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Häufig gestellte Fragen zur Wireless-Datenerfassung (FAQs)

Allgemeines

Leistungsfähigkeit

Sicherheit

Software

Support und Serviceangebote

Weiterführende Informationen

Allgemeines

Was ist Wireless-Datenerfassung?

Bei Wireless-Datenerfassung handelt es sich um eine Erweiterung der PC-basierten Datenerfassung für Messanwendungen, bei denen kabelgebundene Lösungen ungünstig bzw. nicht realisierbar sind. Die Wireless-Datenerfassungsgeräte von National Instruments bieten IEEE-802.11- oder Ethernet-basierte Übertragung, direkte Sensoranbindung und die Flexibilität von NI LabVIEW für die Fernüberwachung und Steuerung von elektrischen, physikalischen, mechanischen und akustischen Signalen. Mit der Wireless-Datenerfassung werden zwei neue Gehäuse für die Mess-, Steuer- und Regelmodule der C-Serie von NI eingeführt. Das NI WLS-9163 ist ein Einmodulgehäuse für die C-Serie und bietet sowohl 802.11b/g- als auch Ethernet-Anbindung an den Host-PC, während das Einmodulgehäuse NI ENET-9163 nur Ethernet-Anbindung zur Verfügung stellt. Module der C-Serie können direkt an Sensoren angebunden werden und umfassen Signalkonditionierungsfunktionen für eine Auswahl an Messungen, u. a. Temperatur, Digital-I/O mit hohen Spannungen, Dehnung, Beschleunigung, Strom und Spannung. Die Module können für eine Vielzahl an Mess-, Steuer- und Regelanwendungen mit verschiedenen Plattformen, u. a. NI CompactRIO und NI CompactDAQ, sowie mit dem Einmodulgehäuse NI USB-9162 und dem Ethernet-Gehäuse ENET-9163 eingesetzt werden. Das Gehäuse WLS-9163 kann entweder separat oder als Kit mit Modulen der C-Serie als WLS-9xxx-Gerät erworben werden.

Abbildung 1: Jedes NI-Wireless-Datenerfassungskit umfasst das Gehäuse NI WLS-9163 und Module der C-Serie.

Was ist der Unterschied zwischen Wireless-Datenerfassung und einem Wireless-Sensor (Knoten)?

Im Gegensatz zu den meisten Wireless-Sensornetzwerken sind Wireless-Datenerfassungsgeräte darauf ausgelegt, Daten fortlaufend an einen Host-PC oder Laptop zurück zu übertragen. Ein Wireless-Sensorknoten ist in der Regel ein teilweise eigenständiges, batteriebetriebenes Gerät mit geringem Stromverbrauch, das für den langfristigen Einsatz in Anwendungen vorgesehen ist, die Messungen nur alle paar Minuten, Stunden oder Tage erfordern. Wireless-Datenerfassungsgeräte hingegen verhalten sich sehr ähnlich wie ein USB-Datenerfassungsgerät: Ein Host-PC empfängt ständig (in Echtzeit) Daten, so wie sie vom Gerät erfasst werden. Das Datenerfassungsgerät kann zwar auch batteriebetrieben sein, jedoch liegt hier das Hauptaugenmerk auf der Messqualität und nicht auf der Lebensdauer der Batterie. Zudem verwenden Wireless-Datenerfassungsgeräte den weit verbreiteten Wireless-Netzwerkstandard IEEE 802.11, anstelle von ZigBee oder anderen IEEE-802.15.4-Varianten, da er eine höhere Bandbreite und eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten bietet. Des Weiteren können Wireless-Datenerfassungsanwendungen aufgrund des Einsatzes der Treibersoftware NI-DAQmx in NI LabVIEW, LabWindows™/CVI, ANSI C/C++, Microsoft C#, Visual Basic oder Visual Basic .NET entwickelt werden.

Welche Funktionen bieten Wireless-Datenerfassungsgeräte?

Wireless- und Ethernet-Datenerfassungsgeräte von NI können jeweils ein Messmodul der C-Serie aufnehmen. Die Messungen, Funktionen und Spezifikationen werden vom Typ des eingesetzten C-Serien-Moduls bestimmt. Eine gängige 802.11b/g-Funk- oder IEEE-802.3-Ethernet-Verbindung mit 10/100 Mbit/s bietet Anschluss an einen Host-PC. Darüber hinaus ermöglichen zwei digital programmierbare PFI-Kanäle auf der Rückseite jeden Geräts Timing- und Synchronisationsfähigkeiten (z. B. gemeinsamer Trigger und Takte) mit anderen Geräten oder externen Ereignissen. 


Abbildung 2: Rückansicht des Gehäuses NI WLS-9163

1. RJ45-Ethernet-Port 4.Trigger-Anschluss
2. LEDs: WLS-Verbindung, Aktiv, 5. 10/100-LED
Status und Betrieb 6. Verbindungs/Aktiv-LED
3. Neustart 7. Stromanschluss



 Module der C-Serie werden in Wireless-Datenerfassungsgeräten von NI unterstützt?

Folgende Module werden vom NI-Wireless-Datenerfassungsgehäuse unterstützt:

Modul Signal Kanäle Abtastrate Anbindung
Analogeingang
NI WLS-9211 Thermoelement, 24 bit 4 14 S/s Schraubklemmen
NI WLS-9215 Simultane Abtastung, 16 bit 4 100 kS/s pro Kanal Schraubklemmen oder BNC
NI WLS-9219 Universell (11 Modi) 4 100 S/s/Kanal Steckklemmen
NI WLS-9234 IEPE (Beschleunigungsaufnehmer und Mikrofone), 24 bit 4 51,2 kS/s pro Kanal BNC
NI WLS-9237 Dehnungsmessstreifen, 24 bit 4 50 kS/s pro Kanal RJ50
Digital-I/O
NI WLS-9421 Strom ziehendes Digitaleingangsmodul, 11 bis 30 VDC 8 Softwaregetaktet Schraubklemmen oder D-Sub
NI WLS-9472 Strom lieferndes Digitalausgangsmodul, 6 bis 30 VDC 8 Softwaregetaktet Schraubklemmen oder D-Sub
NI WLS-9481 Relaisausgangsmodul, 60 VDC, 250 Veff 4 Softwaregetaktet Schraubklemmen

Tabelle 1: NI-Wireless-Datenerfassungsgeräte
Alle Module der C-Serie »

 

Welche Stromversorgung ist für Wireless-Datenerfassungsgeräte erforderlich?

Wireless- und Ethernet-Datenerfassungsgeräte benötigen Gleichstrom und sind mit 9- bis 30-VDC-Netzteilen kompatibel. Das im Lieferumfang enthaltene 12-VDC-Netzteil kann zur Stromversorgung des Geräts genutzt werden. Alternativ kann mithilfe des enthaltenen Schraubklemmenadapters (Bestellnummer 780702-01) jede Spannungsversorgung von 9 bis 30 VDC an das Gerät angeschlossen werden. Die maximale Leistungsaufnahme für ein WLS-9xxx-Gerät beträgt 4,5 W, die typische Leistungsaufnahme liegt jedoch niedriger. Wird ein 12-VDC-Netzteil verwendet, liegt die Dauerstromaufnahme für ein WLS-9xxx-Gerät in der Regel zwischen 250 und 350 mA (je nach Modul).

Andere Kombinationen mit verschiedenen Kapazitäten und Spannungspegeln sind möglich. Ein Akku (8 x 1,5 V, AA, 2400 mAh, NiMH) ermöglicht bei obigem Beispiel gewöhnlich einen Dauerbetrieb von 6,5 bis 9,5 Stunden. Lithium-Ionen-Batterien für Laptops sorgen für noch längere Betriebszeiten. Wird eine handelsübliche Batterie verwendet, eignet sich das Schraubklemmen-Kit (Bestellnummer 780702-01) zum Anschluss der Batterieleitungen an das WLS-9163.

Auswahl einer geeigneten Batterie für Wireless-Datenerfassungsgeräte »

 

Wie wird ein Wireless-Datenerfassungsgerät angebunden?

Ein Wireless-Datenerfassungsgerät kann mit einem vorhandenen unternehmensweiten Netzwerk verbunden oder in ein separates Netzwerk mit einem Wireless-Router integriert werden. Wireless-Datenerfassungsgeräte unterstützen WPA Enterprise und WPA2 Enterprise (IEEE 802.11i) innerhalb einer bestehenden IT-Infrastruktur. Wird ein separates Netzwerk eingerichtet, können die Sicherheitsstandards WEP, WPA Personal (WPA-PSK) oder WPA2 Personal (WPA2-PSK) verwendet werden. Wireless-Datenerfassungsgeräte unterstützen auch Ad-hoc- oder Peer-to-Peer-Netzwerke, die keine Router oder Access Points erfordern. Der Rechner des Anwenders kann direkt mit dem Wireless-Datenerfassungsgerät kommunizieren.

Was ist im Lieferumfang enthalten?

Jedes Kit für Wireless-Datenerfassungsgeräte des Typs WLS-9xxx besteht aus:

     
  • Wireless-Gehäuse WLS-9163 für Module der C-Serie
  • 12-VDC-Netzteil (länderspezifisches Stromkabel nicht enthalten)
  • Micro-fit-Steckverbinder und Anschlussbausatz (NI 9942)
  • Gummifüße für den Desktop-Einsatz
  • Rundstrahlantenne, 2,4 GHz, 2 dBi
  • NI-DAQmx 8.9 (oder höher) für Windows Vista/XP/2000
  • Datenprotokollierungssoftware LabVIEW SignalExpress LE
  • Erste Schritte für den Einsatz von NI-DAQmx mit NI WLS/ENET-9163

 

Leistungsfähigkeit

Wie schnell können Daten erfasst werden?

Die Geschwindigkeit, mit der Daten erfasst werden können, wird durch zwei Faktoren beeinflusst: das eingesetzte Messmodul der C-Serie und die RF-Umgebung. Das schnellste, derzeit unterstützte Modul der C-Serie ist das NI 9215, das bis zu 100 kS/s simultan an jedem der vier Kanäle erfassen kann. Beide Gehäuse unterstützen die maximale Geschwindigkeit der Module der C-Serie.

Die Qualität der RF-Signale hat ebenfalls Einfluss auf die maximale Datenrate. Mögliche Ursachen für Signalinterferenzen sind beispielsweise andere WAPs sowie Laptops, schnurlose Telefone und Mikrowellen. IEEE 802.11 nutzt bis zu 14 verschiedene Kanäle (abhängig von der Region), um Netzwerkinterferenzen zu vermeiden. Der Einsatz eines offenen 802.11-Kanals kann die Leistungsfähigkeit des Moduls entscheidend verbessern.

Optimierung von Wireless-Netzwerken »

Wie viele Wireless-Datenerfassungsgeräte können gleichzeitig genutzt werden?

Die Anzahl an Geräten, die in einem Wireless-Datenerfassungssystem verwendet werden kann, wird letztendlich durch die Spezifikation des IEEE-Standards 802.11g und die im Wireless-Netzwerk bzw. der Wireless-Umgebung verfügbare Bandbreite begrenzt. Vier Dinge sollten berücksichtigt werden, um herauszufinden, wie viele Wireless-Datenerfassungsgeräte in einem System platziert werden können: die Erfassungsrate, der Messtyp, die Anzahl der Kanäle und die RF-Umgebung. Je schneller Daten erfasst werden, desto mehr TCP/IP-Pakete muss ein Gerät an den WAP oder den Host-PC übertragen. Dasselbe gilt für Messungen mit höherer Auflösung oder für eine höhere Anzahl an Messkanälen. Die Auflösung der Module der C-Serie variiert von 16 bis 24 bit. Die theoretische Bandbreite des 802.11g beträgt 54 Mbit/s. Allerdings wird diese Spezifikation in der Praxis auf etwa 24 Mbit/s begrenzt. Beispielsweise erfordert die Datenübertragung von drei WLS-9234-Modulen mit 24 bit auf allen vier Kanälen mit der vollen Geschwindigkeit von 51,2 kS/s eine Bandbreite von 19,5 Mbit/s. In einer RF-Umgebung ohne Störungen bietet ein offener IEEE-802.11-Kanal hierfür die erforderliche Bandbreite. Wird die Abtastrate reduziert oder ein weiterer WAP hinzugefügt, können zusätzliche Geräte angebunden werden.

Welche Reichweite erreichen Wireless-Datenerfassungsgeräte?

Die Reichweite und Leistungsfähigkeit von Wireless-Datenerfassungsgeräten wird von den Spezifikationen des IEEE-Standards 802.11 abgeleitet. Normalerweise ist mit einer Reichweite von 30 m in einer büroähnlichen Umgebung zu rechnen, in der Hindernisse wie z. B. Trennwände und Büroausstattung die RF-Übertragung verschlechtern können. Bei Umgebungen mit Sichtkontakt oder bei Außenbereichen ist ein Übertragungsweg von 100 m möglich. Es ist zu beachten, dass sich mit einer Erhöhung der Entfernung auch die maximale Erfassungsrate verringern kann. Diese Reichweiten sind Richtwerte und können je nach Wireless-Router, Antenne oder physikalischen Hindernissen stark variieren. Die Reichweite eines Wireless-Netzwerks kann mit zusätzlichen Access Points, Routern mit Hochleistungsantennen oder Wireless-Repeatern ausgedehnt werden. Einige Anbieter zertifizieren ihre Router und Zugangspunkte für den Einsatz mit Hochleistungs- oder Richtantennen. Wireless-Sender und -Antennen müssen zusammen zertifiziert sein, um den Abschnitt 15 der FCC-Richtlinien (USA, Kanada) bzw. europäische Richtlinien zu erfüllen. Viele handelsübliche Wireless-Router können auch als Repeater eingesetzt werden, um den Abdeckungsbereich eines Wireless-Netzwerks zu erweitern.

Reichweite vs. Durchsatz bei IEEE 802.11 »

Welche Synchronisationsfunktionen stellen Wireless-Datenerfassungsgeräte bereit?

Zwei digitale PFI-Kanäle an jedem Wireless- oder Ethernet-Datenerfassungsgerät erfassen Start-, Pause- und Referenztrigger. Sie bieten zusätzlich die Möglichkeit, einen Abtasttakt zu importieren oder exportieren, um Messungen mit anderen Datenerfassungsgeräten oder externen Ereignissen zu synchronisieren.

Beispielcode für die Synchronisation von Wireless-Datenerfassungsgeräten »

Was versteht man unter Isolierung?

Die meisten Module der C-Serie (einschließlich der Module, die mit Wireless- und Ethernet-Datenerfassungsgeräten eingesetzt werden können) bieten Isolierung, damit die Qualität und Sicherheit von Messungen verbessert werden kann.

Durch Isolierung werden Sensorsignale, die Hochspannungstransienten oder Rauschen ausgesetzt sein können, elektrisch und physikalisch von der Versorgungsspannung auf der Backplane getrennt. Isolierung bietet viele Vorteile, u. a.:

 
  • Schutz teurer Ausstattung, des Anwenders und der Daten gegen Transientenspannungen
  • Verbesserte Störunempfindlichkeit
  • Beseitigung von Masseschleifen
  • Verbesserte Unterdrückung von Gleichtaktspannungen

Mehr zum Thema Isolierung finden Sie im Tutorium Isolierungstechnologien für zuverlässige Industriemessungen.

Sicherheit

Welche Sicherheitsfunktionen stellen Wirless-Datenerfassungsgeräte bereit?

NI-Wireless-Datenerfassungsgeräte nutzen den höchsten kommerziell verfügbaren Sicherheitsstandard für Wireless-Netzwerke IEEE 802.11i (auch bekannt als WPA2 Enterprise), einschließlich Netzwerkauthentifizierung und Datenverschlüsselung. Die Authentifizierung stellt sicher, dass nur berechtigte Geräte Zugriff aufs Netzwerk haben und die Verschlüsselung verhindert, dass Datenpakete abgefangen werden. IEEE-802-11-basierte Sicherheitsstandards werden seit mehr als zehn Jahren im IT-Bereich eingesetzt und sind weltweit verbreitet. Aufgrund des gängigen Sicherheitsprotokolls können Wireless-Datenerfassungsgeräte sicher in bestehende IT-Netzwerke integriert werden.

Was bedeutet 128-bit-AES-Verschlüsselung?

Der Advanced Encryption Standard (AES) wurde von der IEEE-802.11i-Arbeitsgruppe als bevorzugter Verschlüsselungsalgorithmus zur Sicherung in Wireless-Netzwerken gewählt. AES nutzt einen 128-bit-Algorithmus, der wesentlich schwerer zu entschlüsseln ist, als der RC4-Algorithums. Dieser wird häufig von älteren Verschlüsselungsstandards, wie Temporal Key Integrity Protocol (TKIP) und Wired Equivalent Privacy (WEP), wird. Das amerikanische National Institute of Standards and Technology (NIST) entschied sich für AES als Verschlüsselungsstandard für alle US-Regierungsbehörden. (Die Veröffentlichung FIPS publication 197 beschreibt diese Anforderungen detailliert.) Alle Wireless-Datenerfassungsanwendungen für Regierung oder Militär nutzen AES zur Datenübertragung.

Was bedeutet Authentifizierung?

Bei der Netzwerkauthentifizierung handelt es sich im Grunde um die Client-Zugangskontrolle. Bevor ein Client (etwa ein Wireless-Datenerfassungsgerät) mit einem Wireless Access Point kommunizieren kann, muss er sich im Netzwerk identifizieren. Es gibt zwei grundlegende Arten der Authentifizierung: serverbasiert und auf Basis der Pre-Shared-Key-Methode. Die meisten unternehmensweiten Netzwerke haben mindestens einen Authentifizierungs-Server, der in vielen Fällen mit RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service) arbeitet. Netzwerke auf Basis von IEEE 802.11i (WPA2) nutzen den anschlussbasierten Authentifizierungsstandard IEEE 802.1X und das Extensible Authentication Protocol (EAP) zur Steuerung des Zugangs. Wireless-Datenerfassungsgeräte unterstützen mehrere EAP-Methoden, darunter LEAP, PEAP, EAP-TLS und EAP-TTLS. Das Pre-Shared-Key-Verfahren kann auch eingesetzt werden, wenn im Netzwerk kein Authentifizierungsserver vorhanden ist.

Software

Wie werden Wireless-Datenerfassungsgeräte programmiert?

Alle Wireless- und Ethernet-Datenerfassungsgeräte verwenden dieselbe Treibersoftware NI-DAQmx wie zahlreiche andere PCI-, PXI- und USB-Datenerfassungsgeräte von National Instruments. Die Treibersoftware NI-DAQmx steuert jeden Aspekt eines Datenerfassungssystems, von der Konfigurierung bis zur Programmierung. Mithilfe der Software NI-DAQmx können Anwender Messungen schnell konfigurieren und erfassen, indem sie den DAQ-Assistenten einsetzen. Außerdem können sie automatisch Programmcode erzeugen, um schnell mit Anwendungen zu beginnen. NI-DAQmx umfasst auch virtuelle Kanäle, die Rohdaten automatisch in physikalische Einheiten umwandeln. Da dieselbe Treiberschnittstelle zur Programmierung neuer Wireless-Datenerfassungsgeräte eingesetzt werden kann, ist die Einbindung von Wireless-Anbindungen in bestehende Anwendungen einfach.

Welche Software wird mit Wireless-Datenerfassungsgeräten ausgeliefert?

Neben NI-DAQmx sind auch die Konfigurationssoftware Measurement & Automation Explorer (MAX) und die Datenprotokollierungssoftware LabVIEW SignalExpress LE in allen Wireless- und Ethernet-Datenerfassungsgeräten enthalten. Mit dem MAX lassen sich Wireless- und Ethernet-Geräte zügig konfigurieren und testen. LabVIEW SignalExpress ist eine interaktive Messsoftware zur schnellen Erfassung, Analyse und Darstellung von Daten von hunderten Datenerfassungs- und Messgeräten, ohne Programmieraufwand. Mehr über LabVIEW SignalExpress LE erfahren Sie unter ni.com/labview/signalexpress/d.

Welche Entwicklungsumgebungen eignen sich für die Wireless-Datenerfassung?

Wireless- und Ethernet-Datenerfassungsgeräte sind mit Entwicklungsumgebungen kompatibel, die mit NI-DAQmx arbeiten. Dazu gehören:

 
  • LabVIEW 7.x oder höher1
  • LabVIEW SignalExpress LE oder höher
  • NI LabWindows™/CVI 7.x oder höher
  • NI Measurement Studio 7.x oder höher
  • ANSI C/C++
  • C#
  • Visual Basic .NET
  • Visual Basic 6.0

1Wireless- und Ethernet-Datenerfassungsgeräte werden nicht vom LabVIEW Real-Time Module unterstützt.

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Support und Serviceleistungen

Wie erhalte ich technischen Support für Wireless-Datenerfassungsgeräte?

NI bietet umfassende Supportoptionen über ni.com/support/d. Sie erreichen unsere Supportingenieure via Telefon, E-Mail oder direkt online über die Website. Darüber hinaus bietet die Website ni.com jedem Kunden eine reichhaltige Palette an Ressourcen – von Hilfestellungen für den Einsteiger bis hin zu Tipps für Experten der Wireless-Datenerfassung. Die Online-Ressourcen beinhalten unter anderem:

  • Treiber und Updates für NI-DAQmx und andere Messprodukte zum Herunterladen
  • Über 3000 Einträge in der KnowledgeBase
  • Produkthandbücher im PDF-Format und Hilfedateien zum Herunterladen
  • Mehr als 3000 Beispielprogramme
  • Tutorien und Application Notes

Welche Garantieleistungen werden mit Wireless-Datenerfassungsgeräten angeboten?

Für alle Wireless- und Ethernet-Datenerfassungsgeräte gibt es eine Garantie von einem Jahr ab Auslieferungstag auf Verarbeitungs- und Materialfehler. Durch die erweiterten Garantieoptionen kann der Wartungszeitraum auf zwei oder mehr Jahre ausgedehnt werden. Wenden Sie sich dazu an Ihren Vertriebsmitarbeiter von NI.

Weiterführende Informationen

Die Marke LabWindows wird unter Lizenz der Microsoft Corporation verwendet. Windows ist ein in den USA und anderen Ländern eingetragenes Warenzeichen der Microsoft Corporation.