NI 数据采集卡使用入门
更新时间:2024-04-09 10:41:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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NI 数据采集卡使用入门
NI 数据采集卡使用入门 一、安装与配置:
1. 在安装板卡之前,请首先安装NI-DAQ驱动程序软件。您可以在随卡附带的光盘内找到 这个驱动程序软件。另外,NI公司的网站上也提供这个驱动程序软件的免费下载:
http://digital.ni.com/softlib.nsf/websearch/90B60D5899BCCCDB86256FC700581B 89?opendocument&node=132070_US
如果您使用LabVIEW或LabWindows/CVI 等软件来进行编程,需要在安装驱动软件之前先安装开发平台LabVIEW或LabWindows/CVI等软件。安装过程中,安装程序会提醒您插入DAQ驱动光盘。 2. NI-DAQ驱动软件正确安装后,请关闭计算机,插入数据采集板卡,启动计算机,即可自 动找到板卡并安装好,完成整个安装过程。
注意:在安装PCI或者PXI板卡时,一定要将电脑电源关闭;PC机则最好将电源线拔掉,
以免电脑主板关机后仍然带电,造成各类损伤。 二、模拟输入说明
1. 信号类型
根据信号的参考情况,一个电压源可以分为两类:接地信号、浮地信号。
接地信号:接地信号是信号的一端直接接地的电压信号。它的参考点是系统地(例如大地或建筑物的地)。最常见的接地信号源是通过墙上的电源插座接入建筑物地的设备,例如信号发生器和电源供电设备等。
浮地信号:一个不与任何地(如大地或建筑物的地)连接的电压信号称为浮地信号。一些常见的浮地信号有电池、热电偶、变压器和隔离放大器。
2.测量方式
按信号连接方式不同可分为三种测量方式:差分(DIFF);参考单端(RSE);非参考单端(NRSE)。
注意:NI公司的部分型号数据采集卡不一定完全支持上述三种测量方式,请查询对应数采卡的使用手册。 按测量方式分类可以分为以下两大类测试系统:
1)差分测试系统(DIFF) n 可避免接地回路干扰 n 可避免因环境引起的共模干扰
当输入信号有以下情况时,使用差分测试系统: n 低电平信号(例如小于1V)。
n 信号电缆比较长或没有屏蔽,环境噪声较大。 n 任何一个输入信号要求单独的参考点。 2)单端测试系统
尽管差分测试系统是一种比较理想的选择,但是单端测试系统可以使用两倍的测试通道。单端测试系统所有信号都参考一个公共参考点,即仪器放大器的负极。当输入信号符合以下条件时可以使用单端测试系统: n 高电平信号(通常大于1V)。
n 距离比较短(通常小于5米)或电缆的屏蔽性能较好,环境无噪声。 n 所有信号可以共享一个公共参考点。
单端测试系统分为参考单端测试系统和非参考单端测试系统。 A 参考单端(RSE)
n 参考单端测试系统用于测试浮地信号,它把信号参考点与仪器模拟输入地连接起来。 B.非参考单端(NRSE) n 可避免接地回路干扰
非参考单端测试系统用于测试接地信号。与参考单端测试系统不同的是因为所有输入信号都已经接地了,所以信号参考点不需要再接地。
针对上述信号使用的接线方式具体请参考下图:
一般来说:接地信号的测量,可以用差分或非参考单端方式;浮地信号的测量,可以用上述三种测量方式;
此外,在用差分和非参考单端测量方式时,为避免叠加在输入端的共模电压(仪器放大器输入端相对于仪器放大器接地端之间的电压)超出允许范围,需在测量端与测量地之间连接偏置电阻。 3 偏置电阻的选择
一个信号源必须有参考地AIGND(模拟地)。下图表示了在浮地信号源下,并行连接两个偏置电阻。如果你没有连接电阻,信号源浮地,信号源就不可能一直保持程控增益放大器(PGIA)的共模信号范围,程控增益放大器将饱和,而导致读数不准。
如果信号源阻抗小于100欧,最简单的方法是将信号的正端接到PGIA的正端,信号的负端接AIGND,也接到PGIA的负端输入,不用接任何电阻。
如果信号源阻抗大于100欧:
1)如果采集卡有交流耦合功能并启用(即采集卡内部有前端处理电路,可以去掉信号源的直流分量(一般方法为串联电容)):
PGIA需要在正端输入和AIGND之间加一个电阻(R1)。如果信号源为低阻抗,R1可选择阻值为100kW 到1MW,负端直接连到AIGND(即R2=0);如果信号源为高阻抗,一般选择在正负端各接一个电阻R1和R2(R1=R2)。
2) 如果采集卡没有交流耦合功能或者不启用:
A. 如果信号源阻抗比较大,直接连接会有不平衡的差分信号。噪声静电耦合给了正端,但由于负端接地却没耦合给负端,因此噪声显示为差分信号而不是共模信号,PGIA并不接收它。在这种情况下,需要将信号源负端通过一个电阻(R2)连到AIGND,而不是直接连接到AIGND,电阻值大概为信号源阻抗的100倍。这个电阻将平衡两路信号,将噪声同时耦合到两端。
B. 你也可以在正端和AIGND之间再连接一个电阻R1(R1=R2),来充分平衡信号。这种接法有利于更好的抗噪,但是两个电阻对信号源也会造成负担过重。 注意:接R1,R2之后测量信号的幅值会有-1%的误差。
4.NI常用数采卡接线方法简介
以PCI-6052E(68pin)为例,简单介绍一下不同测量方式的接线方法。 下图是PCI-6052E数采卡的引脚定义图:
(1)差分(DIFF)测量方式:
使用2根模拟输入接线,信号一端连接在PGIA正端,另一端连接在PGIA负端。板卡上正负端接线通道的关系:正端为ACHi,负端为ACH(i+8),(i=0..7),依此类推。例如:使用数采卡的0通道,信号源接ACH0(68号引脚),负端接ACH8(34号引脚)。 (2)参考单端(RSE)测量方式:
使用1根模拟输入接线,信号一端连接在PGIA正端,另一端连接在系统地端(AIGND)。板卡上正端为ACHi,系统地端为AIGND。例如:使用数采卡的0通道,信号源正端接ACH0(68号引脚),负端接AIGND(67号引脚)。
注:所有AIGND在板卡内部直接连通共地。
(3)非参考单端(NRSE)测量方式:
使用1根模拟输入接线,信号一端连接在PGIA正端,另一端连接在非系统地的共同端(AISENSE)。板卡上正端为ACHi,共同端为AISENSE。例如:使用数采卡的0通道,信号源正端接ACH0(68号引脚),负端接AISENSE(62号引脚)。
注:如用差分或非参考单端测量方式,注意偏置电阻的选择。(详见3 偏置电阻的选择) (4)常见引脚定义:
ACHx:模拟输入端;
若使用差分方式则正负端对应关系为:ACHi,ACH(i+ 8),(i=0..7)。
AIGND: 模拟输入参考地接入方式参考端; AISENSE: 模拟输入非参考地接入方式参考端; 三模拟输出说明
需要将输出正端接AOx,负端接AOGNDx。
1 下图表示了NI数据采集卡上的模拟输出的连接方法:
2 模拟输出端名称 原始输出端名称
实际命名
作用
DAC0OUT AO0
模拟输出通道0
DAC1OUT AO1
模拟输出通道1
EXTREF
AO EXT REF
模拟输出外部参考
AOGND AO GND
模拟输出地
例如:如果使用数采卡的1通道,就将输出正端接AO1(21引脚),负端接AOGND1(54引脚)。 四数字I/O
需要将输出正端接DIOx,负端接任意一个DGND。
1 各种设备的数字端口数量有所不同。下图表示了三种典型的数字I/O应用的连接方式:
图中P0<0..3>配置为数字输入,P0<4..7>配置为数字输出。数字输入应用包括接收TTL信号和接收外部设备状态(例如开关状态)。数字输出应用包括发送TTL信号和驱动外部设备(例如图示中的LED)。
例如:如果使用数采卡DIO的1通道作为输出,就将输出正端接DIO1(17引脚),负端接任意一个DGND(如18引脚)。
五计数器
计数器测量和产生数字信号。常用于测量信号频率或者信号周期。信号连接方式根据不同的设备要求而不同。
以6052E为例:
测常规时间(包括脉冲宽度,周期,频率):直接将待测信号正端接入计数器的SOURCE端(如计数器1的42引脚),信号负端接板卡的任意数字地(如35引脚);GATE(41引脚)可不接信号,使用内部时基(不用接线,软件定义);OUT(40引脚)可产生脉冲或脉冲序列。
测高频:可用两个计数器:计数器0的SOURCE(37引脚)使用内部时基(不用接线,软件定义),计数器0的OUT(2引脚)接计数器1的GATE(41引脚),待测频率接计数器1的SOURCE(42引脚)。 下列表是不同计数测量的输入接线端口。
测量
Ctr0 (计数器0)
Ctr1 (计数器1)
边沿计数
边沿:PFI8 计数方向:PFI11
边沿:PFI3
计数方向:PFI11
脉宽测量
PFI9 PFI4
周期/频率测量(低频用1个计数器)
PFI9 PFI4
周期/频率测量(高频用2个计数器)
PFI8 PFI3
周期/频率测量(大范围用2个计数器)
PFI8 PFI3
半周期测量
PFI9 PFI4
下列表是计数器输出的输出接线端口,你可以使用不同的PFI线。 Ctr0 (计数器0)
Ctr1
CTR 0 OUT(2引脚)
CTR 1 OUT(40引脚) 以 M 系列数采卡举例:
下表是不同计数测量的缺省输入接线端口。对任何输入端口,你可以使用不同的PFI线。对于改变测量的PFI缺省输入,需要利用NI-DAQmx 通道属性在程序中设置。 测量
Ctr0 (计数器0)
Ctr1 (计数器1)
边沿计数
边沿:PFI8 计数方向:PFI11
边沿:PFI3
计数方向:PFI11
脉宽测量
PFI9 PFI4
周期/频率测量(低频用1个计数器)
PFI9 PFI4
周期/频率测量(高频用2个计数器)
PFI8
PFI3
周期/频率测量(大范围用2个计数器)
PFI8 PFI3
半周期测量
PFI9 PFI4
两沿分离测量
开始:PFI10 停止:PFI9
开始:PFI11
停止:PFI4
位置测量
A:PFI8 B:PFI10
Z:PFI9
A:PFI3 B:PFI11 Z:PFI4
下列表是计数器输出的输出接线端口,你也可以使用不同的PFI线。
Ctr0 (计数器0)
Ctr1 PFI 12 PFI 13
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