DAQ 디바이스에 디지털 출력 신호 연결하기

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시작하기 전의 주의사항

본 문서에서는 디지털 출력 신호를 위해 NI DAQ 디바이스를 설정하고 와이어링하는 방법을 단계별로 설명합니다. NI DAQ 하드웨어 사용을 시작하기 전에 반드시 어플리케이션 개발 환경과 NI-DAQmx 드라이버 소프트웨어를 설치해야 합니다. 더 자세한 정보는 LabVIEW 및 NI-DAQmx 설치하기 문서를 참조하십시오.

디지털 출력의 기본사항

모든 디지털 신호에는 하이 레벨과 로우 레벨이라는 두 가지 레벨이 있습니다. 디지털 출력 디바이스는 디지털 신호의 상태를 모니터하고 디지털 펄스를 한 상태에서 다른 상태로 변환할 수 있습니다. 디지털 출력 라인은 라인별로 프로그램하거나 일반적으로 4개 또는 8개 라인을 포트로 한꺼번에 묶어서 프로그램할 수 있습니다. 또한 카운터 디바이스는 디지털 출력 펄스 또는 펄스 트레인을 생성할 수 있습니다.

디지털 로직군에 상응하는 네 가지 주요 디지털 출력 신호 타입으로 TTL, 싱킹, 소싱, 릴레이가 있습니다. 신호 연결은 로드와 DAQ 디바이스에 따라 다양합니다.

TTL 디지털 출력

TTL (트렌지스터-트렌지스터 로직) 호환 신호에는 다음과 같은 특징이 있습니다.

  • 0 V에서 0.8 V = 로직 로우
  • 2 V에서 5 V = 로직 하이

여러 NI DAQ 디바이스에는 TTL 디지털 I/O 라인이 있습니다. 디지털 라인의 개수는 디바이스마다 다르지만, 모두 양방향이며 동일한 로직 레벨을 지원합니다. 라인 또는 포트를 입력 또는 출력으로 설정할 수 있습니다. 대부분의 디바이스에는 신호가 연결되지 않았을 때 라인의 상태를 컨트롤하기 위해 디지털 I/O 라인에 풀업 또는 풀다운, 또는 두 가지의 레지스터가 있습니다. 디지털 입력 어플리케이션은 그림의 스위치 상태와 같은 TTL 신호 받기와 외부 디바이스 상태 감지하기를 포함합니다. 디지털 출력 어플리케이션은 그림의 LED와 같은 TTL 신호 보내기와 외부 디바이스 구동하기를 포함합니다.

그림 1. TTL 디지털 I/O 연결

싱킹 디지털 출력

싱킹 디지털 출력은 채널의 디지털 출력 (DO) 터미널이 채널이 켜졌을 때 COM (접지 참조)으로 유도된다는 의미입니다. 싱킹 출력은 외부 디바이스에 전원을 제공할 수 없습니다. 싱킹 디바이스를 지칭하는 일반적인 용어에는 NPN, Open Collector, Normally High 및 IEC Negative Logic이 있습니다.

싱킹 디지털 출력 채널을 솔레노이드, 모터, 액추에이터, 릴레이, 램프와 같은 다양한 산업용 디바이스에 직접 연결할 수 있습니다. 디지털 출력 채널에 연결하는 디바이스가 DAQ 디바이스의 출력 스펙과 호환하는지 확인하십시오. 더 자세한 정보는 디바이스 스펙을 참조하십시오.

그림 2와 같이 외부 디바이스를 DO 터미널과 외부 전원 공급의 양극 도선에 연결하고, 전원 공급의 음극 도선을 4개의 COM 터미널에 연결합니다.

그림 2. 소싱 입력 디바이스를 싱킹 디지털 출력에 연결하기

모듈이 솔레노이드, 모터, 릴레이와 같은 유도나 에너지 저장 디바이스를 스위칭하고 디바이스에 플라이백 전압의 보호 장치가 없는 경우, 그림 3과 같이 외부 플라이백 다이오드를 설치하십시오.

그림 3. 플라이백 다이오드 연결하기

소싱 디지털 출력

소싱 디지털 출력은 디지털 출력 (DO) 터미널이 채널이 켜졌을 때 Vsup으로 유도된다는 의미입니다. 따라서 소싱 디지털 출력은 외부 디바이스에 전원을 제공합니다. 소싱 디바이스를 지칭하는 일반적인 용어에는 PNP, Open Emitter, Normally Low, IEC Positive Logic이 있습니다.

소싱 디지털 출력 채널을 솔레노이드, 모터, 액추에이터, 릴레이, 램프와 같은 다양한 산업용 디바이스에 직접 연결할 수 있습니다. 출력 채널에 연결하는 디바이스가 DAQ 디바이스의 출력 스펙과 호환하는지 확인하십시오. 더 자세한 정보는 디바이스 스펙을 참조하십시오.

외부 전원 공급을 소싱 디지털 출력 DAQ 디바이스에 반드시 연결해야 합니다. 이 전원 공급은 디지털 출력 채널에 연결하는 디바이스를 위한 전류를 제공합니다. 전원 공급의 양극 도선을 Vsup에 연결하고 전원 공급의 음극 도선을 COM에 연결합니다. 디지털 I/O 디바이스의 Vsup 핀은 일반적으로 내부로 연결됩니다. 이 경우 단 하나의 외부 전압 공급을 디바이스에 연결할 수 있습니다. 더 자세한 정보는 디바이스 스펙을 참조하십시오. 그림 4와 같이 외부 디바이스 또는 로드를 DO 터미널에 연결하고 디바이스의 공통을 COM (접지 참조)에 연결합니다.

그림 4. 싱킹 입력 디바이스를 소싱 디지털 출력에 연결하기

릴레이 출력

릴레이 채널에는 두 개의 교환 가능한 터미널인 CHa와 CHb가 있습니다. NI 9481 C 시리즈 소싱 디지털 출력 모듈에 로드를 연결할 때, 로드의 양극 도선을 CHa 또는 CHb 터미널에 연결하고 로드의 접지를 전원 공급 장치의 도선 하나에 연결합니다. 나머지 CHa 또는 CHb 터미널을 전원 공급 장치의 다른 도선에 연결합니다. 그림 5는 가능한 설정을 보여줍니다.

그림 5. 로드를 릴레이 출력에 연결하기

채널에 전원이 켜질 때, 로드에 연결된 터미널이 로드에 전류를 공급하고 전압을 적용합니다. 채널이 꺼지면, 터미널은 로드에 전류를 공급하거나 전압을 적용하지 않습니다.

인덕터 로드가 릴레이 출력에 연결되어 있을 경우, 인덕터 로드에 저장된 에너지로 인해 스위치를 켜고 끌 때 강한 역기전력(counter-electromotive force)이 발생할 수 있습니다. 이러한 플라이백(flyback) 전압에 의해 출력 및 외부 전원 공급 장치가 손상될 수 있습니다. 그림 6은 외부 플라이백 다이오드를 사용하여 DC 인덕터 로드를 보호하는 예와 MOV를 사용하여 AC 인덕터 로드를 보호하는 예를 보여줍니다.

그림 6. DC 및 AC 인덕터 로드를 위한 보호 장치

프로그램가능한 전원 가동 상태

NI-DAQmx는 여러 DAQ 디바이스에서 PFI와 DIO 라인에서 프로그램가능한 전원 가동 상태를 지원합니다. 사용자 컴퓨터에 전원이 켜지거나 NI-DAQmx에서 디바이스를 리셋할 때, 일부 디바이스에서 물리적 채널의 상태를 설정할 수 있습니다. 소프트웨어는 PFI 및 DIO 라인에 대한 전원 가동 값을 프로그램할 수 있습니다.

  • 높은 임피던스 입력
  • 0이 구동되는 출력
  • 1이 구동되는 출력

디바이스의 EEPROM에 대한 쓰기 횟수는 제한되어 있습니다. 따라서 제한적으로 전원 가동 상태를 변경하십시오.

DAQ 디바이스 핀출력 확인하기

신호를 연결하기 전에 디바이스 핀출력을 찾습니다.

  1. Measurement & Automation Explorer (MAX)를 열고 디바이스와 인터페이스를 확장합니다.
  2. 디바이스 이름에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭한 후 "디바이스 핀출력"을 선택합니다.

그림 7. 디바이스 터미널 도움말

다음의 터미널 유형은 디지털 출력 측정에 해당됩니다.

  • DO x: 디지털 출력 ― 디지털 출력은 채널 개수에 해당하는 숫자를 따릅니다. 예를 들어, DAQ 디바이스에 8개의 디지털 출력 채널이 있다면 핀출력 다이어그램은 커넥터의 DO 0에서 DO 7까지 터미널을 나타냅니다.
  • PFI: 프로그램가능한 함수 입력 ― 이 터미널은 디지털 입력 또는 디지털 출력 채널이 되도록 소프트웨어를 통해 설정됩니다.
  • Px.y: 포트 X 라인 Y ―이것은 편의상 포트에서 라인이라고 명시된 디지털 출력 터미널 (DO)과 동일합니다.
  • D GND: 디지털 접지 ― 이 터미널은 DO 채널의 접지 참조입니다. 일부 다기능 DAQ 디바이스 D GND는 AI GND와 AO GND에 전기적으로 연결되어 있을 수 있습니다.
  • COM: 공통 ― 모든 DO 채널에 대한 공통 접지 터미널입니다. 이 접지는 디바이스의 종류에 따라 접지로부터 절연되어 있을 수 있습니다.

디지털 출력 설정하기

MAX를 사용하여 측정 시스템 셋업의 정확도를 신속하게 검증할 수 있습니다. NI-DAQmx 글로벌 버추얼 채널을 사용하여 프로그래밍 없이 디지털 출력 생성을 설정할 수 있습니다. 버추얼 채널은 이름, 물리적 채널, 터미널 연결, 측정 또는 생성의 타입, 스케일 정보 등을 포함하는 디바이스 속성 설정의 모음을 표현할 때 사용되는 NI-DAQmx 드라이버 아키텍처의 개념입니다.

다음 단계를 따라 시작하십시오.

  1. NI MAX가 열린 상태에서, 채널 및 태스크 관리를 선택하고 새로 생성을 클릭합니다.
  2. NI-DAQmx 글로벌 버추얼 채널을 선택하고 다음을 클릭합니다.
  3. 신호 생성≫디지털 출력≫라인 출력을 선택합니다.

그림 8. NI-DAQmx 버추얼 채널 생성하기

  1. line0 또는 디지털 출력을 연결하는데 사용하려는 물리적 채널을 선택합니다. 물리적 채널은 아날로그나 디지털 신호를 측정하거나 생성할 수 있는 터미널 또는 핀입니다.

그림 9. 디바이스의 물리적 채널

  1. 다음을 클릭하고 글로벌 버추얼 채널의 이름을 입력하거나 기본값을 그대로 둡니다.
  2. 종료를 클릭하면 MAX에서 다음의 화면을 볼 수 있게 됩니다.

그림 10. MAX에서 디지털 출력 채널 셋업하기

  1. 셋팅 탭에서, 라인의 극성을 반전시키려는 경우 라인 반전을 클릭합니다.

디바이스에 디지털 신호 연결하기

다음 단계는 디지털 신호를 디지털 출력 디바이스에 물리적으로 연결하는 것입니다. 디지털 신호는 출력 설정과 일치되어야 합니다. TTL 신호를 양방향 TTL 출력 터미널에 연결합니다 (그림 1). 소싱 디지털 입력 디바이스를 싱킹 디지털 출력 터미널에 연결합니다 (그림 2). 싱킹 디지털 입력 디바이스를 소싱 디지털 출력 터미널에 연결합니다 (그림 4). 로드의 양극 도선과 음극 도선을 릴레이 출력의 CHa와 CHb (또는 반대)에 연결합니다 (그림 5).

신호 테스트하기

NI-DAQmx 글로벌 버추얼 채널을 사용하면 측정을 미리 확인할 수 있습니다.

  1. MAX가 열린 상태에서, NI-DAQmx 글로벌 채널 탭을 클릭하고 실행 버튼을 클릭합니다.
  2. 라디오 버튼을 클릭하여 디지털 출력을 토글합니다.

그림 11. MAX에서 디지털 출력 생성 미리 보기

또한 미래에 설정 화면을 참조하고자 하는 경우 NI-DAQmx 글로벌 버추얼 채널을 저장하는 옵션도 있습니다.

프로그램 가능한 파워업 상태 설정하기

디바이스가 프로그램가능한 전원 가동 상태 (디바이스 스펙 참조)를 지원하는 경우, MAX에서 디지털 I/O를 설정할 때 다음의 단계를 따르십시오.

  1. 디바이스와 인터페이스 아래에 있는 디바이스 이름에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하고 프로퍼티를 선택합니다.
  2. 전원 가동 상태 탭을 클릭합니다. 디바이스의 디지털 라인은 포트(라인 그룹) 별로 정렬됩니다.

그림 12. MAX에서 전원 구동 상태 설정하기

  1. 각 라인에 대한 디지털 전원 구동 상태를 로직 로우, 로직 하이, 또는 3 상태 (플로팅)로 설정할 수 있습니다. 모두 설정 라디오 버튼을 사용하여 포트에서 모든 라인을 설정합니다.
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