NI DAQ장비 Trigger(트리거, 트리거링)에 대한 정리

NI DAQ장비 Trigger(트리거, 트리거링)에 대한 정리

이 글에서는 NI DAQ보드의 트리거에 대한 지연과 트리거 라인의 해상도에 대해서 설명을 드릴까합니다. 트리거는 데이터 수집의 정확하고 필요한 시점의 데이터를 수집하기 위해 자주 사용되고 있습니다. 

트리거란?

트리거는 어떤 데이터 수집 시작과 같이 특정한 동작을 발생시키는 신호입니다. 특정 시간 혹은 특정 전압 레벨에서 신호를 측정을 시작해야 하는 경우 트리거를 많이 사용합니다. 트리거를 설정할 때는 어떤 동작에 측정을 해야하는가? 어떻게 트리거를 생성해야 하는가에 대한 고려가 있어야 합니다.

트리거의 종류

• 시작 트리거: 트리거가 측정을 시작하게 하려고 할때
• 참조 트리거: 트리거 이전(혹은 이후)에 특정 기간 데이터를 수집하려고 할때 

1. E, M, X시리즈 DAQ 보드의 트리거와 첫 번째 수집 샘플 사이의 지연(Delay, Latency)

트리거의 지연은 E, M, X의 아날로그 트리거를 쓰던, 디지털 트리거를 사용하던 거의 비슷한 지연을 가지게 됩니다. 주요한 두개의 트리거 방식의 차이점은 트리거가 언제 발생하냐하는것입니다. 

아날로그 트리거를 사용하려면 사용자는 반드시 Analog PFI(APFI)나 PFI0(E시리즈의 AI Start Trig), 혹은 아날로그 입력 라인중 하나를 사용해야 합니다. 그러면 이 보드는 기존의 AI의 오차보다는 높은 상태로 Analog Trigger Detection Circuit을 사용하게 됩니다. 예를 들어 M시리즈보드의 AI는 16비트의 해상도를 가지지만, AI 트리거는 10비트의 해상도를 가집니다.  이에 대한 내용은 아래에 추가하도록 하겠습니다. 이러한 낮아진 정확성(높아진 오차범위)은 아날로그 트리거의 검출 타이밍에 영향을 미치게 됩니다. 

지연은 트리거가 발생되었을 때 발생하는 지연과 샘플클럭과 컨버터 클럭사이의 지연 두개가 존재합니다. 

1-1) 트리거와 첫번 째 샘플 클럭사이의 지연

이 부분은 DAQmx 트리거 프로퍼티 노드에서(Start >> More >> Delay) 설정이 가능합니다. 보드 간의 기본값이 다른데, 기본 값은 아래와 같습니다. 

• E-Series : 2 Ticks of AI Timebase
• M-Series : 2 Ticks of AI Timebase
• X-Series : 4 Ticks of AI Timebase

1-2) 샘플클럭과 AI 컨버터 클럭 사이의 지연

이 부분은 DAQmx 타이밍 프로퍼티 노드에서(More >> AI Convert >> Delay) 설정이 가능합니다. 이 부분 역시 기본값은 장비마다 차이를 가지고 있습니다. 

• E-Series : 2 Ticks of AI Timebase
• M-Series : 3 Ticks of AI Timebase
• X-Series(멀티 플렉싱 방식) : 4 Ticks of AI Timebase
• X-Series(동시 샘플링 방식) : 0 Ticks of AI Timebase (동시샘플링 방식은 Convert Clock이 없음)

트리거 발생 시점과 아날로그 트리거 회로가 Analog Comparision Event를 발생 시키는 시점 사이의 전달 지연(Propagation Delay)은 트리거 신호가 높은 Slew Rate를 가지고 있다면 측정에 큰영향을 미칠 수 있습니다.

사용자가 이러한 영향을 알아차리게 될 정도의 문제가 된다면, 사용자는 아날로그 트리거 회로에 대한 소프트웨어 교정을 해야 합니다. 

위에서 언급한 두개의 프로퍼티는 수동적으로 보드의 동기화를 설정할 수 있는 요소입니다. 트리거 혹은 트리거를 사용하지 않는 수집에 대한 동기화를 맞추기 위해서는 시스템의 각 딜레이들을 맞춰줄 수 있습니다. 보드 시리즈 간의 AI Timebase가 다르기 때문에 적절한 Tick을 계산하여 설정해야 합니다. 

AI Timebase

• E-Series : 20 MHz
• M-Series : 80 MHz
• X-Series : 100 MHz
• 클럭(Clock)에 대한 상세 내역은 아래 링크를 참조하시기 바랍니다. :
  http://zone.ni.com/reference/en-XX/help/370466V-01/mxcncpts/clocks/

Slew Rate

Slew Rate이란 출력신호가 입력신호에 대해 따라가는 비율을 말한다. SR이 높으면 좋지만 너무 높게 되면 overshoot과 undershoot으로 인해서 문제가 발생할 수도 있다. 

관련 공식 : SR = △V/△t

2. E, M, X시리즈 DAQ 보드의 아날로그 트리거 해상도(Resolution)

각 DAQ보드의 APFI의 해상도는 아래와 같습니다. 전압의 최대값, 최소값에 대한 변경은(Gain 설정) 불가능 하고, +10, -10V로 고정입니다. 

Analog Trigger Resolution

• E-Series : 8-bit
• M-Series : 10-bit
• X-Series : 16-bit

해상도가 다르다는 말은 트리거로 인식할수 있는 전압의 범위가 달라진다는 의미입니다. 

8비트의 해상도는 

78.125mV의 단위로 트리거를 검출 할 수 있음을 나타냅니다. 70mV이하 단위의 변위는 트리거로 검출할 수가 없습니다. 

2-1) 아날로그 채널과 APFI의 차이

하지만 아날로그 채널은 Gain 설정이 가능하여 위의 공식과는 다르게 좀더 낮은 범위로 트리거를 검출 할수 있습니다. 

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