1 / 70

AKVIZICIJA PODATAKA

AKVIZICIJA PODATAKA. Potrebe za akvizicijom. Današnji svet skoro u potpunosti funkcioniše na odlukama koje se zasnivaju na prikupljanju podataka i njihovoj daljoj analizi. U suštini postoji onoliko sistema za prikupljanje podatka koliko postoji i tipova podataka.

etenia
Télécharger la présentation

AKVIZICIJA PODATAKA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. AKVIZICIJA PODATAKA

  2. Potrebe za akvizicijom • Današnji svet skoro u potpunosti funkcioniše na odlukama koje se zasnivaju na prikupljanju podataka i njihovoj daljoj analizi. • U suštini postoji onoliko sistema za prikupljanje podatka koliko postoji i tipova podataka. • Dete prvo stavi nogu u vodi da bi odredilo temperaturu pre nego što zagnjuri. • Osiguravajuće društvo prikupi obiman materijal statističkog tipa pre nego što odredi rizik i ustanovi premije.

  3. Definicija akvizije podataka Akvizicija podataka je proces pomoću koga fizički fenomeni iz realnog sveta se transformišu u električne signale koji se mere i konvertuju u digitalni format za potrebe procesiranja, analize, i memorisanja od strane računara. Kod najvećeg broja aplikacija DAS (Data Acquisition System) je projektovan ne samo da prikuplja podatke nego i da preuzima odgovarajuće upravaljačke akcije. Zbog toga definicija DAS-a treba da se proširi ne samo na aspekte pribavljanja nego i na upravljanje radom sistema. Note: Definicija : Elektronski instrument, ili grupa medjusobno povezanih elektronskih hardverskih komponenti, namenjenih za merenje i kvantizaciju analognih signala i prihvatanje digitalnih, u cilju digitalne analize ili obrade i preduzimanje povratno-upravljačkih akcija.

  4. Analogni interfejs digitalnom svetu

  5. Osnovni elementi DAS-a • senzori i pretvarači • kabliranje • kondicioniranje signala • hardver za akviziciju • računar uključujući operativni sistem • softver za akviziciju podataka

  6. Funkcionalni dijagram DAS-a

  7. Note: Pretvarači i senzori • Pretvarači i senzori ostvaruju interfejs izmedju realnog sveta sa jedne i DAS-a sa druge strane, konvertujući fizičke fenomene u električne signale koje zatim prihvata hardver za kondicioniranje i akviziciju. • Pretvarači mogu da obave bilo koji tip merenja fizičke veličine i generišu električni signal. Tipični reprezenti su termospregovi, IC senzori, itd. Funkcija senzora: • prihvata signale od relevantnih parametara procesa. • konvertuje energiju iz jedne fizičke forme u drugu.

  8. Note: Šest energetskih domena • Postoji šest važnih energetskuh domena izmedju kojih se vrši konverzija. • hemijski, • mehanički, • magnetni, • radijacioni, • termički i • električni. Konverzija se vrši prema električnom domenu jer su električni signali najpogodniji za modifikaciju.

  9. Tipični uredjaji - pretvarači signala

  10. Efekti konverzije signala

  11. Note: Kabliranje • Kabliranje se odnosi na fizičko povezivanje pretvarača i senzora sa hardverom za kondicioniranje signala i/ili hardveraom za akviziciju podataka • Kada je kondicioniranje signala i/ili hardver za akviziciju podataka udaljen od računara tada se kabliranjem ostvaruje fizička veza izmedju ova dva hardverska elementa i host-a • Ako je fizička veza izvedena kao RS-232 ili RS-485 komunikacioni interfejs tada se ova komponenta kabliranja često naziva komunikaciono kabliranje • Kabliranje je po dimenzijama najveća fizička komponenta, i podložna je efektima spoljašnjeg šuma, a posebno uticaju smetnji od industrijskih postrojenja Korektno kabliranje i širmovanje je od izuzetne važnosti za smanjenje efekta šuma

  12. Kondicioniranje signala • Električne signale generisane od strane pretvarača često je potrebno konvertovati u oblik koji je prihvatljiv od strane hardvera za akviziciju podataka, posebno AD konvertora koji konvertuje primljeni signal u željeni digitalni format • Osnovni zadaci koje obavlja blok za signal kondicioniranje su: • filtriranje • pojačanje • linearizacija • izolacija • pobuda (neki od pretvarača za korektni rad zahtevaju strujne ili naponske pobudne signale)

  13. Hardver za akviziciju • Hardver za akviziciju se može definisati kao komponenta DAS-a koja obavlja sledeće funkcije: • Procesiranje i konverzija ulaznih analognih signala u digitalni format • Prihvatanje digitalnih ulaznih signala • Procesiranje digitalnih signala i konverziaj u analogni format • Generisanje digitalnih izlaznih signala

  14. Softver za akviziciju • Hardver za akviziciju ne radi bez softvera • Za programiranje hardvera postoje tri dostupne opcije: • Direktno programiranje hardvera za akviziciju • Korišćenje drajverskih rutina vrlo niskog nivoa • Korišćenje off-the-shelf aplikacionog softvera tipa LabVIEW

  15. Domeni podataka • Sa aspekta metrologije, sve veličine čiju vrednost procenjujemo, delimo na ne-električne i električne. • Skup energetskih domena karakterističnih za ne-električne veličine, nazivamo zajedničkim imenom fizički domen. • Kod električnog energetskog domena, razlikujemo tri forme električnih signala, a to su: Ne-električne veličine su one koje pripadaju magnetnom, hemijskom, radijacionom, mehaničkom i termičkom energetskom domenu. • analogna forma : amplitude struje i napona predstavljaju relevantan odziv • vremenska forma : vremenski odnos izmedju nivoa signala se koristi da opiše neku veličinu • digitalna forma: racionalan broj predstavlja mereni podatak

  16. Domeni podataka i pod-domeni

  17. Analogni domen • Merenje podataka u ovom pod-domenu se svodi na merenje amplitude struje ili napona. • Signal u ovom domenu je kontinualno promenljiva veličina koja se može neprekidno procenjivati u vremenu ili diskretno meriti u bilo kom trenutku • Analogni signalimogu pripadati jednom od sledeća četiri oblika: • naelektrisanje, • napon, • struja, • snaga.

  18. Vremenski domen • Merenje podataka u ovom domenu sastoji se u odredjivanju promene vrednosti signala u odredjenim vremenskim trenucima, • Najčešći oblici procene vrednosti signala su: • odredjivanje frekvencije periodičnih talasnih oblika, • odredjivanje vremenskog perioda izmedju dva impulsa, • odredjivanje fazne razlike merenog talasnog oblika u odnosu na referentni talasni oblik. • Osnovna tri pod-domena koja pripadaju vremenskom domenu su: • frekvencija • širina impulsa • fazna razlika

  19. Digitalni domen • Podatke čine signali koji imaju samo dva nivoa: visoko (digitalna 1) i nisko (digitalna 0), • Standardno, ovi signali predstavljaju kodirani oblik celobrojnih brojeva ili standardnih znakova. • Postoje tri glavne forme digitalnih signala: • serijski podaci - predstavljaju se nizom impulsa koji se prenose kanalom • paralelni podaci - predstavljaju skup impulsa koji se simultano prenose po većem broju kanala. • brojački impulsi - frekvencija impulsa predstavlja relevantan podatak.

  20. Proces merenja - prelaz iz jednog domena u drugi • Proces merenja se može razmatrati kao skup ulančanih interdomenskih prelaza tj.konverzija i intradomenskih prelaza tj.kondicioniranje. • Za prelaz signala ili skupa podataka iz jednog domena podataka u drugi potrebno je ugraditi posebna kola ili odgovarajuće elektronske sklopove. • Ugradnjom elektronskih sklopova i posebnih kola unose se inherentne greške tj. pogoršava se tačnost i linearnost, unosi se dodatno kašnjenje signala ...

  21. Kako smanjiti greške u merenju • Sa aspekta merenja, greške su uvek javljaju kada se vrši prelaz iz jednog domena u drugi. • Uvek se teži da se u toku merenja ostvari minimalni broj interdomenskih prelaza. • Analizirajmo merenje ubrzanja pomoću piezoelektričnog akcelerometra

  22. Merenje ubrzanja pomoću induktivnog akcelerometra

  23. Primer: merenje temperature termistorom

  24. Primer: merenje temperature kristalnim oscilatorom

  25. Primer: merenje temperature analognim instrumentom

  26. Vremenska zavisnost Veličina koju procenjujemo u toku procesa merenja se menja

  27. Zašto se koriste DAS-ovi ? • DAS-ovi se koriste za merenje i arhiviranje signala koji se generišu bilo kao: • signali koji potiču od direktnog merenja električnih veličina: • signali koji potiču od transdjusera kao što su termoparovi, "strain gages", i dr. • napona, • struje, • otpora, • frekvencije

  28. Tipovi DAS-ova • Instrumentacioni sistemi, koji se kod DAS-va koriste za procenu ulazne veličine, mogu se podeliti u sledeće dve glavne klase: • analogni - mere informaciju u analognom obliku. • digitalni - obradjuju informaciju u digitalnoj formi.

  29. Analogni DAS-ovi • Obično, analogni DAS čine neki ili svi nabrojani sastavni blokovi: • transdjuseri • signal-kondicioneri • uredjaji za vizuelni prikaz • instrumenti za grafički zapis • instrumenti sa magnetnom trakom • satni mehanizam

  30. Blok šema analognog DAS-a

  31. Digitalni DAS – blok šema • Veliki broj DAS-ova danas se realizuje kao digitalni.

  32. DAS sa paralelnom A/D konverzijom na svakom ulazu

  33. Diferencijalni ulaz

  34. Diferencijalni ulaz i širmovanje

  35. Galvanska izolacija kod DAS-a

  36. Transformatorska galvanska izolacija

  37. Optička galvanska izolacija

  38. Uticaj napona na zajedničkim krajevima

  39. Induktivne smetnje

  40. Tipična DAS plug-in-play pločica

  41. Asimetričan ulaz

  42. Simetričan ulaz

  43. Idealna prenosna funkcija 3-bitni A/D konvertora

  44. Ofset greška + 1 LSB

  45. Greška – pozitivno pojačanje

  46. Diferencijalna nelinearnost

  47. Integralna nelinearnost u odnosu na ulaz

  48. Integralna nelinearnost u odnosu na najbolje fitovanje

  49. Najčešće konfiguracije • Najčešće konfiguracije koje srećemo kod DAS-ova su sledeće: • Računarsko plug-in U/I -plug-in U/I ploče se direktno ugradjuju u slotove proširenja računara • Distribuirani U/I - senzori su locirani na udaljenim lokacijama u odnosu na računar u kome se vrši procesiranje i memroisanje podataka • Samostalni ili distribuirani logger-i i kontroleri - obično se baziraju na ugradnju inteligentnih modula za kondicioniranje signala • IEEE-488 instrumenti - komunikacioni standard za prenos podataka izmedju programibilnih test instrumenata

  50. Primeri: Računarskih plug-in U/I ploča

More Related