Rechnergestützte Messtechnik Messtechnik-Power für das „Internet of Things“

Trends der mess-, steuerungs- und regelungstechnischen Hard- und Software-Welt und Embedded-Technik allgemein.
Trends der mess-, steuerungs- und regelungstechnischen Hard- und Software-Welt und Embedded-Technik allgemein.

Erneut zeigte National Instruments im texanischen Austin während der Kongressveranstaltung „NI Week“ interessante Trends aus der mess-, steuerungs- und regelungstechnischen Hard- und Software-Welt sowie dem Systemdesign und der Embedded-Technik allgemein.

Den Auftakt der „NI Week“ bildete die Keynote von Dr. James Truchard (Bild 1), dem Mitbegründer von National Instruments: „Big Data und Hochleistungs-Analog/Mixed-Signal-Mess- und Prüfverfahren sowie das Nutzen neuester HF-Wireless-Technologien zählen zu den wesentlichen Anforderungen der heutigen Zeit“. Auch das industrielle Internet of Things (IoT) und das „IoT für Verbraucherzwecke“ stellte Truchard ebenso als besondere technische Herausforderungen dar wie die „Industrie 4.0“ und die „Smart“-Technologien in allen Bereichen der Elektronik und damit in allen Bereichen des täglichen Lebens. Die große Frage sei aber, wie man all diese Entwicklungen optimal nutzen und in Synergie-Effekten optimal vereinigen könne.

Big Data und die Nanosekunden-Timing-Herausforderungen

Auch Timing- und Synchronisierungs-Aspekte im niedrigen Mikrosekunden-Bereich und darunter zählen in diesem Zusammenhang zu Anforderungen, die gelöst werden müssen. Ein Blick in die nähere Zukunft eröffnet dabei, so Truchard, zwei Aspekte: verteilte Sensor/Aktor-Systeme aller Art, die im Nanosekunden-Takt synchronisiert werden müssen, und High-Speed-Multicore-Parallel-Rechnerarchitekturen, die mit Big Data, also riesigen analogen und letztlich digitalen Datenmengen arbeiten. Hard- und Software müssen hierbei optimal zusammenspielen.

Mike Santori, Vice President für Produktmarketing, hob einige Applikationen hervor, die diesen Herausforderungen begegnen können: High-Speed-FPGAs und die Möglichkeiten durch grafische Programmiertechniken seien dabei Grundelemente. Er erwähnte auch das neue LabVIEW 2014 als Programmierumgebung. Automatisch-intelligent hergestellte Verbindungen zwischen den Funktionsblöcken (Bild 2) würden dabei ebenso zu den Arbeitserleichterungen zählen wie mehrere neue Toolkits und weitere arbeitserleichternde und zeitsparende Verbesserungen.

LabVIEW 2014: schnellere Entscheidungsprozesse

Visualisierung durch optisch optimale und vom menschlichen Gehirn leicht aufnehmbare Darstellung sei in jedem Design-Prozess, wie Jeff Kodosky, der Erfinder von LabVIEW, ausführte, ein extrem wichtiger Punkt. Man müsse eine interaktive Entwicklungsumgebung haben – auch beim Design von Software spiele dies eine wesentliche Rolle. Und ein Einblick in Echtzeit-Timing-Beziehungen stelle sich ebenfalls von enormer Wichtigkeit dar.

Interessant in Bezug auf das neue LabVIEW 2014 war die Einführung der LabVIEW Suites. Diese sind für die Bereiche automatisiertes Testen, Embedded-Steuerung, -Regelung und -Überwachung sowie Hardware-in-the-Loop und Echtzeittests verfügbar. Sie umfassen für das jeweilige Anwendungsgebiet essenzielle LabVIEW-Zusatzpakete sowie weitere Software, wie z.B. alle benötigten Treiber.

Weitere Neuerungen:

  • NI-DataFinder-Federation-Technologie: Anwender können verteilte Messdaten intuitiv über mehrere Arbeitsgruppen oder standortübergreifend suchen und indizieren lassen.
  • Neue Einsatzmöglichkeiten für Algorithmen: .m-Files können nun direkt auf Linux-Real-Time-Systemen und Bildverarbeitungsfunktionen auf FPGAs eingesetzt werden.
  • Data Dashboard for LabVIEW (Bild 3): Anwender können einfach und sicher mobile Benutzeroberflächen zur Visualisierung erfasster Daten erstellen und unabhängig von Zeit und Ort fundierte Entscheidungen treffen, ohne dass die Fachkenntnisse eines Webentwicklers erforderlich sind.

Höchstfrequenz-Messtechnik: Rekordwerte erzielt

Der Systembus-Standard PXI mit momentan über 1500 verschiedenen Einschubmodulen auf dem Markt erweist sich derzeit als sehr gute Hardware-Basis in Verbindung mit der Software-Umgebung des neuen LabVIEW. In diesem Zusammenhang stellen nach Meinung von Fachleuten bei National Instruments die „Software-designten“ Instrumente, deren erster Vertreter der vor zwei Jahren vorgestellte PXI-Vektorsignal-Trans­ceiver VST bis 6 GHz oberer Frequenzgrenze war, ebenfalls wesentliche Elemente der Messtechnik der Zukunft dar. Weitere Neuerung: Jetzt wurde der Frequenzbereich des Vector Signal Analyzer VSA auf über 26 GHz erhöht, die Analysebandbreite kann nun 765 MHz betragen – ein Rekordwert in diesem Sektor der Höchstfrequenz-Messtechnik. Zwei Mio. FFTs pro Sekunde sind damit realisierbar. Die Messgeschwindigkeit sei mit dem neuen VSA rund 15 Mal höher als mit herkömmlichen Standard-HF-Analysatoren, wie Versuche ergeben hätten.

Testkosten drastisch niedriger

In diesem Zusammenhang wurde auch ein neues IC-Testsystem (ATE, Automated Test System) auf PXI-Systembus-Basis vorgestellt. Ein sehr hoher Testdurchsatz aufgrund der großen Messgeschwindigkeiten der Tester-PXI-Hardware charakterisiert dieses Prüfsystem, das auch schnelle Parallel-Hochfrequenz-Tests mit dem Vektorsignal-Transceiver VST zu günstigen Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Testsystemen realisieren kann. Ein solches System kostet laut NI rund ein Zehntel im Vergleich zu einem ähnlichen traditionellen Testsystem; die Testkosten pro Prüfling lassen sich so massiv reduzieren.