Měření analogových signálů

Následující odstavce by měly pomoci s orientací ve výrobním programu TEDIA^® ve skupině přístrojů určených pro měření napěťových a proudových signálů.

Zdroje signálů a požadavky na měření

Zdroji unifikovaných signálů jsou zpravidla různé snímače elektrických i neelektrických veličin s velmi rozmanitými požadavky na zpracování. V případě převodníků teplota/napětí nebo teplota/proud zpravidla vystačíme s nízkou četností měření, naopak při systémech vyžadujících dynamické měření například tlaků nebo polohy jsou požadavky na četnost měření i mnohařádově vyšší. Podobné dělení podle vzorkovací frekvence lze použít i pro klasifikaci skupin přístrojů.

Aplikace vyžadující nízkou četnost měření

Typická aplikace nevyžaduje měření signálů přesnou vzorkovací frekvencí, nýbrž PC/PLC provádí měření (resp. načítá naměřená data z externích přístrojů) podle potřeby s četností jednotek až desítek měření za sekundu. Přístroj tedy provádí rychlé měření v okamžik požadavku z PC/PLC, nebo sám periodicky odměřuje signály a na požadavek poskytuje poslední naměřenou hodnotu zvoleného signálu.

Z uvedeného popisu je zřejmé, že časová nepřesnost provedení měření (jitter vzorkovací frekvence) je vysoká a výsledky reprezentované grafy v závislosti na času jsou vyhovující jen pro signály s nízkou dynamikou. Na rozdíl od přístrojů umožňujících vzorkování vysokou frekvencí však odpadá potřeba synchronizace datových toků více přístrojů; zjednodušeně - PC/PLC načte vždy jednu hodnotu signálu v okamžik, kdy ji potřebuje.

Za typické rozsahy signálů lze považovat napětí 0-10V nebo ±10V (popř. 5V nebo ±5V) a proudový 0-20mA (zahrnuje i 4-20mA).
 

Měření efektivní hodnoty střídavých signálů 50Hz

Typickou aplikací je měření napětí energetické sítě, případně proudů, obvyklým technickým řešením je pak měření signálů poměrně vysokou vzorkovací frekvencí (jednotky kHz) a následné numerické zpracování, tedy výpočty efektivních hodnot.

V principu je možné, aby PC/PLC zpracovávalo signály vysokou frekvencí a výpočty provádělo samostatně, zpravidla je však výhodnější přenechat vše na přístroji a s nízkou četností načítat výsledné efektivní hodnoty.
 

Měření s vysokými požadavky na vzorkovací frekvenci

Pro účely klasifikace přístrojů jsme jako kritérium dynamického měření využili hranici, kdy software PC/PLC nemůže provádět měření každého vzorku samostatně, ale musí přístroj využít v režimu, kdy veškeré časování je řešeno přístrojem a program načítá datový tok z vyrovnávací paměti. V závislosti na přípustné časové nepřesnosti prováděných měření je tato hranice v řádu desítek až stovek měření za sekundu.

Řešením aplikace vyžadující měření s vysokou vzorkovací frekvencí je použití zásuvných karet, modulů připojených USB rozhraním nebo přístrojů připojených LAN.