มีนาคม 31, 2025

การจำลองเซนเซอร์เพื่อใช้งานในการสอบเทียบเครื่องมือวัดและ hardware-in-the-loop (HIL)

ความท้าทายอย่างหนึ่งในการสอบเทียบเครื่องมือวัดที่อ่านค่าจากเซนเซอร์ คือ การสร้างสภาวะแวดล้อมเพื่อให้เซนเซอร์ทำการสร้างสัญญาณไฟฟ้า ณ จุดที่ต้องการสอบเทียบ ซึ่งแทนที่เราจะสร้างสภาวะแวดล้อมเหล่านั้นขึ้นมาจริง ๆ วิธีการหนึ่งที่เราสามารถทำได้ คือ การจำลองสัญญาณไฟฟ้าที่เซนเซอร์เหล่านั้นจะสร้างขึ้นมาภายใต้สภาวะแวดล้อมเหล่านั้น เช่นเดียวกับระบบ HIL การสร้างสภาวะแวดล้อมที่ต้องการทดสอบขึ้นมาจริง ๆ จะสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายและเวลามาก ดังนั้นจึงจำเป็นที่จะต้องทำการจำลองสภาวะแวดล้อมรอบ DUT (device under test) ด้วยการจำลองสัญญาณไฟฟ้าขึ้นมาเช่นกัน

ซึ่งสัญญาณไฟฟ้าที่ทำการจำลองขึ้นมานั้นมีหลากหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับประเภทของเซนเซอร์ เช่น

– แรงดันไฟฟ้า: ยกตัวอย่าง เช่น สร้างแรงดันไฟฟ้าต่ำ ๆ สำหรับจำลองการทำงานของ thermocouple, แรงดันไฟฟ้าที่สามารถต่ออนุกรมกันแบบ battery หรือสร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อจำลองการทำงานของ LVDT เป็นต้น

– กระแสไฟฟ้า: สำหรับจำลองการทำงานของเซนเซอร์ที่ให้เอาท์พุตเป็นกระแสไฟฟ้า เช่น 4-20 mA

– ความต้านทาน: สำหรับจำลองการทำงานของเซนเซอร์ที่ค่าความต้านทานเปลี่ยนไปตามสภาวะแวดล้อม เช่น RTD เป็นต้น

– Fault Insertion Unit: สำหรับจำลองความผิดพลาดในการทำงาน เช่น open short เป็นต้น

– เซนเซอร์ที่มีลักษณะเฉพาะ เช่น strain gage หรือจำลองการสื่อสารบนระบบบัส เป็นต้น

สำหรับปัจจัยหลักสำหรับการใช้งานสอบเทียบนั้น อุปกรณ์จำลองสัญญาณเหล่านี้ต้องทำการสอบเทียบตามมาตรฐานที่กำหนดไว้เป็นระยะ ในส่วนของการใช้งานเราสามารถปรับตั้งค่าอุปกรณ์เหล่านี้จาก soft front panel หรือทำการเขียนโปรแกรมเพื่อให้ทำการสอบเทียบโดยอัตโนมัติได้ตามความต้องการ

ในส่วนของการใช้งานในระบบ HIL นอกจากจะต้องสอบเทียบอุปกรณ์กับมาตรฐานแล้ว อุปกรณ์ยังต้องสามารถเข้ากันได้กับซอฟต์แวร์ HIL ที่ใช้งานหรือมี API ของภาษาที่รองรับโดยระบบ HIL นั้น ๆ ยกตัวอย่าง เช่น อุปกรณ์จำลองสัญญาณ (simulator) ของ Pickering ซึ่งมี API หลากหลายภาษา เช่น C/C++, Python, .NET หรือ LabVIEW ทำให้สามารถทำงานร่วมกับ NI VeriStand ได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ Pickering ยังได้ทำการสร้าง custom device สำหรับนำอุปกรณ์เหล่านี้ไปใช้งานร่วมกับ NI VeriStand โดยไม่ต้องเขียนโปรแกรมทั้งนี้เราต้องทำการติดตั้ง pipx40 และก๊อปปี้ฟังก์ชั่น pipx40 บน LabVIEW ไปไว้ยังโฟลเดอร์ instr.lib ของ LabVIEW เวอร์ชั่นที่ใช้งาน หลังจากนั้นให้นำไฟล์ต่อไปนี้จากเครื่องที่ใช้พัฒนาไปไว้ในระบบ real time เพื่อให้ระบบสามารถใช้งานอุปกรณ์ Pickering ได้

ในส่วนของการใช้งานให้เราทำการดาวน์โหลด custom device มาเก็บไว้ที่ C:\Users\Public\Documents\National Instruments\NI VeriStand <vesion>\Custom Devices หลังจากนั้นเมื่อสร้าง project ขึ้นมาให้เปิด system definition file คลิ๊กขวาที่ Targets>Custom Device แล้วเลือก custom device ที่ต้องการใช้งาน

หลังจากนั้นให้ทำการตั้งค่า custom device จะทำการสร้างช่องสัญญาณให้ใช้งานตามความต้องการ

หวังว่าบทความนี้จะให้ความรู้ที่จำเป็นในการจำลองเซนเซอร์เพื่อใช้งานในการสอบเทียบหรือใช้งานในระบบ HIL หากผู้อ่านต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมสามารถติดต่อทีมงาน ติดต่อ ทีมงาน เทคสแควร์ ได้ครับ

บทความที่เกี่ยวข้อง

เริ่มต้นใช้งานอุปกรณ์จำลองเซนเซอร์จาก Pickering

error: Content is protected...