基于TEMT6000光线传感器的实验数据采集系统设计

应用

在当今数字化时代，实时数据采集的重要性日益凸显。它通过持续监测和记录关键参数，为决策者提供即时、准确的信息，从而极大地提升了系统的响应速度和运行效率。在工业自动化中，实时数据采集能够监测设备状态和生产进度，优化生产流程，减少停机时间；在智能交通领域，它帮助监测交通流量和路况，优化交通信号控制，提高交通流畅性；在智能家居系统中，实时数据采集用于监测室内环境参数，实现自动化控制，提升居住舒适度并降低能源消耗。总之，实时数据采集不仅支持快速决策和自动化控制，还在各个领域中实现更高的效率、更好的性能和更强的竞争力，是推动现代社会发展的重要技术手段。

中北大学仪器与电子学院的虚拟仪器设计实验课程，要求完成一款基于TEMT6000光线传感器的实验数据采集系统。该系统需实现数据采集、信号预处理，并通过直观的图形化显示完成现场数据的即时监控与记录。利用Visual Studio进行TEMT6000光线传感器的数据采集设计时，用户使用简仪科技的板卡与设备，实现了高效、精确的数据采集与处理。通过将TEMT6000传感器连接到简仪板卡的模拟输入通道，C#程序能够实时读取传感器输出的电压信号，并将其转换为对应的光照强度值。最终，采集到的数据被实时绘制为波形图，直观地展示了光照强度随时间的变化情况。这种设计不仅提高了数据采集的自动化程度，还为后续的数据分析和处理提供了便利，使得用户能够更加直观地了解环境光照的变化趋势，为相关应用提供了有力支持。

挑战

在设计TEMT6000 光线传感器的实验数据采集系统时，客户主要面临的挑战包括Visual Studio的简单培训、对应驱动的下载与安装、实时性显示要求和便携性要求。TEMT6000传感器的输出信号需要精确匹配简仪板卡的输入范围，否则可能导致数据采集不准确或损坏硬件。此外，实时波形显示对数据处理速度提出了较高要求，如何在保证数据采集精度的同时，实现快速、流畅的波形绘制，也是用户面临的一大难题。

解决方案

针对上述问题，简仪为客户提供了一种基于 Visual Studio 平台的设计方法，利用 C#语言进行编写，该平台同样具备虚拟仪器设计功能，具有丰富的工具包，如图1所示。

图 1 VS平台进行虚拟仪器设计时的工具包

利用该平台进行数据采集时主要有五个步骤：创建任务、添加物理通道、配置参数、读取采集结果、采集显示。编写程序如下:

图 2 设计程序

在运行程序前，用户可以基于简仪科技平台上的测试模块对传感器进行检测，以便排除硬件问题。接上光线传感器后，利用测试平台对传感器进行测试，如图3所示。

图 3 Test Panel(未施加闪光灯时)

此时采集到的信号仍然是环境中的干扰噪声(如日光灯的干扰等)，尝试将光敏传感器握于手中(相当于创造了一个黑暗环境，近似无光照)，此时观察到的波形便是一条直线，由此也证实了目前图3中的信号确实是电磁波干扰。

施加闪光灯光照，采集回来的信号如图4所示。

图 4 Test Panel(施加闪光灯光照时)

接入传感器后运行图2中的 C#程序，如图5所示。

图 5 运行C#程序

此时采集的仍是电磁波干扰信号。当开始施加光照时，波形如图6所示。由图6可知，施加光照后信号幅值增大，再叠加上噪声干扰，因此呈现出上述波形。

图 6 施加手机闪光灯光照时

使用的简仪产品

PXIe-5510

高精度140 ppm

18位分辨率

32路单端模拟输入

模拟输入范围分为7档：±10 V / ±5 V / ±2 V / ±1 V / ±0.5 V / ±0.2 V / ±0.1 V

板载64 M采样点模拟输入 FIFO

DMA, 用于模拟输入输出

4通道16位同步模拟输出，带波形发生功能

板载32 M采样点模拟输出FIFO

48通道6组（6个Port）TTL数字输入输出

4通道32位通用定时器/计数器；模拟/数字/软件触发

为什么选择简仪

成熟的产品：简仪产品经过长期市场验证，具有可靠的性能和稳定性。

POC验证服务：简仪提供售前的POC验证服务，帮助客户验证产品性能和适用性。

高精度：简仪的产品满足了客户对测试精度和可靠性的高要求。

成本效益：相比国外品牌，简仪的解决方案不仅性能更优，而且在成本上具有明显优势，降低了客户的整体制造成本。

供货速度：简仪能够快速供货，确保项目按时进行。

技术支持和快速响应能力：简仪提供优质的本地化技术支持，快速响应客户需求，帮助客户解决问题，确保了测试任务的顺利进行。

在设计基于TEMT6000光线传感器的数据采集系统过程中，通过使用Visual Studio平台，用户成功实现了高效的数据处理和直观的波形展示，显著提升了用户体验。面对硬件兼容性和软件接口复杂性等挑战，简仪提供了详细的培训和技术支持，确保客户能够快速上手并克服困难。同时，简仪的产品在精度和性价比方面具备明显优势，这不仅满足了客户对质量的高要求，也帮助他们降低了整体制造成本。简仪将继续致力于为客户提供高效、可靠的解决方案，推动各行业的智能化进程。