[ni技术]基于ni mydaq的传感器 实验原型卡设计与实 现

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1、[NI技术]基于NImyDAQ的传感器实验原型卡设计与实现"myDAQ传感器实验原型卡（以下简称mySensor）即是满足以上需求的，是专门为NImyDAQ设计的minisystem。它基于NI的虚拟仪器技术，同时也支持用于传感器器原型测试测量电路的Spice电路仿真技术。"-GanTang,EastChinaJiaotongUniversityTheChallenge:针对传感器在课程设计、电子竞赛、课外实验中的大量应用，在便携式DAQ硬件上，开发一套具备无限传感器扩展支持能力的传感器原型实验板卡，具备原型原理图

2、虚拟与现实对比设计的能力，为院校/教育领域提供传感器测试测量电路原型支持。热式红外线传感器TheSolution:采用NIMultisim电路原理图仿真设计软件和NIUltiboard印刷电路板设计软件实现传感器原型板卡的原理图和PCB设计，并借助myDAQ的软面板仪器以及LabVIEW综合编写测试测量原型程序。Author(s):GanTang-EastChinaJiaotongUniversity随着传感器测试测量项目及其相关应用在课程设计、毕业论文、电子竞赛中大量的体现，对完成题目的周期、效率有着严格的限定，

3、且要求项目作品日益小型化。myDAQ传感器实验原型卡（以下简称mySensor）即是满足以上需求的，是专门为NImyDAQ设计的minisystem。它基于NI的虚拟仪器技术，同时也支持用于传感器器原型测试测量电路的Spice电路仿真技术。myDAQ传感器原型实验卡设计思路mySensor是基于NImyDAQ虚拟仪器平台的minisystem。依据通用的传感器测试测量流程进行，如图1所示。图1mySensor工作流程众所周知，大多数的传感器在感受物理信号（声音、光照、磁场、温度等）后输出的电信号是非常微弱的，此类信

4、号需经过信号调理模块放大、滤波或整形等调理步骤。调理至适合采集卡通道最佳的电压范围，再送至myDAQ采集，最后由LabVIEW编写程序读取相应的数据并进行数据处理。根据以上设计思路，并且为了适应myDAQ的使用场合的需求。（即；学生课外、除实验室以外的开展创新应用的任何场地）由此确定mySensor板卡的尺寸不能过大，规定PCB最大尺寸为5950mil×3075mil。在mySensor设计过程中，将各传感器模块、调理模块尽量做到优化配置，模块确定的基本原则是多重复用原则。各独立模块的尺寸规定为1425mil×10

5、25mil，模块支持通过叠插的方式扩展、更换。图2mySensor尺寸与独立模块布局由于mySensor包含需供电的调理模块，mySensor增加了一组由USB+5V至DC-DC转换而来的调理模块所需的+15v、-15v电源，无需使用大型的稳压电源为其供电，便于从PC机的USB处取电进行实验。mySensor原理图和PCB设计mySensor的原理图设计是采用NIMultisim11.0实现的，利用该工具与NIUltiboard11.0无缝整合，完成从原理图到印刷电路板的全流程衔接。在Multisim11中设计my

6、Sensor的原理图，可详细分为如图3所示的7个步骤，在Ultiboard11中设计mySensor印刷电路板，可详细展开为如图4所示的7个步骤。1/6图3使用Multisim设计mySensor原理图的工作流程图4使用Ultiboard设计mySensorPCB的工作流程如图5所示为差分放大器模块在Multisim中搭建的原理图，加载了函数信号发生器、双通道示波器。利用Multisim交互式仿真的特性，运行电路仿真并实时调整增益电位器滑竿，交互式的观察电路的输出信号、失真情况、放大倍数范围。此外，还可加载波特仪，

7、测试该放大器模块的幅频特性。利用ELVISmx仪器中的simulatedata和realdata可以对比仿真原理图和真实电路原理图的电路运行差别，用于改善电路设计，获得最佳电路设计参数。图5差分放大器模块原理图如图6所示，在Ultiboard中设计mySensor的PCB布局。首先需满足板卡尺寸要求，其次需满足模块布局的合理性，传感器驳接方便。我们将6个可叠插的独立模块放置在板卡右侧，便于扩展；板卡左侧为与myDAQ插接的连接器；上侧为USB接口，用于取电。利用Ultiboard的3D场景功能，可以真实再现mySe

8、nsor安装元件后的效果，如图7所示。经过Multisim原理图设计和UltiboardPCB设计阶段后，根据生成的Gerber交付PCB工厂加工生产即可完成mySensor的印刷电路板设计。2/6图6Ultiboard设计mySensor的布局与PCB实物图7Ultiboard3D再现mySensor与实物对比mySensor配套实验程序mySensor的