Система сбора данных и коммутации 34970A

Высокие рабочие параметры автономной системы сбора данных компании Agilent Technologies при стоимости в несколько раз ниже, чем у других аналогичных систем

Несравнимо низкое соотношение цена/производительность

Ниже приводится сравнительный анализ системы сбора данных/коммутации модели 34970A компании Agilent Technologies и других предлагаемых на рынке систем сбора данных. Вряд ли найдется система с такими же богатыми измерительными возможностями, универсальностью, простотой эксплуатации. Аналогичные свойства отсутствуют даже у систем, стоимость которых в 3-5 раз выше.

Каким же образом в этом недорогом измерительном приборе удалось реализовать такие высокие рабочие параметры? Компания Agilent Technologies использовала технические решения, разработанные ранее для измерительных приборов высшего класса, и разместила их в корпусе, позволяющем сократить время сборки. Применение СБИС частного применения позволило уменьшить количество комплектующих и упростить проведение испытаний. Все это сократило производственные затраты. В результате получено высококачественное, но дешевое изделие, обладающее высокими рабочими параметрами.

Возможности системы сбора данных

Достоверность результатов измерения

В базовый блок с возможностью установки трех дополнительных сменных модулей встроены измерительные средства самого популярного на рынке настольного мультиметра. Пользователь получает в свое распоряжение проверенные фирменные метрологические характеристики, универсальные входы с встроенными схемами нормализации сигналов, гибкую модульную архитектуру, и все это - в виде недорогой компактной системы сбора данных. Agilent 34970A обладает разрешающей способностью 6,5 разрядов (22 двоичных разряда), основной погрешностью 0,004 % при измерении постоянного напряжения и очень высокой помехозащищенностью. С учетом скорости коммутации до 250 каналов в секунду пользователь получает быстродействие и точностные параметры, которые обеспечивают быстрое и успешное решение измерительных задач.

Универсальность системы

Система 34970A способна выполнять измерения широкого спектра физических параметров: температуры, постоянного и переменного напряжения, сопротивления, частоты, тока. Встроенный мультиметр с автоматическим переключением пределов устанавливается на один из 11 родов работы и затем непосредственно измеряет соответствующие параметры без дорогих внешних схем нормализации сигналов. Уникальная конструкция системы позволяет конфигурировать каждый канал на измерение какого-либо параметра, независимо от других каналов. Данное свойство обеспечивает максимальную гибкость и несложную быструю установку системы. Практически это означает,что пользователь как бы имеет для каждого канала отдельный высокопроизводительный мультиметр.

Конфигурирование под конкретные задачи

Три гнезда и восемь модулей коммутации/управления позволяют настроить систему 34970A для конкретных измерительных задач. Нужно закупать только необходимые модули, дополнительные модули можно приобрести позднее по мере усложнения измерительной задачи.

Простота эксплуатации

Для экономии времени пользователя разработан набор средств от упрощенной процедуры конфигурирования системы до исключительно дружественного интерфейса передней панели. Например, такие простые средства, как расположенные на модуле соединители с зажимными контактами, встроенные термопарные опорные спаи, оптимизированная для пользователя техническая документация с большим количеством конкретных примеров и полезных рекомендаций и, наконец, обучающий стандартный набор средств, который позволяет освоить процедуры измерений буквально через 15 минут после распаковки системы. Все эти достоинства повышают производительность системы, независимо от того, эксплуатируется ли она каждый день или от случая к случаю.

Бесплатное программное обеспечение экономит деньги и время

Теперь пользователю не потребуется тратить значительное время на разработку программ и их конфигурирование в составе системы. Программный пакет BenchLink Data Logger предоставляет ® знакомый по Microsoft Windows интерфейс пользователя для конфигурирования испытаний, визуального отображения и анализа результатов измерения в реальном времени. Немаловажно, что данный программный пакет поставляется с каждой стандартной системой Agilent 34970A бесплатно.

Наглядная иллюстрация функциональных особенностей и гибкости системы 34970А

Несложная для восприятия пользователем передняя панель: ориентированные на конкретную задачу и самонаводящие на необходимые действия меню

Универсальность Agilent 34970A для решения прикладных задач сбора данных

В прошлом перед пользователем всегда стояла альтернатива: либо выбрать недорогую и простую в эксплуатации систему регистрации данных, либо гибкую высокопроизводительную модульную систему сбора данных. Система сбора данных/коммутации Agilent 34970A удовлетворяет обоим этим требованиям: несложный интерфейс пользователя с очень низкой стоимостью системы в пересчете на один канал, гибкая модульная архитектура и исключительно высокие измерительные характеристики.

Система Agilent 34970A обеспечивает оптимальное сочетание ее стоимости и измерительных характеристик для решения широкого спектра прикладных задач. Примерами таких задач являются: определение параметров разрабатываемых изделий на стадии НИОКР, построение системы для проведения производственных испытаний или поиска неисправностей.

34970A как система регистрации данных

При конфигурировании 34970A c 20-канальным релейным мультиплексором система становится мощным, но недорогим регистратором данных для решения несложных прикладных задач определения параметров разнообразных изделий. Неотъемлемыми качествами такого регистратора являются простота установки и эксплуатации.

34970A как система сбора данных, непосредственно подключаемая к объекту измерения

34970A является автоматизированной испытательной системой с отличными измерительными характеристиками: погрешность, разрешающая способность и скорость измерений вполне удовлетворяют предъявляемым пользователями требованиям.

34970A как блок коммутации

Можно заказать базовый блок без встроенного мультиметра. В результате пользователь получает в свое распоряжение очень недорогой высококачественный блок маршрутизации измеряемых сигналов.

Применение 34970A для решения прикладных задач регистрации данных

Регистраторы данных применяются для контроля разнообразных параметров (температура, напряжение и т. д .) в течение продолжительных периодов времени с целью обнаружения сбоев в работе контролируемого объекта. Примерами конкретных прикладных задач для подобных систем являются: контроль внутрикамерных параметров, проверка параметров электронных компонентов, стендовые испытания разрабатываемых изделий, поиск и локализация нарушений в технологических процессах и определение профиля температур.

Несложная в эксплуатации система Agilent 34970A предназначена для решения широкого спектра прикладных задач регистрации данных и контроля как в автономном режиме, так и под управлением компьютера. Гибкая архитектура системы позволяет настраиваться на количество коммутируемых каналов в диапазоне от 20 до 120, а также дополнять ее управлением приводом, цифровым вводом/выводом и каналами вывода аналоговых сигналов для реализации простейших средств управления. Небольшие габариты системы и конструктивное исполнение для жестких условий эксплуатации делают ее идеальной при необходимости применения портативных систем, а небольшая занимаемая площадь позволяет успешно использовать ее в стесненных условиях при проведении стендовых испытаний. Наличие стандартных интерфейсов GPIB (IEEE-488) и RS-232 позволяет запрограммировать систему для автоматизации испытаний.

Повышенное качество измерений

Следует отметить, что пользователь зачастую вынужден мириться с очень слабыми измерительными характеристиками большинства систем регистрации данных или сменных плат сбора данных, устанавливаемых в PC. Если это обстоятельство его не устраивает, то альтернативой является система 34970A c 61/2 -разрядным разрешением и основной погрешностью измерения постоянного напряжения 0,004 %, гарантированной в течение 1 года эксплуатации.

Упрощение процедур управления сбором данных при использовании BenchLink Data Logger

При необходимости управления процессом регистрации данных с помощью PC пользователю не потребуется тратить собственное время на программирование, поскольку эта задача решается с помощью программного продукта BenchLink Data Logger. Эта прикладная программа, работающая в среде Windows®, позволяет мгновенно запустить PC для сбора данных и анализа результатов измерения. Она используется также для установки процедуры испытания, сбора и архивирования данных измерения, отображения текущих данных на экране монитора и анализа поступающих результатов измерения.

Знакомая среда электронных таблиц позволяет легко конфигурировать и контролировать процедуры испытаний. Богатый набор цветной графики обеспечивает многие дополнительные возможности анализа и отображения данных с помощью одной простой операции "указать и щелкнуть". Можно использовать многочисленные виды графического отображения данных: ленточные диаграммы, гистограммы, двухкоординатные графики, аварийные световые индикаторы и другие. Наконец, используя BenchLink Data Logger, можно легко переместить данные в другие прикладные программы с целью их дальнейшего анализа или документирования.

HP 34970A измеряет и преобразовывает 11 видов входных сигналов:
• температуру с использованием термопар, резистивных датчиков температуры и термисторов
• постоянное и переменное напряжение
• сопротивление с использованием
2- или 4-проводной схемы подключения
• частоту и период
• постоянный и переменный ток

Более того, каждый канал может быть сконфигурирован независимо от остальных. Это означает, что на одном и том же модуле можно, например, реализовать следующую конфигурацию: канал 1 установить на измерение постоянного напряжения, канал 2 - на измерение температуры термопарой К-типа, а каналы 3 и 13 - на 4-проводное измерение температуры с использованием резистивных датчиков температуры. Все эти измерения будут выполнены за один цикл коммутации. Для выполнения линейных преобразований по любому из каналов под какую-то конкретную задачу рекомендуется использовать функцию пересчета Mx+B. В соответствии с этой задачей пользователь может вывести на индикатор наименование новой полученной единицы измерения, например, RPM (оборотов в минуту) или PSI (фунтов на квадратный дюйм).

Аварийные сигналы

Формирование аварийных сигналов можно также определить по каждому каналу. Для этого следует ввести верхний или нижний предел, либо оба предела одновременно. 34970A сравнивает каждое показание с установленным пределом (пределами) и сигнализирует обо всех результатах измерения, вышедших за пределы. Любому из входных каналов можно назначить один из четырех аварийных ТТЛ-выходов, сигнал с которого включит внешние аварийные световые индикаторы, сирены или в виде ТТЛ-импульса поступит в систему контроля. В этом случае никакого подключения к PC не требуется.

Возможности коммутации

34970A автоматически составляет список коммутируемых каналов, включающий все сконфигурированные входы (даже каналы цифрового ввода мноофункционального модуля 34907A) в порядке возрастания номеров каналов. Темп автоматической коммутации регулируется установкой соответствующего временного интервала встроенным таймером с помощью клавиш передней панели, дистанционно по команде или внешним ТТЛ-импульсом запуска.

Контроль выбранного канала

Система имеет специальный режим отображения, установив который можно контролировать любой выбранный входной канал, непрерывно обновляя показания на индикаторе по мере их поступления. Это можно делать даже в процессе сканирования. Данное свойство очень важно для визуального контроля какого-то ключевого входного сигнала или при поиске неисправности в системе перед проведением испытания.

Энергонезависимая память

Все показания автоматически снабжаются метками времени и запоминаются в энергонезависимой памяти на 50 тысяч показаний, что вполне достаточно для хранения данных, собранных за целую рабочую неделю (при 5-минутной длительности одного цикла коммутации). Энергонезависимая память сохраняет данные даже при выключении питания, поэтому поьзователь может использовать 34970A для сбора данных в каком-то удаленном месте с последующей их загрузкой в PC. Кроме этого, энергонезависимая память сохраняет и ранее установленную конфигурацию системы на случай выключения питания в процессе выполнения испытаний. При восстановлении питания система автоматически продолжит коммутацию.

Контрольный перечень функциональных особенностей системы регистрации данных

• От 1 до 120 аналоговых входных каналов
• Измерение постоянного и переменного напряжения, постоянного и переменного тока, частоты, периода, температуры с использованием термопар, термисторов и резистивных датчиков температуры, 2- и 4-проводное измерение сопротивления
• Разрешающая способность 6 1/2 разрядов (22 двоичных разряда) с основной погрешностью измерения постоянного напряжения 0,004% в течение одного года
• Энергонезависимая память емкостью 50 тысяч показаний, включая метки времени
• Пересчет показаний и формирование аварийных сигналов по каждому каналу
• Функционально полная передняя панель для эксплуатации системы в автономном режиме, поиска неисправностей и визуального просмотра результатов измерения
• Программный продукт BenchLink Data Logger для конфигурирования системы и анализа данных
• Энергонезависимая память для хранения пяти полных конфигураций системы

Применение 34970A для решения прикладных задач автоматических испытаний

34970A имеет разрешение, погрешность, сходимость результатов измерений и быстродействие, характерные для систем сбора данных компании Agilent Technologies. Эффективные измерительные средства, дополняемые маршрутизацией сигналов и контролем результатов измерения реализованы в компактном корпусе с модульной архитектурой. Система обладает гибкостью для установки дополнительных и замены имеющихся модулей в соответствии с изменяющимися прикладными задачами.

Измерительные возможности

Встроенный 6 1/2 -разрядный мультиметр имеет характеристики автономных мультиметров мирового класса, но в несколько раз дешевле и более компактен. Он обладает характеристиками основной погрешности наилучших лабораторных мультиметров: 0,004 % при измерении постоянного напряжения, 0,06 % при измерении переменного напряжения и 0,01 % при измерении сопротивления, которые гарантируются в течение 1 года. Запатентованная компанией технология А/Ц-преобразования сигналов с переменной крутизной (Multi-slope III A-D) обеспечивает низкую нелинейность (2х10-6 от показания + 1х10-6 от предела) при разрешении 22 двоичных разряда. Этот интегрирующий метод обеспечивает отличную помехозащищенность по сравнению с очень зашумленными платами АЦП для PC и АЦП, измеряющими мгновенные значения напряжения. Не требуется усреднять большое количество этих значений, чтобы увидеть реальные результаты измерений. Кроме того, 34970A способен выдавать полностью преобразованные результаты измерений со скоростями сканирования до 250 каналов в секунду.
Входная часть мультиметра оптически изолирована и экранирована от заземленной схемы 34970A и интерфейса, что позволяет подавать входные сигналы напряжением до 300 В. Это важно для уменьшения погрешностей из-за паразитных контуров с замыканием через землю и помех общего вида обусловленных наличием длинных проводников и источников с плавающим потенциалом.

Функциональная гибкость

Мультиметр установлен внутри корпуса системы. Это позволяет использовать все три гнезда для установки сменных модулей управления и коммутации. Можно точно сконфигурировать систему под конкретную задачу, выбрав из восьми имеющихся типов требуемые сменные модули (см. стр. 11). В будущем для модернизации системы можно приобрести и другие модули.

Гибкость встроенного мультиметра проявляется в его способности выполнять измерения 11 видов входных сигналов достаточно просто и недорого. Встроенные схемы нормализации входных сигналов и программы преобразования непосредственно формируют из исходных данных полезную информацию. Каждый измерительный канал конфигурируется независимо от остальных, поэтому пользователь может устанавливать разные роды работы, коэффициенты пересчета и аварийные пределы даже для соседних каналов. Точно таким же образом для каждого канала можно устанавливать компенсирующее смещение, разные интервалы времени интегрирования и задержки, то есть пользоваться такими свойствами, которые относятся к разряду самых современных методов выполнения измерений.

Повышение качества измерений за счет встроенных схем нормализации сигналов

При манипулировании родами работ, не связанных с измерением напряжения постоянного тока, архитектура 34970А имеет преимущества по сравнению с системами сбора данных, средства нормализации которых выполнены в виде внешних схем или сменных модулей.

• Уменьшение длины внешних проводников, которые являются потенциальным источником помех и погрешностей при работе системы
• Снижение скрытых издержек и полной стоимости системы за счет устранения ненужных кабелей, разветвительных коробок и элементов нормализации сигналов
• Упрощение процедуры конфигурирования за счет более быстрой и простой установки системы с меньшим количеством соединений и элементов
• Исключение догадок и домыслов при анализе источников погрешностей. Все источники погрешностей, относящиеся к функционированию системы, учтены в заявленных метрологических характеристиках
• Повышение надежности за счет уменьшения количества соединительных кабелей и комплектующих изделий

Программные драйверы

Пользователь избавлен от многомесячной разработки программного обеспечения системы. Имеются программные драйверы, поддерживающие Agilent VEE и National Instruments LabVIEW®, которые значительно облегчают интеграцию 34970A в испытательную систему пользователя. Интеграция еще более упрощается за счет наличия встроенных интерфейсов RS-232 и GPIB, а также языка программирования измерительных приборов SCPI.

Контрольный перечень функциональных особенностей системы автоматических испытаний

• 3-гнездовой базовый блок с встроенным 6 1/2 -разрядным мультиметром (22 двоичных разряда)
• Основная годовая погрешность измерения постоянного напряжения 0,004 % и переменного напряжения 0,06 %
• До 120 однопроводных измерительных каналов или 96 элементов матричной коммутации в 3 1/2 -дюймовом приборе с шириной, равной половине стойки
• Восемь сменных модулей коммутации и управления, включая НЧ и ВЧ мультиплексоры, матричные коммутаторы, управление приводом, цифровой ввод/вывод, аналоговые выходы и счетчик событий
• Скорости сканирования до 250 каналов в секунду
• Стандартные встроенные интерфейсы GPIB и RS-232, установленный на скорость 115 Кбод
• Наличие программных драйверов для поддержки Agilent VEE и National Instruments LabVIEW®
• Счетчик числа рабочих циклов реле для технического обслуживания системы
• 3-летняя гарантия

Компактная 60-канальная система сбора данных

Применение 34970A для решения прикладных задач коммутации

При отсутствии потребности во встроенном мультиметре можно заказать 34970A без него. В результате пользователь получит самый дешевый на рынке блок коммутации. Этот блок является идеальным решением проблемы маршрутизации сигналов, подаваемых на объект испытания и выводимых с него с использованием внешних измерительных приборов: мультиметров, осциллографов, частотомеров, источников питания. При необходимости впоследствии можно добавить и встроенный мультиметр.

Функциональная полнота

Компания Agilent Technologies глубоко проработала вопросы постановки задачи и проектирования сменных модулей для 34970A с целью удовлетворения широкого спектра требований коммутации и маршрутизации сигналов наименьшим количеством типов этих модулей. В результате этого значительно упростилась работа пользователя по подбору и заказу требуемых ему модулей и по их конфигурированию в составе системы. Кроме того, в процессе работы компания значительно улучшила их рабочие параметры и плотность компоновки. Сменные модули системы 34970A позволяют коммутировать сигналы от микровольтового уровня до 300 В в диапазоне частот от 0 до 2 ГГц при 120 однопроводных каналах или 96 элементах матричной коммутации в одном базовом блоке. Кроме того, система обладает простейшими средствами управления типа аналоговых выходов, цифровых выходов с открытым коллектором и изолированных реле формы С, применяемых для управления силовыми установками.

Несложный процесс сканирования

Система 34970A может легко сканировать сигналы от внешних измерительных приборов. Она формирует список сканируемых каналов, в который включаются все задействованные низкочастотные входные сигналы мультиплексоров. Процесс сканирования управляется либо с внешнего входа “channel advance” (переключение на следующий канал), либо нажатием клавиши “Step”на передней панели, выполняющей ту же функцию.

Недорогой блок коммутации для автоматизированных испытаний

Настройка 34970A под конкретные задачи с применением сменных модулей

Функционально полный набор сменных модулей позволяет пользователю выбрать необходимые ему возможности выполнения высококачественных измерений, коммутации каналов и управления. В составе сменных модулей имеются низкочастотные и высокочастотные мультиплексоры, коммутатор общего назначения и многофункциональный модуль, включающий средства цифрового ввода/вывода, аналоговые выходы и счетчик событий. Пользователь может выбрать необходимую ему в текущий момент комбинацию модулей, а позднее изменить ее или дополнить необходимым количеством каналов по мере усложнения своей прикладной задачи. Ниже показано, за счет каких своих свойств сменные модули для 34970A позволяют пользователю облегчить и ускорить процессы испытаний, а также обеспечить получение надежных результатов.

Повышенная производительность

Архитектура 34970A предусматривает наличие высокопроизводительного микропроцессора в каждом сменном модуле, разгружая таким образом процессор базового блока и минимизируя обмен информацией по системной плате с целью повышения производительности системы в целом.

Повышенная плотность компоновки каналов

Технология монтажа на поверхность и использование схем с высокой степенью интеграции позволили скомпоновать схемы управления реле и интерфейса на небольшом пространстве. Соединители модуля, выполненные в виде зажимных контактов с высокой плотностью компоновки, экономят не только площадь платы, но и пространство, занимаемое обычно блоком зажимных контактов. На оставшемся пространстве платы, где во многих других системах сбора данных располагаются блоки зажимных контактов, удалось расположить до 40 однопроводных каналов.

Удобное подключение

Расположенные на модуле соединители с зажимными контактами очень удобны для выполнения проводных соединений. Встроенные средства снятия механического напряжения кабеля при его разводке и точки его крепления предохраняют проводные соединения от случайных дерганий и натяжений. Внутренняя аналоговая шина позволяет передавать сигналы от любого низкочастотного мультиплексора непосредственно на вход встроенного мультиметра, не требуя внешних проводных соединений.

Для выбора необходимого модуля можно воспользоваться приведенной ниже таблицей основных параметров всех восьми сменных модулей.

Информация по гарантиям

Компания Agilent Technologies хорошо представляет, что потребитель не может позволить себе длительных простоев измерительного прибора из-за отказов в аппаратной части и нерегулярного технического обслуживания. По этой причине разработчики компании спроектировали 34970A с учетом требований повышенной надежности: корпус системы предназначен для жестких условий эксплуатации, все платы выполнены по технологии монтажа на поверхность, максимально уменьшено количество компонентов, предусмотрены строгие исчерпывающие испытания изделия. Компания настолько уверена в качестве и высоких рабочих параметрах 34970A, что объявила 3-летний срок гарантии на все аппаратные средства.

Полная предсказуемость обслуживания реле

Agilent 34970A использует собственную систему технического обслуживания реле, которая обеспечивает точное предсказание окончания срока их службы, что в принципе исключает дорогостоящие простои производственных линий по причине отказа реле. Эта система автоматически подсчитывает число рабочих циклов каждого отдельного реле в составе 34970A и запоминает эти данные в энергонезависимой памяти соответствующего модуля. В любой момент пользователь может запросить информацию по любому отдельному каналу и затем точно запланировать мероприятия по техническому обслуживанию, исключая вероятность отказа системы из-за окончания срока службы реле.

Технические характеристики системы сбора данных / коммутации 34970A

Производитель системы сбора данных / коммутации 34970A - компания Keysight Technologies (Agilent Technologies), США