熱電対、電圧、測温抵抗体、電流、抵抗、歪み、デジタル(TTLなど)、加速度計、マイクロフォンなど、異なる計測に対応した60種類以上のCシリーズI/Oモジュールから選ぶことができます。各モジュールのチャンネル数は3~32で、幅広いシステム要件に対応します。CシリーズI/Oモジュールは、信号調節、接続、データ集録を各計測タイプ向けの小型のモジュールに統合したものです。そのためシステムが簡素化されると同時に計測の精度が向上します。これらのモジュールは、Cシリーズシャーシ/コントローラならどれにでも挿入することが可能で、様々なシステムを構築することができます。必要なモジュールを選んで複数のCompactDAQシステムの1つにインストールし、1つのシステムに様々なチャンネル数や計測タイプをミックスすることができます。CompactDAQなら、お客様の計測アプリケーションのニーズに合った適切なシステムを構築できます。
Figure 1. 60種類を超えるCシリーズI/Oモジュールから選ぶことができます。
CompactDAQコントローラは、コンパクトで堅牢なフォームファクタにデータ集録・信号調節機能とプロセッサやデータストレージを組み合わせたもので、データ集録システムの統合性がさらに高まります。NIはIntel社と提携し、デュアルコアAtom、i7、Celeronチップなど最新の工業用プロセッサをデータ集録市場にも導入しました。
計測の位置と設置は、テストのセットアップにおいて重要な要素です。計測器をテスト対象物の近くに置くことで、周囲の電気的ノイズを最小限に抑えることができます。USB、Ethernet、802.11 WiFi、その他複数のプロトコルで使用するデジタル信号は、電磁妨害の影響を受けにくいためです。CompactDAQは、小型の堅牢なシステムで多くのチャンネルを計測できるので、テスト対象物の近くに設置することができます。CompactDAQシステムには、以下のような機械設計上の特長があります。
マウント方法が選べる堅牢な多用途シャーシ
図2. CompactDAQシャーシ/コントローラには、1、4、または8スロットのオプションがあります。
ケーブルと信号線の抜け防止機能による確実な接続
内蔵のトリガラインによるデジタルクロックのインポート/エクスポート
図3. cDAQ-9178の電源入力、BNCトリガライン、ロックUSBポートの拡大図
モジュールおよびチャンネルの自動同期
DAQシステムの核となるのはA/Dコンバータです。A/Dコンバータには、サンプル集録のタイミングを指定するためのクロック信号が必要です。多くのシステムに同じクロックを使用するA/Dコンバータが複数搭載されていますので、全チャンネルの計測を同期することができます。CompactDAQシステムは、タイミングエンジンにおいて柔軟性というメリットがあるため、標準の同期よりさらに優れています。
CompactDAQシャーシには、3つのアナログ入力タイミングエンジンが搭載されています。そのため、全てのアナログ入力を、タスクと呼ばれる最大3つのグループに分けることができます。
CompactDAQは、同時に7つのタスクを実行できます。いくつかのタスクオプションから選ぶことができます。
指定のリソースを持っていることで、デジタル/アナログタスクは、別のタスクからのクロック信号を共有しなくても、独立して実行することができます。そのため、プログラミングは直感的で簡単です。指定のリソースは、シャーシの他のサブシステムと共有できます。例えば、デジタル入力クロックをアナログ出力クロックと共有することで、デジタル入力の全ての立ち上がり/立ち下がりエッジで電圧を生成することができます。
複数のタイミングエンジンとリソースの経路設定/共有機能を備えているため、ほとんどの市販のDAQシステムでは不可能なレベルの柔軟性をCompactDAQで実現することが可能です。
図4. 1つのシャーシで複数のアナログ入力タスクが異なるレートで実行できます。
CompactDAQシャーシ/コントローラの中核をなす技術は、NIの他のデータ集録製品でも採用されています。その技術は、第3世代のシステムタイミングコントローラ(NI-STC3)と呼ばれます。多くのデバイスは、システムタイミングに市販のクロックとオシレータを使用しています。NIは、性能を重視した設計をモットーとし、タイミングエンジンから始まって30年間に及ぶPCベースの計測に取り組んできました。NI-STC3技術は専用のソースコードがASICに内蔵されたもので、その技術によってCompactDAQのようなシステムは市場に出ている他のデバイスと一線を画しています。
4個の32ビット上級カウンタ/タイマ
図5.カウンタ0と周波数発生器
内蔵の周波数発生器
上級カウンタとデジタル機能
USBやEthernet、802.11 WiFiなどの通信バスは、データ構造が標準化されており、デバイスがホストと通信する方法も定められていますが、デバイスは全て同じではありません。信号ストリーミング技術は、それらのバス規格の範囲内でNIデータ集録デバイスを最も効率的に動作させる設計となっています。多くの家電製品では、方向データのストリーム信号は1つまたは2つしか必要ありません。音楽プレイヤーやストレージデバイスは、多くの場合ホストPCとの間で大容量のデータを一方向に転送します。テストシステムでは、複数の入力や出力が同時に実行していることも少なくありません。信号ストリーミング技術により、CompactDAQシステムとの双方向高速データストリーミングが可能となります。
図6. 信号ストリーミングにより、プロセッサへの負荷を最小限に抑えつつ、複数のタスクからのデータを並列転送できます。
CompactDAQシステムを使用すると、ANSI C/C++、Visual C#、Visual Basic .NETなど、複数のプログラミング環境で計測/テストアプリケーションを開発することができます。ただしプログラミングに労力を使うことなくCompactDAQシステムの性能を最大限に引き出すことができるのは、ソフトウェア/ハードウェア統合性に優れたLabVIEW開発環境です。
LabVIEWは、フローチャートに似た直感的でグラフィカルなアイコンとワイヤを使用して、高度な計測、テスト、制御システムを開発するためのプログラミング環境です。CompactDAQプラットフォームなど、多数のハードウェアデバイスとの統合が可能で、高度な解析やデータの可視化が行えるライブラリも数多く内蔵されています。このツールを使用すれば、複数のデバイスからの計測の自動化や、データのリアルタイム解析、カスタムレポートの作成など、全ての作業をものの数分で実行することができます。
図7. 考えた通りにプログラムできるグラフィカルプログラミングとデータフロー表現で開発の生産性を高めることができます。