Возможности USB-осциллографов АКИП™ по цифровой регистрации данных с помощью программного пакета PicoLog

Возможности USB-осциллографов АКИП™ по цифровой регистрации данных с помощью программного пакета PicoLog

В статье рассматривается расширение функциональных возможностей USB-осциллографов серии АКИП-4106…-4109 с помощью специализированного программного обеспечения PicoLog. Бесплатный пакет PicoLog обеспечивает программно-аппаратную реализацию функции сбора данных, благодаря которому осциллографы АКИП могут использоваться в качестве многоканальных цифровых регистраторов или электронных самописцев внешних параметров Корнеев С.А. АО «ПриСТ»

Осциллографы серии АКИП-4106…4109 – это современные цифровые USB - приборы с широким набором, технических характеристик, функций и режимов анализа сигналов. Штатная программа PicoScope (далее по тексту PicoScope) обеспечивает быстрое и чёткое отображение измеряемого сигнала, обладает множеством настроек, в тоже время имеет интуитивно-понятный пользовательский интерфейс. Разнообразие режимов настройки и развитые системы запуска определяют устойчивый захват и отображение сигнала в полной полосе частот осциллографа, возможность математической обработки сигналов, исследование  сигналов с помощью функции FFT (быстрое преобразование Фурье), автоматические и курсорные измерения и прочие возможности современных цифровых осциллографов. В некоторые модели встроен генератор стандартных сигналов или сигналов специальной формы. Все эти функции (рис. 1) позволяют использовать USB-осциллографы АКИП в различных областях науки, при производстве, отладке, обслуживании и ремонте электронного оборудования.

Рисунок 1. ПО PicoScope (режимы: осциллограф, генератор, анализатор)

Однако зачастую, помимо наблюдения и анализа сигнала, необходимо регистрировать входной сигнал в течение длительного времени, а также оперативно отображать полученную информацию. PicoScope обеспечивает наблюдение сигнала на интервале времени не превышающем 500 с и, главное - не предназначен для автоматической записи данных на внешнее устройство сбора.

Разработчики осциллографов АКИП, в дополнение к PicoScope, предлагают ПО PicoLog (далее по тексту - PicoLog) призванное расширить возможности базовой программы. PicoLog превращает любой из указанных осциллографов в автоматический регистратор данных (самописец) на базе входного аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

PicoLog обеспечивает сбор и регистрацию данных (событий) во временном интервале от нескольких наносекунд до нескольких дней. Помимо этого в меню программы предусмотрены различные режимы визуализации, обработки и протоколирования. Прежде чем приступить к сбору и обработке данных, необходимо выполнить процедуру настройки: выбрать параметры регистрации, задать интервал между выборками, включить каналы регистрации (1, 2 или 4), задать метод обработки и т.д. Процесс настройки может показаться длинным и трудоёмким из-за широкого набора параметров и доступных установок. Однако, выполнив настройку, в дальнейшем не нужно повторять всю процедуру заново. Данные о настройках хранятся в специальном файле программы и могут быть в любой момент скорректированы.

PicoLog выполняет регистрацию данных в определённый файл с установленной скоростью записи. Скорость записи (интервал выборки) зависит от метода регистрации. В программе можно выбрать регистрацию на жесткий диск внешнего ПК в реальном времени или запись во внутреннюю память прибора. В первом варианте, записанные данные передаются по USB интерфейсу в область хранения внешнего накопителя, а минимальное время между отсчётами составляет 1 мс (что эквивалентно частоте дискретизации 1 кГц). Таким образом, можно осуществлять мониторинг в реальном времени (Real Time), в том числе контроль аварийных ситуаций при выходе за установленные допуски. В этом режиме пользователь может сформировать многоканальную систему регистрации, активировав в оболочке программы сразу четыре USB-прибора АКИП. Максимальное число каналов сбора информации до 16 для моделей 4109/1, 4109/2, имеющих 4 входных канала.

При необходимости скорость  сбора можно увеличить, выбрав второй способ – быструю регистрацию во внутреннюю память (Fast Block).  Минимальное время между отсчётами в этом случае уже составит 5 нс (!!!), но при этом отсутствует возможность мониторинга, а количество используемых приборов для регистрации ограничено критерием «для одного ПК один USB прибор».

Следует особо подчеркнуть, что каждый из собираемых отсчётов – это результат математической обработки нескольких выборок, производимых с частотой дискретизации АЦП и затем усреднённых за период интеграции. В программе есть возможность выполнять мгновенные измерения без усреднения. Это требуется в некоторых случаях, например, когда вычисляется стандартное отклонение. Данные могут быть выборками сигнала, поступающего на вход осциллографа, результатом измерения параметра или результатом математической обработки этих данных. Записанные данные могут быть выведены на экран в реальном масштабе времени или с задержкой (если интервал между отсчётами меньше 50 мс). Записанные данные могут быть сохранены в отчёт в виде графиков или таблиц данных.

Варианты отображения регистрируемых данных в программе:

1. Окно регистратора. В этом окне отображаются текущие значения на каналах, панель управления сбором данных. Управление настройками, обработкой и конфигурирование каналов осуществляется через это окно. Для допускового контроля имеется меню установки пределов и режимов сигнализации.
2. График в формате XY.Помогает определить зависимость между каналами, например, построить диаграмму соотношений тока и напряжения.
3. Данные в крупноформатной таблице. В этой таблице выводятся все сохранённые данные, которые могут быть сохранены на диск ПК (в стандартном текстовом формате).
4. График. В этом окне данные представлены в виде графика. Графики могут строиться непосредственно в процессе оцифровки или после сбора данных. Для разных каналов графики могут строиться отдельно или быть объединены в общий. Масштаб по осям может быть изменён вручную или автоматически. Интересующие области графика могут быть растянуты. График может быть сохранён на диск в графическом формате и прикреплён к отчёту.
5. Примечание. Позволяет прикрепить к записанным данным пояснение (буквенно-цифровое примечание).
6. Проигрыватель. Позволяет просматривать ранее сохранённые данные. Старые данные могут исследоваться, пока новые регистрируются.

PicoLog обеспечивает работу в двух режимах – регистратор (Recorder) и проигрыватель (Player). Можно использовать одновременно несколько окон проигрывателя (рис.2), чтобы просмотреть данные от различных источников. Просматривать и анализировать ранее записанные  данные можно в тоже самое время, когда происходит сбор новых данных. В программе поддерживается одновременное использование сразу нескольких USB-осциллографов различных типов в качестве регистраторов. Таким образом, можно увеличить число каналов регистрации на одном компьютере.

Рисунок 2. Пример регистрации и анализа данных

Удобство регистрации данных при помощи программы состоит в том, что для отчёта не нужно создавать разные форматы файлов. Данные записываются в один специализированный файл, данные из которого могут быть обработаны на любом компьютере. Для открытия этого файла требуется только PicoLog. Далее данные регистрации могут быть выведены в виде таблицы (рис.3.), визуализированы (преобразованы в графический формат) или добавлены в отчёт. При этом параметры отчёта не обязательно задавать перед регистрацией, они могут быть изменены после завершения сбора всех данных.

Рисунок 3. Пример табличного отчёта

Программа PicoLog предоставляет широкие возможности по математической обработке данных (рис. 4, рис. 5). Например, можно выполнить привязку к шкале с использованием масштабного коэффициента или формулы, совместить обработку данных по нескольким каналам, выполнить фильтрацию или усреднение и пр.

Рисунок 4. Пример настройки математической обработки

Рисунок 5. Графический отчёт с применение математической обработки

PicoLog позволяет линеаризовать функции любого датчика. Также в программе предусмотрена поддержка различных преобразователей – трансформаторов тока, термопар, датчиков освещённости, влажности и пр. Калибровочные таблицы преобразователей можно изменять – редактировать в табличном виде или с помощью математических функций, подгружать калибровочную таблицу из файла. Информация о типах датчиков хранится в отдельном файле программы, куда пользователь может добавить свои типы преобразователей. В PicoLog предусмотрен экспорт данных в различные форматы – текстовый, графический, поддерживается непосредственный вывод на печать, а также передача данных через удалённую сеть, путём организации межсетевого протокола (IP), который заложен в программе.

PicoLog превращает при необходимости USB-осциллографы АКИП в новый тип приборов – в цифровые регистраторы. К функции наблюдения и анализа сигналов добавляется регистрация данных на персональный компьютер. При этом не требуется дополнительных денежных расходов или конструктивных доработок. Пользователь становится обладателем компактного МФУ в составе: осциллограф, анализатор спектра, генератор сигналов, регистратор данных. Цена вопроса - менее 10 тысяч рублей для АКИП-4107!

С учётом такого программного усиления измерительных ресурсов за счёт применения PicoLog USB-осциллографы серии АКИП-4106…-4109 могут с успехом применяться в таких областях как управление и анализ производственных циклов, медицина, мониторинг различных процессов и аварийных ситуаций. С учётом их компактности и совместимости с ПК они востребованы для архивирования данных (событий), в научных исследованиях, при эксплуатации различного рода объектов (холодильных камер, складов), в процессе приёмо-сдаточных испытаний и пр.

Автор:  Корнеев С.А.
Дата публикации:  04.03.2010