وبلاگ در باره راهنمای تسلط بر ورودی/خروجی آنالوگ برای جمع‌آوری داده

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که کامپیوترها چگونه درجه حرارت، فشار یا سایر سیگنال های آنالوگ دنیای واقعی را درک می کنند؟ یا چگونه موتورها، شیرها و سایر محرک ها را کنترل می کنند؟پاسخ در تکنولوژی ورودی/خرید آنالوگ استاین مقاله مفاهیم اصلی، اصول فنی و کاربردهای I / O آنالوگ را آشکار می کند و بینش های ارزشمندی را برای هر دو مبتدی و مهندسان باتجربه ارائه می دهد.

در طبیعت، مقادیر فیزیکی مانند دمای هوا، فشار و سرعت جریان به صورت سیگنال های آنالوگ که به طور مداوم در حال تغییر هستند وجود دارند.رابط های I/O آنالوگ به عنوان مترجم عمل می کنند، تبدیل سیگنال های آنالوگ به دیجیتال (تبدیل A/D) و برعکس (تبدیل D/A).

• دستگاه های ورودی آنالوگ (مبدل های A/D):تبدیل سیگنال های آنالوگ خارجی به داده های دیجیتال برای پردازش کامپیوتر.
• دستگاه های خروجی آنالوگ (مبدل های D/A):تبدیل خروجی های دیجیتال از کامپیوترها به سیگنال های آنالوگ برای کنترل دستگاه های خارجی.
• دستگاه های I/O آنالوگ ترکیبی:قابلیت های تبدیل A/D و D/A را ادغام کند.

تبدیل A / D شامل تبدیل سیگنال های آنالوگ مداوم به مقادیر دیجیتالی جدا از طریق دو فرآیند کلیدی است:

• کوانتیزه کردن:سیگنال آنالوگ را به سطوح محدود تقسیم می کند. سطوح بیشتر به دقت بیشتری منجر می شوند.
• نمونه گیری:سیگنال آنالوگ را در فواصل منظم ضبط می کند. نرخ نمونه گیری بالاتر صداقت سیگنال را بهبود می بخشد.

این فرآیند تبدیل A / D را معکوس می کند، ارزش های دیجیتال را به ولتاژ یا جریان آنالوگ برای هدایت دستگاه های خارجی بازسازی می کند.

برای افزایش ایمنی و ایمنی از سر و صدا، دستگاه های I/O آنالوگ از انزوا استفاده می کنند:

• جداسازی اتوبوس:از اپتوکوپلر برای جدا کردن مدارهای کامپیوتری از I/O خارجی استفاده می کند و از تداخل الکتریکی جلوگیری می کند.
• جداسازی کانال به کانال:جداسازی بین کانال های انفرادی I/O را اضافه می کند، که برای دستگاه هایی با پتانسیل های مختلف زمین بسیار مهم است.

انتخاب دستگاه I/O آنالوگ مناسب نیاز به ارزیابی این پارامترها دارد:

• ورودی های تک پایانی:ولتاژ نسبت به زمین را با استفاده از یک خط سیگنال اندازه گیری کنید
• ورودی های دیفرانسیل:ولتاژ بین دو خط سیگنال را اندازه گیری کنید، صداهای حالت مشترک را رد کنید. پیچیده تر اما دقیق تر.

جزئیات نمایش دیجیتال را تعریف می کند. به عنوان مثال:

• رزولوشن 16 بیتی سیگنال ها را به 65536 سطح تقسیم می کند.
• رزولوشن 12 بیتی 4096 سطح را ارائه می دهد.

باید با مشخصات سنسور/فعال کننده مطابقت داشته باشد:

• تک قطبی:فقط سیگنال های مثبت را مدیریت می کند (به عنوان مثال، 010V).
• دوقطبی:قابلیت پذیرایی سیگنال های مثبت/منفی (به عنوان مثال ±10V)

برای دقت سیگنال مهم است:

• فرضیه نیکوست نمونه گیری را در ≥2 × فرکانس سیگنال انجام می دهد.
• کاربردهای عملی اغلب از 10 × بیش از حد نمونه گیری برای جلوگیری از نام مستعار استفاده می کنند.

• منابع ساعت:داخلی (دقیق) ، خارجی (همگام) یا مبتنی بر نرم افزار (کم دقیق).
• حالت فعال کردن:دستورات نرم افزار، سیگنال های خارجی، یا فعال سازی مبتنی بر آستانه.

بهبود بهره وری پردازش داده ها:

• FIFO:اول وارد اول خارج شدن
• بافر حلقه ای:ذخیره سازی دایره ای برای ضبط داده های ناشی از رویدادها

امکان دسترسی مستقیم به حافظه (DMA) را برای انتقال داده های با سرعت بالا بدون هزینه CPU فراهم می کند.

فناوری I/O آنالوگ ستون فقرات اتوماسیون مدرن را تشکیل می دهد، پدیده های فیزیکی را با کنترل دیجیتال پیوند می دهد. تسلط بر این اصول قابلیت های اتوماسیون صنعتی را باز می کند.ابزار علمی، و فراتر از آن.

• ل.س.ب:حداقل مقدار قابل توجه
• MSB:مهم ترين قسمت
• FSR:دامنه کامل مقیاس