Tipps für die Computer- und Messtechnik
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Tipps für die Computer- und Messtechnik
Die Treiber, die mit National-Instruments-Hardware ausgeliefert werden, enthalten Assistenten, die den Einstieg in die Datenerfassung erleich tern. Es lassen sich auch Geräte anderer Hersteller in diese Entwicklungsumgebung einbinden. Zum einen gibt es eine große Anzahl von Messgeräten und Instrumenten unterschiedlicher Anbieter, für die entsprechende Treiber existieren. Diese können unter www.ni.com/idnet heruntergeladen werden, sind aber auch direkt aus der Entwicklungsumgebung per Suchfunktion zugänglich. Mit Hilfe dieser Treiber lassen sich zum einen die Geräte über einen standardisierten Satz von VIs ansprechen und konfigurieren, zum anderen Daten auslesen. Die in den „Instrument Driver Guidelines“ offengelegten Richtlinien zur Erstellung eines solchen LabVIEW-Treibers wurden von Geräteherstellern und interessierten Anwendern genutzt, um bis heute Treiber für mehr als 7000 Geräte zu entwickeln. Es können aber auch Geräte, für die noch keine geeigneten Treiber existieren, in die Entwicklungsumgebung eingebunden werden. Viele Hersteller liefern Treiber-Bibliotheken als Windows-DLL aus, die man über die integrierten C-Programmierschnittstellen ansprechen kann.
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Für die einfache, schnelle Datenerfassung ohne jeden Programmieraufwand steht darüber hinaus die Software LabVIEW SignalExpress zur Verfügung. Auf der gleichen Technologie aufbauend wie die eben beschriebene Entwicklungsumgebung lassen sich Messungen in einzelnen Schritten konfigurationsbasiert erstellen. So könnte beispielsweise der erste Schritt die Erfassung eines Messsignals sein, der zweite die Bestimmung dessen Frequenz und der dritte die Speicherung der Daten. Zahlreiche Analyse- und Visualisierungsmöglichkeiten stehen zur Verfügung und können bei laufender Messung angepasst werden. Durch einheitliche Konfigurationsdialoge für Datenerfassungsparameter wie Abtastrate und Eingangsbereich ist ein Wechsel zwischen den beiden Software-Umgebungen ohne Umgewöhnung möglich. Bei Bedarf können SignalExpress-Projekte auch zu LabVIEW-VIs konvertiert oder – in der umgekehrten Richtung – mit Lab-VIEW eigene, angepasste Schritte für SignalExpress entwickelt werden. Auch diese Software wird mit allen NI-Datenerfassungskarten ausgeliefert und ermöglicht somit eine rasche Inbetriebnahme.
Auswahlkriterien für eine geeignete Messplattform
Es ist wichtig, je nach den Anforderungen an Datenerfassungsrate, Auflösung und Geräteanbindung die für die jeweilige Messaufgabe am besten geeignete Datenerfassungsplattform zu finden. Für schnelle, PC-basierte Messungen lassen sich beispielsweise USB-Datenerfassungsgeräte sehr gut nutzen. Diese Plug-and-play-Systeme gibt es in unterschiedlichen Ausführungen – vom einfachen, über Bus-Spannung versorgten Digital-I/O-Modul bis hin zum CompactDAQ-Chassis (Bild 1) für bis zu acht Module der C-Serie von National Instruments, die sich für verschiedene Sensor- und Signaltypen passend kombinieren lassen.
Ein großer Vorteil der USB-Geräte ist, dass entsprechende Anschlüsse mittlerweile an jedem PC oder Notebook zu finden sind und somit ein Gerät leicht von einem Rechner abgesteckt und an einem anderen verwendet werden kann. Die kompakte Bauform ermöglicht speziell bei den rein von der USB-Bus-Spannung versorgten Geräten einen unkomplizierten mobilen Einsatz.
Für Fälle, in denen die Verbindung der Sensoren zum Datenerfassungs-PC ein Problem darstellt, bieten sich Wireless-DAQ-Träger (Bild 2) an. Mit diesen Geräten können die Daten an Ort und Stelle erfasst und die digitalisierten Werte anschließend per WLAN oder auch über herkömmliches Ethernet übertragen werden. Damit lassen sich beispielsweise auch Daten aus bewegten Objekten erfassen.
Die Wireless-Carrier nehmen eine Auswahl an Modulen der C-Serie auf, die auch in USB-Trägersysteme und andere Datenerfassungsgeräte von NI eingesetzt werden können. Darüber hinaus können die über sichere WPA2-Verschlüsselung verfügenden Wireless-Komponenten sowohl an einem existierenden Wireless Access Point als auch in einem Ad-Hoc-Netzwerk mit einem Notebook verwendet werden.
Wenn Portabilität eine geringere Rolle spielt, dafür aber anspruchsvolle Leistungsmerkmale im Mittelpunkt stehen, sind PCI-Messkarten die richtige Wahl. Für jeden PC mit freien PCI-Steckplätzen ist eine große Auswahl an Karten für unterschiedliche Anwendungszwecke verfügbar, welche die hohe Datenübertragungsrate des Busses für die schnelle Datenerfassung nutzen.
Für höchste Anforderungen an die Datenerfassungsrate und Industrietauglichkeit empfehlen sich PXIChassis. Diese bewährte PC-Technik vereint in einem Chassis leistungsfähige Industrie-PC-Controller mit robusten Datenerfassungskarten und modularen Messgeräten, welche über PCIund PCI-Express-Datenbusse angebunden sind, über die die Daten mit bis zu 2 Gbyte/s pro Steckplatz übertragen werden können. Zusätzlich integrierte Trigger- und Synchronisationsleitungen erlauben eine taktgenaue synchrone Erfassung mit mehreren Datenerfassungsgeräten gleichzeitig. Damit lassen sich auch Hochfrequenz-Mess- und Erfassungssysteme mit bis zu 6,6 GHz in einem PXI-Chassis (Bild 3) realisieren.
Alle genannten Datenerfassungs-Plattformen werden über die gleiche Treiberschnittstelle programmiert, den DAQmx-Treiber. Dadurch kann bei Bedarf ein Gerät durch ein leistungsfähigeres ersetzt werden, ohne dass die Applikation geändert werden müsste. Die NI-Gerätetreiber werden nicht nur für LabVIEW zur Verfügung gestellt, sondern umfassen auch Programmierschnittstellen für andere Programmiersprachen, so dass auch mit C-Programmen oder .NET-Applikationen auf die Hardware zugegriffen werden kann.
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