적절한 DAQ 선택시 고려사항

제품 개발이나 생산을 함에 있어 데이터 측정이 중요합니다. 오늘은 데 DAQ 시스템 선정에 필요한 고려사항에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 버스를 통해 스트리밍할 데이터의 양,응답속도, 휴대성, 신호고려사항, 정확도 정도로 볼 수 있습니다. 간단히 말씀드리면 얼마나 많은 양을 얼마나 빨리 어떻게 볼꺼냐 입니다. 

버스를 통해 스트리밍할 데이터의 양(= 고속도로의 넓이와 유사)

일정기간 동안 전송할 수 있는 데이터의 양에 한계가 존재. 버스의 대역폭이라고 함(MB/s)

다이나믹 웨이브폼 측정시 대역폭이 충분한 버스사용이 필요

예)PCI(132 MB/s)이며 여러대의 PCI 보드가 이 대역폭을 공유함

대역폭이  샘플당 바이트 개수(다음 바이트로 반올림) X 샘플링 속도 X 채널수 보다 커야함. 그래야 지연이 생기지 않음.

실제 시스템의 대역폭은 이론적인 버스 한계치보다 낮을 수 있고, 시스템에 연결되어 있는 디바이스 개수와 오버헤드에서 오는 추가적인 버스 트래픽에 따라 달라짐

버스지연(응답속도)

I/O의 응답속도 - 버스 소프트웨어 함수가 호출되었을 때부터 I/O 의 실제 하드웨어 값이 업데이트 될 때까지의 시간 지연

(PID 컨트롤의 버스 지연은 컨트롤 루프의 최대 속도에 영향)

결정성 - I/O가 얼마나 지속적으로 시간에 맞춰 실행되는지를 측정하는 것

USB와 같이 결정성이 떨어지고 지연 시간이 높은 버슨느 폐루프 컨트롤 어플리케이션에서 피해야 함.

시스템의 휴대성

휴대 기능을 활용하여 혁신적인 방식으로 PC기반 데이터 수집 가능

차량 장착용 데이터 수집 어플리케이션 - USB 적절(버스 파워, 이동편리)

측정장소와 컴퓨터와의 거리

데이터 수집 하드웨어와 신호소스가 거리가 멀 경우 비용, 노이즈 발생( 휴대용 장비를 사용하여 신호소스 근처로 이동 또는 무선 사용)

http://www.ni.com/white-paper/9401/ko/

신호 고려사항(채널 개수, 샘플링 속도, 입력 범위)

코드폭 - DAQ 디바이스가 감지할 수 있는 신호의 가장 작은 변화. 코드폭을 계산하려면 DAQ 디바이스의 분해능과 디바이스 입력범위를 알아야함.(LSB)

분해능

3비트 = 2의 3승 =8 , 10V 구간을 8칸으로 나눠서 측정함. 최소 눈금이 1.25V 보다 작은 전압은 측정할 수 없음

16비트 = 2의 16승 = 65,536(2¹⁶), 10V 구간을 65,536으로 나눔. 0.15mV까지 측정 가능. 더 작은 눈금으로 측정 가능한 것

http://zone.ni.com/reference/ko-XX/help/370466AC-0129/measfunds/resolution/

증폭 및 디바이스 입력 범위

신호를 증폭하여 ADC 구간 전체를 사용하면 더욱 정확한 신호 측정이 가능

DAQ의 일반적인 입력범위는 ± 10V,±5V,±1,±0.5V,±0.2V,±0.1V

증폭 이득이나 디바이스입력 범위는 직접설정하지 않음. 대신 소프트웨어에서 버추얼 채널을 설정할 때 최소 및 최대값 설정

코드폭 = 디바이스 입력범위/2의 비트 단위 분해능

큰 분해능 = 작은 코드 폭 = 더 정확한 신호의 표현

더 작은 디바이스 입력 범위 = 더 작은 코드 폭 = 더 정확한 신호의 표현

-5V ~ 5V 측정의 16비트 측정일 경우 = 153 uV 측정 가능

-10V ~10V 측정의 16비트 측정일 경우 = 305uV 측정 가능

디바이스 입력범위가 더 작을 수록 더 작은 전압입력을 측정할 수 있음.

정확도

측정 결과는 측정된 실제값을 대략적인 추정치

불확실성은 스펙에서 허용한 최대 에러 한계에서 볼 수 있다. DAQ의 정확도에 영향을 미치는 에러의 원인에는 시스템의 노이즈를 비롯하여 증폭기와 ADC로 부터의 이득 에러 및 오프셋 에러가 포함.

스펙 메뉴얼의 아날로그 입력 절대 정확도 테이블에서 확인 필요.

NI DAQ 소프트웨어 구성

NI-DAQmx - DAQ 디바이스를 컨트롤하는 소프트웨어

Measurement & Automation Explorer(MAX) - 하드웨어를 테스트하고 설정하는 소프트웨어

LabVIEW - 어플리케이션을 생성하여 드라이버에 명령을 전달하고 데이터를 수집, 분석, 표현하기 위해 사용하는 소프트웨어