Платы ввода/вывода данных ПК

Типы плат

1. Конструктивное исполнение:

1.1 Устройство может быт подключено к персональному компьютеру через внешний интерфейс (USB, COM);

1.2 Плата, подключённая  к ПК через PCI-слот или ISA-слот на материнской плате (ISA-слот – устаревший).

2. Количество разрядов АЦП (должно обеспечить требуемую точность преобразования данных)

3. Полярность входного напряжения:

- 1-полярное;

- 2-полярное.

4. Диапазон входного напряжения (величина U _max) (1 ÷ 10 мВ)

5. Частота преобразования

6. Количество входных каналов

В плате ввода данных микросхема АЦП одна.

 =

 – количество задействованных каналов преобразования (8 или 16)

Вход данных к плате ввода подключается через мультиплексер сигнала (позволяет подключать АЦП с любом номером k _i или l _i). Современные платы ввода данных позволяют оцифровывать данные по n -му количеству каналов. Вход каждого канала подключается через мультиплексер.

Если передача сигнала осуществляется по двухпроводной линии (для лучшей защиты от помех), общее количество входных каналов делится на 2: группа k и группа l.

Мультиплексер – это устройство, позволяющее подключать заданный вход канала к входу АЦП.

Номер канала может быть задан произвольно.

Допустим: n = 16 – общее количество каналов, но нужно использовать m = 8 – каналов, тогда

F _{оцифровки} =

m – количество реально задействованных каналов.

Каждая группа идёт на свой MS. Если передача сигнала по дифференциальной линии связи, то на вход они поступают через дедифференциатор (ДД). Работа ДД определяется режимом работы.

Если карта АЦП настроена на приём сигналов по однопроводной недифференциальной линии, то количество каналов удваивается. Обычно число входных каналов 16 или – реже – 32.

 Если ввод данных производится по дифференциальной линии, то на один MS подаётся положительный сигнал дифференциальной линии, на другой – отрицательный, и на АЦП поступает дедифференцированное (обратнодифференцированное) напряжение.

Наличие большого числа каналов АЦП

Пусть m – число задействованных каналов, тогда частота преобразования АЦП равна

 

Это необходимо учитывать при выборе карты ввода данных АЦП.

7. Наличие гальванической развязки (наличие заземления)

Такая развязка снижает скорость передачи данных и применяется для передачи сигналов в условиях сильных помех и возможной разности потенциалов между сетью, где подключён ПК и где подключён датчик, откуда идут сигналы. Это относится к требованиям помехоустойчивости или требованиям к безопасности оборудования.

DC-DC – преобразователь преобразовывает в напряжение мультиплекса (гальванической развязки) и т. д. от входного напряжения.

Ниже представлен рисунок гальванической развязки.

У гальванической развязки есть основная характеристика – напряжение пробоя. (гальваническая развязка должна обеспечивать работу при напряжении до 1.5 кВ, а некоторые 3‑4 кВ).

8. Наличие дополнительных устройств на плате ввода/вывода данных

а) ЦАП (одно- или двухканальный) – для проведения измерений нужно управлять системой и когда требуется потенциальный выход.

б) n -е количество логических линий ввода/вывода, которые могут быть запрограммированы как на входе, так и на выходе.

ЦАП и логические линии увеличивают свободу пользователя для построения измерительной системы.

в) наличие и объём буферной памяти

Буферная память – быстродействующая память в платах ввода/вывода, в которой данные записываются в АЦП с частотой преобразования АЦП, а потом переносятся в память ПК с частотой работы шины (PCI или USB).

г) digital signal processor (DSP) – цифровой процессор – позволяет выполнить определённую обработку данных, не загружая основной процессор.

д) драйверы для программ, с помощью которых будет производиться дальнейшая обработка данных (например, LabVIEW).

9. Возможность подключения дифференциальной линии связи.

Дифференциальная линия связи – линия, защищающая сигналы данных от помех.

Дифференциальная линия связи (Д.Л.С.)  

При подключении Д.Л.С. максимальное число каналов уменьшается в 2 раза.

Подробнее о дифференциальной линии связи и о гальванической развязке описано в разделе «Методы защиты сигналов от помех»