- •8. Синхронизация 205
- •1. Общие сведения о daq системах
- •2. Оборудование и программное обеспечение сбора данных
- •Шина передачи данных
- •Встроенные fifo
- •3. Аналоговый ввод
- •Instrumentation Amplifier – инструментальный усилитель
- •5. Цифровой ввод-вывод
- •6. Счетчики
- •Сигналы, с которыми работает счетчик
- •Счет с запуском и паузой (стробируемый)
- •Непрерывный буферизированный счет фронтов
- •Счет фронтов с буферизацией конечного числа отсчетов
- •Измерение низкой частоты с помощью одного счетчика
- •Погрешность квантования
- •Измерение высокой частоты с помощью двух счетчиков
- •Измерение частот в широком диапазоне с помощью двух счетчиков
- •Синхронизация импульсами отсчетов Sample Clock (без усреднения)
- •Синхронизация импульсами отсчетов Sample Clock (с усреднением)
- •Общие сведения о согласовании сигналов
- •Отношение сигнал/помеха
- •Антиалиасинговые фильтры
- •Input Signal – входной сигнал, Sampled Point – отсчеты сигнала, Reconstructed Signal – восстановленный сигнал
- •Спецификации на развязывающие устройства
- •Номинальное рабочее напряжение
- •Нормы по монтажу
- •Схемы включения термопар
- •Компенсация температуры холодного спая
- •Voltmeter – вольтметр, Isothermal Region – изотермическая область, Ice Bath – ванна со льдом, Copper – медь, Metal – металл
- •Линеаризация данных
- •Измерение деформации с помощью тензодатчика
- •Сопротивление подводящих проводников
- •Дополнение моста
- •Питание моста
- •Дистанционное измерение напряжения питания моста
- •Усиление
- •Балансировка моста, коррекция смещения
- •Программная коррекция
- •Коррекция нуля с буферизацией
- •Калибровка с помощью шунта
- •Акселерометры
- •Микрофоны
- •Иэпэ датчики
- •Правила синхронизации в драйвера daQmx
- •Общий программный запуск
- •Использование общего сигнала Sample Clock
- •Устройства с микросхемой stc3
- •Устройства с микросхемой stc2
- •Устройства с микросхемой stc3
- •Устройства с микросхемой stc2
- •Интегрирующий (двойного интегрирования)
- •I. Идеальные фильтры
- •Impulse – единичный импульс, Filter – фильтр, Impulse Response – импульсная характеристика, Fourier Transform – преобразование Фурье, Frequency Response – частотная характеристика
Правила синхронизации в драйвера daQmx
Создайте одну главную задачу (master task).
Сконфигурируйте главную задачу, но не запускайте сразу же, используя DAQmx Start Task VI, который служит для немедленного запуска задачи.
Запустите главную задачу только после того, как все подчиненные задачи (slave tasks) сконфигурированы и запущены.
Создается столько подчиненных задач, сколько необходимо.
Сконфигурируйте подчиненные задачи до запуска главной задачи.
Убедитесь, что подчиненные задачи сигналы зависят от главной по сигналам запуска Start Trigger и синхронизации Sample Clock.
При синхронизации нескольких устройств нужно убедиться в том, что опорный тактовый сигнал Timebase для синхронизации ведомых задач приходит от того же источника, что для ведущей задачи.
Источники ошибок
Существуют несколько источников ошибок при синхронизированных измерениях:
Джиттер (фазовое дрожание) – небольшие вариации периода тактового сигнала (от отсчета к отсчету), которые проявляются в виде шума в оцифрованном сигнале и оказывают большее влияние на высокочастотные сигналы. Каждый компонент, добавленный в цепь синхронизации, вносит дополнительное фазовое дрожание. Применение более стабильного тактового генератора позволяет ослабить этот эффект, однако полностью устранить его нельзя.
Нестабильность – мера того, насколько тактовая частота подвержена флюктуациям, которые могут возникнуть из-за изменений температуры, старения аппаратуры, нестабильности питающего напряжения, ударов, вибраций и емкостной нагрузки, на которую должен работать тактовый генератор. Основным фактором, который влияет на стабильность кварцевого генератора, является температура.
Некоторые генераторы располагают внутри небольших термостатических камер с регулируемой температурой, это намного лучше стабилизирует частоту, чем другие способы. Такие генераторы называют термостатированными кварцевыми генераторами (Oven Controlled Crystal Ooscillators – OCXO). Такой генератор есть, например, в устройстве NI 6608.
Погрешность – отклонение действительного значения тактовой частоты сигнала от заданного значения. Как известно, не бывает, чтобы тактовый генератор формировал сигнал точно с заданной частотой. На погрешность тактовой частоты влияют качество кристалла и сборки генератора.
Погрешности тактовой частоты можно описать несколькими способами. Чаще всего их выражают в миллионных и миллиардных долях (ppm и ppb). Например, чтобы найти абсолютную погрешность частоты (Гц) для генератора с частотой 80 МГц, у которого относительная погрешность равна 5 ppm, необходимо умножить частоту 80 000 000 на 5 и поделить на 1 000 000, или [80 000 000 Гц (5 Гц/1 000 000 Гц) = 400 Гц].
Отсюда следует, что абсолютная погрешность частоты генератора не превышает 400 Гц. Таким образом, действительная частота генератора может принимать любое значение в интервале от 79 999 600 Гц до 80 000 400 Гц.
Задержка распространения – явление, которое заключается в том, что сигнал приходит в две точки в разные моменты времени. Например, сигнал передан управляющим устройством в момент T0. Приемное устройство A воспринимает этот сигнал в момент T1, а приемное устройство B – в момент T2. Если T1 не равно T2, разницу между T1 и T2 называют задержкой распространения, на которую оказывают влияние расстояние между устройствами, длина кабелей между ними, длина путей прохождения сигналов внутри устройств.
В. Синхронизация внутри устройства
Синхронизация внутри одного устройства – это наиболее распространенный тип синхронизации. К счастью, как показывает опыт, такую синхронизацию реализовать проще всего, поскольку в действительности в любом отдельном DAQ-устройстве каждый тактовый сигнал операций ввода-вывода формируется на основе одного и того же опорного тактового сигнала. Поэтому в первую очередь представляет интерес использование различными задачами разных частот дискретизации при общем сигнале запуска, а также использование общего сигнала синхронизации отсчетов для выполнения синхронизированных измерений.
Одновременный запуск задач
Одновременное начало выполнения операции аналогового ввода и аналогового вывода реализуется с помощью аппаратного или программного запуска. При аппаратном запуске сигналы запуска как аналогового ввода, так и аналогового вывода поступают с одного и того же контакта разъема RTSI или PFI. RTSI (Real-Time System Integration) – это выделенная высокоскоростная цифровая шина, предназначенная для интеграции системы на нижнем уровне и высокоскоростных коммуникаций между устройствами производства National Instruments в реальном времени. Более подробная информация о шине RTSI приведена в разделе Счетчики и синхронизация.