Technologie CompactDAQ

Aperçu

Ce document décrit certaines des technologies et fonctionnalités cachées qui font du CompactDAQ un système d'acquisition de données simple et complet. Conçus pour la performance, ces contrôleurs et ces châssis sont le résultat des nombreuses années d'expérience acquise dans le domaine du test et de la mesure. Bon nombre des technologies traitées dans cet article distinguent le CompactDAQ des autres matériels du marché.

Contenu

Modules de la Série C

Vous pouvez faire votre choix parmi plus de 60 modules de la Série C dédiés à différents types de mesures : température (thermocouples, RTD), tension, courant, résistance, déformation, numériques (TTL et autres), accélération et son (microphones). Le nombre de voies sur chaque module va de 3 à 32, afin de répondre au mieux aux spécifications de chaque système. Les modules de la Série C combinent le conditionnement du signal, la connectivité, et l'acquisition de données en un seul matériel compact pour chaque type de mesure, ce qui réduit la complexité du système et améliore la précision des mesures. Vous pouvez les insérer dans un châssis ou dans un contrôleur de la Série C pour créer toute une variété de systèmes, mais aussi utiliser un grand nombre de voies et de types de mesure dans un même système en sélectionnant les modules souhaités et en les installant dans l'un des systèmes de la Série C. Le CompactDAQ vous donne la possibilité de construire le système qui sera parfaitement adapté aux besoins de votre application de mesure.

Figure 1. Choisissez parmi plus de 60 modules de la Série C.

Processeur intégré et stockage

Les contrôleurs CompactDAQ favorisent l'intégration de votre système d'acquisition de données en combinant le processeur et le stockage de données avec l'acquisition et le conditionnement de signaux dans un format réduit et durci. NI a établi un partenariat avec Intel pour intégrer les derniers processeurs industriels – Atom double-cœur, i7 et les puces Celeron – au marché de l'acquisition de données.

En savoir plus sur les avantages des contrôleurs CompactDAQ.

Conception mécanique

Le placement et l'installation de l'instrumentation sont des éléments importants dans l'environnement de test. Vous pouvez minimiser le bruit électrique environnant en plaçant votre instrumentation à proximité du sujet à tester, car les signaux numériques utilisés par les protocoles USB, Ethernet et WiFi 802.11 (entre autres) sont moins sensibles aux interférences électromagnétiques. Le matériel CompactDAQ est conçu pour mesurer un grand nombre de voies dans un boîtier compact et durci qui peut être placé près de l'unité sous test. Les systèmes CompactDAQ incluent les fonctionnalités de conception mécanique suivantes :

Châssis durci et polyvalent avec options de montage flexibles

  • Capacité à accueillir 1, 4 ou 8 modules de la Série C
  • Capacité de transfert de données via USB, Ethernet ou WiFi 802.11, ou de manière autonome avec un ordinateur embarqué
  • Construction métallique A380 pour la durabilité
  • Résistance aux chocs jusqu'à 30 g et aux vibrations jusqu'à 0,3 geff en fonctionnement, conformément aux normes IEC-60068-2-27/64 pour la plupart des châssis
  • Résistance aux chocs jusqu'à 50 g et aux vibrations jusqu'à 5 g en fonctionnement, conformément aux normes IEC-60068-2-27/64 pour les châssis cDAQ-9188XT et les contrôleurs cDAQ-9134
  • Gamme de température fonctionnelle entre -20 et +55 °C pour la plupart des châssis
  • Gamme de température fonctionnelle entre -40 à +70 °C pour les châssis cDAQ-9188XT et les contrôleurs cDAQ-9134
  • Kits de montage sur panneau, en baie, sur rail DIN et sur table
  • Schémas dimensionnels 2D et 3D (voir l'onglet Ressources des pages des modèles)

 

Figure 2. Les châssis CompactDAQ sont disponibles en version à 1, 4 ou 8 emplacements.

Maintien des câbles (de signaux et autres) pour des connexions robustes

  • La connexion de l'alimentation est fixée au châssis avec des vis et comporte une coque protectrice pour la sécurité
  • Le câble USB se fixe au châssis USB avec une vis de boîtier (câble USB à verrouillage inclus dans les kits de châssis USB)
  • Le câble Ethernet se fixe par un mécanisme de loquet (câble Ethernet standard vendu séparément)
  • Pour tous les modules, des protections de connecteurs sont disponibles afin d'empêcher la déconnexion des câbles ; elles sont livrées avec le module ou disponibles en tant qu'accessoires
  • Les tests de chocs et de vibrations sont réalisés alors que les câbles de signaux des modules et les câbles d'alimentation et de communication sont connectés

Lignes de déclenchement intégrées pour l'importation et l'exportation d'horloges numériques

  • Les châssis USB et Ethernet à 8 emplacements ont deux connexions BNC pour les lignes de déclenchement
  • Les contrôleurs cDAQ-9132 et cDAQ-9134 comportent un connecteur SMB pour le déclenchement
  • Bande passante capable de supporter une horloge de 1 MHz maximum
  • Possibilité de synchronisation de plusieurs systèmes (la synchronisation de systèmes n'est pas compatible avec certains modules ; reportez-vous au manuel du châssis)

 

Figure 3. Gros plan sur l'entrée d'alimentation, les lignes de déclenchement BNC et le port USB à verrouillage du cDAQ-9178

Synchronisation automatique des modules et des voies

  • Des modules supplémentaires peuvent être connectés pour ajouter davantage de types de mesures et de voies au système
  • Les modules sont échangeables à chaud et autodétectés une fois qu'ils sont insérés dans un châssis CompactDAQ
  • Un seul système CompactDAQ peut transférer en continu et simultanément les signaux des entrées analogiques, des sorties analogiques, des entrées numériques et des sorties numériques
  • Plusieurs châssis CompactDAQ peuvent être synchronisés avec le module NI 9469 et un câble RJ-50

Visitez la page sur les modèles de châssis CompactDAQ pour consulter les prix et obtenir des informations relatives aux commandes.

Multiplicité des moteurs de cadencement pour plusieurs vitesses d'acquisition

Le convertisseur A/N est un élément essentiel au système d'acquisition de données. Les C A/N s'appuient sur des signaux d'horloge pour déterminer quand acquérir des échantillons. Bon nombre de systèmes ont plusieurs C A/N qui partagent la même horloge pour synchroniser les mesures de toutes les voies. Les systèmes CompactDAQ présentent l'avantage d'être flexibles en matière de moteurs de cadencement et sont en mesure de dépasser cette synchronisation standard.

Moteurs de cadencement multiples pour fréquences multiples

Les châssis CompactDAQ sont dotés de trois moteurs de cadencement d'entrées analogiques. Ceci permet aux programmeurs de répartir toutes leurs entrées analogiques en un maximum de trois groupes appelés « tâches ».

  • Chaque tâche peut s'exécuter à une fréquence différente, comme l'illustre la Figure 3, ce qui est idéal lorsque des mesures de température, souvent lentes, sont combinées avec des mesures plus rapides, comme des mesures acoustiques ou de vibration
  • Les trois tâches fonctionnent indépendamment, sont accessibles à partir de plusieurs boucles ou threads d'un programme, et peuvent être démarrées en même temps
  • Toutes les voies d'une même tâche sont automatiquement synchronisées. Si un module multiplexé est combiné dans une tâche avec un module d'échantillonnage simultané, la première voie du module multiplexé est synchronisée et les voies suivantes de ce module sont balayées les unes après les autres
  • Toutes les voies d'une tâche, simultanées ou multiplexées, sont renvoyées à la fréquence d'échantillonnage spécifiée
  • Si vous le souhaitez, vous pouvez placer tous les modules dans une seule tâche. Dans ce cas, toutes les voies sont synchronisées sur la même horloge

Moteurs de cadencement désignés pour les entrées numériques et analogiques

Le système CompactDAQ a été conçu pour effectuer jusqu'à sept tâches simultanément. Vous pouvez choisir entre plusieurs tâches :

  • Entrée analogique avec jusqu'à trois moteurs de cadencement
  • Entrée numérique avec un moteur de cadencement désigné
  • Sortie numérique avec un moteur de cadencement désigné
  • Sortie analogique avec un moteur de cadencement désigné
  • Tâches de compteur/timer pour les mesures d'encodage en quadrature, de PWM, d'événement, de période ou de fréquence (le châssis CompactDAQ comporte quatre compteurs/timers intégrés accessibles via un module numérique)

En disposant d'une ressource désignée, les tâches de sorties numériques et analogiques peuvent s'exécuter indépendamment sans devoir partager un signal d'horloge avec une autre tâche. Ceci facilite la programmation et la rend plus intuitive. Les ressources désignées peuvent être partagées avec les autres sous-systèmes du châssis. Vous pouvez par exemple partager l'horloge d'entrée numérique avec l'horloge de sortie analogique pour générer une tension sur chaque front montant ou descendant de l'entrée numérique.

Les moteurs de cadencement multiples et la capacité d'acheminer et de partager les ressources donnent à CompactDAQ une flexibilité inégalée par la plupart des systèmes d'acquisition de données standard.

Figure 4. Cette image représente plusieurs tâches d'entrée analogique s'exécutant à des fréquences différentes dans le même châssis.

Fonctionnalité de comptage avancée avec la technologie NI-STC3

Certains des éléments de la technologie de base du châssis CompactDAQ sont partagés avec les autres produits d'acquisition de données NI. Cette technologie est connue comme étant la troisième génération du contrôleur de cadencement de système, NI-STC3. Bon nombre de matériels utilisent des horloges et des oscillateurs standard pour le cadencement du système. La technologie NI est dédiée à l'optimisation des performances, en commençant par les moteurs de cadencement, et s'appuie sur 30 ans d'expérience en matière d'instrumentation sur PC. La technologie NI-STC3 consiste en du code source propriétaire intégré dans un circuit ASIC ; c'est elle qui distingue les systèmes comme le CompactDAQ de tous les autres matériels du marché.

Quatre compteurs/timers 32 bits perfectionnés

  • Vous pouvez utiliser des compteurs pour le comptage d'événements, les mesures d'encodeur en quadrature et les mesures de PWM, de génération de train d'impulsions ou de fréquence.
  • Les compteurs NI-STC3 sont perfectionnés car ils contiennent un compteur auxiliaire embarqué ou sur carte. Celui-ci n'est pas directement accessible par l'utilisateur, mais le driver y accède pour certaines mesures de fréquence. Habituellement, ces processus requièrent deux compteurs en cascade, mais la technologie NI-STC3 permet à ces compteurs perfectionnés de faire plus avec moins de ressources.
  • Vous pouvez partager des ressources pour synchroniser des tâches de compteur avec d'autres tâches numériques ou analogiques.

 

Figure 5. Diagramme du compteur 0 et du générateur de fréquences

Générateur de fréquences intégré

  • Horloges de base 10 MHz, 20 MHz, et 100 kHz
  • 16 diviseurs (n = 1..16)
  • Sortie via un module numérique à cadencement matériel installé ou des lignes de déclenchement BNC intégrées (limite de 1 MHz pour la bande passante sur les lignes de déclenchement intégrées)

Fonctionnalités numériques et de compteur avancées

  • Événement Détection de changement
  • Déclenchement matériel (démarrage, référence et pause)
  • Terminaux PFI (Programmable Function Interface) utilisés pour les signaux de cadencement d'entrée/sortie des fonctions analogiques, numériques et de compteur
  • 8 fonctions d'entrée de compteur
  • 5 fonctions de sortie de compteur

Technologie NI Signal Streaming

Les bus de communication – comme USB, Ethernet et WiFi 802.11 – ont une structure de données standardisée et une méthode de communication définie entre le périphérique et l'hôte, mais tous les périphériques ne sont pas créés de manière égale. La technologie brevetée NI Signal Streaming a été développée pour assurer un fonctionnement plus efficace des périphériques d'acquisition de données NI, en respectant les normes de ces bus. Bon nombre de produits grand public n'ont besoin que d'un ou deux flux de données directionnels. Les lecteurs de musique et les périphériques de stockage déplacent souvent de grandes quantités de données dans une direction, depuis le PC hôte ou vers celui-ci. Les systèmes de test comportent généralement plusieurs entrées et sorties s'exécutant simultanément. La technologie NI Signal Streaming permet un transfert continu de données haute vitesse bidirectionnel depuis et vers le système CompactDAQ.

Figure 6. La technologie NI Signal Streaming permet le transfert continu des données, parallèlement à de nombreuses tâches, pour une utilisation minime du processeur.

En savoir plus sur la technologie NI Signal Streaming.

Logiciels adaptés au matériel CompactDAQ

Les systèmes CompactDAQ vous permettent de développer des applications de test et de mesure dans de nombreux environnements de programmation, notamment ANSI C/C++, Visual C#, and Visual Basic .NET. Toutefois, une intégration étroite entre le matériel et le logiciel fait de LabVIEW le meilleur environnement de développement graphique pour utiliser votre système CompactDAQ au maximum de ses capacités avec un effort de programmation minimal.

LabVIEW est un environnement de programmation graphique utilisé pour développer des systèmes de contrôle, de test et de mesure au moyen d'icônes graphiques intuitives et de fils de liaison qui ressemblent à un organigramme. LabVIEW offre une intégration sans pareil avec plusieurs milliers de matériels, dont le système CompactDAQ, et fournit des centaines de bibliothèques intégrées pour l'analyse de données avancée et la visualisation de données. Vous pouvez automatiser des mesures à partir de plusieurs périphériques, analyser des données en temps réel et créer des rapports personnalisés en quelques minutes en utilisant LabVIEW.

Figure 7. La représentation du flux de données et la programmation graphique contribuent à améliorer votre productivité, et vous permettent de programmer comme bon vous semble.