用边缘 IO 和 Node-RED 连接模拟示波器

用 Edge IO 和 Node-RED 连接模拟示波器

了解如何将模拟示波器 Node-RED 流程与 Edge IO 配合使用

本文介绍在 Node-RED 本地查看 Edge IO 模拟传感器数据的工作流程。它将利用可导入 Edge IO 的 Tulip Node-RED 库流程。

本文结束时，您将在 Node-RED 中拥有以下流程，并能够查看设备数据的实时本地可视化。

您将完成以下步骤：

1. 硬件设置：为边缘 IO 布线
2. Node-RED 设置：从郁金香库导入、编辑和部署 Node-RED 流程

您需要

• 在您的 Tulip 账户中注册的 Edge IO

• 连接到各种 Edge IO 模拟端口的传感器，例如

  • 电流互感器（用于差分 ADC）
  • 压力传感器（用于 0-10V SAR ADC）
  • IEPE 振动传感器（用于电流源 ADC）

注：在此流程中，模拟数据不会被持久保存或发送到 Tulip。该流程的主要目的是作为开发过程中的诊断工具，以可视化模拟传感器捕获的当前数据。

1.硬件设置 - 为边缘 IO 布线

您可以自行决定将哪些传感器连接到 Edge IO。此流程与传感器无关，而是将模拟输入端测得的电压输出到 Edge IO。不过，您可以连接的传感器示例包括

• 差分 ADC：电流互感器
• SAR ADC：压力传感器或其他输出 0-10V 的传感器（可选择 24V 供电）
• 电流源 ADC：IEPE 振动传感器

此外，确保已为设备供电，并将以太网电缆插入广域网端口或通过无线网络将设备连接到网络。

2.Node-RED 设置

打开 Edge IO 上的设备门户。使用以下凭证启动 Node-RED 编辑器：

• 用户名： admin
• 密码： 您的 Edge IO 密码

请在此处查看更多信息，以开始在 Edge IO 上使用 Node-RED。

2a.导入库流程

要导入库流程，请按照我们的导入郁金香 Node-RED 流程文档中的步骤操作。要导入的流程是analog_oscilloscopes.json，导入后将在编辑器中创建ADC Oscilloscopes选项卡。

2b.流程概述

此流程由三个独立的工作流组成，用于可视化每个 ADC 上的信号：

差分 ADC

生成每秒刷新的电流读数时间序列快照。这可用于时域高频信号的可视化。

该流程由两个功能节点组成：

1. 差分 ADC：时间数据

   • 目的：使用 1000 样本缓冲器以 1 kHz 对差分 ADC 采样。输出每个缓冲器中的数据。默认情况下，每秒连续输出一次。
   • 示波器时间序列快照
   • 目的：配置子流程，以生成时间数据缓冲区的可视化数据，可通过*:1880/scope_time* 访问。

电流源 ADC

生成电压数据的缩放 FFT，每秒刷新一次。这可用于直观显示信号的频率特性。

该流程由两个功能节点组成：

1. 电流源 ADC：频率数据

   • 目的：使用 1024 个采样缓冲器以 1.024kHz 的频率对电流源 ADC 采样。输出每个缓冲器的 FFT。默认情况下，每秒连续输出一次。
   • 示波器：频率快照
   • 目的：配置子流程以生成可视化 FFT，可访问*:1880/scope_freq*。

SAR ADC

生成 60 秒内 RMS 电压读数的滚动窗口。这可用于直流信号随时间变化的可视化。

该流程由两个功能节点组成：

1. SAR ADC：有效值数据

   • 目的：使用 100 个采样缓冲器以 100Hz 的频率对 SAR ADC 采样。输出每个缓冲器的 RMS 值。默认情况下，将连续输出。
   • 示波器：时间窗口数据
   • 目的：配置子流程以生成滚动窗口数据的可视化，可访问*:1880/scope_window*。

2c.部署流程

导入 Node-RED 流程后，您可以从右上角部署流程，并开始查看 Edge IO 模拟输入的数据。

2d.编辑流程

此流程的许多细节都可以编辑，具体取决于您使用的传感器及其输出值。可编辑的示例包括

• 显示测量的传感器输入，而不是 ADC 中的电压。

  • 例如，假设您在差分 ADC 上连接了一个 CR3111-3000 电流互感器，其匝数比为 3000（在测量 3A 时输出 1mA）。
  • 编辑**示波器：**编辑示波器：时间序列快照节点，使传感器刻度为 3000，Y 轴标签为 "测量电流 (A)"，最小 Y 值和最大 Y 值与预期的最小和最大预期测量电流相匹配。
  • 查看给定模拟输入的不同数据类型。
  • 例如，如果要查看电流源 ADC 的时间序列数据（而不是 FFT），则可以选择电流源 ADC：频率数据节点，然后编辑其配置节点，将时域数据添加为输出，并将时间数据启用为输出。
  • 更改时间数据滚动窗口的参数
  • 如果要将 SAR ADC 的数据在较长（或较短）时间内可视化，可以编辑示波器的窗口长度：时间窗口数据节点的窗口长度。
  • 窗口分辨率应与缓冲区的时间相匹配；如果以 200Hz 捕获 100 个采样缓冲区，则缓冲区长度为 0.5 秒，窗口分辨率应更新为 0.5 秒。

3.流程可视化

通过导航至以下路径，您可以对模拟输入的数据进行可视化。以下是输入处于 "浮动 "状态（即未插入传感器）时的图表，以及插入硬件设置中建议的传感 器时的示例图表

3a.差分 ADC

• :1880/scope_time

差分 ADC 未连接传感器：

电流互感器连接到差分 ADC：

3b.电流源 ADC

• :1880/scope_freq

电流源 ADC 未连接传感器：

振动传感器连接至电流源 ADC（调整 Y 轴刻度以提高分辨率）：

3c.SAR ADC

• :1880/scope_window

SAR ADC 未连接传感器：

压力传感器连接至电流源 ADC：

Node-RED 流程的技术细节

以下是通过analog_oscilloscopes.json文件导入的节点及其默认配置参数的详细摘要。

差分 ADC

1. 差分 ADC：时间数据

   • 用途：以 1 kHz 的频率对差分 ADC 进行采样，具有 1000 个采样缓冲器。默认情况下，将连续输出。

   • 节点类型：高速模拟

   • 默认属性：

     • 模拟配置 -差分 ADC RMS @ 1kHZ

       • 选择 ADC 配置 - 差分ADC
       • 启用输出 -RMS
       • 缓冲区大小 -1000
       • 采样频率 (Hz) -1000+ 数据类型 -时间+ 输出模式 -连续+ 刷新率 (秒) -1
       • 示波器：时间序列快照

   • 目的：配置生成可视化的子流程，可通过*:1880/scope_time* 访问。

   • 节点类型：子流程

   • 默认属性：

     • 图表名称 -scope_time
     • 最小 Y 值 --18
     • 最大 Y 值 -18
     • Y 轴标签 -ADC 电流 (mA)
     • 传感器刻度 -1000
     • 传感器偏移 -0

电流源 ADC

1. 电流源 ADC：频率数据

   • 用途：使用 1024 个采样缓冲器以 1.024kHz 的频率对电流源 ADC 进行采样。默认情况下，这将连续输出。

   • 节点类型：高速模拟

   • 默认属性：

     • 模拟配置 -电流源 ADC @ 1kHz

       • 选择 ADC 配置 -电流源 ADC
       • 启用输出 -频域 (FFT)
       • 缓冲区大小 -1024
       • 采样频率 (Hz) -1024+ 数据类型 -频率 (FFT)+ 输出模式 -连续+ 刷新率 (秒) -1
       • 示波器：频率快照

   • 目的：配置生成可视化的子流程，可访问*:1880/scope_freq*。

   • 节点类型：子流程

   • 默认属性：

     • 图表名称 -scope_freq
     • 最大 Y 值 -10
     • Y 轴标签 -FFT (V)
     • 传感器刻度 -1
     • X 轴类型 -线性
     • Y 轴类型 -线性

SAR ADC

1. SAR ADC：有效值数据

   • 用途： 通过 100 个采样缓冲器以 100Hz 的频率对 SAR ADC 采样。默认情况下，这将连续输出。

   • 节点类型：高速模拟

   • 默认属性：

     • 模拟配置 -SAR ADC：RMS @ 100HZ

       • 选择 ADC 配置 -SAR ADC
       • 启用输出 -RMS
       • 缓冲区大小 -100
       • 采样频率（赫兹） -100+ 数据类型 -有效值+ 输出模式 -连续+ 刷新率（秒） -1
       • 示波器：时间窗口数据

   • 目的：配置生成可视化的子流程，可通过*:1880/scope_window* 访问。

   • 节点类型：子流程

   • 默认属性：

     • 图表名称 -scope_window
     • 最小 Y 值 -0
     • 最大 Y 值 -10
     • Y 轴标签 -电压 (V)
     • 传感器刻度 -1
     • 传感器偏移 -0
     • 窗口长度（样本） -60
     • 窗口分辨率（秒） -1

更多阅读

• Node-RED文档
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• 使用 Edge IO 和 Node-RED 管理机器状态和零件计数

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