连接电流信号至DAQ设备

本节内容包含

事前准备

本文档主要介绍连接和配置NI DAQ设备进行电流测量的详细步骤。使用DAQ硬件设备前,请确保已安装应用程序开发环境和NI-DAQmx驱动程序。详细信息,请参阅安装NI LabVIEW和NI-DAQmx

模拟测量基础

NI DAQ设备通过内部的一个精密分流电阻来测量电流。大多数设备的电流量程为± 20 mA,涵盖了大部分电流传感器和4 mA至20 mA电流回路的输出范围。连接信号前,请查看设备的产品规范。连接信号时,必须注意进入设备的信号电压电平。您可采用下列两种信号连接方式。

差分测量

支持差分测量的设备每个测量通道有两个引脚:AI+和AI-。大部分设备的通道与地隔离且通道间也隔离。您可连接接地电流源或浮地电流源至设备。信号源的正极连接至AI+端子,信号源的负极连接至AI–端子。如连接接地电流源至DAQ设备,为保证设备正常运行,请确保AI+和AI–之间的电压在通道 - 地安全电压范围内。

图1. 差分电流测量连线图

如设备没有通道间隔离,请确保AI+和AI–侧的电压电平未超出共模输入范围。共模输入范围是指相对于设备参考地的电压输入范围(AI+对AI GND、AI-对AI GND、或AI+对AI-)。

单端测量

支持单端测量的设备有每测量通道(AI)有一个引脚,另外还有一个公共地引脚(COM)。请将电流源正极连接至AI引脚,负极连接COM端子。单端连接电流信号至设备的示意图如图2所示。

图2. 单端电流测量连线图

现场连线注意事项

如未对信号源和设备之间走线采取必要的措施,环境噪声会显著影响设备的测量精度。

请使用独立式屏蔽双绞线连接AI信号至设备,以减少噪声耦合,提高测量精度。这类线缆中,连接正负输入的信号成对绞和,并有屏蔽层保护。然后在某一点将线缆屏蔽层连接至信号源地。如信号经过区域有较强的磁场或高电磁干扰,必须使用上述连接方法。

详细信息,请参考技术白皮书:Field Wiring and Noise Considerations for Analog Signals

找出DAQ设备的引脚分布

连接信号前,请先了解设备的引脚分布。

  1. 打开Measurement & Automation Explorer (MAX),展开“设备和接口”。
  2. 右键单击设备名称,选择“设备引脚”。

图3. 设备引脚帮助

下列引脚类型对应于电流测量:

  1. AIx(+/-):模拟输入—后接数字表示通道号。举例来说,如DAQ板卡有16个模拟输入通道,则引脚分布图上连接器的正负引脚为AI 0至AI 15。+和–号表示差分输入通道对。
  2. AI GND:模拟输入地—该引脚在电气上与DAQ设备仪器放大器的地相连。
  3. COM:公共参考地—该接线端为DAQ设备的所有通道提供公共电压参考。

配置电流测量

通过MAX,您可快速验证测量系统的精度。使用NI-DAQmx的全局虚拟通道可在不编程的情况下配置电流测量任务。虚拟通道是NI-DAQmx驱动构架的一个概念,它表示包括名称、物理通道、输入端连接、信号测量或生成的类型以及换算信息在内的一组属性设置。

请按照下列步骤进行操作:

  1. 在MAX中,右键单击“数据邻居”并选择“新建”。
  2. 选择“NI-DAQmx全局虚拟通道”,并单击“下一步”。
  3. 选择“采集信号»模拟输入»电流”。

图4. 创建NI-DAQmx虚拟通道

  1. 选择电流测量连接的物理通道。物理通道指测量和产生模拟信号或数字信号的接线端或引脚。一个物理通道可能包括一个以上的接线端或引脚,例如差分输入通道就是如此。

图5. 设备物理通道

  1. 单击“下一步”,输入全局虚拟通道的名称或使用默认名称。
  2. 单击“完成”,在MAX中看到以下屏幕:

图6. 在MAX中设置电流通道

  1. 在设置选项卡中输入测量的最大电流值和最小电流值(默认值为-20 mA至20 mA)。该设置可提高测量分辨率,因为模数转换器的数字代码是均匀分布在模拟输入量程内的。如量程较小,则两个连续数字代码间的电流差值较小。

连接电流信号至设备

接下来,请将电流信号实际连接至DAQ设备。

  1. 单击MAX中的“连线图”选项卡。

图7. 电流测量连线图

连线图显示了根据所选的物理通道应连接DAQ设备的哪些引脚。本例中,单端连接输入使用了引脚0和9,对应于NI 9203 C系列模块上的AI0和COM。

测试信号

NI-DAQmx全局虚拟通道可预览测量结果。

  1. 在MAX中单击“NI-DAQmx全局通道”选项卡,然后单击“运行”按钮。测得电流值将在窗口顶部显示。

图8. 在MAX中预览电流测量

在“显示类型”下拉菜单中,您可选择通过表格或图表预览。此外,您也可保存NI-DAQmx全局虚拟通道的配置以供未来参考。

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