Подключение аналогового осциллографа с помощью Edge IO и Node-RED

Подключение аналогового осциллографа к Edge IO и Node-RED

Узнайте, как использовать поток Node-RED для работы с аналоговым осциллографом и Edge IO.

В этой статье рассматривается рабочий процесс для просмотра данных аналоговых датчиков с Edge IO локально в Node-RED. В ней будет использован поток библиотеки Tulip Node-RED, который можно импортировать в Edge IO.

К концу статьи вы получите следующий поток в Node-RED и сможете просматривать локальную визуализацию данных устройства в реальном времени.

Вы выполните следующие шаги:

1. Настройка оборудования: Подключение пограничного ввода-вывода
2. Настройка Node-RED: Импорт, редактирование и развертывание потока Node-RED из библиотеки Tulip.

Что вам потребуется:

• Устройство Edge IO, зарегистрированное в вашей учетной записи Tulip

• Датчики для подключения к различным аналоговым портам Edge IO, например:

  • трансформатор тока (для дифференциального АЦП)
  • Датчик давления (для АЦП 0-10В SAR)
  • Датчик вибрации IEPE (для АЦП с источником тока).

Примечание: В этом потоке аналоговые данные не сохраняются и не отправляются в Tulip. Данный поток предназначен в первую очередь для диагностики в процессе разработки с целью визуализации текущих данных, снимаемых аналоговыми датчиками.

1. Настройка оборудования - подключение пограничного ввода-вывода

Какие именно датчики будут подключены к Edge IO, зависит от вас. Данный поток не зависит от датчиков и выводит на Edge IO напряжение, измеренное на аналоговом входе. Однако в качестве примера можно привести следующий набор датчиков:

• Дифференциальный АЦП: трансформатор тока
• SAR АЦП: датчик давления или другой датчик, который выдает напряжение 0-10 В (и, по желанию, питается от 24 В)
• АЦП с источником тока: датчик вибрации IEPE.

Кроме того, убедитесь, что на устройство подано питание, и подключите его к сети, подключив кабель ethernet к порту WAN или через wi-fi.

2. Настройка Node-RED

Откройте портал устройств на устройстве Edge IO. Запустите редактор Node-RED, используя следующие учетные данные:

• Имя пользователя: admin
• Пароль: Ваш пароль Edge IO.

Дополнительную информацию о начале работы с Node-RED на Edge IO см. здесь.

2a. Импорт потока библиотеки

Чтобы импортировать библиотечный поток, выполните действия, описанные в нашем документе Импорт потоков Tulip Node-RED. Импортируемый поток - analog_oscilloscopes.json, и при импорте в редакторе появляется вкладка ADC Oscilloscopes.

2b. Обзор потока

Данный поток состоит из трех отдельных рабочих потоков для визуализации сигналов на каждом из АЦП:

Дифференциальный АЦП

Генерирует снимок временной последовательности текущих показаний с обновлением каждую секунду. Это может быть использовано для визуализации высокочастотных сигналов во временной области.

Этот поток состоит из двух функциональных узлов:

1. Дифференциальный АЦП: временные данные

   • Назначение: Выборка дифференциального АЦП с частотой 1 кГц, с буферами по 1000 выборок. Выводит данные из каждого буфера. По умолчанию вывод осуществляется непрерывно раз в секунду.
   • Осциллограф: Снимки временных рядов
   • Назначение: Настроить подпоток для создания визуализации буфера временных данных, который доступен по адресу :1880/scope_time.

АЦП с источником тока

Генерирует масштабированное БПФ данных о напряжении, которое обновляется каждую секунду. Это может быть использовано для визуализации частотных характеристик сигнала.

Данный поток состоит из двух функциональных узлов:

1. АЦП источника тока: частотные данные

   • Назначение: Выборка АЦП источника тока с частотой 1,024 кГц с помощью 1024-выборочных буферов. Выводит БПФ каждого буфера. По умолчанию вывод осуществляется непрерывно раз в секунду.
   • Осциллограф: Снимки частоты
   • Назначение: Настроить подпоток для генерации визуализации БПФ, доступной по адресу :1880/scope_freq.

SAR ADC

Генерирует скользящее окно среднеквадратичных значений напряжения за 60 секунд. Это может быть использовано для визуализации сигнала постоянного тока во времени.

Этот поток состоит из двух функциональных узлов:

1. SAR ADC: RMS Data

   • Назначение: Выборка АЦП SAR с частотой 100 Гц с использованием 100-выборочных буферов. Выводит среднеквадратичное значение каждого буфера. По умолчанию вывод осуществляется непрерывно.
   • Осциллограф: Окно временных данных
   • Назначение: Настройте подпоток для создания визуализации скользящего окна данных, доступного по адресу :1880/scope_window.

2c. Развертывание потока

Импортировав поток Node-RED, вы можете развернуть его в правом верхнем углу и начать просматривать данные с аналоговых входов Edge IO.

2d. Редактирование потока

Многие детали этого потока могут быть изменены в зависимости от используемых датчиков и выводимых ими значений. В качестве примера можно привести следующие изменения:

• Отображение измеренных входных сигналов датчиков вместо напряжения на АЦП.

  • Например, допустим, вы подключили к дифференциальному АЦП трансформатор тока CR3111-3000, коэффициент трансформации которого равен 3000 (и при измерении 3 А он будет выдавать 1 мА).
  • Отредактируйте осциллограф: Time-Series Snapshots (Снимки временных рядов ), чтобы масштаб датчика был равен 3000, метка по оси Y - "Measured Current (A)", а значения Min Y Value и Max Y Value соответствовали ожидаемым минимальному и максимальному измеренным токам.
  • Просмотр другого типа данных для данного аналогового входа.
  • Например, если необходимо просмотреть данные временного ряда для АЦП с источником тока (вместо БПФ), то можно выбрать узел Current-Source ADC: Frequency Data и отредактировать его узел конфигурации, добавив в качестве выхода данные временной области и включив в качестве выхода данные временной области.
  • Изменение параметров скользящего окна временных данных
  • Если требуется визуализировать данные от АЦП SAR за более длительный (или более короткий) период времени, можно отредактировать параметр Длина окна осциллографа: Узел " Окно временных данных ".
  • Разрешение окна должно соответствовать времени буфера; если у вас есть буферы по 100 выборок, захваченные с частотой 200 Гц, то длина буферов составляет 0,5 секунды, и разрешение окна должно быть обновлено до 0,5 секунды.

3. Визуализации потоков

Перейдя по следующим путям, вы сможете визуализировать данные для аналоговых входов. Ниже приведены графики как для "плавающего" входа (т.е. когда датчик не подключен), так и для примера графика, когда подключен предлагаемый датчик из раздела Hardware Setup

3a. Дифференциальный АЦП

• :1880/scope_time

К дифференциальному АЦП не подключен датчик:

К дифференциальному АЦП подключен трансформатор тока:

3b. АЦП с источником тока

• :1880/scope_freq

К АЦП с источником тока датчик не подключен:

Датчик вибрации подключен к АЦП с источником тока (с измененным масштабом по оси Y для лучшего разрешения):

3c. АЦП SAR

• :1880/scope_window

К АЦП SAR не подключен ни один датчик:

Датчик давления подключен к АЦП с источником тока:

Технические детали потока Node-RED

Ниже приведена подробная информация об узлах и их параметрах конфигурации по умолчанию, импортированных с помощью файла analog_oscilloscopes.json.

Дифференциальный АЦП

1. Дифференциальный АЦП: временные данные

   • Назначение: Выборка дифференциального АЦП с частотой 1 кГц, с буфером на 1000 выборок. По умолчанию вывод осуществляется непрерывно.

   • Тип узла: Высокоскоростной аналоговый .

   • Свойства по умолчанию:

     • Analog Config - Differential ADC RMS @ 1kHZ.

       • Выберите АЦП для конфигурирования - Дифференциальный АЦП
       • Включенные выходы - RMS
       • Размер буфера - 1000
       • Частота дискретизации (Гц) - 1000+ Тип данных - временной+ Режим вывода - непрерывный+ Частота обновления (сек.) - 1
       • Осциллограф: Снимки временных рядов

   • Назначение: Настроить подпоток для создания визуализации, доступной по адресу :1880/scope_time.

   • Тип узла: Подпоток .

   • Свойства по умолчанию:

     • Имя графика - scope_time
     • Минимальное значение Y - -18
     • Максимальное значение по оси Y - 18
     • Метка оси Y - Ток АЦП (мА)
     • Масштаб датчика - 1000
     • Смещение датчика - 0

АЦП с источником тока

1. АЦП источника тока: частотные данные

   • Назначение: Выборка АЦП источника тока с частотой 1,024 кГц с 1024-выборочными буферами. По умолчанию вывод осуществляется непрерывно.

   • Тип узла: Высокоскоростной аналоговый .

   • Свойства по умолчанию:

     • Analog Config - Current-Source ADC @ 1kHz

       • Выберите АЦП для конфигурирования - АЦП с токовым источником.
       • Включенные выходы - частотно-доменный (FFT)
       • Размер буфера - 1024
       • Частота дискретизации (Гц) - 1024+ Тип данных - Частота (БПФ)+ Режим вывода - Непрерывный+ Частота обновления (сек.) - 1
       • Осциллограф: Частотные снимки

   • Назначение: Настроить подпоток для создания визуализации, которая доступна по адресу :1880/scope_freq.

   • Тип узла: Подпоток .

   • Свойства по умолчанию:

     • Имя графика - scope_freq
     • Максимальное значение по оси Y - 10
     • Метка оси Y - БПФ (V)
     • Масштаб датчика - 1
     • Тип оси X - линейный
     • Тип оси Y - линейный

SAR АЦП

1. SAR АЦП: среднеквадратичные данные

   • Назначение: Выборка SAR АЦП с частотой 100 Гц с буфером на 100 выборок. По умолчанию вывод осуществляется непрерывно.

   • Тип узла: Высокоскоростной аналоговый .

   • Свойства по умолчанию:

     • Analog Config - SAR ADC: RMS @ 100HZ.

       • Выберите АЦП для конфигурирования - SAR ADC
       • Включенные выходы - RMS
       • Размер буфера - 100
       • Частота дискретизации (Гц) - 100+ Тип данных - RMS+ Режим вывода - Непрерывный+ Частота обновления (сек.) - 1
       • Осциллограф: Окно временных данных

   • Назначение: Настроить подпоток для создания визуализации, которая доступна по адресу :1880/scope_window.

   • Тип узла: Подпоток .

   • Свойства по умолчанию:

     • Имя графика - scope_window
     • Минимальное значение Y - 0
     • Максимальное значение по оси Y - 10
     • Метка оси Y - Напряжение (В)
     • Масштаб датчика - 1
     • Смещение датчика - 0
     • Длина окна (выборок) - 60
     • Разрешение окна (с) - 1

Дополнительное чтение

• Документация Node-RED
• Подключение датчика 4-20 мА с помощью Edge IO и Node-RED
• Управление состояниями станка и количеством деталей с помощью Edge IO и Node-RED

Вы нашли то, что искали?

Вы также можете зайти на community.tulip.co, чтобы задать свой вопрос или узнать, сталкивались ли другие с подобным вопросом!