,使用本公司的CT1005LC加速度傳感器與CT5201恒流適配器(信號調理模塊)搭配USB-6002示例振動加速度的測量。

正確連線后,可打開范例,快速進行數據采集。


打開此示例的范例:

打開LabVIEW軟件,幫助→查找范例→硬件輸入輸出→DAQmx→模擬輸入→電壓-連續輸入,打開界面,選擇物理通道,選擇已連接的數據采集卡的模擬輸入通道。其它參數可根據實際修改或使用默認。


運行范例程序,輕輕敲擊加速度傳感器,即可看到已經成功采集到振動信號,如下圖所示。(此波形信號為電壓信號,未經過換算成加速度值,可根據傳感器靈敏度,修改程序,換算成實際加速度值,比如在此使用的傳感器靈敏度為50mV/g,將所得電壓信號除以該靈敏度系數即可得到實際加速度值)。


聲音測量

聲音傳感器內置一個對聲音敏感的電容式話筒。聲波使話筒內的駐極體薄膜振動,導致電容的變化,而產生與之對應變化的微小電壓。這一電壓經過信號調理,即可接入數據采集卡。將加速度傳感器換成聲音傳感器,信號調理模塊換成適配聲音傳感器的模塊,接入數據采集卡模擬輸入端接線可不變,如下圖。運行同樣的范例程序,即可看到采集到的聲音波形。如圖(該示例使用了一個手機工具軟件,可以產生特定頻率的聲音,在此產生了一個頻率為1000Hz的正弦聲音信號,供聲音傳感器接收。)

用于測量其它物理量的各種傳感器,使用數據采集卡的方法跟此類似,需要注意的問題主要是傳感器是否需要經過信號調理,以及根據不同傳感器靈敏度的不同進行換算。


模擬電壓輸出的應用主要是用作執行器的激勵,比如電機驅動器、變頻器和各種調節器等。USB-6001/6002均提供2路的模擬電壓輸出,輸出電壓可通過編程控制。


打開范例中的“電壓-連續輸出”,選擇輸出通道為數據采集卡的ai0通道,波形設置輸出為幅值為1V、頻率為10Hz的正弦波信號,將數據采集卡的模擬輸出端與模擬輸入端用端接線連接,運行范例程序,即可實現數據采集卡輸出模擬信號同時采集該信號。



與模擬信號不同,模擬信號可以是一段數值范圍內的任意值,而數字信號只有兩個不同的電平:5V,HIGH(1)或0V,LOW(0)。USB-6001/6002可將數字I/O通過軟件配置為輸出或者輸入。


數字輸出

當配置為輸出時,可以產生一個電平信號,實現控制。比如控制一個LED的亮滅,繼電器的開閉等。例如,按照下圖連線。

打開范例程序數字輸出→“數字-軟件定時輸出”,選擇端口port0/line0,待寫入數據的布爾數組更改為只有一個元素的數組,運行程序,點擊按鈕,即可使得數據采集卡數字輸出控制LED的亮滅。


數字輸入

數字輸入也是很常用的功能,可接入多種數字量輸出的傳感器,比如霍爾開關、光電傳感器、熱釋電紅外傳感器、接近開關以及光耦等等。注意需要這些傳感器的輸出為0V~5V。本示例使用了一個5V供電的接近開關,連接到數據采集卡的數字I/O端,如下圖。打開范例程序數字輸入→“數字-軟件定時輸入”,配置選擇端口port0/line0為輸入端,運行程序,用手靠近接近開關,即可看到程序界面的布爾燈變化,表示已經采集到該接近開關的信號。

數字I/O的功能還有計數器功能,使用數據采集卡的計數器/定時器,可采集高速方波信號和生成方波信號,可連接超聲波傳感器實現超聲波測距。生成的方波信號可根據實際需求設定頻率、占空比,常用于作為步進電機、伺服電機驅動器的控制信號輸入。






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