Ajuste de la tasa de lectura de un DMM

Para controlar la tasa de lectura de un DMM, es importante entender los ciclos de medición de un DMM. Las figuras 1 y 2 muestran los ciclos de medición para el NI 407X y NI 4065 respectivamente.  A continuación se ofrece una breve descripción de cada fase del ciclo de medición.

Figura 1: Ciclo de medición NI 407X

Figura 2: Ciclo de medición NI 4065

Fases del ciclo de medición

• Tiempo de conmutación - El tiempo de conmutación interno es necesario para configurar la circuitería analógica del DMM para la siguiente medición. 
• Calibración ADC - Se utiliza para compensar un error de ganancia DMM interno mediante la medición de una referencia de voltaje a bordo extremadamente precisa.  Esta es una característica exclusiva del NI 4070/4071/4072 DMM que le permite intercambiar apropiadamente la velocidad de medición por la precisión a largo plazo.
• Auto Zero - Se utiliza para compensar los desplazamientos internos de DMM midiendo el terreno y ajustando la diferencia.  Para los dispositivos NI 407x, Auto Zero se puede activar o desactivar dependiendo de la precisión deseada.  Para los dispositivos NI 4065, Auto Zero siempre está encendido y no agrega tiempo adicional a la medición.
• Tiempo de asentamiento - Permite tiempo para que los circuitos DMM se asienten antes de tomar una medición.  Siempre que la entrada DMM se conecta a un voltaje o resistencia diferente, el DMM, interactuando con la fuente, se comporta como un circuito RC con un tiempo de asentamiento.
• Tiempo de apertura - El período en el que el DMM está tomando medidas. La resolución, la velocidad de medición y el rechazo de frecuencia son funciones del tiempo de apertura.                                             

Cada parte del ciclo afecta la precisión y resolución de la medición. Por ejemplo, cuanto mayor sea el tiempo de asentamiento, mayor será la resolución. Consulte el archivo de ayuda de los NI Digital Multimeters para obtener más información sobre partes específicas de los ciclos de medición y sus efectos en la medición.

Los documentos de especificaciones tanto para la serie 407x como para la serie 4065 contienen las tasas de lectura máximas que se pueden lograr a diferentes resoluciones.  Por defecto, el controlador DMM elige una velocidad de lectura ligeramente optimizada para tomar una medición más precisa en lugar de alcanzar la velocidad máxima.  Sin embargo, la tasa de lectura se puede ajustar para lograr estas tasas máximas.  Si necesita una velocidad de lectura más rápida a una resolución en particular, lea la sección "Ajuste de la velocidad de lectura" a continuación para obtener más información.

Figura 3: NI 4070 Velocidad de lectura vs resolución Especificaciones

Figura 4: NI 4065 Tasa de lectura vs resolución Especificaciones

La tasa de lectura de un DMM se deriva del ciclo de medición (Tasa de lectura = 1/Período de medición).  Todas las fases del ciclo de medición son ajustadas por el conductor a un ajuste optimizado dependiendo de la medición que se esté utilizando.  Reducir o eliminar cualquier parte del ciclo de medición aumentará la tasa de lectura.  Sin embargo, hacer esto puede tener un efecto en la resolución y precisión de la medición, pero con elecciones cuidadosas puede minimizar el efecto de estos cambios.

Por lo general, hay muchas maneras diferentes de lograr una tasa de lectura deseada.  El Tiempo de Estabilización y el Tiempo de Apertura suelen ser las dos fases más largas del ciclo de medición por lo que si se desea un gran cambio de velocidad considere modificar estas fases.  A continuación se describen todas las fases del ciclo de medición junto con algunas pautas sobre cuándo modificarlas.

Tiempo de conmutación

El tiempo de conmutación es establecido por el conductor y no se puede cambiar programáticamente.  Suele ser un valor muy pequeño.

Calibración ADC (407x solamente)

De forma predeterminada, la calibración de ADC está ACTIVADA cuando se toman mediciones con 6,5 y 7,5 dígitos de precisión.  Si la precisión absoluta no es tan importante para una prueba en particular y solo se desea el cambio en la señal, entonces esto podría desactivarse para aumentar la velocidad de medición.

Auto Zero (ajustable solo en 407x, siempre habilitado en 4065)

De manera similar a la calibración ADC, Auto Zero está activado por defecto cuando se utilizan 6,5 y 7,5 dígitos de precisión.  Auto Zero puede desactivarse para aumentar la velocidad de medición, pero esto puede reducir la precisión absoluta.  Con el 407x, Auto Zero también se puede configurar en ONCE para que solo realice Auto Zero una vez al comienzo de una medición de múltiples puntos para ayudar a aumentar la velocidad. 

Tiempo de estabilización

Los tiempos de liquidación predeterminados varían según la función y el rango especificados.  Cuanto más tiempo tenga que asentarse el convertidor analógico a digital, más precisa será la lectura que produzca.  El tiempo de asentamiento es más importante cuando se miden señales más grandes que varían en el tiempo o cuando se miden altas resistencias.  Si mide señales pequeñas que son bastante consistentes, entonces reducir el tiempo de asentamiento puede ser una buena manera de aumentar la velocidad de medición.

Tiempo de apertura

Cuanto mayor sea el tiempo de apertura, mejor será la resolución. Seleccione tiempos de apertura cortos para una velocidad de medición más rápida. 

Durante el tiempo de apertura muchas mediciones son tomadas por el DMM y básicamente promediadas juntas para devolver una sola muestra.  Adquirir más puntos y promediarlos generalmente cancela más ruido.  Si un sistema se encuentra en un entorno de bajo ruido y se utiliza un blindaje y cableado adecuados, entonces el tiempo de apertura puede reducirse sin experimentar una gran diferencia de resolución.  Otra fuente de ruido es el ruido de la línea eléctrica y el tiempo de apertura se puede configurar en un múltiplo de la línea eléctrica para cancelar cualquier ruido de 50 o 60 Hz.  (1 ciclo de línea eléctrica (PLC) a 60 Hz es 16.67ms)

Al establecer manualmente el tiempo de apertura, se ignora el valor absoluto de la resolución.  Por lo tanto, si especifica una medición de 6,5 dígitos anteriormente en su código, esto determina programáticamente el tiempo de apertura.  Si ajusta manualmente un tiempo de apertura más pequeño, es posible que ya no esté en 6,5 dígitos, ya que el tiempo de apertura está relacionado con la resolución.  Sin embargo, a pesar de que ambos están relacionados, el tiempo de apertura todavía se puede ajustar para lograr tasas de lectura más rápidas, manteniendo la misma resolución dependiendo de la medición. 

Al ajustar las fases del ciclo de medición anteriores, se puede optimizar un DMM para que no solo adquiera a una resolución especificada, sino también a una velocidad más rápida.  Muchas veces se necesita un pequeño cambio en una o más de las fases para lograr la velocidad máxima indicada en las especificaciones. 

Las siguientes secciones están centradas en aplicaciones LabVIEW pero existen las mismas funciones con nombres similares para otros lenguajes basados en texto. Consulte la Referencia de NI-DMM LabVIEW para obtener más información sobre estas funciones.

Ajuste de la tasa de lectura en LabVIEW

La forma más fácil de cambiar la velocidad de lectura es cambiar la resolución, la función de medición o el rango.  Al cambiar estos ajustes, el controlador determinará una tasa de lectura optimizada.  Si estas configuraciones predeterminadas no satisfacen sus necesidades, puede usar otras funciones avanzadas para cambiar la tasa de lectura manualmente. 

Las fases del ciclo de medición descritas anteriormente se pueden modificar en LabVIEW utilizando las funciones mostradas en la Figura 5.  Existen dos VI para cambiar la forma en que se comportan la calibración ADC y el cero automático.  De forma predeterminada, ambos están configurados en Auto para que el conductor pueda decidir cuándo se utilizarán.

Para cambiar el tiempo de asentamiento y el tiempo de apertura se necesita utilizar un nodo de propiedad.  Utilice Ayuda de contexto (Control+H) para obtener más información sobre cómo usar estas propiedades.

Figura 5: Funciones avanzadas utilizadas para modificar el ciclo de medición

Comparación del ciclo de medición y resolución con LabVIEW

El tiempo del ciclo de medición se puede observar usando el "niDMM Get Measurement Period.vi" en la API NI-DMM.  Este VI devuelve el tiempo que se tarda en completar una medición utilizando la configuración actual.

Figura 6: Obtener periodo de medición VI

Para comparar la resolución efectiva, el ejemplo LabVIEW "Maximizing DC Reading Rate.vi", ubicado en el buscador de ejemplos, muestra cómo cambiar el tiempo de apertura también afecta la resolución efectiva de una adquisición.  La resolución del ADC del DMM es constante, pero la resolución efectiva está determinada no solo por el ADC de las placas, sino también por la cantidad de ruido en la señal.  Puede usar este ejemplo para probar su sistema y ver cómo la modificación del tiempo de apertura afecta a su resolución efectiva o libre de ruido.

Puede encontrar mucha más información sobre todas las fases del ciclo de medición en el archivo de ayuda de NI Digital Multimeters.  El archivo de ayuda también incluye los valores predeterminados para muchas de estas fases junto con descripciones de las funciones necesarias para cambiar programáticamente estos valores.