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    用边缘 IO 和 Node-RED 连接模拟示波器
    • 08 Jan 2025
    • 2 阅读时间
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    用边缘 IO 和 Node-RED 连接模拟示波器


    文章摘要

    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)

    :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

    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的 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(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
      • 如果想将 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。以下是输入为 "浮动"(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

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