USB用于测验与丈量运用的优势许多，可是在挑选USB数据收集模块之前，细心考虑方针运用。假如瞬时电压或地电位差存在，经过挑选带阻隔办法的USB数据收集模块可维护PC并坚持信号数据的完整性。本文详细分析了运用USB数据收集模块的优势和潜在的风险，介绍了消除这种潜在风险的办法－阻隔，并经过实践的运用事例了解阻隔的不同效果。
因为USB的易用性，现在它已成为是计算机和电子工业增加最快的总线之一。关于测验和丈量运用，USB数据收集模块具有几个明显的优势。可是要警觉，依据详细运用，它们或许也包括一些潜在的风险，乃至会导致灾难性的成果。
运用USB进行测验和丈量的优势
USB因为具有下面几个优势，然后成为运用者开发测验和丈量丈量运用的简略挑选。
- 更少地被PC的噪声影响：USB数据收集模块为噪声灵敏的丈量运用带来功能优势。因为USB线缆一般长度是1至5米，I/O电路间隔计算机的充溢电磁噪声的主板和电源间隔更远，而间隔要丈量的传感器更近。
关于高功能的运用，有必要保证PC有一个高速的USB2.0端口。凭仗USB2.0，就能够在PC和USB数据收集模块间以最高达480Mbps的速度传输数据。这种增加的带宽答应一起履行多路I/O操作，每路的流量速率能够高达500kHz，这种方法与PCI丈量体系类似。
- 节约本钱：许多USB数据收集模块包括可移除的终端模块或BNC衔接器，这些器材用来便利地处理一切的用户I/O衔接。这种规划不仅仅运用便利，并且节约本钱，因为你不再需%&&&&&%买可选的螺丝固定的终端配件。
- 便携性：USB数据收集模块体积很小，便利带着，这使得运用者乃至能把最杂乱的的测验与丈量运用带出实验室，搬入现场。
- 简略扩展：运用低本钱的扩展集线器和USB线缆，最多能衔接127个数据收集模块到一个USB端口上。
- 可热插拔：USB数据收集模块能在计算机运行时装置或移除。仅仅运用时插上设备，完结作业后拔出设备，不需求关计算机了。因为USB模块能自己计数和自己辨认，当模块插上后，设备驱动主动加载；当设备拔出后，设备驱动主动卸载。
- 简略的电源衔接：USB数据收集模块能经过USB总线或经过简略衔接到外部电源取得供电。低耗电的模块在5V电压下吸收少于100mA的电流，可经过USB线缆取得供电。本身供电的模块在5V电压下吸收高达500mA的电流，运用模块自己的电源。
USB用于测验与丈量的潜在风险
虽然USB供给了许多优势，但不是一切的USB数据收集模块都能采纳相同的的方法进行规划。依据运用不同，或许存在潜在的风险，一款USB模块规划或许形成灾难性的成果。
不像PCI电路板具有到PC背板的间隔很短的实在的地体系，USB模块在线缆两头有间隔很长的地衔接(最长达5米)和有源电路。假如模块规划得不适宜，这或许导致体系锁死、功能不稳定和电磁搅扰，这对噪声灵敏的丈量是个重大问题。
在挑选USB数据收集模块之前，针对方针运用考虑以下一些问题：
- 数据收集模块易受静电放电(ESD)、闪电或来自马达、开关设备或其他设备的电源浪涌的影响？
- 该运用是否涉及到具有不同地电位的电压？
- 该模块将在杰出的环境下作业？
假如对以上问题1或2的答案是必定的，就需求保证你的体系具有阻隔办法。阻隔能维护PC免受危害，经过在电路间物理阻隔电气衔接来维护你的数据完整性，即约束或许有害的电压或电流经过你的体系。也可经过给体系增加信号调度配件来供给阻隔，这样价格会很贵重，或许一开始就挑选带阻隔的USB数据收集模块。
咱们来更细心分析这些运用环境，从每个事例中了解阻隔的效果。
事例1： ESD、闪电或电源浪涌
图1展现了一个典型的运用场景，其间一个传感器正在丈量待测设备的电压。该传感器一头衔接到USB数据收集模块，另一头衔接到PC。
ESD、闪电以及电源浪涌产生突发的瞬时过压，即便时刻很短，也或许危害整个体系中的电子元件。假如USB数据收集模块没有阻隔(见图2)，这些事情产生的电流回流经过整个体系，最终抵达PC并且或许危害PC和其他体系部件。
一些数据收集计划供货商所供给的未阻隔模块在呈现瞬时过压时势实上会锁死整个体系，然后不得不重启体系。在丈量运用中这种行为是不能承受的。
与之比照的是，阻隔的模块(图3中显现)经过模块的地平面开释有害的电流，来维护整个体系。
即便引进的瞬时电压很小不足以危害体系，也要当心你的数据或许包括很大的过错，特别在高分辨率的状况下。例如，假如运用具有16位分辨率的USB模块来丈量±10V电压规模的信号，LSB值是0.31mV(见表1)。假如这个模块未阻隔，一起电气体系中呈现瞬时电压，数据因而或许差错数百毫伏。乃至在静态环境中，你的数据也或许差错几十毫伏。当丈量低电平的信号时这算得上是巨大的过失。
假如需求高精度、低噪声的丈量，阻隔至关重要。DataTranslation公司一切的USB模块，从DT9801系列到DT9834系列，都供给高达500V的电气阻隔。电气阻隔把输入信号中的能量转化成输出信号在模块的地平面上流走。成果，你的计算机坚持安全，丈量成果愈加精确。
以DT9801模块为例，经过运用下列的元件供给高达500V的电气阻隔：
- 变压器：从无推迟的快速时钟信号中转化能量；
- 光阻隔器：从带有几十毫秒推迟的较慢的操控信号中转化能量；
- 差分容性耦合：从带有1毫秒推迟的慢速数据通道中转化能量。
事例2 ：不同的地电位
单端模仿输入是参阅大地的未阻隔的输入。在未阻隔体系中，乃至数字I/O信号都连到相同的地上。假如待测体系和USB数据收集模块同享相同的地(经过连到建筑物的电源体系)，两个设备地电位间的差别是实践存在的(超越100mV)。快速开关电流有必要沿着5米长的USB线缆流到PC。
依据如何将单端输入衔接到该模块，你或许引进地环路差错，即当在最长达5米的USB线缆中增加信号和其他地电位时，不仅仅带来了高度不精确的丈量成果，并且还或许会危害待测体系。图5显现了不恰当的单端输入衔接实例。
图6是更好的单端输入的衔接计划，能削减地环路差错。
为了最精确的丈量成果，可运用差分输入(显现在图7中)。差分输入是带阻隔的输入，因为它们参阅的地参阅点不衔接到大地上。成果，它们消除了共模电压差错，这种差错会在地电位差呈现时产生。
因而，假如你正在丈量低电平的信号，这种状况下噪声是丈量中非常重要的环节。或许假如共模电压存在，则要保证USB数据收集模块供给差分输入衔接。DataTranslation一切的USB模块，从DT9801系列到DT9834系列，供给了上至8或16个差分输入衔接以供给最大程度的地环路维护。
事例3：杰出的状况下
在杰出的环境中，瞬时电气信号毛刺和地电位差不存在，因而不需求阻隔。在未阻隔的体系中，PC直接与传感器的地体系相连，所以只需没有噪声或其它差错加到电压源上，丈量就会是精确的。
虽然未阻隔的解决计划购买时或许会更廉价，但测验与丈量运用很少是处于杰出状况。所以要当心，假如你挑选了未阻隔的解决计划，或许会导致可预算的后端本钱，这是因为数据不行精确或体系呈现毛病引起的额外开支。
