ข่าว บริษัท เกี่ยวกับ คู่มือในการเรียนรู้ Analog IO สําหรับการเก็บข้อมูล

คุณ เคย สงสัย ไหม ว่า คอมพิวเตอร์ จะ รับรู้ อุณหภูมิ ความ กดดัน หรือ สัญญาณ อานาล็อก ของ โลก จริงๆ อย่าง ไร? หรือ ว่า มัน จะ ควบคุม มอเตอร์, วาล์ว และ เครื่อง ปั่น อื่น ๆ อย่าง ไร?คําตอบอยู่ที่เทคโนโลยีเข้าออกแบบแอนาล็อกบทความนี ้ จะถอดรหัสแนวคิดหลัก, หลักการทางเทคนิ ค, และการใช้งานของ I / O อานาล็อก, ให้ความรู้ที่มีค่าสําหรับผู้เริ่มต้นและวิศวกรที่มีประสบการณ์.

ในธรรมชาติ ปริมาณทางกายภาพ เช่น อุณหภูมิ ความดัน และอัตราการไหลเวียนมีอยู่เป็นสัญญาณแบบแอนาล็อกที่เปลี่ยนแปลงต่อเนื่อง แต่คอมพิวเตอร์ก็ประมวลผลสัญญาณดิจิทัลที่แยกแยกเท่านั้นอินเตอร์เฟซ I/O อานาล็อก เป็นตัวแปลการแปลงสัญญาณแบบแอนาล็อกเป็นดิจิตอล (A/D converter) และกลับกัน (D/A converter)

• อุปกรณ์เข้าแบบแอนาล็อก (A/D converter)การแปลงสัญญาณแอนาล็อกภายนอกเป็นข้อมูลดิจิตอลสําหรับการประมวลผลด้วยคอมพิวเตอร์
• อุปกรณ์ออกแบบแอนาล็อก (D/A converter)เปลี่ยนแปลงการออกแบบดิจิตอลจากคอมพิวเตอร์ เป็นสัญญาณแบบแอนาล็อก เพื่อควบคุมอุปกรณ์ภายนอก
• อุปกรณ์ I/O อานาล็อกรวม:รวมทั้ง A/D และ D/A ความสามารถในการแปลง

การแปลง A/D มีการแปลงสัญญาณแอนาล็อกต่อเนื่องเป็นค่าดิจิตอลที่แยกแยกผ่านกระบวนการหลักสองกระบวนการ:

• การปริมาณ:แบ่งสัญญาณแบบแอนาล็อกเป็นระดับที่จํากัด ระดับมากกว่าจะให้ความละเอียดสูงขึ้น
• การเก็บตัวอย่าง:จับสัญญาณแบบแอนาล็อกในระยะเวลาปกติ อัตราการเก็บตัวอย่างที่สูงขึ้นช่วยเพิ่มความแม่นยําของสัญญาณ

กระบวนการนี้เปลี่ยนการแปลง A/D โดยการสร้างค่าดิจิตอลใหม่เป็นความดันหรือกระแสไฟฟ้าแบบแอนาล็อก เพื่อขับเคลื่อนอุปกรณ์ภายนอก

เพื่อเพิ่มความคุ้มกันเสียงและความปลอดภัย อุปกรณ์ I/O อานาล็อกใช้การแยกแยก

• การแยกแยกรถบัส:ใช้ optocouplers เพื่อแยกวงจรคอมพิวเตอร์จาก I / O ภายนอก ป้องกันการแทรกแซงไฟฟ้า
• การแยกช่องต่อช่อง:เพิ่มการแยกระหว่างช่องทาง I/O แต่ละช่องทาง ที่สําคัญสําหรับอุปกรณ์ที่มีความสามารถพื้นที่ที่แตกต่างกัน

การเลือกอุปกรณ์ I/O อานาล็อกที่เหมาะสมต้องประเมินปริมาตรดังต่อไปนี้

• อินทุ้นแบบเดียว:วัดความกระตุ้นเทียบกับพื้นดิน โดยใช้สายสัญญาณเดียว
• อินทุต่าง:วัดความกระตุ้นระหว่างสายสัญญาณสองสาย โดยปฏิเสธเสียงกระตุ้นแบบทั่วไป สับสนกว่า แต่มีความแม่นยําสูงกว่า

กําหนดความละเอียดของการแสดงภาพดิจิตอล ตัวอย่างเช่น:

• ความละเอียด 16 บิต แบ่งสัญญาณเป็น 65,536 ระดับ
• ความละเอียด 12 บิต ให้ 4,096 ระดับ

ต้องสอดคล้องกับนิติบุคลิกของเซ็นเซอร์/ตัวดําเนินการ:

• มุมเดียว:จัดการสัญญาณบวกเท่านั้น (เช่น 0?? 10V)
• โรคสองขั้วสามารถรองรับสัญญาณบวก/ลบ (เช่น ±10V)

สําคัญต่อความแม่นยําของสัญญาณ

• ทฤษฎีไนควิสต์สั่งการการเก็บตัวอย่างที่ ≥ 2 × ความถี่ของสัญญาณ
• การใช้งานเชิงปฏิบัติการมักจะใช้ 10 × oversampling เพื่อป้องกันการใช้นามสกุล

• แหล่งเวลา:ภายใน (แม่นยํา) ภายนอก (ร่วมกัน) หรือบนพื้นฐานของซอฟต์แวร์ (ไม่แม่นยําเท่าไหร่)
• รูปแบบการก่อการร้ายคําสั่งของซอฟต์แวร์ สัญญาณจากภายนอก หรือการเปิดตัวที่ใช้ขั้นต่ํา

เพิ่มประสิทธิภาพในการจัดการข้อมูล:

• FIFO:เรียงลําดับคนแรกเข้า-คนแรกออก
• พั๊มเปอร์วงแหวนการเก็บข้อมูลแบบวงกลม เพื่อการจับข้อมูลที่เกิดจากเหตุการณ์

สามารถเข้าถึงความจําโดยตรง (DMA) สําหรับการโอนข้อมูลความเร็วสูง โดยไม่ต้องใช้ค่าใช้จ่าย CPU

เทคโนโลยี I/O อานาล็อกเป็นกระดูกสันหลังของอัตโนมัติที่ทันสมัย โดยเชื่อมโยงปรากฏการณ์ทางกายภาพกับการควบคุมทางดิจิทัลเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์และอื่นๆ

• LSB:ขนาดน้อยที่สุด
• MSB:ส่วนที่สําคัญที่สุด
• FSR:ระดับขนาดเต็ม