System akwizycji danych LabJack T4

Jednym z ważniejszych czynników branych pod uwagę przy projektowaniu każdego systemu kontrolno- pomiarowego jest koszt. Na jego wielkość wpływa złożoność systemu, a więc liczba i rodzaj punktów pomiarowych, czujników, układów wykonawczych, topologia połączeń, zastosowane interfejsy i protokoły komunikacyjne, oprogramowanie itp. Niemałym kosztem ponoszonym już w trakcie użytkowania jest często również konserwacja i utrzymanie systemu. Czynniki te powinny więc być brane pod uwagę już w fazie projektowania. A co zrobić, gdy początkowe założenia zaczną rosnąć w trakcie użytkowania? Z sytuacją taką mamy do czynienia bardzo często. Najlepsze rozwiązanie narzuca się samoistnie – system musi być zdolny do rekonfiguracji i rozbudowy. Dziś, dość powszechnie inżynierowie, szczególnie młodzi, korzystają z gotowych, względnie tanich rozwiązań takich jak Arduino czy Raspberry Pi, ale nie są to w zasadzie narzędzia przeznaczone do takich aplikacji.

Idealne, mówiąc bez większej przesady, rozwiązanie opracowała mała amerykańska firma LabJack. Systemy akwizycji danych U3-LV, U3-HV, U6, U6-Pro, T7, T7-Pro i opisywany w artykule T4 są od wielu lat z powodzeniem stosowane w różnych aplikacjach kontrolno-pomiarowych, pełnią ważne funkcje w najbardziej znanych obiektach na świecie. Przykładem jest choćby system pomiaru odchyleń iglicy najwyższego budynku świata – Burj Khalifa w Dubaju wykonany w oparciu o moduły LabJack.

LabJack T4 – charakterystyka

LabJack T4 jest mniejszą wersją znanego T7. Zgodnie z koncepcją producenta urządzenia są obsługiwane przez to samo oprogramowanie API.

LabJack T4 zawiera:

• 4 wysokonapięciowe linie wejściowe (±10 V, o konfigurowalnej rozdzielczości maksymalnie 12 bitów),
• 8 linii uniwersalnych, które są indywidualnie konfigurowane jako wejścia/ wyjścia cyfrowe działające w logice 3,3 V, lub jako 12-bitowe wejścia analogowe o zakresie napięć 0...2,5 V,
• 8 linii cyfrowych wejść/wyjść,
• 2 wyjścia analogowe (0...5 V, 10 bitów).

Linie skonfigurowane jako cyfrowe mogą być wykorzystywane do obsługi interfejsów komunikacyjnych, takich jak SPI, I²C, UART itd. Są dla nich przydzielane również dodatkowe funkcje związane z obsługą wewnętrznych liczników/timerów umożliwiające generowanie przebiegów PWM oraz impulsów o określonym czasie trwania i współczynniku wypełnienia. Linie cyfrowe mogą być ponadto konfigurowane jako wejścia kwadraturowe przeznaczone np. do obsługi enkoderów. Jedno takie wejście zajmuje dwie linie.

LabJack T4 komunikuje się z hostem za pośrednictwem interfejsu USB lub Ethernet. Pomiary są wykonywane z zastosowaniem jednego z dwóch trybów: odpowiedzi na komendy ("Command Response") lub strumieniowego ("Stream"). Czynniki te wraz z rozdzielczością danych i liczbą kanałów pomiarowych wpływają na całkowitą wydajność systemu. Decydują o niej nie tylko parametry samego T4, ale też warunki pracy hosta, takie jak: system operacyjny, liczba obsługiwanych urządzeń, programy działające w tle czy obciążenie sieci ethernetowej. Wydajność systemu akwizycji danych jest największa w trybie strumieniowego przesyłania danych. W tym przypadku dane po wstępnym zgromadzeniu w buforze są przesyłane pakietami do hosta bez starty czasu na wielokrotne transmitowanie komend i pojedynczych danych. Największa częstotliwość próbkowania jednego kanału w trybie strumieniowym wynosi 50 kHz.

Przesyłanie danych do komputera nie zawsze jest konieczne. LabJack T4, podobnie jak T7 może pracować autonomicznie, wykonując wpisane do niego skrypty Lua. Autonomiczna realizacja kodu przez LabJack T4 nie wyklucza przesyłania wypracowanych danych do komputera.

Systemy akwizycji danych znajdują liczne zastosowania w automatyce przemysłowej. Przesyłanie danych jest często realizowane z użyciem protokołu Modbus, który w wersji Modbus TCP może być implementowany w urządzeniach LabJack T4 i T7. W takim rozwiązaniu pakiety Modbus są przesyłane interfejsem Ethernet (lub Wifi– tylko T7).

Inne cechy LabJack T4

Jedną z ważniejszych zalet systemów LabJack jest darmowe oprogramowanie używane do ich obsługi. Oprócz typowych aplikacji niezbędnych do konfigurowania modułów, testowania i rejestrowania danych dostępne są również liczne przykłady pisane w środowiskach: C/C++, C#, Delphi, Java, LabVIEW, MATLAB, Python, VB.NET i innych. Dla urządzeń LabJack opracowano szeroką gamę rozszerzeń, takich jak konwertery sygnałów pętli prądowej 4–20 mA, analogowe wyjścia napięciowe ±10 V/14-bitów, konwertery napięcia wyjść cyfrowych 3,3 V/5 V/80 mA, dzielniki napięciowe, wzmacniacze instrumentalne, analogowe bufory wejściowe ±10 V/1 pA, bufory wyjść analogowych 0–5 V/200 mA, płytka prototypowa, moduł sterowania 2 przekaźnikami lub obciążeniami, wejście czujnika rezystancyjnego, wyjścia napięcia referencyjnego (2,5 V lub 4,096 V).

W wersji podstawowej LabJack T4 są oferowane jako kompletne urządzenia zamknięte w charakterystycznej półprzezroczystej obudowie o czerwonym odcieniu. Zawierają wszystkie niezbędne gniazda i łączówki, a także diody LED sygnalizujące zasilanie i stan pracy. Użytkownik dostaje w komplecie przewody USB i Ethernet, zasilacz wtyczkowy z gniazdem USB, a nawet firmowy wkrętak przydatny przy dołączaniu przewodów do łączówek śrubowych.

Moduły można zamawiać również w wersji OEM. Są to gołe płytki bez łączówek śrubowych, gniazda USB i D-SUB oraz bez obudowy.

Jarosław Doliński

Egmont Instruments
ul. Marszałkowska 136/31
00-004 Warszawa, kom. 692 501 750
tel. 22 850 62 05-07, faks 22 654 02 48
labjack@egmont.com.pl
www.egmont.com.pl/labjack