Low cost high speed data acquisition board for laboratory laser system

Abstract

Veri toplama (DAQ), otomatik kontrolde kullanılmak üzere verilerin toplanmasını ve işlenmesini sağlayan cihazlardır. DAQ sistemleri birçok sistemle kullanılan ayrılmaz bir parça olarak mevcuttur. Bu sistemler, dönüştürücüyü veya sensörü kullanarak belirli faktörleri ölçmek için tasarlanmıştır(Ölçülebilir fiziksel niceliği bir elektrik sinyaline dönüştüren bir alet). Daha sonra bu ölçümleri saklayın ve analiz edip görüntüleyiniz. DAQ'nun büyük çaplı kullanımı ve kullanımı nedeniyle, analog giriş kanallarının bir ila birkaç yüz veya binlerce arasında değişebileceği düşük maliyetli DAQ sisteminin tasarlanması zorlaşmaktadır. Çoklu işlevli düşük maliyetli DAQ sistemi oluşturmak, sistem maliyetlerini azaltabilen ve herkes için kullanılabilir hale getirebilecek en önemli zorluklardan biridir. Mikrodenetleyici, düşük maliyetli, kullanışlı ve esnek bir cihazdır, hızlı bir şekilde geliştirilmiştir ve son yıllarda DAQ sistem prototipinde kullanılabilen uygulaması yaygınlaşmaktadır. Gerçek zamanda kullanıcı arayüzü programı kapsamında gösterilien parametreleri değiştiren lazer sinyalleri üzerindeki etkiyi toplamak ve lazer sistemini kontrol etmek için kullanılabilecek bir PC tabanlı DAQ sistemi tasarladık. Önerilen sistem, lazer sinyalini tespit etmek için LDR sensörünün kullanıldığı üç ana tip sensörden oluşmaktadır. İşlem birimi olarak, Arduino UNO olan bir mikroişlemci operasyonu kontrol etmek ve sensörden bilgi toplamak için kullandık. Üçüncü kısım, tasarladığımız bir DAQ' da ve LabVIEW yazılımı altında programı kontrol eden, bir PC' dir. Bu program, operatörün DAQ'yu lazer ışını gücünü artırma veya azaltma ve anahtar işlevini kontrol ederek darbe zamanını belirleme yeteneği ile sürekli lazeri, lazer darbelerine dönüştürme gibi bazı lazer parametrelerini değiştirme yeteneği ile kontrol etmesini sağlayan kullanıcı dostu bir grafik kullanıcı arayüzü (GUI) sunar. Ayrıca, LDR lazer sinyalindeki herhangi bir değişikliği kaydedecek ve mikrodenetleyiciye ve daha sonra programın sinyali göstereceği PC'ye gönderecektir.Test sonucu, önerilen DAQ sisteminin sorunsuz ve etkin bir şekilde çalıştığını ve veriyi doğru birşekilde toplayabildiğini ve sonucun geleneksel osiloskop sistemine kapatıldığını göstermektedir. Sistem, nispeten düşük giderli bileşene bağımlı olduğu için düşük maliyetlidir. Önerilen sistem, en eski lazer teçhizatı veya fabrikasyon lazerleri için bir DAQ ve kontrol birimi eklemeye hizmet edebilir.

Data acquisition (DAQ) is the devises that can collect and processing of data in order to uses in automated control. The DAQ systems is available as an integral part that used with many systems. These systems are designed to measure specific factors by used a transducer or a sensor (an instrument that can converts the measurable physical quantity to an electrical signal. Then store these measurements and analyzes it then display it. Due to the large application of DAQ and its usage there is a challenge to design low cost DAQ system that will Analog input channels can vary in number from one to several hundred or thousands. Building low cost DAQ system with multi functionality is one of the most challenge that can reduce cost of systems and make it available for everyone. Microcontroller is low cost, convenient and flexible device, it has been developed rapidly and the application of it become widely in recent years, which can be utilized in DAQ system prototype. In this work we have designed a PC based DAQ system that can be used to control laser system and accruing the effect on laser signal when changes the parameters which is display in scope within user interface program in real time. The proposed system composed from three main types sensor, where LDR sensor has been used to detect the laser signal. The processing unit, we have used Arduino UNO a microcontroller to control the operation and gathering information from sensor. The third part is PC, in which, we have designed a DAQ and controls program under LabVIEW software. This program offers a user-friendly graphic user interface (GUI) that allowing the operator to control the DAQ with ability to change some laser parameters such as increase or decrease the laser beam power, convert continues laser to pulses laser with ability to determine the pulses time by controls the switching function. Furthermore, the LDR will record any change in laser signal and send it to microcontroller and then to PC where the program will show the signal. The test result show that the proposed DAQ system operate smoothly and effectivity and can gathering data with accuracy and the result has been closed to traditional oscilloscope system. The system is low in cost as it dependent on relatively low-cost component. The proposed system can serve to add a DAQ and controller for oldest laser devise or fabricated lasers.