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使用中泰联创数据采集模块EM9636B进行电压测量

时间:2019-06-13 13:16 来源:中泰联创 作者:中泰联创 阅读:

下面叙述中,讲述了中泰联创EM9636系列数据采集模块测量电压的知识。

概览
学习创建AC或DC电压测量系统的基础知识。
查看如何将信号连接至数据采集系统,实现精确采集。

1. 电压测量概述
    电压是电气或电子电路两点间的电势差,单位为伏特,用以测量电场在导电体中形成电流的势能。
    大多数测量设备都能测量电压。两种常用的电压测量为直流(DC)和交流(AC)。虽然电压测量是各种模拟测量中最简单的,但是噪音因素对电压测量提出了独特的挑战。

2. 如何进行直流(DC)电压测量
    虽然很多传感器输出的直流电压可通过万用表或数据采集设备测量,但这里主要研究的是一般直流电压测量(不经过中间传感器)。

电压测量基础

    为理解如何测量电压,有必要了解关于测量方式的背景知识。本质上,电压是电路中所选两点间的电势之差。然而,如何确定测量参考点容易引起混淆。测量参考点是测量时作为参考的电平。

参考点方法

有两种测量电压的方法:接地(单端输入)和差分(差分输入)。
接地参考电压测量
    一种方法是参考公共点或“地”点测量电压。通常,“地”是稳定不变的,且一般在0V左右。“地”这个术语源于通过将信号直接同大地连接,以确保电势为0V的惯例做法。

满足下列条件的通道适合采用接地参考输入连接:
输入信号为高电平(大于1 V)
连接信号至设备的导线小于10英尺(3米)
输入信号可与其他信号共享一个公共参考点。
接地参考可通过设备测量得出,或由被测的外部信号提供。
当接地参考来自设备测量时,该设置称为接地参考单端模式(RSE);
当接地参考来自外部信号时,该设置称为非参考单端模式(NRSE)。
大部分仪器都为模拟输入测量提供相似的引脚配置。以下例子演示了该类测量,使用中泰联创EM9636系列DAQ模块(见图1)。

图1. 单端32路/差分16路的EM9636B

图2演示了使用EM9636B进行RSE电压测量的连线图,以及模块的引脚。
图2中,引脚25对应“模拟输入1 (AD1)”通道,引脚30对应公共地(AGND)。






图2. 接地参考单端模式

差分电压测量
    另一种测量电压的方式是:确定电路中两个独立点之间的差分电压。例如,若需测量通过单个电阻的电压,就测量电阻两端的电压。电压差值就是通过电阻的电压。通常,差分电压测量在确定通过电路独立元件的电压或信号源嘈杂的情况下很有用。

以下几种通道适合采用差分输入连接:
输入信号为低电平(小于1 V)
连接信号至设备的导线大于3米(10英尺)
输入信号需要一个单独的接地参考点或返回信号
信号导线经过嘈杂的环境

图3演示了使用EM9636B进行差分(DI)电压测量的连线图。
图中,引脚25对应“模拟输入1(AD1+)”通道,引脚26对应“模拟输入17(AD1-)”通道。
在差分模式中,正、负端信号各连接至一个模拟引脚。
例如:
“模拟输入1 (AD1+)”连接到正端,而“模拟输入17(AD1-)”连接到负端信号;
“模拟输入2 (AD2+)”连接到正端,而“模拟输入18(AD2-)”连接到负端信号;
以此类推。差分模式的缺点在于:模拟输入测量通道的数量会减少一半。





 
                                图3. 差分模式
单端输入与差分输入的区别:
单端
    单端信号有明确的地,输入的信号按照高于或低于地信号分为正输入和负输入;
差分
    差分信号没有明确的地,输入信号相对高于或低于另一端信号而分为正输入和负输入。
单端
    单端输入时,是判断信号与GND的电压差。
差分
    差分输入时,是判断两个信号线的电压差。
信号受干扰时,差分的两线会同时受影响,但电压差变化不大。(抗干扰性较佳)
单端输入的一线变化时,GND不变,所以电压差变化较大。(抗干扰性较差)

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图4. LABVIEW电压测量

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