工業物聯網起源於資料收集系統

• 計劃簡介

   Townsend Engineering Services 是一家顧問公司，在資料收集與分析的硬體與軟體設計領域擁有豐富的經驗，其產品用於複雜機械系統的測試。

• 挑戰

   我們的客戶之一，ASET Services，向我們尋求一種用於測試運動場表面的系統。要求是一種可以我們的客戶之一，ASET Services，向我們尋求一種用於測試運動場表面的系統。要求是一種可以與其分析軟體整合的強化系統，控制多種測試配置並提供數據收集以進行分析。該系統由電池供電以方便現場測試，為多種感應器提供訊號調理與數據擷取，包括LVDTs、稱重感應器以及加速度計。此外，系統還將控制一個電磁鐵，用於釋放多個測試中的校準校正錘。與運行分析軟體的筆記型電腦相連的Wi-Fi將被用於控制系統與傳輸數據。

   系統將用到8個感應器。絕大多數測試使用的取樣率為5kHz，但在某些情況下可高達20kHz。理想情況是實現所有通道同步取樣，那麼系統就能被用來測量傳遞函數，但這並不是一個嚴格的要求。選擇IEPE感應器作為稱重感應器與加速度計。除電流供應器外，訊號測量還需要用到抗混疊濾波器。系統將使用直流型LVDTs，因此並不需要特殊的訊號調理方式。

• 解决方案

   這系統圍繞著樹莓派設計，樹莓派被用於管理實驗裝備控制、數據擷取和通訊。這允許現成設備在這系統圍繞著樹莓派設計，樹莓派被用於管理實驗裝備控制、數據擷取和通訊。這允許現成設備在DAQ與通訊中被使用，從而顯著降低設計成本。系統選用MCC的USB-1608FS-Plus設備，原因在於其性能良好、價格合理且功耗較低。它使用USB介面且可以獲取C語言函式庫，這些都是簡化與樹莓派整合的重要因素。在所有DAQ通道上實現50kHZ同步取樣是有可能的，這遠遠超出了系統的預期需求。

   為了獲得最大的靈活性並允許將來進行修正，LVDTs的四路輸入位於一根電纜中，連接至一個包含24V電源供應的外置小盒子。必要情況下，通過提供不同的外置盒子（包含任意特定的電源供應、訊號調理或可能需要的濾波電路），就可以選用其他感應器。一種用戶端/伺服器的方法被用來與筆記型電腦之間通訊。用戶端在筆記型電腦上運行，允許分析軟體通過樹莓派上伺服器連接的Wi-Fi來控制系統。簡單的伺服器請求集合可處理系統的所有操作，因此樹莓派能輕鬆與客戶的測試軟體整合。

• 成果

   最終系統由USB-1608FS-Plus，一個樹莓派B和一個包含訊號調理、磁控與電源供應的客製化電路最終系統由USB-1608FS-Plus，一個樹莓派B和一個包含訊號調理、磁控與電源供應的客製化電路板組成。這些都被安裝至單元前面板的背面，前面板包括開關與感應器的連接器。完整單元與電源都被放置於一個牢固的防水容器中，以便攜帶。過去一年，該系統在全世界都被經常使用，其性能極佳且十分可靠。