Схема для передачи сигнала по USB (От катушки на ПК)

[fearde]

Доброго времени. Не знаю в ту ли тему пишу и помогут ли разобраться, но попробую. Стоит задача сделать устройство связи магнитной катушки дефектоскопа (Выдаёт сигналы от 0,1 вольта) с компьютером. И на этом возникла проблема в поиске, а точнее даже в подборе железа.

Вот небольшие наброски: на катушку крепим АЦП с частотой порядка 4 кГЦ. Далее через FTDI (для преобразования последовательной передачи данных по RS-232 или уровней TTL в сигналы шины USB) уже напрямую к компу, где программа считает данные и построит графики.

Вот такие вотпросы значит:

1. Имеет ли место быть такая схема или можно как-то проще сделать, альтернативные варианты?
2. Возможно ли где-то достать такой АЦП (Китайский, не важно какой), двухконтактный. Их великое множество и в основном уже готовые комплексы по небесным ценам.
3. Если 1 нет, то помогите собрать всё таки рабочую схему, которая справится с данной задачей, т.е. передача сигнала на ПК через USB.

Добавлено через 5 минут и 11 секунд:
т.к. не могу редактировать, то ещё нужно учесть, чтобы длина кабеля была порядка 20-40 метров. Справятся ли обычные USB удлинитеи с данной задачей?

[RXL]

Разрядность АЦП?
Для 8-и бит потребуется полоса канала ПД не менее 4000*10=40 кбит/с. Ближайшая скорость 57600.
Для 16-и бит нужно уже 80 кбит/с. Ближайшая скорость 115200.
Для надежности стоит добавить бит четности.

Такие скорости на расстоянии в 40 м требуют применения помехозащищенного кабеля (экран-фольга с заземлением с одного конца) с низкой емкостью. Витая пара тут только во вред. Если передатчик выдает менее 11 В даже без нагрузки - жди проблем на приеме.

Куда разумнее будет использовать дифференциальный RS-485. Для него годится обычная витая пара телефонного качества (3-ая категория), но можно и современную "5e".

USB я бы даже не рассматривал: 5 м максимум.

Еще подумайте над питанием устройства. В принципе, маломощное устройство и трансивер RS485 можно запитать по свободным парам 4-парного кабеля.

Насчет готовых устройств: ищите в сторону "умный дом" - возможно и найдете готовое.

[Ochkarik]

еще были готовые разъемы с преобразователем... Ethernet-параллельный порт. но цена кусалась - 50уе за штуку. хотя в единичном исполнении м.б. допустимо... и может цены просели с тех времен.
в виде элемента, похожего на обычный разъем RJ45, но чуть удлинненного. под пайку на плату.

USB - вроде существуют удлинители до 20-25метров, но вряд ли больше. в виде отдельного устройства.

еще как вариант - что нибудь из атмела, или подобных. кажется были контроллеры со встроенными АЦП и USB. но их программировать  надо.

PS бюджет какой? партия?

PPS были готовые преобразователи USB-Ethernet. но с еще более кусачей ценой за 100уе)

[Sla]

Все зависит от бюджета.

Можно рассмотреть уже, готовый комплект с езернетовским портом. Не все компы сейчас комплектуются RS232.
Для работы с 485-м понадобится преобразователь
Можно рассмотреть, например вариант автономного логера - нажали на кнопку записало на "флешку"

И т.д. и т.п.

[Ochkarik]

http://www.netburner.com/products/serial_to_ethernet/sbl2e.html

http://www.gridconnect.com/xports.html

[RXL]

Все те же 50 баксов. Добавь еще 10% в почтовые расходы, а для юрлиц еще и пошлину на импорт.

[fearde]

Всем спасибо за советы и рассуждения.
В данном случае делается совершенно тестовая сборка для дипломного проекта. Бюджет думаю 100 долларов можно найти (Плюс/минус), партия 1 штука (т.к. тест). Очень желательно готовые железочки, чтобы их не программировать, а лишь написать программу на ПК.
Ochkarik, заинтересовали устройства, но так как учил немецкий всё что там про них написано не пойму. Я как понял это железка с АЦП и сетвым выходом?
RXL питание будет прямо от проверяющего устройства (От которого катушка запитана), это не проблема сделать.

P.s. Почему рассматриваю более современные устройства? Потому, чтобы избавиться от старых компов и наладить работу с ноутбуками. В целом Ethernet заинтересовал, справится ли он с задачей? Какой лучше выбрать? Нужны ли дополнительные устройства?

[Sla]

Если рассматривать проект как курсовой, то я бы остановился на решении с 485 портом.
И дело здесь не в скорости выполнения проекта, а в закреплении базовых основ передачи и обработки данных.

Т.е. девайсов с АЦП - огромный выбор, вплоть до копеешных.
Все девайсы, практически, имеют встроенную реализацию последовательной передачи.

ПО для них достаточно доступно.
Расстояния - приемлемы, надо не забывать, что 485  - практически промышленный стандарт..

[RXL]

Ethernet справится прекрасно. Длина линии до 100 м по стандарту.

Питание можно подать по кабелю, но на то свои стандарты: http://ru.wikipedia.org/wiki/Power_over_Ethernet

[Dale]

Что из себя представляет сигнал с катушки?

[fearde]

Если рассматривать проект как курсовой, то я бы остановился на решении с 485 портом.
И дело здесь не в скорости выполнения проекта, а в закреплении базовых основ передачи и обработки данных.

Т.е. девайсов с АЦП - огромный выбор, вплоть до копеешных.
Все девайсы, практически, имеют встроенную реализацию последовательной передачи.

А что проще? Ethernet в данном случае использовать или всё же 485-ый? Мне кажется первый вариант, так как надо уже проверять и писать прогу))

Ethernet справится прекрасно. Длина линии до 100 м по стандарту.

Питание можно подать по кабелю, но на то свои стандарты: http://ru.wikipedia.org/wiki/Power_over_Ethernet

Что-нибудь ещё нужно будет? Усилители какие-либо или преобразователи? Железки, представленные Ochkarik'ом имеют встроенный АЦП с частотой порядка 4кГЦ?

Что из себя представляет сигнал с катушки?

Сигнал из себя представляет ипульсы от 0,1 вольта и больше, изменяющиеся с прохождением пути (то есть есть пруток, по нему прошла катушка и если есть дефекты эти импульсы изменяюся).

Ещё послушаю и опишу окончательную схему.

[Sla]

Конечно проще 485-й
Программирование таймера на нужную скорость И побайтное выталкивание данных, по несложному протоколу, например modbus, или даже самому придумать протокол.
Езернет - нужно иметь библиотеки - будут ли они доступны для выбранного контролера?


Для 485 нужен адаптер в RS232

Но! если нужно уже сейчас, то. можно даже забыть о 485, а толко о нем думать - работать и вести отладку по RS232. А во время перекуров читать и ваять 485 (почитай - будешь приятно удивлен, что почти ничего лишнего не надо)

[Dale]

Что из себя представляет сигнал с катушки?

Сигнал из себя представляет ипульсы от 0,1 вольта и больше, изменяющиеся с прохождением пути (то есть есть пруток, по нему прошла катушка и если есть дефекты эти импульсы изменяюся).

Это мы уже видели. Но это все равно что ничего не сказать.

Какова максимальная амплитуда (1В, 10, 100, 1000, ...) и с какой точностью ее необходимо измерять? Какова форма импульса (гармонический сигнал, прямоугольный импульс, "колокол", ...)? Какие именно параметры имеют значение при измерении (при наличии дефекта меняется амплитуда, частота, фаза, форма, ...)? Какую продолжительность имеют импульсы и какую паузу между ними? Это все важно как для выбора АЦП (подойдет ли "встроенный АЦП с частотой порядка 4кГЦ" или понадобится что-то помощнее), так и для выбора канала связи между прибором и компьютером (хватит ли 115кбит/с, которые обеспечит RS232/422/485, или придется использовать нечто побыстрее).

Кроме того, некоторую часть несложной обработки можно выполнить в самом приборе. Например, если важна амплитуда синусоиды, можно определять ее пиковым детектором и оцифровывать его выход, а не передавать множество отсчетов на компьютер. С другими параметрами то же самое - немного помозговав, можно получить большую точность при гораздо меньших затратах, в том числе времени и труда.

Поэтому, пожалуйста, не молчите, как пленный партизан на допросе, выдающий тайну понемногу под пытками. Чем конкретнее поставите задачу, тем более качественное решение получите. А фраза "ипульсы от 0,1 вольта и больше, изменяющиеся с прохождением пути" на самом деле для инженера информации практически не несет.

[fearde]

Что из себя представляет сигнал с катушки?

Сигнал из себя представляет ипульсы от 0,1 вольта и больше, изменяющиеся с прохождением пути (то есть есть пруток, по нему прошла катушка и если есть дефекты эти импульсы изменяюся).

Это мы уже видели. Но это все равно что ничего не сказать.
Какова максимальная амплитуда (1В, 10, 100, 1000, ...) и с какой точностью ее необходимо измерять? Какова форма импульса (гармонический сигнал, прямоугольный импульс, "колокол", ...)? Какие именно параметры имеют значение при измерении (при наличии дефекта меняется амплитуда, частота, фаза, форма, ...)? Какую продолжительность имеют импульсы и какую паузу между ними? Это все важно как для выбора АЦП (подойдет ли "встроенный АЦП с частотой порядка 4кГЦ" или понадобится что-то помощнее), так и для выбора канала связи между прибором и компьютером (хватит ли 115кбит/с, которые обеспечит RS232/422/485, или придется использовать нечто побыстрее).

Кроме того, некоторую часть несложной обработки можно выполнить в самом приборе. Например, если важна амплитуда синусоиды, можно определять ее пиковым детектором и оцифровывать его выход, а не передавать множество отсчетов на компьютер. С другими параметрами то же самое - немного помозговав, можно получить большую точность при гораздо меньших затратах, в том числе времени и труда.

Поэтому, пожалуйста, не молчите, как пленный партизан на допросе, выдающий тайну понемногу под пытками. Чем конкретнее поставите задачу, тем более качественное решение получите. А фраза "ипульсы от 0,1 вольта и больше, изменяющиеся с прохождением пути" на самом деле для инженера информации практически не несет.

Честно говоря как и что менется не уточнял, но в принципе это возможно сделать. Единственное что могу сказать, то постараюсь описать работу:

Контролируемая часть каната намагничивается постоянным полем магнита, при этом силовые линии магнитного поля замыкаются. Результирующий магнитный поток зависит от МДС магнита и магнитного сопротивления.
Если в канате имеется какая либо неоднородность, например, обрыв проволоки, ржавчина или износ, то изменяется магнитное сопротивление участка каната, и в этой зоне образуется поле рассеяния. Для определения этого поля вокруг каната между магнитными полюсами устанавливаются две измерительные полукатушки. В них силовые линии поля рассеяния при прохождении каната через намагниченную зону индуцируют электрические сигналы, которые после усиления, поступают на регистрирующий прибор или ЭВМ. Катушка проходит штангу длиной в 8 метров за 4 - 5 секунд, от сюда и АЦП взято с такой частотой.
Увы, иных сведений нет. В данный момент есть связь с компьютером через звуковую карту, этого в принципе хватает, но предлагается переделать, так как возникают помехи ощутимые во время работы чего-то другого (Даже когда грузовик заезжает).

[Dale]

С физикой процесса более-менее понятно. Теперь детали.

Поскольку катушка регистрирует не само магнитное поле вокруг исследуемого предмета, а его изменение (ЭДС в контуре прямо пропорциональна производной магнитного потока по времеи), то в месте дефекта должен наблюдаться кратковременный выброс, что-то наподобие такого:

Теперь немного арифметики.

Катушка проходит штангу длиной в 8 метров за 4 - 5 секунд, от сюда и АЦП взято с такой частотой.

То есть примерно 2 метра в секунду. Трещина размером в миллиметр проходит катушку за 500 микросекунд, за это время в катушке наведутся два игольчатых выброса противоположной полярности. Чтобы успеть померить вершину такой иголки, нужен АЦП явно пошустрее, чем вы предполагали. Либо следует "заморозить" вершину импульса пиковым детектором и тогда уже мерить неторопливо. Причем, как я предполагаю, миллиметровая трещина - это очень большой дефект, прибор должен обнаруживать дефекты на порядок меньше, иначе ему грош цена.

Увы, иных сведений нет.

Должны быть. Зафиксируйте форму сигнала в катушке запоминающим осциллографом, сейчас они доступны даже радиолюбителям (спасибо Китаю). Цифровой прибор позволит даже записать сигнал на флешку. Тогда будем думать, что с этим чудом делать дальше.