Ajustement de la vitesse de lecture d'un DMM

Afin de contrôler la vitesse de lecture d’un DMM, il est important de comprendre les cycles de mesure d’un DMM. Les figures 1 et 2 montrent les cycles de mesure respectivement pour le NI 407X et le NI 4065.  Vous trouverez ci-dessous une brève description de chaque phase du cycle de mesure.

Figure 1 : NI 407X Cycle de mesure

Figure 2 : NI 4065 Cycle de mesure

Phases du cycle de mesure

• Temps de commutation - Le temps de commutation interne est nécessaire pour configurer le circuit analogique du DMM pour la mesure suivante. 
• Étalonnage CAN : utilisé pour compenser une erreur de gain interne du DMM en mesurant une référence de tension embarquée extrêmement précise.  Il s’agit d’une fonctionnalité exclusive au DMM NI 4070/4071/4072 qui vous permet de trouver un compromis approprié entre la vitesse de mesure et la précision à long terme.
• Zéro automatique : utilisé pour compenser les décalages internes du DMM en mesurant la masse et en ajustant la différence.  Pour les périphériques NI 407x, Auto Zero peut être activé ou désactivé selon la précision souhaitée.  Pour les périphériques NI 4065, le zéro automatique est toujours activé et n'ajoute pas de temps supplémentaire à la mesure.
• Temps de stabilisation - Laisse le temps au circuit du DMM de se stabiliser avant de prendre une mesure.  Chaque fois que l’entrée du DMM est connectée à une tension ou résistance différente, le DMM, en interaction avec la source, se comporte comme un circuit RC avec un temps de stabilisation.
• Temps d'ouverture - Période pendant laquelle le DMM effectue des mesures. La résolution, la vitesse de mesure et la réjection de fréquence sont des fonctions du temps d'ouverture.                                             

Chaque partie du cycle affecte la précision et la résolution de votre mesure. Par exemple, plus le temps de stabilisation est long, plus la résolution sera élevée. Reportez-vous au fichier d'aide des multimètres numériques NI pour obtenir des informations complémentaires sur des parties spécifiques des cycles de mesure et leurs effets sur la mesure.

Les documents de spécifications des séries 407x et 4065 contiennent les fréquences de lecture maximales qui peuvent être atteintes à différentes résolutions.  Par défaut, le driver du DMM choisit une fréquence de lecture légèrement optimisée pour prendre une mesure plus précise plutôt que d'atteindre la vitesse maximale.  Cependant, la fréquence de lecture peut être ajustée pour atteindre ces fréquences maximales.  Si vous avez besoin d'une fréquence de lecture plus rapide pour une résolution particulière, veuillez lire la section "Ajuster la fréquence de lecture" ci-dessous pour en savoir plus.

Figure 3 : Spécifications de la vitesse de lecture et de la résolution du NI 4070

Figure 4 : Spécifications de la vitesse de lecture et de la résolution du NI 4065

La fréquence de lecture d'un DMM est dérivée du cycle de mesure (Fréquence de lecture = 1/Période de mesure).  Toutes les phases du cycle de mesure sont définies par le driver à un paramètre optimisé en fonction de la mesure utilisée.  Réduire ou supprimer une partie du cycle de mesure augmentera la vitesse de lecture.  Cependant, cela peut avoir un effet sur la résolution et la précision de la mesure, mais avec des choix prudents, vous pouvez minimiser l’effet de ces changements.

Il existe généralement de nombreuses façons d'atteindre la fréquence de lecture désirée.  Temps de stabilisation et Temps d'ouverture sont généralement les deux phases les plus longues du cycle de mesure, donc si un changement important de vitesse est souhaité, envisagez de modifier ces phases.  Ci-dessous, toutes les phases du cycle de mesure sont décrites ainsi que des directives sur le moment de les modifier.

Temps de commutation

Le temps de commutation est défini par le driver et ne peut pas être modifié par programmation.  C'est généralement une très petite valeur.

Étalonnage du C A/N (407x uniquement)

Par défaut, l'étalonnage du C A/N est activé lorsque vous effectuez des mesures à 6,5 et 7,5 chiffres de précision.  Si la précision absolue n’est pas aussi importante pour un test particulier et que seule la modification du signal est souhaitée, elle peut être désactivée pour augmenter la vitesse de mesure.

Zéro automatique (réglable sur 407x uniquement, toujours activé sur 4065)

Tout comme l'étalonnage C A/N, la mise à zéro automatique est activée par défaut lorsque vous utilisez 6,5 et 7,5 chiffres de précision.  La mise à zéro automatique peut être désactivée pour augmenter la vitesse de mesure, mais cela peut diminuer la précision absolue.  Avec le 407x, la mise à zéro automatique peut également être définie à UNE FOIS pour n'effectuer la mise à zéro automatique qu'une seule fois au début d'une mesure à plusieurs points afin d'augmenter la vitesse. 

Temps de stabilisation

Les temps d'établissement par défaut varient en fonction de la fonction et de la gamme spécifiées.  Plus le convertisseur analogique/numérique doit se stabiliser, plus une lecture précise sera produite.  Le temps de stabilisation est plus important lors de la mesure de signaux plus grands qui varient dans le temps ou lors de la mesure de résistances élevées.  Si mesurer de petits signaux assez cohérents, réduire le temps de stabilisation peut être un bon moyen d’augmenter la vitesse de mesure.

Temps d'ouverture

Plus le temps d'ouverture est grand, meilleure est la résolution. Sélectionnez des temps d'ouverture courts pour une vitesse de mesure plus rapide. 

Pendant le temps d'ouverture, de nombreuses mesures sont prises par le DMM et moyennées ensemble pour renvoyer un seul échantillon.  Acquérir plus de points et en faire le moyennage annule généralement plus de bruit.  Si un système est dans un environnement à faible bruit et qu'un blindage et un câblage appropriés sont utilisés, le temps d'ouverture peut être abaissé sans rencontrer de grande différence de résolution.  Une autre source de bruit est le bruit de la ligne électrique et le temps d’ouverture peut être défini à un multiple de la ligne électrique pour annuler tout bruit de 50 ou 60 Hz.  (1 cycle de ligne électrique (CPL) à 60 Hz est 16.67ms)

En définissant manuellement le temps d'ouverture, la valeur de résolution absolue est ignorée.  Par conséquent, si vous spécifiez une mesure de 6,5 chiffres plus tôt dans votre code, cela détermine par programmation le temps d'ouverture.  Si vous définissez ensuite manuellement un temps d'ouverture plus petit, il se peut que vous ne soyez plus à 6,5 chiffres puisque le temps d'ouverture est lié à la résolution.  Cependant, même si les deux sont liés, le temps d’ouverture peut toujours être modifié pour obtenir des vitesses de lecture plus rapides tout en conservant la même résolution en fonction de la mesure. 

En ajustant les phases de cycle de mesure ci-dessus, un DMM peut être optimisé pour acquérir non seulement à une résolution spécifiée, mais aussi à une vitesse plus rapide.  Un petit changement est souvent nécessaire sur une ou plusieurs des phases pour atteindre la vitesse maximale indiquée dans les spécifications. 

Les sections suivantes sont axées sur les applications LabVIEW mais les mêmes fonctions avec des noms similaires existent pour les autres langages textuels. Reportez-vous à NI-DMM LabVIEW Reference pour en savoir plus sur ces fonctions.

Ajustement de la fréquence de lecture dans LabVIEW

Le moyen le plus simple de changer la fréquence de lecture est de changer la résolution, la fonction de mesure ou la gamme.  En changeant ces paramètres, le driver déterminera une fréquence de lecture optimisée.  Si ces paramètres par défaut ne répondent pas à vos besoins, vous pouvez utiliser d'autres fonctions avancées pour modifier manuellement la fréquence de lecture. 

Les phases du cycle de mesure décrites précédemment peuvent être modifiées dans LabVIEW en utilisant les fonctions illustrées à la figure 5.  Deux VIs existent pour changer le comportement de l'étalonnage C A/N et de la mise à zéro automatique.  Par défaut, les deux sont définis à Auto afin que le driver puisse décider quand ils seront utilisés.

Pour changer le Temps d'établissement et le Temps d'ouverture, un nœud de propriété doit être utilisé.  Utilisez l'Aide contextuelle (Commande+H) pour en savoir plus sur l'utilisation de ces propriétés.

Figure 5: Fonctions avancées utilisées pour modifier le cycle de mesure

Benchmarking du cycle de mesure et de la résolution avec LabVIEW

Le temps du cycle de mesure peut être observé à l'aide du "niDMM Get Measurement Period.vi" de l'API NI-DMM.  Ce VI renvoie le temps nécessaire pour effectuer une mesure en utilisant la configuration actuelle.

Figure 6 : VI Obtenir la période de mesure

Pour évaluer la résolution effective, l'exemple LabVIEW "Maximizing DC Reading Rate.vi", situé dans l'outil de recherche d'exemples, montre comment le changement du temps d'ouverture affecte aussi la résolution effective d'une acquisition.  La résolution du C A/N du DMM est constante, mais la résolution effective est déterminée non seulement par les cartes C A/N, mais aussi par la quantité de bruit sur le signal.  Vous pouvez utiliser cet exemple pour tester votre système afin de voir comment la modification du temps d'ouverture affecte votre résolution effective ou sans bruit.

Vous trouverez beaucoup plus d’informations sur toutes les phases du cycle de mesure dans le fichier d’aide des multimètres numériques NI.  Le fichier d'aide inclut également les valeurs par défaut pour bon nombre de ces phases ainsi que la description des fonctions nécessaires pour changer ces valeurs par programmation.