LabJack T8
| TechnikaO LabJack Corporation pisaliśmy już wielokrotnie na łamach naszego miesięcznika. Wyroby tej firmy cieszą się dużym uznaniem użytkowników z całego świata. Decydują o tym nie tylko dobre parametry urządzeń, ale też dbałość o klienta i ciągle rozwijana oferta. I właśnie jesteśmy świadkami wprowadzania na rynek nowego, flagowego modelu wielokanałowego systemu akwizycji danych oznaczonego symbolem T8. Ten nowy moduł wyróżnia się równoczesnym próbkowaniem wszystkich wejść i izolacją galwaniczną 1 kV.
LabJack T8 to 8-kanałowy system akwizycji danych z wbudowanymi przetwornikami analogowo-cyfrowymi i cyfrowo-analogowymi. Opracowanie modelu T8 stało się pretekstem do wprowadzenia nowych cech funkcjonalnych i podwyższenia parametrów technicznych w odniesieniu do modeli wcześniejszych. Jedną z ważniejszych modyfikacji jest jednoczesne próbkowanie wszystkich kanałów i zastosowanie 24-bitowych przetworników analogowo-cyfrowych typu ΣΔ na wszystkich wejściach. Użytkownicy tego typu urządzeń często poszukują rozwiązań zapewniających izolację galwaniczną wejść. Moduł LabJack T8 taką izolację zapewnia nie tylko między wejściami i masą, ale też między kanałami. Producent gwarantuje wytrzymałość na przebicie do ±1 kV. Dodatkowym atutem jest szeroki przemysłowy zakres temperatur pracy od –40°C do +85°C.
Istotną cechą przetworników ADC zastosowanych w LabJack T8 jest jednoczesne próbkowanie wszystkich kanałów. Tym samym zredukowane do zera zostały opóźnienia między próbkami z poszczególnych kanałów. Maksymalna częstotliwość próbkowania wynosi 40 kHz/kanał, a to narzuca określone wymagania dla interfejsu komunikacyjnego. Musi on zapewnić przesyłanie danych z szybkością wymaganą dla zapewnienia przepływu strumienia danych nawet przy włączonych wszystkich kanałach działających z maksymalną szybkością próbkowania. Innym ważnym parametrem jest zakres napięć wejściowych. Moduł LabJack T8 jest wyposażony we wzmacniacze wejściowe o regulowanym programowo wzmocnieniu. Użytkownik może więc w wygodny sposób elastycznie dobierać wzmocnienie wymagane do danej aplikacji. Dla najmniej czułego zakresu pomiarowego napięcia wejściowe mogą zawierać się w przedziale od –11 V do +11 V, zaś dla największej czułości przedział ten jest równy –0,18 V...+0,18 V. Przetwornik zastosowany w module LabJack T8 ma wejścia różnicowe, może więc być używany do bezpośredniego przetwarzania sygnałów np. z termopar lub wszelkiego rodzaju czujników o konfiguracji mostkowej. Biblioteka używana przez oprogramowanie firmowe LJM opracowane dla T8 obsługuje 9 popularnych typów termopar. Funkcje LabJack T8 nie ograniczają się do przetwarzania wejściowych sygnałów analogowych. Urządzenie to ma ponadto 2 analogowe 16-bitowe kanały wyjściowe udostępniające sygnały o poziomach 0...10 V. Wyjścia te mają wydajność prądową 20 mA. Całość uzupełniają wyjścia napięcia 3,3 V, które może być używane do zasilania dołączanych modułów i układów zewnętrznych. Napięcie 3,3 V jest obecnie powszechnie stosowane do zasilania układów elektronicznych, nie może więc dziwić, że w LabJack T8 umieszczono aż dwie linie napięcia 3,3 V. Sam moduł T8 jest zasilany bezpośrednio z interfejsu komunikacyjnego, którym może być USB lub Power over Ethernet (PoE). Podczas pracy autonomicznej (bez połączenia z komputerem) moduł LabJack T8 jest zasilany z sieciowego zasilacza wtyczkowego z liniami zasilającymi wyprowadzonymi na złącze USB. Stan urządzenia jest sygnalizowany lampkami "COMM" i "Status".
Jeszcze ciepły LabJack T8
Niniejszy artykuł jest publikowany krótko po wprowadzeniu T8 do sprzedaży. Oprogramowanie obsługujące to urządzenie przechodzi jeszcze fazę beta testów, ale zapewnia już pełną funkcjonalność. Użytkownicy wcześniejszych modeli modułów LabJack muszą mieć na uwadze to, że w T8 podwyższono niektóre parametry techniczne. W pewnych przypadkach może to mieć określone konsekwencje. Przykładowo: do przesyłania strumieniowego danych próbkowanych z maksymalną szybkością przez wszystkie kanały konieczne jest zapewnienie interfejsu zdolnego do transmisji danych z szybkością co najmniej 960 kilobajtów na sekundę (8 kanałów × 3 bajty × 40 kHz). W praktyce szybkość ta powinna być nieznacznie większa, aby zapewnić choćby minimalną rezerwę. Niezapewnienie tego warunku może prowadzić do przepełniania bufora. Należy również pamiętać, że transmisja strumienia danych przez sieci może powodować dodatkowe opóźnienia i ograniczenia. W takich warunkach czas przesyłania pakietów danych może się wydłużać w istotnym stopniu. W przypadku strumieniowego przesyłania danych z maksymalnymi szybkościami producent zaleca korzystanie z przewodowego połączenia przez port Ethernet lub port USB 3.0 dołączony do zasilanego koncentratora. Z uwagi na to, że LabJack T8 w porównaniu z wcześniejszymi modelami pobiera większą moc z zasilania, warto zadbać o przewody USB dobrej jakości.
Dane odbierane przez komputer są poddawane filtracji. Operacja ta powoduje utratę 3 pierwszych próbek strumienia danych. Próbki te powinny być odrzuca- Rys. 3. Okno programu Kipling3: a) informacje ogólne o module T8, b) okno sterowania modułem a) b) ne przez program obrabiający i analizujący dane pomiarowe.
W module LabJack T8 zastosowano wewnętrzny pomiar temperatury, a wynik jest dostępny za pośrednictwem odczytu jednego z rejestrów – Temperature#(0:8). Przyjęte rozwiązania sprzętowe powodują jednak, że przy szybkości próbkowania powyżej 250 Hz występują pewne ograniczenia pomiaru temperatury, w takich przypadkach zwracana jest wartość –9999.
Jak używać LabJack T8?
LabJack T8 to system akwizycji danych, może więc być używany do zbierania i przetwarzania sygnałów analogowych o szerokim zakresie napięć. Maksymalna częstotliwość próbkowania równa 40 kHz decyduje o dopuszczalnej szerokości widma sygnału przetwarzanego, która teoretycznie nie powinna więc być większa od 20 kHz.
Firma LabJack opracowała autorską koncepcję tworzenia systemów pomiarowych opartych na dołączaniu modułów pełniących różne funkcje do modułów akwizycji danych. Przykładem są konwertery poziomu sygnałów cyfrowych, bufory wyjściowe zwiększające prąd, dzielniki napięciowe. Moduły mają wyprowadzenia zgodne ze standardem złączy śrubowych przyjętym w modułach LabJack. W LabJack T8 oprócz złączy śrubowych przydzielonych do ośmiu różnicowych wejść analogowych, ośmiu wyjść cyfrowych, dwóch wyjść przetworników cyfrowo-analogowych oraz gniazda napięcia 3,3 V dostępne jest również gniazdo DB15 wyprowadzające dodatkowe sygnały cyfrowe poprzez jedno złącze. Można do niego dołączyć np. panel zacisków śrubowych CB15 (fot. 2).
Programiści LabJack przygotowali oprogramowanie pozwalające na szybkie użycie modułów wszystkich rodzin tej firmy, w tym T8. Programy te umożliwiają zarówno odpowiednie do potrzeb konfigurowanie modułów (Kipling 3 – rys. 3), ale też wykonanie prostych pomiarów (LJLogM – rys. 4 i LJStreamM). Większość użytkowników prawdopodobnie będzie jednak poszukiwać takich trybów pracy, które spełnią indywidualne potrzeby i wymagania. Istotną zaletą T8 jest możliwość sterowania za pomocą programów działających w systemach Windows, Mac i Linux. Na stronach firmowych można znaleźć wiele przykładowych programów oraz biblioteki dla środowisk C/C++, LabVIEV, Python, Node. js, Matlab, DAQFactory, Delphi, Java, .NET (C#, VB), Processing, Visual Basic (VB6, VBA), LabWindows/CVI, Agilent VEE i DASYLab. Istnieje ponadto możliwość uruchamiania skryptów Lua zamieniających moduł w autonomiczne urządzenie działające bez konieczności połączenia z komputerem. Skrypty Lua mogą być uruchamiane w programie Kipling 3.
Planując użycie systemów akwizycji danych firmy LabJack, w tym T8, należy pamiętać o ich dwóch podstawowych trybach pracy. Pierwszy z nich, "normal mode", polega na cyklicznym wydawaniu komend do modułu i odbieraniu odpowiedzi. W tym trybie dostępne są wszystkie rejestry urządzenia, ale nie jest możliwe uzyskanie maksymalnej szybkości akwizycji, ponieważ dużą część znaków przesyłanych interfejsem komunikacyjnym stanowią komendy, blokujące tym samym przepływność kanału dla danych pomiarowych. Aby uzyskać maksymalną wydajność urządzenia, należy przełączyć je w tryb "streaming". W tym przypadku, po rozpoczęciu transmisji przesyłane są jedynie dane pomiarowe z pełną wydajnością systemu.
Jarosław Doliński
Egmont Instruments
ul. Marszałkowska 136/31
00-004 Warszawa
tel. 22 850 62 05-07, kom. 692 501 750
labjack@egmont.com.pl
www.egmont.com.pl/labjack
