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- 푸들
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USB-6009 사용기
1. 제품구성
가. DAQ
나. Screw Terminal Blocks(단자대)
※ 그냥 DAQ 본체에 조립하면 됨.
다. Started Guide
※ 여기는 Install하는 방법 외에 크게 볼 것이 안보입니다.
Install한때 내장된 CD(NI-DAQmx Base)를 먼저 install하고 하드웨어를 연결해야하는지,
하드웨어를 연결하고 Install해야 하는지는 저도 잘 모릅니다. 저는 먼저 install하고 난 뒤 MAX로 확인하니
Interface & Device에 나타나지 않아서 하드웨어를 연결하고 다시 한번 Install했습니다.
그런 다음 MAX에서 확인하면 USB Devices라는 icon 이 생깁니다.(하드웨어에 있는 LED가 깜박입니다)
Install 후 원도우메뉴창 프로그램 ≫ National Instruments ≫ NI-DAQmx Base ≫ Documentation ≫
USB-6008 USB-6009 User Manual을 확인하기 바랍니다.
여기에 외부 장비에 연결할 때 주의해야할 사항이 나와 있습니다.
예를 들어 Digital Output시 최대 허용전류라든지 여러 가지 하드웨어 특성에 대해서 상세히 나와 있습니다.
저도 처음에 이거 안보고 함부로 DO에 LED를 부착하여 테스트 했는데 내용을 읽어보니 비싼 돈 주고 산 DAQ 망가뜨릴 뻔 했습니다.
LED에 전류 제한용 저항을 붙여야하거든요. 저는 습관적으로 전류 제한용 저항을 붙여 테스트해서 문제는 없었답니다.
조심하세요.
라. CD 1장(NI-DAQmx Base software)
마. USB 케이블
바. Signal Labels
※ USER Guide에는 번호를 붙이도록 되어있는데 저는 신호명을 붙였습니다.
(Label은 번호와 신호명 두가지 다 들어있습니다.)
사. 드라이버 1개(Screw Terminal Blocks의 나사조임용)
2. 사 양
가. Analog Input
1) 입력단자
가) Single-ended : 8개(접지 공통)
※ 접지단자가 Analog쪽에 6개, Digital쪽에 1개 있음. 전부 공통임
나) Differential : 4개
※ 입력이 여러 개이나 ADC(Analog to Digital Converter)가 한 개밖에 없기
때문에 MUX(multiplexer)를 이용하여 입력을 선택하므로 여러 개의 신호를
획득했을 때 신호들 간에 약간의 Delay time이 존재한다.
2) 분해능(USB-6009)
가) Single-ended : 13bit
나) Differential : 14bit
3) 최대 Sampling rate : 48kS/s
※ system에 영향을 받는다고 함
4) AI FIFO buffer : 512bytes
※ FIFO용 memory에 용량 한계가 있기 때문에 system 사양이 떨어지면
Sampling rate에 영향을 미칠 수 있음
5) 입력범위
가) Single-ended : ±10V
나) Differential : ±20V, ±10V, ±5V, ±4V, ±2.5V, ±2V, ±1.25V, ±1V
※ MUX와 ADC사이에 있는 PGA(Programmable gain amplifier)가 측정
하는 전압에 따라 자동적으로 Gain값을 조정한다.
6) 입력 임피던스 : 144㏀
7) 과전압 보호 : ±35V(그렇다고해서 측정범위이상으로 전압을 가하지 맙시다.)
※ 저도 아직 Analog Input은 제대로 사용해보지 못했습니다.
처음 사서 내장된 전압(+5V)을 측정한 것뿐입니다. 측정은 예제의 ai folder에 있는 VI를 사용 하시면 됩니다.
현재 Function Generator Kit를 사서 만들어 놓았는데, 아직 제대로 실장을 하지 않아서 사용하기가 불편합니다.
케이스를 만들고 단자를 붙일 때까지는 제대로 사용이 힘들 것으로 보입니다.
2. 사 양
가. Analog Input
8) 전압 측정
가) Differential Voltage signal 측정 : 측정신호의 ‘+’를 AI+단자에,
‘-’를 AI-단자에 연결하여 측정한다.
※ Differential input mode에서 측정신호 범위는 ±20V이다.
그러나, AI+단자, AI-단자와 GND를 기준으로 했을 경우 ±10V이다.
그러니 한 단자는 +15V, 다른 한 단자는 -5V식으로 연결해서는 곤란하다.
※ Single-ended input channel과의 대응은 아래와 같다.
나) Single-ended Voltage signal 측정 : 측정신호의 ‘+’를 AI단자에, ground signal을 GND단자에 연결하여 측정한다.
※ GND(1, 4, 7, 10, 13, 16, 32번)는 모두 공통입니다.
다) Digital Trigger
PIF0(29번) 단자를 통하여 데이터 획득 시작신호로 설정할 수 있다고 함. 아직 사용해보지 않았습니다. 사용해보면 다시 내용을 보충하겠습니다.
데이터 획득 시작은 PIF0단자에 rising edge에 시작한다고 합니다.
나. Analog Output
1) 출력단자 : DAC(Digital to Analog Convert) 2개(14, 15번)
※ 블록 봐서는 DAC가 동시에 신호가 나갈 것 같지는 않습니다. Microcontroller에서 DAC에 명령을 내릴 때 주소가 다를 것이기 때문에 내부 clock과 명령의 수행시간만큼의 Delay Time이 생길 것으로 판단됩니다. 나중에 오실로스코프를 가지고 한번 확인해보겠습니다. 단. VI가 2개 DAC로 동시에 출력이 가능할 경우입니다.
2) 출력범위 : 0에서 +5V
3) 분해능(USB-6008/6009) : 12bit
※ 실제로 sin파를 출력하여 오실로스코프로 관측해 본 결과 파형이 아주 괜찮게 나옵니다. BNC-2120에 있는 Function Generator에 비해 파형은 엄청 좋습니다.
다만 ‘-’신호가 안나온다는 단점이 있습니다. 설명서에는 일반적으로 1step당 7mV의 gap을 가지고, 최대(0-5V)일때 36.4mV의 gap을 가진다고 합니다.
4) 단락 전류 : 50mA
※ 내부 출력단에 50Ω저항이 있지만 가능하면 단락시키지 맙시다.
5) Power-on 상태 : 0V
※ VI를 실행중 멈추게 되면 멈춘 시점에서의 전압을 Hold하고 있음.
6) 전압 출력
부하의 ‘+’단자를 AO0나 AO1단자에 연결하고 ground를 GND단자에 연결하고 필요한 전압을 출력하면 됩니다.
2. 사 양
다. Digital Input/Output
1) 입․출력단자 : 12 line
P0.<0(17번) - 7(24번)> : 8 line
P1.<0(25번) - 3(28번)> : 4 line
2) 입․출력 방향 : 각 채널별로 입․출력 설정
3) Output drive type : Push-pull이나 Open-drain(USB-6009)
4) 최대 허용 전압범위 : 0.5V에서
5.8V(GND를 기준으로)
※ 허용범위를 초과한 전압을 인가할 경우 DAQ와 연결된 컴퓨터에까지 문제를 일으킬 수 있다고 합니다.
5) 내부 Pull-up resistor : 4.7㏀
※ DAQ 내부적으로 5V전원에서 4.7㏀저항을 거쳐 각 채널의 line과 연결되어 있어 Low signal을 출력할 경우 각 line에 1.063㎃의 전류가 흐른다.
P0의 모든 line이 Low signal을 출력할 경우 8.5㎃가 내부 회로를 통하여 GND 측으로 흐른다. 이 8.5㎃의 전류가 P0, P1의 Sink로서의 최대 허용전류로 제작 되어 있는 것으로 추정됩니다. 따라서 한 line으로 흐를 수 있는 최대 전류도
8.5㎃이고 P0나 P1 전체로 흘릴 수 있는 최대 전류도 8.5㎃로 판단됩니다.
6) Power-on 상태 : Input(High impedance 즉 Low도 High도 아닌 상태)
7) 입․출력의 회로연결(다음쪽에 있는 그림이 대표적인 연결입니다.)
가) 출력
① Open-drain : DAQ를 Sink로 이용하는 것으로 Low signal을 출력하면
LED가 켜지는 형태. 단 DAQ에 전류허용치(8.5㎃)를 넘으면 곤란합니다.
그래서 전류를 제한하기 위하여 pull-up 저항을 붙여주어야합니다. pull-up
저항은 부하저항을 포함하여 672Ω보다 크야합니다. 즉, 부하저항이 100Ω
이라면 pull-up 저항은 572Ω보다 크야합니다.
※ 8.5㎃를 허용기준치로 하여 계산해 본 결과입니다. 직접 LED를 가지고 실험을 해보았는데 안타깝게도 멀티메터의 전류계쪽 회로에 문제가 있어
측정을 해보지 못했답니다. 나중에 필요하면 한번 해보죠.
② Push-pull : DAQ를 Source로 이용하는 것으로 High signal을 출력하면 LED가 켜지는 형태. 최대허용 전류는 5V전원(31번)이 200㎃가 최대라는 내용을 볼 때 200㎃보다는 적을 것으로 사료됩니다.
사용할 때 pull-down 저항을 꼭 붙여서 사용하세요. 어차피 digital I/O는 digital 신호를 주고 받기 위한 것이기 때문에 많은 전력은 출력할 수 없습니다. 따라서 대용량의 전류회로를 제어할 경우 별도의 drive 회로가 필요합니다.
③ TTL, LVTTL, CMOS 소자로 신호를 바로 출력하는 형태
※ 테스트는 안 해봤지만 당연히 될 겁니다. 단, GND는 공통으로 사용해야 합니다. 그리고 한 line에서 너무 많은 소자로 연결(Fanout)하면 작동 안 될지도 모릅니다.(TTL, CMOS소자도 동작시 약간의 전류가 필요합니다.)
※ LVTTL : Low Voltage TTL, High : 최소 2V, Low : 최대 0.4V
나) 입력
③ TTL, LVTTL, CMOS 소자로부터 신호를 바로 받아들이는 형태
④ 스위치로 0V와 5V 신호를 받아들이는 형태
※ 스위치 위쪽에 꼭 전류제한용 저항을 넣어야합니다. 안 넣으면 어떻게
되는지 말안해도 잘 알겁니다. 스위치를 ON시키는 순간 합선됩니다.
다)
주의사항
(1) DIO를 output으로 설정할 경우 외부 신호원, 전원, ground 신호에 연결 하지 마십시오.(당연하겠죠. 신호를 출력하려고 하는데 외부에서 신호가
바뀌거나 High나 Low로 고정되어 있으면 문제겠죠. 게다가 신호를 잘못 출력하면 단락될 위험도 있네요.)
(2) DIO를 output으로 설정할 경우 최대 허용전류를 초과하지 마십시오.
(3) DIO를 input으로 설정할 경우 허용 입력 전압은 0.5V에서 5.8V입니다.
(4) DAQ도 전자장비입니다. 전기적인 충격이나 물리적인 충격은 장비에 심각한 문제를 야기합니다.
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