NI CompactDAQ 기술

개요

본 문서에서는 NI CompactDAQ 데이터 수집 시스템을 구현하는 몇 가지 내부 기술을 살펴봅니다. 우수한 성능의 새로운 섀시에는 테스트 및 측정 산업에서 NI의 수 년간 축적된 경험을 바탕으로 완성된 노하우가 통합되어 있습니다. 본 문서에 설명되는 기술들은 현재 시장에 출시된 여러 디바이스와 NI CompactDAQ을 차별화하는 기술입니다.

내용

디자인

계측시스템을 배치하고 설치하는 것은 테스트 설정에서 중요한 부분입니다. 계측을 테스트 요소에 가깝게 배치하면 주변의 전기적인 노이즈를 최소화할 수 있습니다. 이는 이더넷, USB 및 여러 프로토콜에서 사용되는 디지털 신호가 전자기적 간섭에 상당부분 영향을 덜 받는다는 이유 때문에 가능합니다. NI CompactDAQ은 소형의 견고한 패키지에서 다양한 채널을 측정하도록 설계되었으므로 테스트 중인 유닛에 가까이 배치될 수 있습니다. CompactDAQ 시스템에는 다음과 같은 기계 디자인 특징이 포함됩니다.

유연한 마운트 옵션이 있는 견고한 기계요소

  • 내구성을 위한 A380 금속 구조
  • IEC-60068-2-27/64를 준수하는 30 g 충격 및 0.3 grms 작동 진동
  • -20 ~ 55 °C 작동 온도
  • 패널 마운트, 랙 마운트, 딘레일 마운트, 데스크탑 (그림 1) 마운트 키트 사용가능
  • 모델 페이지의 관련정보 탭에서 확인가능한 2D/3D 치수도면

그림 1. 데스크탑 마운트 키트의 4-/8-슬롯 USB 섀시

유연한 전원 옵션을 위한 광범위한 전원 입력 전압

  • 표준 전원 공급, 배터리, 또는 자동차 전기 시스템의 전원을 위한 9 ~ 30 VDC 입력
  • 15 W 최대 전원 조건 (8개 설치 모듈 가정)
  • 모든 섀시 키트에 포함된 AC/DC 변환기 (벽 콘센트용 전원 코드는 별도 판매)
  • 포함된 파워 서플라이를 직접 연결 또는 스크류 터미널 선택 사용

견고한 연결을 위한 케이블 및 신호 와이어 스트레인 릴리프

  • 섀시와의 스크류 전원 연결 및 안전을 위한 보호 백쉘 포함
  • 나비나사로 USB 케이블 섀시 연결 잠금 (USB 섀시 키트에 포함된 잠금 USB 케이블)
  • 래칭 메커니즘이 있는 이더넷 케이블 잠금 (표준 이더넷 케이블은 별도로 판매)
  • 모든 모듈은 와이어 제거를 방지하기 위해 스트레인 릴리프 커버가 포함되거나 액세서리로 사용가능
  • 전원, 통신 및 모듈 신호 와이어가 연결된 상태로 충격 및 진동 테스트 수행

디지털 클럭 반입/반출을 위한 내장된 트리거 라인

  • 8-슬롯 섀시에는 트리거 라인을 위한 두 개의 BNC 연결이 있음
  • 최고 1 MHz 클럭을 지원하기 위한 대역폭
  • 여러개의 시스템 동기화 (시스템 동기화는 모든 모듈과 호환되지 않음. 섀시 매뉴얼 참조)

그림 2. cDAQ-9178의 전원 입력, BNC 트리거 라인, 잠금 USB 포트 확대

가격 및 주문 정보는 NI CompactDAQ 섀시 모델 페이지를 확인하십시오.

다양한 수집 속도를 위한 여러 개의 타이밍 엔진

아날로그-디지털 컨버터 (ADC)는 데이터 수집 시스템의 중요한 부분입니다. ADC는 샘플이 언제 수집될 것인지를 지정하기 위해 클럭 신호가 필요합니다. 대부분의 시스템에는 모든 채널 측정을 동기화하기 위해 동일한 클럭을 공유하는 여러 개의 ADC가 존재합니다. NI CompactDAQ 시스템은 타이밍 엔진과 관련된 유연성이 장점이며 표준 동기화를 기존에 비해 훨씬 향상되었습니다.

다양한 수집 속도를 위한 여러 개의 타이밍 엔진

NI CompactDAQ 섀시에는 3개의 아날로그 입력 타이밍 엔진이 존재합니다. 타이밍 엔진을 사용하면 모든 아날로그 입력을 "태스크"라고 하는 세 개의 그룹으로 분리가 가능합니다.

  • 각 태스크는 그림 3과 같이 개별 속도로 실행됩니다. 이는 일반적으로 느린 속도의 온도 측정을 소음 및 진동과 같은 높은 속도의 측정과 통합할 때 적합합니다.
  • 세 가지 태스크는 독립적으로 실행되며, 프로그램에서 개별 루프 또는 스레드에서 진행되며, 동시에 시작됩니다.
  • 단일 태스크 내의 모든 채널은 자동으로 동기화됩니다. 멀티플렉스 모듈이 태스크에서 동시 샘플링 모듈과 통합된 경우, 멀티플렉스 모듈의 첫 번째 채널은 동기화되며 멀티플렉스 모듈의 그 후 채널은 차례대로 스캔합니다.
  • 단일 채널 내의 모든 채널 (동시 및 멀티플렉스)은 요구되는 샘플 속도로 반환됩니다.
  • 모든 모듈은 필요한 경우 단일 태스크에 배치될 수도 있습니다. 이를 통해 모든 채널이 동일 클럭에 동기화됩니다.

디지털 및 아날로그 출력을 위해 지정된 타이밍 엔진

NI CompactDAQ은 최대 7가지 태스크를 동시 수행하도록 제작되었습니다. 사용자는 여러 태스크 옵션 중 선택할 수 있습니다.

  • 최대 3개의 타이밍 엔진이 있는 아날로그 입력
  • 지정된 타이밍 엔진이 있는 디지털 입력
  • 지정된 타이밍 엔진이 있는 디지털 출력
  • 지정된 타이밍 엔진이 있는 아날로그 출력
  • 구적, PWM, 이벤트, 주기 또는 주파수 측정을 위한 카운터/타이머 태스크 (NI CompactDAQ 섀시에 4개의 카운터/타이머가 내장되어 있으며 디지털 모듈을 통해 접근 가능)

지정된 리소스를 통해 디지털 및 아날로그 출력 태스크는 다른 태스크와 클럭 신호를 공유할 필요없이 독립적으로 실행됩니다. 이를 통해 프로그래밍은 더욱 편리하며 직관적입니다. 지정된 리소스는 섀시의 다른 서브시스템과 공유됩니다. 예를 들어, 디지털 입력의 모든 상승/하강 엣지로 전압을 생성하기 위해 디지털 입력 클럭과 아날로그 출력 클럭을 공유할 수 있습니다.

여러 개의 타이밍 엔진과 리소스 라우팅 및 공유 기능을 통해 NI CompactDAQ은 대부분의 상용 데이터 수집 시스템과 비교할 수 없는 유연성을 갖춥니다.

그림 3. 다음 그림은 동일 섀시에서 각기 다른 속도로 실행되는 아날로그 입력 태스크입니다.

NI-STC 3 기술의 고급 카운터 기능

NI CompactDAQ 섀시의 일부 코어 기술은 다른 NI 데이터 수집 제품과 공유됩니다. 본 기술은 3세대 시스템 타이밍 컨트롤러(NI-STC3)로 알려져 있습니다. 일반적인 디바이스는 시스템 타이밍을 위해 상용 클럭과 오실레이터를 사용합니다. NI 기술은 우수한 성능을 위해 처음부터 철저한 설계를 통해 제작되었으며, 이를 통해 타이밍 엔진 뿐 아니라 30년간의 PC 기반 계측을 이루었습니다. NI-STC3 기술은 ASIC에 구축된 독점 소스 코드이며 NI CompactDAQ과 같은 시스템을 시중의 다른 디바이스와 차별화하는 요소입니다.

4개의 고급 32-비트 카운터/타이머

  • 이벤트 카운팅, 구적 엔코더 측정, PWM, 펄스 트레인 생성, 주기 또는 주파수 측정에 카운터를 사용할 수 있습니다.
  • NI-STC3 카운터는 임베디드 또는 온보드 보조 카운터를 보유한 고급 카운터입니다. 사용자가 직접 접근가능하지 않지만, 일부 주파수 측정을 위해 드라이버가 접근 가능합니다. 이같은 프로세스는 일반적으로 두 개의 캐스케이드된 카운터가 필요하지만, NI-STC3 기술을 갖춘 본 고급 카운터는 더 적은 리소소로 작업을 수행합니다.
  • 리소스를 공유하여 기타 카운터, 디지털 또는 아날로그 태스크에 카운터 태스크를 동기화하십시오.

그림 4. 카운터 0과 주파수 생성기 다이어그램

내장된 주파수 생성기

  • 10 MHz, 20 MHz, 100 kHz 베이스 클럭
  • 16 제수 (n=1..16)
  • 설치된 하드웨어 타임 모듈 또는 내장된 BNC 트리거 라인을 통한 출력 (내장된 트리거 라인에서 1 MHz 대역폭 제한)

고급 카운터 및 디지털 기능

  • 상변화 감지 이벤트
  • 하드웨어 트리거링 (시작, 참조, 중지)
  • 아날로그, 디지털, 카운터 함수를 위한 입출력 타이밍 신호에 사용되는 프로그래밍 가능한 함수 인터페이스 (PFI) 터미널
  • 8개 카운터 입력 함수
  • 5개 카운터 출력 함수

NI Signal Streaming 기술

USB 및 이더넷과 같은 통신 버스에는 표준화된 데이터 구조 및 디바이스가 호스트와 통신하는 방법에 대한 정의된 방식이 존재하지만 모든 디바이스가 동일하게 구축되지는 않습니다. NI Signal Streaming 기술은 이같은 버스 표준 내에서 NI 데이터 수집 디바이스가 가장 효율적으로 실행되도록 설정됩니다. 여러 소비재 제품은 하나 또는 두 개 스트림의 방향 데이터만 필요합니다. 음악 플레이어와 저장 디바이스는 대용량의 데이터를 한 방향으로만 움직여 호스트 PC를 업데이트합니다. 테스트 시스템에는 동시 실행되는 여러 개의 입출력이 있습니다. NI Signal Streaming 기술을 통해 NI CompactDAQ 시스템 내외로 고속의 양방향 데이터 스트리밍을 구현할 수 있습니다.

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