הדרך הנכונה למיטוב מדידה רב ערוצים: מערכות DAQ מבוססות מרבב (Multiplexer)

 

מערכות DAQ עם Direct-ADC: ניתוח השוואתי

מערכות DAQ מבוססות Direct ADC מבוססות על יחידת המרה ADC נפרדת לכל ערוץ קלט. יכולת זו מבטיחה ניטור רציף ודגימת נתונים במהירות גבוהה. בעוד שהיא מציעה ביצועים מעולים ליישומים תובעניים, ארכיטקטורה זו מגיעה בדרך כלל עם תג מחיר גבוה יותר בגלל הצורך ביחידות עיבוד מרובות ודרישה לסנכרון בין הערוצים בכדי לספק את הניטור הנדרש מהיישום.

 

מתי לבחור Multiplexer או Direct-ADC

מערכת ה-DAQ האופטימלית תלויה בדרישות הספציפיות של האפליקציה. להלן השיקולים לבחירת הפתרון המתאים:

Differences between multiple ADC's and single

  • כמות ערוצים וצורך בדגימה בזמן אמת
  • עלות ביחס לדרישות ביצועים
  • יישומי תיעוד וניטור נתונים כלליים
  • יישומים בהם קצב הדגימה אינו מהיר (מעל 1 שנ’) ומשך המדידה (גודל זיכרון)
  • דיוק מדידה

אחד המאפיינים הבולטים של ה-DAQ 9600 הוא השימוש שלו במרבב. DAQ עם מרבב יכול לטפל במספר אותות כניסה ברצף דרך ערוץ רכישת נתונים יחיד. זה מפחית את הצורך במספר ערוצי קלט ייעודיים, מה שהופך את המערכת ליעילה וחסכונית יותר. לעומת זאת, DAQs ללא MUX חייבים להשתמש בערוץ כניסה נפרד עבור כל אות, מה שעלול להפוך במהירות למסורבל ויקר ככל שמספר אותות הכניסה גדל.

תפקידה של טכנולוגיית שימוש בMultiplexer:

כדי למקסם את הביצועים של מערכות DAQ מבוססות מרבב, הבנת הטכנולוגיה הינה חיונית. גורמים מרכזיים כוללים:

  • סוג ה- Mux: אנלוגיים או דיגיטליים, לכל שיטה יש מאפיינים ויישומים שונים.
  • מס’ כניסות: מספר ערוצי הקלט שמרבב יחיד יכול להתמודד.
  • מהירות מיתוג: הקצב שבו המרבב יכול לעבור בין ערוצים.
  • Crosstalk וסינון רעשים: מזעור הפרעות אות לא רצויות.
  • ההשפעה של ה-ADC

ה-ADC הוא הלב של כל מערכת DAQ. מאפייני הביצועים שלו משפיעים באופן משמעותי על דיוק ומהירות המערכת הכוללת. גורמים מרכזיים שיש לקחת בחשבון כוללים:

רזולוציה: קובעת את רמת הפירוט של האות הדיגיטלי.

קצב דגימה: התדר שבו ה-ADC ממיר אותות אנלוגיים לערכים דיגיטליים.

עכבת כניסה: משפיעה על הדיוק של מדידת האות.

התניית אותות: שלב קריטי בעיבוד מוקדם של מידע המתקבל בכל ערוץ ומיטוב המידע.

ה- DAQ-9600 של GW Instek מציעה דיוק מדידה גבוה במיוחד לעומת מתחריו באפליקציות הקשורות לניטור טמפ’ ממספר רב של ערוצים. חברת GW Instek ידועה בפתרונות צב”ד מתקדמים ומתוחכמים המשלבים ממשק נוח לתפעול תוך שימת דגש על גישה מיטבית למידע הנחוץ במינימום תפריטים ומקסימום ויזואליות של מידע. בנוסף גישה דרך תוכנת מבוססת מחשב על מנת להקל על המשתמש ולספק תצוגה רחבה יותר של מידע.

GW Instek DAQ-9600: תיאור מקרה

GW Instek DAQ-9600 מדגים את היכולות של מערכות DAQ מודרניות מבוססות Multiplexer. עם ממיר A/D בעל דיוק גבוה, ערוצי קלט רב-תכליתיים ותוכנה חזקה, הוא נותן מענה למגוון רחב של יישומים, כולל:

ניטור סביבתי: מדידות טמפרטורה, לחות ואיכות אוויר.

אוטומציה תעשייתית: בקרת תהליכים, ניטור מכונות ובקרת איכות.

בדיקה ומדידה: יכולת דגימה ואגירת נתונים למחקר ופיתוח.

בנוסף, ה- DAQ-9600 של GW Instek משלב מיזוג נכון בין יכולת מיטבית של מדידות מדויקות ואמינות וטכניקות נפוצות לשמירה על דיוק מירבי, כגון: הגברת אותות לשיפור רזולוציית ADC, הסרת רעשים ורכיבי תדר לא רצויים, הגנה על מערכת ה-DAQ מפני לולאות הארקה והפרעות חשמליות.

ובשורה התחתונה

מערכות DAQ מבוססות מרבב מציעות שילוב משכנע של עלות-תועלת, גמישות וביצועים. על ידי בחינת דרישות יישומים, טכנולוגיית מרובה, מאפייני ADC

 ומיזוג אותות, המהנדסים יכולים לייעל את תהליכי פיתוח הבדיקות שלהם ולהשיג תוצאות מדויקות ואמינות.

GW Instek DAQ-9600 משמש דוגמה מצוינת למערכת DAQ מבוססת מרובי ביצועים גבוהים שיכולה לענות על הדרישות של תעשיות מגוונות.

 

בתחום היישומים התעשייתיים, מערכות דגימה ואגירת נתונים (DAQ) הן ציודים הכרחיים ללכידה והמרת תופעות פיזיקליות לנתונים דיגיטליים. בין ארכיטקטורות ה-DAQ השונות, הופיעו מערכות מבוססות Multiplexer (מרבב) או בקיצור Mux כפתרון רב-תכליתי וחסכוני עבור מגוון רחב של יישומים. מאמר זה מתעמק במורכבות של מערכות DAQ מבוססות Mux, תוך השוני למקביליהן ה- Direct ADC, ובוחן את היישומי השימוש האופטימליים שלהן. כמו כן, נבחן את היכולות של GW Instek DAQ 9600 כדוגמה מצוינת למערכת DAQ מבוסס מרבב וביצועים גבוהים.

מערכות DAQ מבוססות מרבב: מבט מקרוב

מערכת DAQ מבוססת מרבב משתמשת בממיר אנלוגי לדיגיטלי (ADC) אחד כדי לבצע סריקה מהירה ורציפה מספר רב של ערוצי קלט. לארכיטקטורה זו מציעה מספר יתרונות:

מחיר: נדרש פחות כוח עיבוד אודות לשימוש ביחידת המרה ADC בודדת, מה שמפחית את עלות המערכת הכוללת. בכל רגע נתון פונה המערכת לערוץ יחיד ו”אוגרת” את הנתון וכך הלאה לשאר הערוצים.

יכולת הרחבה: הרחבת כמות הערוצים ע”י הוספת כרטיסי קלט (ריבוי ערוצים או את סוג מודול הקלט של המערכת בקלות על ידי הוספת Mux-ים נוספים כדי להכיל ערוצי קלט נוספים.

רבגוניות: אוניברסליות ויכולת תמיכה בסוגי חיישנים שונים במערכת אחת.

היות ומדובר בפתרון נוח, מתקדם ובעל יכולת דגימה מרובת ערוצים מחיר מיטבי יש לקחת בחשבון את זמן ההשהיה הפוטנציאלי הנובע מהצורך בסריקה רציפה של כלל הערוצים. בכל רגע נתון נדגם ערוץ יחיד, תכונה שאולי אינה אידיאלית עבור יישומים הדורשים מדידה מהירה מאוד, מסונכרנת ובזמן אמת.

מאמרים נוספים: