Designvorteile der PXI-Module von NI

Inhaltsverzeichnis

  1. Überblick
  2. Messgeräte für jede Anwendung
  3. Leistungsstarke und qualitativ hochwertige Messungen
  4. Auswahl an flexiblen Softwareentwicklungsumgebungen
  5. Einzelprüfung modularer Messgeräte
  6. Weitere Vorteile von NI PXI

Dieses Whitepaper ist Teil der Serie "Was macht PXI zu NI PXI?". 

 

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Überblick

Mit softwaredefinierten modularen Messgeräten können Anwender flexible Testsysteme entwerfen und implementieren, die sich zügig und vielseitig einsetzen lassen. Von den mehr als 1500 PXI-Produkten auf dem Markt stammen über 450 von National Instruments. Aufgrund dieser Erfolgsgeschichte bieten PXI-Messgeräte von NI mehrere Vorzüge. Das vorliegende Whitepaper beschäftigt sich eingehend mit diesen Vorzügen: Messgeräte für jede beliebige Anwendung, leistungsstarke und qualitativ hochwertige Messungen, Auswahl an Softwarearchitekturen sowie Produktverifizierung.

 

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Messgeräte für jede Anwendung

NI bietet mehr als 500 modulare Messgeräte, die auf den Technologien PXI und PXI Express beruhen. Diese Messgeräte sind vom DC-Bereich bis hin zur Messung von Signalen mit 26,5 GHz erhältlich, darunter ein Digitizer mit der industrieweit höchsten Auflösung von 24 bit und das industrieweit schnellste und präziseste Digitalmultimeter mit 7 ½ Stellen.

Abb. 1: Die modularen Messgeräte von NI bieten die industrieweit höchste Auflösung und Genauigkeit.

 

NI optimiert fortwährend die Leistung seiner modularen PXI-Messgeräte und setzt dabei konsequent auf die Größe von 3 HE. Mit dem Vektorsignalanalysator NI PXIe-5665 bietet NI auf der PXI-Plattform höchste Präzision und Prüfgeschwindigkeit für den HF-Bereich und übertrifft damit sogar industrietaugliche Tischmessgeräte. Die führende Rolle von NI PXI wird weiterhin durch den Digitizer NI PXIe-5186 belegt, eine gemeinsame Entwicklung von National Instruments und Tektronix, dem weltweit führenden Hersteller von Oszilloskopen. Mit einer Bandbreite von 5 GHz und einer Sample-Rate von bis zu 12,5 GS/s ist der NI PXIe-5186 der leistungsstärkste PXI-Digitizer, der derzeit auf dem Markt erhältlich ist.

Tab. 1: Das NI-Portfolio für modulare Messgeräte umfasst Produkte für jede Anwendung.

 

NI verfügt nicht nur über ein umfangreiches Portfolio für modulare Messgeräte, sondern ermöglicht auch den Einsatz von FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays) zusammen mit der PXI-Plattform. Bei FPGAs handelt es sich um eine leistungsstarke Lösung für Anwendungen, für die große Datensätze zu verwalten und zudem Flexibilität und individuelle Anpassung erforderlich sind. Die Hardware NI FlexRIO bietet flexible, benutzerdefinierbare I/O zur Erstellung leistungsstarker rekonfigurierbarer Messgeräte, die mit dem LabVIEW FPGA Module programmiert werden. Das LabVIEW FPGA Module erweitert die grafische Entwicklungsplattform NI LabVIEW, um die Programmierung von FPGAs zu ermöglichen. LabVIEW ist besonders für die FPGA-Programmierung geeignet, weil es Parallelität und Datenfluss eindeutig abbildet, so dass im herkömmlichen FPGA-Design sowohl erfahrene als auch unerfahrene Anwender die Leistung rekonfigurierbarer Hardware voll ausnutzen können. NI FlexRIO stellt ein offenes, benutzerdefinierbares Front-End für den Signalanschluss zur Verfügung und eignet sich somit für Test- und Embedded-Systeme.

Abb. 2: NI FlexRIO ermöglicht die Nutzung von FPGAs für verschiedene Anwendungen und zur Erweiterung der Systemeigenschaften.

 

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Leistungsstarke und qualitativ hochwertige Messungen

In den modularen Messgeräten von NI sind verschiedene proprietäre und patentierte Technologien vereint, so dass eine reibungslose und höchst zuverlässige Funktionsweise selbst bei anspruchsvollsten Anwendungen gegeben ist. Diese Technologien umfassen Folgendes:
• SMC-Architektur (Synchronization and Memory Core)
• Timing- und Synchronisationstechnologie NI-TClk für modulare Messgeräte
• Timing- und Synchronisationstechnologie NI-STC3 für multifunktionale Datenerfassung
• Kalibrieralgorithmus NI-MCal für die Datenerfassung

SMC-Architektur
Die neuesten elektronischen Entwicklungen zeichnen sich durch ihre übergreifende Funktionalität und die zunehmende Verbreitung ineinander verwobener analoger und digitaler Technologie aus. Der Entwurf, die Prototypenerstellung und der Test dieser Systeme, die wie beispielsweise die jüngsten Wireless-Handsets und Set-Top-Boxen einen Mix aus Video-, Audio- und Datensignalen umfassen, erfordert für die Erfassung und Erzeugung digitaler und analoger Signale eine Reihe nahtlos integrierter Hardware, die im Bereich Basisband-Sample-Rate, Klirrfaktor und Timing-Eigenschaften aufeinander abzustimmen ist. Analoge und digitale Messungen können nicht mehr nur von Stand-alone-Systemen mit gänzlich verschiedenen Timing-Engines und nicht ausreichend angepasster analoger Leistung bewältigt werden. Da die Geräte zudem für den Dauereinsatz an den unterschiedlichsten Orten der Welt geeignet sein müssen, ist es erforderlich, dass die Leistungsspezifikationen über einen weiten Temperaturbereich stabil und beständig sind, um einen zuverlässigen Funktionstest mit hohem Durchsatz zu gewährleisten.

NI entwickelte die SMC-Architektur (Synchronization and Memory Core) als gemeinsame Architektur für eine Reihe modularer Hochgeschwindigkeitsmessgeräte, die zur Prüfung konvergierter Geräte eingesetzt werden. Folgende SMC-Merkmale sind für integrierte Mixed-Signal-Systeme für die Prototypenerstellung und für Prüfanwendungen wichtig:
• Flexible Ein- und Ausgangsbereiche
• Großer integrierter Hochgeschwindigkeitsspeicher, pro Kanal auf bis zu 512 MB erweiterbar
• Präzise Timing- und Sychronisations-Engine

Den Kern der SMC-Architektur bildet ein FPGA-Controller, der DataStream-FPGA (DSF), der gewissermaßen die CPU des Messgeräts darstellt. Der Controller verarbeitet alle Anweisungen, empfängt Trigger und Locks, routet Signale extern und verwaltet den Signalverkehr zwischen dem Messgerät und dem Host-Computer.

Abb. 3: SMC-Architektur

 

Weitere Informationen über die SMC-Architektur und ihre Funktionsweise sind dem Whitepaper SMC von National Instruments: die moderne Architektur für Mixed-Signal-Tests zu entnehmen.

T-Clock-Technologie von National Instruments für Timing und Synchronisation modularer Messgeräte
Viele Mess- und Prüfanwendungen erfordern das Timing und die Synchronisation mehrerer Messgeräte, da ein einziges Messgerät nur eine begrenzte Anzahl von Signalausgangs- bzw. -eingangskanälen bietet und/oder gemischte Signalausgangs- und -eingangskanäle benötigt werden. Beispielsweise kann ein Oszilloskop bis zu vier und ein Signalgenerator bis zu zwei Kanäle aufweisen. Anwendungen wie Mixed-Signal-Tests in der Elektroindustrie oder Laserspektroskopie in der Wissenschaft erfordern Timing und Synchronisation für mehrere Kanäle sowie gegebenenfalls die Korrelation digitaler Ein- und Ausgangskanäle mit analogen Ein- und Ausgangskanälen.

Die Chassis der PXI-Plattform weisen integrierte Timing- und Synchronisationsfunktionen auf und stellen so die Kohärenz zwischen den PXI-Modulen her. Außerdem kann die Verteilung von Takten und Triggern bei synchronisierten Hochgeschwindigkeitsgeräten einige Schwierigkeiten bereiten. Die Verzögerungen und Ungenauigkeiten im Timing, die mit der Verwendung von Mehrfachmessgeräten einhergehen, stellen für die Synchronisierung bedeutende Störfaktoren dar, insbesondere bei Hochgeschwindigkeits-Messsystemen. Diese Aspekte, die zu Beginn der Systementwicklung oft übersehen werden, begrenzen die Geschwindigkeit und Genauigkeit synchronisierter Systeme. Bei der Verteilung von Takten und Triggern bereiten vor allem Laufzeitunterschiede zwischen den Kanälen und Jitter Probleme.

NI hat für die Synchronisation ein zum Patent angemeldetes Verfahren entwickelt, bei dem zur Abstimmung von Sample-Takten sowie zur Verteilung und zum Empfang von Triggern eine weitere Signaltaktdomäne verwendet wird. Die T-Clock-Technologie von NI (NI-TClk) hat zweierlei Funktionen:
• Abstimmung der Sample-Takte, sofern dies noch nicht initial durch die Phasenkopplung an den 10-MHz-Referenztakt erfolgt ist
• Präzise Triggerung synchronisierter Geräte

PXI-Express-Chassis sind so konzipiert, dass sie maximal 100 ps Laufzeitunterschied zwischen den Steckplätzen zulassen, was für den Großteil der Anwendungen ausreichend ist. Mithilfe der Technologie NI-TClk lässt sich dieser Laufzeitunterschied auf weniger als 10 ps absenken, so dass eine engere Phasenkohärenz für mehrere Kanäle bei modularen Hochgeschwindigkeitsmessgeräten erzielt wird.

Die Technologie NI-TClk ist flexibel und vielseitig; folgende Anwendungsfälle werden abgedeckt:
• Erweiterung der Synchronisation von einem einzigen PXI-Chassis auf mehrere PXI-Chassis für Systeme mit hoher Kanalanzahl, die die Timing- und Synchronisationsmodule NI PXI-665x und NI PXIe-667x verwenden
• Homogene und heterogene Synchronisation: Geräte mit gleichen oder unterschiedlichen Sample-Raten, die interne oder externe Sample-Takte verwenden

Durch die Synchronisation mithilfe von NI-TClk soll erreicht werden, dass Geräte gleichzeitig auf Trigger ansprechen; „gleichzeitig“ bedeutet zur selben Sample-Periode mit enger Korrelation der Sample-Takte. Die Synchronisation mit NI-TClk erfolgt, indem jedes Gerät einen Triggertakt erzeugt, der vom Sample-Takt abgeleitet ist. Die Trigger werden mit einem TClk-Puls synchronisiert. Dabei handelt es sich um ein Gerät, das den Trigger von einer externen Quelle empfängt oder ihn intern erzeugt und dann das Signal an einer fallenden Flanke von TClk an alle Geräte einschließlich sich selbst aussendet. Alle Geräte reagieren auf den Trigger bei der folgenden steigenden Flanke von TClk.

Weitere Informationen über die Technologie NI-TClk und ihre Funktionsweise sind dem Whitepaper T-Clock-Technologie von National Instruments für Timing und Synchronisation modularer Messgeräte zu entnehmen.

Timing- und Synchronisationstechnologie NI-STC3 für multifunktionale Datenerfassung
Die Timing- und Synchronisationstechnologie NI-STC3 bietet eine neuartige Leistungsfähigkeit für die multifunktionalen Datenerfassungsgeräte der X-Serie von NI. Die Technologie ist besonders bedeutend für Funktionen wie anspruchsvolle Digitalsignalverarbeitung, Timing, Triggerung, Synchronisation, Counter/Timer und Bus-Mastering.

Bei einem mehrfach triggerbaren Task handelt es sich um einen Mess-Task, der bei jedem Auftreten eines bestimmten Trigger-Ereignisses eine vordefinierte Operation ausführt. In den früheren Phasen der Synchronisations- und Timing-Technologie ließen sich Counter-Operationen lediglich wiederholt triggern, was wiederholt triggerbare Sample-Takte für andere Tasks bereitstellte, jedoch recht komplexen Code erzeugte. Die Technologie NI-STC3 ermöglicht für alle Erzeugungs- und Erfassungs-Tasks inhärente wiederholbare Triggerung.

Die Technologie NI-STC3 stellt zudem eine schnellere Zeitbasis von 100 MHz bereit und ersetzt die 80-MHz-Zeitbasis, die von Geräten vorheriger Generationen für viele Counter-Anwendungen genutzt wurde. Die Zeitbasis von 100 MHz wird auch zur Erzeugung analoger und digitaler Sample-Raten eingesetzt, während es sich in vorherigen Geräten noch um eine Zeitbasis von 20 MHz handelte. Bei der Erzeugung arbiträrer Sample-Raten kann die erzeugte Taktrate nun deutlich näher an der vom Anwender geforderten Rate liegen, da die Geschwindigkeit nun um das Fünffache gesteigert ist. Zudem reduzieren die schnellere Zeitbasis und das verbesserte Front-End des Geräts die Zeit zwischen Triggerung und der ersten Flanke des Taktsignals, wodurch die Reaktionszeit des Geräts auf die Trigger verkürzt wird.

Außerdem ermöglicht die Technologie NI-STC3 für die gepufferte zählergestützte Erfassung gegenüber vorherigen Geräten verbesserte Funktionen speziell im Bereich gepufferter Perioden- und Frequenzmessungen. Als Timing-Typ kann neben „Implizit“ nun auch „Sample-Takt“ gewählt werden. Beim Timing-Typ „Sample-Takt“ erfolgen gepufferte Frequenz- und Periodenmessungen durch Verwendung einer internen Zeitbasis (gezählt von einem Embedded-Counter) sowie des gewünschten Signals bis zur ansteigenden Flanke des Sample-Takts. Der Sample-Takt ist jedoch ein Signal, das zu spezifizieren und zu generieren ist. Die ideale Frequenz der internen Zeitbasis wird anschließend durch die tatsächliche Frequenz geteilt, um die effektive Frequenz bis zur nächsten Sample-Flanke zu ermitteln.

Die Technologie NI-STC3 bietet zudem verschiedene Funktionen für die Digital-I/O- und PFI-Leitungen bei Geräten der X-Serie. Dazu gehören programmierbare Einschaltzustände, Watchdog-Timer, Ereigniserkennung und neuartige PFI-Filter.

Mit der Technologie NI-STC3 lassen sich nun fortschrittlichere analoge, digitale und zählergestützte Operationen ausführen. Zudem lassen sich Anwendungen, die vorher zusätzliche Onboard-Ressourcen in Anspruch nahmen oder schwierig zu programmieren waren, nun unabhängig und mit weniger NI-DAQmx-Code ausführen.

Weitere Informationen über die Technologie NI-STC3 und ihre Funktionsweise sind dem Whitepaper Die Timing- und Synchronisationstechnologie NI-STC3 zu entnehmen.

Kalibrieralgorithmus für die Datenerfassung mit NI-MCal
Bei NI-MCal handelt es sich um einen softwarebasierten Kalibrieralgorithmus, der ein Polynom dritter Ordnung erzeugt, um die drei häufigsten Fehlerquellen bei der Spannungsmessung zu beheben: Offset, Verstärkung und Nichtlinearität. NI-MCal stützt sich auf softwarebasierte Messwertkorrekturen und kann jeden verfügbaren Bereich mit einem eindeutigen Polynom korrigieren, was hardwarebasierte Kalibrierung nicht leisten kann.

Der Algorithmus NI-MCal wird ausgeführt, wenn eine Selbstkalibrierfunktion aus einer Software wie LabVIEW aufgerufen wird. Auf einem gewöhnlichen modernen PC benötigt NI-MCal weniger als 10 Sekunden zur Charakterisierung von Nichtlinearität, Verstärkung und Offset, um die Korrekturpolynome im Onboard-EEPROM zu speichern. Nachfolgende Messungen werden automatisch von der Gerätetreibersoftware skaliert, bevor diese durch die Anwendungssoftware an den Anwender zurückgesendet werden. Im Gegensatz zu anderen Selbstkalibrierungsschemata können bei NI-MCal kalibrierte Daten von jedem Kanal in einem Scan ausgegeben werden, selbst wenn die Kanäle unterschiedliche Eingangsbereiche aufweisen. Dies ist möglich, weil NI-MCal für jeden Eingangsbereich des Geräts Korrekturpolynome ermittelt, speichert und anwendet. Andere Selbstkalibrierungsmechanismen verwenden Hardwarekomponenten für die Datenkorrektur und können Korrekturfunktionen nicht ausreichend schnell dynamisch laden, um Genauigkeit bei mehreren Eingangsbereichen in einem einzelnen Scan zu gewährleisten. Stattdessen nutzt NI-MCal Datenkorrektur-Software, die kanalspezifische Korrekturfunktionen auf einfache Weise laden und anwenden kann, auch wenn Scans bei maximaler Geschwindigkeit laufen.

Im Gegensatz zu anderen Verfahren der Selbstkalibrierung korrigiert NI-MCal Nichtlinearitätsfehler und wendet zusätzlich kanalspezifische Datenkorrekturfunktionen für alle Kanäle in einer Scansequenz an. NI-MCal überwindet die Grenzen von Hardwarekomponenten, die traditionell für Gerätefehlerkorrekturen eingesetzt werden, und nutzt stattdessen die Leistung und Geschwindigkeit von Software und PC-gestützter Verarbeitung, so dass die Messlatte für Messgenauigkeit angehoben und Geräte-Selbstkalibrierung neu definiert wird.

Weitere Informationen über die Technologie NI-MCal und ihre Funktionsweise sind dem Whitepaper Kalibriermethode NI-MCal zur Verbesserung der Messgenauigkeit zu entnehmen.

 

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Auswahl an flexiblen Softwareentwicklungsumgebungen

Abb. 4: Kürzere Entwicklungszeiten dank der grafischen Programmierung in LabVIEW

 

Die modularen PXI-Messgeräte von NI sind kompatibel zu Windows- und Echtzeitbetriebssystemen für Anwendungen, die deterministische Ausführung und gängige Linux-Distributionen erfordern. Dadurch erhalten Anwender die für den Entwurf modularer Mess-, Steuer- und Regelsysteme erforderliche Flexibilität.

Windows-Betriebssysteme
Entwicklung und Einsatz Windows-gestützter PXI-Systeme erfolgen in exakt derselben Weise wie bei Windows-basierten Standard-PCs. Aus diesem Grund müssen bestehende Anwendungssoftware und Programmiermethoden nicht umgeschrieben werden, wenn von einem PC-basierten auf ein PXI-basiertes System migriert werden soll oder umgekehrt.

Bei Verwendung von PXI lassen sich Entwicklungszeiten reduzieren sowie Messgeräte rasch automatisieren. Dafür kommt entweder die intuitive grafische Programmiersprache NI LabVIEW zum Einsatz, bei der es sich um einen Industriestandard im Testbereich handelt, oder NI LabWindows™/CVI für die Entwicklung in C. Andere Programmiersprachen wie Visual Studio .NET, Visual Basic und C/C++ können ebenfalls eingesetzt werden.

Zudem können PXI-Controller Anwendungen ausführen, die mit einer Testmanagementsoftware wie NI TestStand entwickelt wurden. Weitere Informationen zur Entwicklung von Prüfarchitekturen für PXI sind dem Whitepaper Entwicklung einer modularen Softwarearchitektur zu entnehmen.

Echtzeitbetriebssysteme
Alternativ zu Windows-gestützten Systemen können für zeitkritische Anwendungen Echtzeit-Softwarearchitekturen eingesetzt werden, bei denen deterministische Zykluszeiten und die Durchführung von Aufgaben ohne Tastatur, Maus und Monitor (Headless-Betrieb) erforderlich sind. Echtzeitbetriebssysteme bieten die Möglichkeit zur Priorisierung von Aufgaben, so dass die kritischste Aufgabe im Bedarfsfall immer zuerst bearbeitet wird, was Jitter reduziert. Die Entwicklung von Echtzeitsystemen lässt sich durch den Einsatz der Echtzeitversionen industrieller Entwicklungsumgebungen wie die Module LabVIEW Real-Time und LabWindows™/CVI Real-Time vereinfachen. Beim Erstellen von dynamischen oder Hardware-in-the-Loop-Testsystemen für PXI können Anwender Echtzeitprüfsoftware wie NI VeriStand einsetzen, um Entwicklungszeiten weiter zu reduzieren. Im Portal für Echtzeitmessungen erfahren Sie mehr über deterministische Tests.

Linux-Betriebssysteme
NI unterstützt auch auf gängigen Linux-Distributionen viele Hardwaregeräte, darunter modulare Messgeräte der PXI-Plattform. Im Linux-Portal von National Instruments erfahren Sie mehr über die Unterstützung von Linux.

Treibersoftware für Mess-, Steuer- und Regelanwendungen
Die modularen Messgeräte von NI verfügen über robuste Softwareschnittstellen wie der NI Measurement & Automation Explorer (MAX), NI-DAQmx, Virtual Instrument Software Architecture (VISA), Plug-and-play-Treiber für LabVIEW sowie IVI-Treiber (Interchangeable Virtual Instrument). Die Treibersoftware ermöglicht modulare Hardwareschnittstellen für die Konfiguration und Programmierung der Prüfschritte. Die meisten modularen Messgeräte von NI umfassen Softfrontpanels, die für die schnelle Fehlersuche und -behebung des Messgeräts eingesetzt werden können. Diese Treibersoftware trägt dazu bei, dass keine Testprogramme entwickelt werden, die dauerhaft an bestimmte Hardware und Kanäle im Prüfsystem gebunden sind, wodurch Programmcode noch einfacher wiederverwendet werden kann. Nachfolgend werden die einzelnen Komponenten näher betrachtet.

Konfigurationswerkzeug
Ein Konfigurationswerkzeug wie der MAX stellt eine einheitliche Systemansicht der Messhardware dar. Mithilfe des MAX können Anwender Kanalnamen definieren, um Signale zu organisieren oder Skalierungsfunktionen festzulegen, damit digitalisierte Signale in Maßeinheiten umgewandelt werden können. Der bedeutendste Vorzug des Konfigurationsmanagers besteht darin, dass er in Entwicklungsumgebungen integriert werden kann. Diese Integration bietet die Möglichkeit, mehrere Messungen einfach ohne Programmieraufwand in eine einzige Anwendung zu integrieren. Ohne diese Werkzeuge müssen Entwickler unnötig Zeit darauf verwenden, die Messfunktionen programmatisch zu konfigurieren.

Anbindung von Messgeräten
Die Integration traditioneller Messgeräte in die Prüfsoftwareplattform erfordert Technologien wie Plug-and-play-Gerätetreiber und den IVI-Standard, um die Kommunikation mit diesen Systemen und ihre Austauschbarkeit zu ermöglichen. Bei einem Plug-and-play-Gerätetreiber handelt es sich um einen Funktionssatz oder, im Fall von LabVIEW, um VIs, die ein programmierbares Messgerät steuern. Gerätetreiber sorgen dafür, dass Messgeräte vom Computer aus gestartet werden können, und sparen Anwendern Entwicklungszeit und -kosten, da der Umgang mit dem Programmierprotokoll nicht für jedes Gerät erlernt werden muss. Mit gut dokumentierten Open-Source-Gerätetreibern können Arbeitsabläufe angepasst werden, um eine bessere Leistung zu erzielen.

IVI realisiert eine Treiberplattform, die den Austausch von Messgeräten zulässt. Ein IVI-Treiber nutzt eine allgemeine API für jede Art von Messgerät und implementiert den Treiber separat, um mit bestimmten Geräten zu kommunizieren. Durch Trennung der API von der speziellen Treiberimplementierung eines jeden Geräts können Anwender ein System erstellen, in dem ein bestimmtes IVI-konformes Oszilloskop verwendet wird. Nach Einsatz des Systems können Marke und Modell des Geräts geändert werden, ohne dass die Prüfanwendung neu geschrieben werden muss.

Programmierwerkzeuge
Treiber können mehr als eine bedienfreundliche API bieten und zwar indem sie Werkzeuge bereitstellen, die Zeit einsparen und die Entwicklung vereinfachen. Bei I/O-Assistenten handelt es sich um interaktive Werkzeuge für die schnelle Erstellung benutzerspezifischer Messanwendungen. Ein Beispiel eines I/O-Assistenten ist der DAQ-Assistent, der Teil des Treibers NI-DAQmx ist. Der DAQ-Assistent stellt Anwendern ein Bedienfeld zur Konfigurierung gängiger Datenerfassungsparameter zur Verfügung, ohne dass eine Programmierung erforderlich ist. Benutzerfreundliche Assistenten in Verbindung mit leistungsfähigen Programmierumgebungen sind notwendig, um sowohl für eine schnelle Entwicklung als auch für die Fähigkeiten zu sorgen, einer breiten Palette an Anwendungsanforderungen gerecht zu werden.

Beispielprogramme
Zusätzlich zu der oben besprochenen Mess- und Konfigurationssoftware sind im Lieferumfang aller modularen NI-Messgeräte verschiedene Beispielprogramme enthalten. Beispielsweise umfasst der IVI-kompatible Messgerätetreiber NI-DCPower für Präzisions-DC-Quellen Beispielprogramme, die Anwendungen von der einfachen Konfiguration bis hin zu anspruchsvollen Sweeping- und Überwachungsvorgängen demonstrieren.

Abb. 5: In NI-DCPower enthaltene Beispielprogramme

 

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Einzelprüfung modularer Messgeräte

Sobald ein PXI-Prototypendesign in Serie geht, stellt NI sicher, dass jede Produktionseinheit auf Einhaltung der Spezifikation geprüft ist. Jedes modulare Messgerät durchläuft mehrere Stunden lang strenge Tests, mit denen sichergestellt wird, dass es im Einsatz zuverlässig arbeitet. Diese Tests umfassen automatisierte optische Inspektionen (AOI), Schaltkreisprüfungen (ICT), initiale Funktionstests (IFT), Environmental Stress Screening (ESS) sowie funktionale Verifizierungstests (FVT).

Bei der ersten durchgeführten Inspektion, der AOI, wird im Speicher die schematische Darstellung eines bekannten fehlerfreien Produkts mit dem neuen, gerade gefertigten Produkt verglichen, um dieses auf eine eventuell vorhandene Fehlausrichtung der Teile oder auf fehlende Teile zu überprüfen. Bei der ICT wird auf Kurzschlüsse, Leerlaufabschlüsse und Rückwärtskomponenten geprüft, indem der Widerstand zwischen allen Messpunkten der Karte gemessen wird. Der IFT stellt die grundlegende Funktionsweise des Produkts sicher und überprüft die Einschaltsequenz. Das ESS umfasst einen Temperaturkonditionierungstest (TCT) und eine HASS-Prüfung (Highly-Accelerated Stress Screening), bei denen die Leiterplatten unter nichtstimulierten sowie stimulierten Bedingungen auf eine bestimmte Temperatur gebracht und die Antworten überwacht werden. Dieser Vorgang kann mehrere Stunden oder mehrere Tage in Anspruch nehmen. Abschließend durchlaufen alle Funktionseinheiten einen FVT, bei dem alle modularen Messgeräte auf Einhaltung der Spezifikationen kalibriert werden. Bei einigen Messgeräten werden die FVT-Stationen zur Einhaltung der Messgenauigkeit im Wochenrhythmus kalibriert.

Abb. 6: HASS-Temperaturkammer bei National Instruments

 

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Weitere Vorteile von NI PXI

Mehr zu den Designvorteilen der Plattform NI PXI erfahren Sie in den anderen Whitepapern dieser Reihe:

Was macht PXI zu NI PXI?

 

 

The mark LabWindows is used under a license from Microsoft Corporation. Windows is a registered trademark of Microsoft Corporation in the United States and other countries. Tektronix ist eine Marke von Tektronix, Inc.

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