Koncepcja pomiarów

Modułowy System Akwizycji Danych DEWE2-A4, umożliwia prowadzenie pomiarów on-line i analizę danych w czasie dokonywania pomiarów, ale zasadniczo jest przeznaczony do rejestracji danych na wewnętrznym dysku przyrządu w celu późniejszej ich analizy m.in. za pomocą dostarczanego przez producenta oprogramowania.

Ze względu na dużą liczbę kanałów pomiarowych i ich różnorodność, przed rozpoczęciem pracy przyrząd musi być dokładnie skonfigurowany. W oknie konfiguracyjnym (rys. 4) widoczne są w umownej postaci graficznej wszystkie karty zainstalowane w rejestratorze. Zmieniając parametr w kolumnie ON/OFF można włączać lub wyłączać niezależnie każdy kanał pomiarowy, nawet jeśli na jednej karcie występuje kilka takich wejść/wyjść. Kanałom pomiarowym mogą być też nadawane własne nazwy definiowane przez użytkownika. Warto korzystać z tej funkcjonalności, gdyż ułatwia ona orientację w natłoku informacji widniejących w oknie konfiguracyjnym. Identyfikacja karty zawierającej dany kanał pomiarowy jest natomiast możliwa dzięki wyświetlaniu jej numeru seryjnego.

Szczegółowe parametry konfiguracyjne są wprowadzane w oknie wywoływanym przyciskiem Set.ch. (ustaw kanał) w kolumnie SETUP. Wyświetlane są wówczas aktualne parametry wybranego kanału, które mogą tu być zmieniane. Na rys. 5 przedstawiono przykład konfigurowania kanału współpracującego z mostkiem o oporności 350 Ω i czułości 1 mV/V. Zastosowano dla niego dolnoprzepustowy filtr Bessela 2. rzędu o częstotliwości granicznej 1 kHz. Mostek jest zasilany napięciem 1 V. W dolnej części okna umieszczono wskaźnik ilustrujący rezultat przeliczania napięcia odczytywanego bezpośrednio z wejścia kanału na wartości skalowane. Pozwala to interpretować dane pomiarowe w jednostkach mierzonych parametrów. Na przykład dokonując pomiaru tensometrem użytkownik oczekuje wyników podawanych w niutonach, nie w woltach. By było to możliwe, konieczne jest jednak przeprowadzenie kalibracji toru pomiarowego, co jest możliwe po naciśnięciu ekranowego przycisku Zero znajdującego się w oknie kalibracyjnym.

Rys. 4. Okno konfiguracyjne programu obsługującego Modułowego Systemu Akwizycji Danych DEWE2-A4

Rys. 5. Okno ustawiania parametrów wybranego kanału

Przy doborze modułów analogowych należy uwzględniać typy zastosowanych czujników, ponieważ nie jest obojętne do jakiego rodzaju wejść zostaną one dołączone. Jeśli w trakcie konfigurowania rejestratora okaże się, że do przeprowadzenia pomiaru wymagane jest zastosowanie większej liczby modułów, należy dobrać urządzenia, które pozwolą zrealizować planowany pomiar. Ważne w takim przypadku jest zapewnienie prawidłowej synchronizacji wszystkich elementów systemu, co może się wiązać z koniecznością użycia modułów synchronizujących TRION-SYNC. O niebywałych możliwościach przyjętej przez Dewetrona koncepcji pomiarów świadczy fakt, że system może zawierać od 6 do ponad tysiąca wejść pomiarowych. Przymykamy przy tym lekko oko, aby nie patrzeć na koszt realizacji takiego systemu. W niektórych przypadkach ważniejsze są jednak cele.

Po zakończeniu konfiguracji i kalibracji wszystkich używanych kanałów pomiarowych należy jeszcze ustalić wygląd ekranu wizualizacji wyników pomiarów. Możliwości i dostępnych form jest tu sporo, przykład przedstawiono na rys. 2. Koncepcja jest oparta na konfigurowalnych kontrolkach (widgetach) rozmieszczanych w całym polu roboczym ekranu pomiarów/analizy. Do każdej kontrolki jest przypisany wirtualny przyrząd pomiarowy, np. wyświetlacz cyfrowy, bargraf, wychyłowy miernik analogowy, ekran oscyloskopu lub analizatora widma, odtwarzacz audio, ekran odtwarzacza wideo i inne. Cyfrowe wyniki pomiarów są też wyświetlane w postaci tabelarycznej. Kontrolki pełnią ponadto funkcje elementów sterujących, takich jak: potencjometry, przyciski, przełączniki itp. Każda kontrolka jest indywidualnie konfigurowana. Ustalany jest jej rozmiar i położenie na ekranie, definiowany jest zakres pomiarowy, kolorystyka itp. Na ekranie mogą być umieszczane pola tekstowe zawierające np. uwagi dotyczące wykonywanego pomiaru lub poszczególnych wirtualnych wskaźników.

Po zakończeniu konfiguracji przyrządu i zaprojektowaniu ekranu wynikowego można przystąpić do pomiarów lub rejestracji. Jeśli na tym etapie pracy okaże się, że wygląd ekranu powinien ulec zmianie, można dokonać odpowiednich korekt bez utraty wyników. Sposób wyświetlania danych jest także do wyboru już po ich zarejestrowaniu. To jak będziemy oglądać dane w trakcie rejestracji nie zamyka nam drogi do innej ich wizualizacji po ich zarejestrowaniu.

Przyrządem DEWE2-A4 można dokonywać zarówno pomiarów on-line, jak i off-line, jednak pomiary on-line traktować należy raczej jako metodę weryfikacji poprawności konfiguracji oraz sprawdzenia czytelności wyników. Funkcja ta jest uruchamiana po wybraniu zakładki „Measure”. Zasadnicze badania zwykle są jednak prowadzone z użyciem rejestracji. Zaleta takiego trybu pracy polega na możliwości wielokrotnego zatrzymywania i cofania uchwyconych w czasie pomiaru sytuacji, a co najważniejsze, można tą metodą sprawdzać korelację poszczególnych parametrów. W pomiarach on-line nie zawsze jest to łatwe, szczególnie wtedy gdy używana jest duża liczba kanałów. Jednakże w większości przypadków można podglądać i dokonywać analizy w czasie wykonywania rejestracji.

Rejestracja jest uruchamiana po naciśnięciu przycisku ekranowego Store. Należy jeszcze raz podkreślić pełną synchroniczność zbierania danych. W wielu przypadkach cecha ta ma fundamentalne znaczenie dla pomiaru. Zarejestrowane dane są analizowane w zakładce „Analysis” (rys. 6). Główną kontrolką jest tu pasek przewijania historii. Wyświetlany w nim kursor symbolizuje moment uchwycenia aktualnie wyświetlanych wartości na wszystkich wskaźnikach okna analizy w odniesieniu do całego czasu pomiaru.

Rys. 6. Okno analizy zarejestrowanych danych pomiarowych

Unikatowe cechy rejestratora DEWE2-A4

Modułowy System Akwizycji Danych DEWE2-A4 ma kilka cech, które decydują o jego wszechstronności i możliwości wykorzystywania w badaniach wielu bardzo złożonych procesów i zjawisk. Kompaktowa, samowystarczalna budowa i możliwość rejestracji dużej liczby sygnałów jest szczególnie przydatna podczas badania obiektów mobilnych. Wynikające z tego kierunki zastosowań, to motoryzacja, lotnictwo, energetyka, transport kolejowy, ale też budownictwo, badanie maszyn, obrabiarek itp.

Specjalne karty dostarczają dane przekazywane przez badane obiekty (np. samochody, samoloty) za pośrednictwem interfejsów takich jak: CAN, FlexRay, XCP, Arinc. Możliwa jest wtedy analiza informacji zbieranych przez własne czujniki obiektu, uzupełnianych najczęściej danymi z dodatkowych czujników dołączonych przez użytkownika do systemu pomiarowego. W badaniach obiektów mobilnych nieocenione korzyści daje odnoszenie informacji uzyskiwanych z czujników pomiarowych z obrazem wideo uzyskiwanym z synchronizowanych kamer oraz trajektorią ruchu obliczaną na podstawie sygnału GPS, Glonass, bądź sygnału uzyskiwanego ze stacji bazowych np. operatorów GSM. Kluczowym zagadnieniem w wielu pomiarach jest zapewnienie bezpieczeństwa pracy i możliwości dołączania czujników dostarczających różnych rodzajów sygnałów. W rejestratorze DEWE2-A4 można instalować karty z wejściami izolowanymi oraz różnicowymi. Separację z obiektem badanym zapewniającą brak jakichkolwiek interferencji pomiędzy rejestratorem i badanym urządzeniem zapewnia też izolowany zasilacz rejestratora. Zasilanie akumulatorowe umożliwia natomiast autonomiczną, wielogodzinną pracę rejestratora. Jeśli wymiana akumulatora staje się konieczna w czasie badań, to można ją przeprowadzić w biegu, dzięki złączu hot-swap. Konstruktorzy rejestratora przewidzieli przy tym możliwość zasilania urządzenia z instalacji pojazdu.

Jak wiadomo, dane pomiarowe są zapisywane na wewnętrznym dysku twardym rejestratora DEWE2-A4. Dysk może być wyjmowany lub przekładany pomiędzy różnymi urządzeniami. W ten sposób można chronić dane przed dostępem do nich przez osoby niepowołane.

Kolejna zaletą opisywanego przyrządu jest możliwość stosowania różnych częstotliwości próbkowania nawet dla kilku sygnałów mierzonych przez jeden rejestrator. System może być w bardzo krótkim czasie dostosowywany do potrzeb użytkownika przez wymianę kart pomiarowych. Rekonfiguracja jest przy tym bardzo prosta i nie zajmuje dużo czasu. Nie ma też problemu z dostosowaniem gniazd i łączówek do aktualnych wymagań wynikających ze specyfiki badanego systemu.

Karty pomiarowe TRION dołączane do rejestratora DEWE2-A4 są dostosowane do wykonywania wewnętrznych funkcji kalibrujących bez konieczności odłączania sygnałów z wejść pomiarowych. Dzięki temu zapewniona jest duża dokładność i wiarygodność pomiarów. Karty TRION są dostarczane opcjonalnie na zamówienie użytkownika.

Cechy Modułowego Systemu Akwizycji Danych DEWE2-A4 sprawiają, że jest to urządzenie wręcz niezastąpione w wielu pracach badawczych, naukowych, a także w przemyśle. Mimo dość skomplikowanej budowy obsługa całego systemu pomiarowego jest bardzo prosta. Trzeba jednak pamiętać, że zebrane za pomocą DEWE2-A4 dane są dopiero materiałem wyjściowym do dalszej ich oceny i analizy, a ostateczną opinię o badanym obiekcie wydaje człowiek.

Jarosław Doliński