Genel amaçlı veri toplama sistemi tasarımı ve gerçeklenmesi

Abstract

ÖZET Anahtar Kelimeler: Veri toplama sistemi, analog dijital çevirici, ADC, Örnekleme - tutma, kodlama, haberleşme protokolleri, RS232, paralel port, seri port, Günümüzde elektriksel işaretler fiziksel sistemlere ilişkin birçok bilgi içerir. Bu bilgilerin yeterli doğrulukta analiz edilebilmesi için, fiziksel büyüklüklere ilişkin analog sinyallerin uygun işlenip, istenilen örnekleme aralıklarında dijitale çevrilerek analiz için kullanışlı bir formatta depolanması gerekir, ölçme ve veri toplama sistemlerinin önemi büyüktür, zira hatalı elde edilmiş verilerden yeterince doğru sonuçlar çıkarmak imkansızlaşır. Günümüzde veri toplama sistemleri hem çok pahalı ve hem de çeşitli esneklik sorunları sürmektedir. Sistemde veri toplama kartı ayrıca ele alınırsa, çözünürlükten kaynaklanan hatalar ve dijitale çevrilen bilginin örnekleme frekansının esnek seçilebilirliği ana parametreleri teşkil etmektedir. Ayrıca dijital bilginin bilgisayara aktarılma protokolü ve saklanmış verilerin kolay işlenebilirliği de diğer sorunlar olarak yükselmektedir. Bu tez çalışmasında, DC den 50kHz frekanslarına kadar band genişliğine sahip analog olarak işlenmiş fiziksel sinyaller, yüksek çözünürlüklü 14 bitlik bir ADC 'nin kullanıldığı veri toplama kartı ile dijitale çevrilmiş ve hazırlanan yazılım ile de esnek örnekleme aralıkları temin edilmiştir. Gerçeklenen veri toplama kartının yüksek çözünürlüklü, 8 girişli ve seçilebilir örnekleme aralıklı yapısı, üretilen kartın, yavaş değişen olaylardan 50kHz bandına kadar hızlı değişen olayların ölçülmesinde kullanılabilmesine olanak tanımıştır. Veri toplama kartının tasarımı; analog sinyalin eldesi ve işlenmesi, uygun ADC seçimi, gerekli kriterler ve iletişim protokolleri verilerek gerçekleştirilmiştir. Gerçeklenen veri toplama kartı, bir asenkron motorun hızlanma eğrisinin çıkartılmasında uygulanmış, farklı yük durumları için veri kaydedilmiş ve sonuçlar yardımcı yazılımlarla çizilmiştir. Yapılan deneyler, profesyonel veri toplama sistemlerine oranla oldukça ucuza gerçekleştirilen bu sistemin, birçok elektriksel (fiziki) olayın gözlenmesi ve kaydı için kullanılabileceğini göstermiştir. xii

DESIGN AND REALIZATION OF A GENERAL PURPOSE DATA ACQUISITION SYSTEM SUMMARY Keywords: Data Acquisition System, Analog-Digital Converter, ADC, Sampling and holding, Communication protocols, RS232, parallel port, serial port Electrical signals can carry much of information belonging the physical systems. To evaluate accurate conclusions, digital data have to be sampled at a proper rate and stored in a convenient format into a computer, after conditioning the analog signals of the physical system. Since it is not possible to evaluate accurate results with inconvenient data, the importance of the compatibility of the data acquisition system has great importance. Today, data acquisition systems not only expensive, but also still has some flexibility considerations. Focusing on ADC card, major considerations appear as quantization error and sampling rate flexibility. On the other hand, communication protocols and file format of stored data are the other considerations. In the thesis, a data acquisition card is designed and realized. In the card, a high resolution 14 bit ADC is used to convert conditioned analog physical system signals into digital data, and sampling rate flexibility is ensured by a special software. Designed system assures a broad bandwidth DC to 50kHz. Such a system with 8 analog inputs with high resolution lets researchers to acquire data from many power system applications. System is also convenient to apply other applications having a maximum frequency below 50kHz.. In the design and realization process; conditioning of analog signals, selection considerations of ADC chip, required criteria and communication protocols are given. Realized system is applied to acquire the data of speed-time diagram of an induction motor. For the different loading conditions, speed data is evaluated and drawn. Experiments show that the designed ADC Card can be applied a wide variety of applications with small investment rather than professional data acquisition systems. xiii