Портативная тестовая система на базе MCC DAQ и Raspberry PI с использованием USB-1608FS-Plus
Задача
| Перед компанией Measurement Computing была поставлена задача разработать систему, которая будет использоваться при тестировании спортивных и детских игровых площадок. Требовалась надежная система, которая могла быть интегрирована с программным обеспечением пользователя для анализа измеренных данных и была бы способна контролировать различные тестовые конфигурации и собирать данные для дальнейшего анализа. Система должна была работать от батареи, чтобы облегчить проведение полевых испытаний и обеспечивть обработку сигнала и сбор данных с различных датчиков, в том числе преобразователя линейных перемещений (LVDT), тензодатчиков и акселерометров. Кроме того, система должна была быть способна управлять электромагнитом, который используется для сбрасывания аттестованной гири, используемой во многих тестах. Также требовалась возможность подключения по Wi-Fi к портативному компьютеру под управлением программного обеспечения для анализа, чтобы получить возможность управлять системой и передавать данные. |
Устройство сбора данных с одновременной выборкой USB-1608FS-Plus, подключенное к плате Raspberry Pi |
Требовалось обеспечить сбор данных с 8 каналов. Частота дискретизации для большинства тестов должна была быть 5 кГц, но в некоторых случаях должна была достигать 20 кГц. Хотя это и не является строгим требованием, желательно было иметь возможность одновременной выборки всех каналов таким образом, чтобы система могла бы быть использована для измерения передаточной функции.
Тензодатчики и акселерометры должны были быть IEPE (пьезоэлектрическими) преобразователями. Кроме того, для этих сигналов требовались источники тока, а также сглаживающие фильтры. LVDT типа DC должны были и быть использованы таким образом, чтобы не было необходимости применять какую-либо специальную обработку сигналов.
Решение
Система была разработана на базе одноплатного компьютера Raspberry Pi, который был использован для управления установками тестирования, сбора данных и коммуникаций. Это позволило использовать готовые решения для сбора данных и связи, что значительно снизило стоимость конструкции.
Для системы был выбран USB-1608FS-Plus от компании Measurement Computing из-за его хорошей производительности, разумной цены и низкого энергопотребления. Интерфейс USB и доступность библиотеки на языке C также являлись важными факторами, которые, к тому же, упрощали интеграцию с Raspberry Pi. Кроме того, удалось достичь частоты одновременной выборки 50 кГц на всех каналах сбора данных, что превышало начальные требования к системе.
Для обеспечения максимальной гибкости и возможности будущих модификаций, четыре входа, используемые для LVDT были объединены в один кабель, который подключается к небольшому внешнему шкафу, содержащему источник питания на 24 В. Это позволяет использовать другие датчики, при необходимости, просто предоставляя другой внешний шкаф, содержащий любой специальный источник питания, формирования сигнала или фильтрации, которые требуются.
Для связи с ноутбуком используется архитектура Клиент/Сервер. Клиент работает на ноутбуке и позволяет программному обеспечению для анализа управлять системой через подключение по Wi-Fi к серверу на Raspberry Pi. Набор простых серверных запросов обрабатывает всю работу системы, поэтому он может быть легко интегрирован с тестирующим программным обеспечением клиента.
Результат
В результате была создана система, которая включает в себя USB-1608FS-Plus, Raspberry Pi B и пользовательскую плату, поддерживающую преобразование сигнала, управляющий магнит и источники питания. Они установлены на задней стороне передней панели, имеют переключатели и разъемы для преобразователей. Готовое устройство и батареи помещены в прочный водостойкий кейс для портативности. Система регулярно использовалась по всему миру более года. Система показала отличные производительность и надежность.
| Использованные устройства MCC: |
 | 16 БИТ, 400 КВЫБ/С, МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ USB УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА ДАННЫХ USB-1608FS-Plus
8 аналоговых входов с «общей землей»;
Разрешение 16 бит;
Одновременная выборка (1 АЦП для каждого входа);
Частота дискретизации до 400 кВыб/с (максимальная частота дискретизации на канал 100 кВыб/с), до 800 кВыб/с в режиме BURSTIO;
8 цифровых входов/выходов;
1 счетчик событий;
Вход внешнего триггера;
Внешнее питание не требуется;
Программное обеспечение и драйверы в комплекте.
|
Карточка товара "Устройство сбора данных MCC USB-1608FS-Plus"
Техническое описание "Устройство сбора данных MCC USB-1608FS-Plus" в формате PDF (англ.яз.)
|