應(yīng)用

在當(dāng)今數(shù)字化時代，實時數(shù)據(jù)采集的重要性日益凸顯。它通過持續(xù)監(jiān)測和記錄關(guān)鍵參數(shù)，為決策者提供即時、準(zhǔn)確的信息，從而極大地提升了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和運行效率。在工業(yè)自動化中，實時數(shù)據(jù)采集能夠監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)進度，優(yōu)化生產(chǎn)流程，減少停機時間；在智能交通領(lǐng)域，它幫助監(jiān)測交通流量和路況，優(yōu)化交通信號控制，提高交通流暢性；在智能家居系統(tǒng)中，實時數(shù)據(jù)采集用于監(jiān)測室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，實現(xiàn)自動化控制，提升居住舒適度并降低能源消耗。總之，實時數(shù)據(jù)采集不僅支持快速決策和自動化控制，還在各個領(lǐng)域中實現(xiàn)更高的效率、更好的性能和更強的競爭力，是推動現(xiàn)代社會發(fā)展的重要技術(shù)手段。

中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院的虛擬儀器設(shè)計實驗課程，要求完成一款基于TEMT6000光線傳感器的實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)需實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、信號預(yù)處理，并通過直觀的圖形化顯示完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的即時監(jiān)控與記錄。利用Visual Studio進行TEMT6000光線傳感器的數(shù)據(jù)采集設(shè)計時，用戶使用簡儀科技的板卡與設(shè)備，實現(xiàn)了高效、精確的數(shù)據(jù)采集與處理。通過將TEMT6000傳感器連接到簡儀板卡的模擬輸入通道，C#程序能夠?qū)崟r讀取傳感器輸出的電壓信號，并將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的光照強度值。最終，采集到的數(shù)據(jù)被實時繪制為波形圖，直觀地展示了光照強度隨時間的變化情況。這種設(shè)計不僅提高了數(shù)據(jù)采集的自動化程度，還為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和處理提供了便利，使得用戶能夠更加直觀地了解環(huán)境光照的變化趨勢，為相關(guān)應(yīng)用提供了有力支持。

挑戰(zhàn)

在設(shè)計TEMT6000 光線傳感器的實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時，客戶主要面臨的挑戰(zhàn)包括Visual Studio的簡單培訓(xùn)、對應(yīng)驅(qū)動的下載與安裝、實時性顯示要求和便攜性要求。TEMT6000傳感器的輸出信號需要精確匹配簡儀板卡的輸入范圍，否則可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確或損壞硬件。此外，實時波形顯示對數(shù)據(jù)處理速度提出了較高要求，如何在保證數(shù)據(jù)采集精度的同時，實現(xiàn)快速、流暢的波形繪制，也是用戶面臨的一大難題。

解決方案

針對上述問題，簡儀為客戶提供了一種基于 Visual Studio 平臺的設(shè)計方法，利用 C#語言進行編寫，該平臺同樣具備虛擬儀器設(shè)計功能，具有豐富的工具包，如圖1所示。

圖 1 VS平臺進行虛擬儀器設(shè)計時的工具包

利用該平臺進行數(shù)據(jù)采集時主要有五個步驟：創(chuàng)建任務(wù)、添加物理通道、配置參數(shù)、讀取采集結(jié)果、采集顯示。編寫程序如下:

圖 2 設(shè)計程序

在運行程序前，用戶可以基于簡儀科技平臺上的測試模塊對傳感器進行檢測，以便排除硬件問題。接上光線傳感器后，利用測試平臺對傳感器進行測試，如圖3所示。

圖 3 Test Panel(未施加閃光燈時)

此時采集到的信號仍然是環(huán)境中的干擾噪聲(如日光燈的干擾等)，嘗試將光敏傳感器握于手中(相當(dāng)于創(chuàng)造了一個黑暗環(huán)境，近似無光照)，此時觀察到的波形便是一條直線，由此也證實了目前圖3中的信號確實是電磁波干擾。

施加閃光燈光照，采集回來的信號如圖4所示。

圖 4 Test Panel(施加閃光燈光照時)

接入傳感器后運行圖2中的 C#程序，如圖5所示。

圖 5 運行C#程序

此時采集的仍是電磁波干擾信號。當(dāng)開始施加光照時，波形如圖6所示。由圖6可知，施加光照后信號幅值增大，再疊加上噪聲干擾，因此呈現(xiàn)出上述波形。

圖 6 施加手機閃光燈光照時

使用的簡儀產(chǎn)品

PXIe-5510

高精度140 ppm

18位分辨率

32路單端模擬輸入

模擬輸入范圍分為7檔：±10 V / ±5 V / ±2 V / ±1 V / ±0.5 V / ±0.2 V / ±0.1 V

板載64 M采樣點模擬輸入 FIFO

DMA, 用于模擬輸入輸出

4通道16位同步模擬輸出，帶波形發(fā)生功能

板載32 M采樣點模擬輸出FIFO

48通道6組（6個Port）TTL數(shù)字輸入輸出

4通道32位通用定時器/計數(shù)器；模擬/數(shù)字/軟件觸發(fā)

為什么選擇簡儀

成熟的產(chǎn)品：簡儀產(chǎn)品經(jīng)過長期市場驗證，具有可靠的性能和穩(wěn)定性。

POC驗證服務(wù)：簡儀提供售前的POC驗證服務(wù)，幫助客戶驗證產(chǎn)品性能和適用性。

高精度：簡儀的產(chǎn)品滿足了客戶對測試精度和可靠性的高要求。

成本效益：相比國外品牌，簡儀的解決方案不僅性能更優(yōu)，而且在成本上具有明顯優(yōu)勢，降低了客戶的整體制造成本。

供貨速度：簡儀能夠快速供貨，確保項目按時進行。

技術(shù)支持和快速響應(yīng)能力：簡儀提供優(yōu)質(zhì)的本地化技術(shù)支持，快速響應(yīng)客戶需求，幫助客戶解決問題，確保了測試任務(wù)的順利進行。

在設(shè)計基于TEMT6000光線傳感器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)過程中，通過使用Visual Studio平臺，用戶成功實現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)處理和直觀的波形展示，顯著提升了用戶體驗。面對硬件兼容性和軟件接口復(fù)雜性等挑戰(zhàn)，簡儀提供了詳細的培訓(xùn)和技術(shù)支持，確保客戶能夠快速上手并克服困難。同時，簡儀的產(chǎn)品在精度和性價比方面具備明顯優(yōu)勢，這不僅滿足了客戶對質(zhì)量的高要求，也幫助他們降低了整體制造成本。簡儀將繼續(xù)致力于為客戶提供高效、可靠的解決方案，推動各行業(yè)的智能化進程。