Comment obtenir de meilleures mesures, plus rapidement, et accélérer le développement des produits

Le développement de produits électroniques et électromécaniques avancés peut être une course contre la montre. De nouveaux puissants outils d'acquisition de données (DAQ) peuvent contribuer à simplifier et à accélérer le processus de développement et à gagner la course contre le temps.

Ces outils DAQ offrent de hautes performances, telles que des entrées 20 bits, ±10 V pour les capteurs, les batteries et d'autres dispositifs à une fréquence d'échantillonnage jusqu'à 1 Méch./s/canal, jusqu'à 16 lignes E/S numériques, des compteurs, des entrées pour des codeurs en quadrature, des résolveurs, des capteurs d'impulsions/événements comme des compteurs, des signaux de tension haute vitesse, des chutes de tension dans une résistance shunt pour la mesure du courant et plus encore.

Il est également nécessaire d'automatiser et de générer de multiples fonctions, notamment la lecture/écriture sur des lignes numériques TTL, la commande de relais à faible courant avec des lignes numériques, la génération de signaux de commande de sortie de ±10 V et de signaux de ±10 V pour simuler des capteurs, la génération de signaux à modulation de largeur d'impulsion (PWM) et la synchronisation de signaux numériques, de tension et de compteur.

Pour rester compétitifs, ces outils complets doivent également être simples à utiliser avec des fonctionnalités telles que des moteurs de temporisation indépendants pour les E/S analogiques et numériques, l'auto-étalonnage, la connectivité USB, et une configuration et une intégration rapides. Le système doit disposer d'options logicielles telles qu'un logiciel d'enregistrement gratuit, des API et des programmes d'exemple, ainsi qu'une prise en charge avancée de Python et C/C++.

DAQ USB

Le nouveau système mioDAQ USB de NI offre les performances et la flexibilité requises pour accélérer la mise sur le marché d'une large gamme de systèmes électroniques et électromécaniques. Cela commence par l'utilisation de la connectivité USB Type-C. Le mioDAQ USB se connecte rapidement à un ordinateur portable ou de bureau avec un seul câble pour la collecte de données, l'analyse et l'alimentation.

Il offre jusqu'à 16 canaux avec une résolution de 20 bits, des mesures de ±10 V, et il peut prendre en charge 1 million d'échantillons simultanés par seconde. De plus, il est doté d'une variété de canaux de compteur/temporisateur et d'E/S numériques pour des systèmes de test et de développement de produits hautes performances et flexibles (Figure 1).

Figure 1 : Ce côté du mioDAQ USB inclut diverses E/S. Le connecteur USB se trouve de l'autre côté. (Source de l'image : NI)

Les broches d'identification intelligentes communiquent avec une EEPROM fournie par l'utilisateur, de sorte que l'intelligence peut être intégrée dans un banc d'essai. Une EEPROM peut être connectée directement à la borne à ressort ou intégrée dans des cartes prototypes. L'EEPROM peut être interrogée pour :

• Vérifier que les câbles sont branchés au port approprié
• Capturer les informations du dispositif sous mesures (DUT) pour une utilisation dans le mappage des canaux et des constantes
• Automatiser l'enregistrement des métadonnées

La compensation de soudure froide (CJC) est utilisée avec les thermocouples. Elle corrige la différence de température entre la soudure chaude du thermocouple (où la température est mesurée) et sa soudure froide (où les fils du thermocouple sont connectés au système de mesure). La CJC améliore considérablement la précision des mesures des thermocouples, en particulier lorsque la température de soudure froide fluctue.

Performances robustes

Destiné à être placé sur un bureau, le mioDAQ est suffisamment robuste pour être utilisé dans des montages de test entièrement automatisés. Il est conçu pour maintenir sa précision pendant 10 ans sans réétalonnage, ce qui le rend adapté à une utilisation dans les tests de fabrication ou les applications sur le terrain où un réétalonnage fréquent peut nuire à la productivité. Les modèles sont également disponibles avec des cycles de réétalonnage de deux ans, ce qui est idéal pour les tests en laboratoire et les applications de validation.

L'auto-étalonnage permet de s'adapter aux différences dans l'environnement d'exploitation et aux variations des composants de fabrication. Il est initié en cliquant simplement sur un bouton dans l'utilitaire de configuration du matériel. Le pilote mioDAQ stocke les réglages d'auto-étalonnage dans une EEPROM embarquée sous la forme d'un polynôme multivariable implémenté sans impact significatif sur la vitesse de traitement tout en offrant des performances supérieures par rapport à une équation d'étalonnage linéaire plus simple.

Voici quelques exemples de mesures prises en charge par le mioDAQ :

• Capteurs et autres signaux de ±10 V jusqu'à 1 Méch./s/canal
• Chutes de tension dans les résistances shunt
• Tensions de batterie (mesure de crête de ±10 V)
• Rails d'alimentation sur les conceptions alimentées par batterie ou USB
• Comptage d'impulsions et d'événements
• Codeurs en quadrature
• Résolveurs
• Potentiomètres à chaîne pour mesurer le déplacement linéaire
• Transformateurs et capteurs de courant basse tension

Certains dispositifs mioDAQ prennent en charge le multiplexage pour atteindre un nombre plus élevé de canaux. Le mode multiplexé utilise un seul convertisseur analogique-numérique pour plusieurs canaux d'entrée analogiques. Bien que cela augmente effectivement le nombre de canaux, cela requiert que la fréquence d'échantillonnage globale soit partagée par les canaux multiplexés, ce qui réduit la fréquence d'échantillonnage pour les canaux individuels.

De plus, les signaux de commande peuvent être automatisés pour une variété de fonctions telles que les suivantes :

• Signaux de sortie de ±10 V
• Signaux de sortie numériques
• Relais externe (commande avec lignes numériques)
• Génération de signaux à modulation de largeur d'impulsion
• Simulation de capteurs
• Connexion aux LED
• Horloges et déclenchements

Quatre modèles mioDAQ, dont les références 789887-01, 789882-01, 789888-01 et 789884-01, permettent à l'utilisateur d'acquérir les performances exactes dont il a besoin pour concevoir rapidement de meilleurs produits et poursuivre ses activités de recherche (Tableau 1).

Tableau 1 : Le mioDAQ USB est disponible en quatre modèles, permettant aux utilisateurs d'adapter les performances aux exigences de l'application. (Source du tableau : NI)

Au cœur du système

Une solide compréhension des spécifications et des capacités du dispositif est requise pour exploiter pleinement ses avantages. Par exemple, le mioDAQ prend en charge trois configurations de bornes d'entrée analogiques.

Le mode différentiel mesure la différence de tension entre deux bornes d'entrée et peut être utilisé pour minimiser l'effet du bruit en mode commun. Le mode asymétrique référencé (RSE) mesure la tension d'un signal pour un point de référence spécifique isolé de la masse. Lorsqu'il est nécessaire de mesurer la tension d'un signal pour une masse flottante ou isolée sans référence de masse externe, le mode asymétrique non référencé (NRSE) peut être utilisé.

Des moteurs de temporisation distincts permettent de définir des taux différents pour les canaux d'entrée analogiques (AI), les sorties analogiques (AO) et les lignes E/S numériques (DIO). Par exemple, l'utilisateur peut faire les choix suivants :

• Synchroniser les systèmes sur la même horloge et utiliser AI, AO et DIO, au même taux et au même moment
• Déclencher une valeur de tension d'entrée analogique
• Déclencher plusieurs sous-systèmes démarrant en même temps avec des taux d'exécution différents
• Redéclencher l'acquisition de données, pour acquérir un nombre fixe d'échantillons en fonction d'un déclenchement, puis réinitialiser et attendre le prochain événement de déclenchement

L'interface PFI (Programmable Function Interface) NI mioDAQ USB est une série de lignes E/S numériques qui peuvent être configurées comme E/S numériques statiques ou utilisées avec des fonctions de compteur/temporisateur, de déclenchement et de temporisation. Elle permet une plus grande flexibilité de contrôle et de surveillance.

Par exemple, les lignes PFI peuvent être utilisées pour des fonctions telles que l'acquisition analogique, la génération de formes d'onde ou les événements de compteur. Le support logiciel, y compris le pilote NI-DAQmx et les utilitaires de configuration, simplifie le processus d'utilisation des lignes PFI.

Démarrage rapide d'un projet

Dans la boîte NI mioDAQ, l'utilisateur trouvera le matériel nécessaire pour un démarrage rapide, notamment un mioDAQ de NI, un câble USB-C vers USB-C de 2 mètres avec une vis de blocage (numéro de référence 789956-02), des bornes à ressort (numéro de référence 785502-01), un capot pour les bornes afin de fournir une décharge de traction (numéro de référence 785080-01) et un tournevis de NI pour serrer la vis de blocage sur le connecteur USB. Le câble, les bornes à ressort et le capot peuvent également être achetés séparément (Figure 2).

Figure 2 : Le mioDAQ de NI est fourni avec les connecteurs et les câbles nécessaires pour permettre une utilisation immédiate et accélérer les efforts de développement. (Source de l'image : NI)

Logiciel accélérant la configuration et favorisant la flexibilité

L'utilisateur commence la configuration du mioDAQ en scannant le code QR sur le dispositif. L'utilisateur est alors dirigé vers la page du site Web de NI, où le logiciel et la documentation nécessaires peuvent être téléchargés. Les ressources disponibles incluent le manuel d'utilisation, des vidéos de configuration, le schéma de brochage et le logiciel, ainsi que les liens pour télécharger FlexLogger Lite et les pilotes pour LabVIEW, Python et C/C# afin de garantir un processus de configuration fluide et un temps de configuration minimal.

Le logiciel gratuit NI Measurement & Automation Explorer (MAX) donne accès au matériel de NI et agit comme un pôle central pour interagir avec le matériel et les logiciels de NI. Il est automatiquement installé avec tous les pilotes et configurations système de NI. Le MAX permet de configurer les dispositifs, de résoudre les problèmes et même de créer des dispositifs simulés à des fins de test sans matériel physique.

NI FlexLogger Lite est une application logicielle gratuite destinée aux projets simples ou aux nouveaux utilisateurs qui souhaitent acquérir et enregistrer des données. Sans programmation, il permet à l'utilisateur de configurer, de visualiser et d'enregistrer rapidement les données provenant de capteurs et d'autres dispositifs de mesure.

FlexLogger Lite détecte automatiquement le matériel DAQ de NI et fournit des options de configuration spécifiques aux capteurs. Il permet la visualisation en temps réel des données acquises, permettant aux utilisateurs de surveiller les mesures au fur et à mesure qu'elles sont effectuées. Il prend également en charge l'enregistrement des données dans des formats courants tels qu'Excel ou dans des fichiers binaires .tdms.

FlexLogger Lite est une version auxiliaire du logiciel FlexLogger complet, et l'utilisateur peut choisir de passer à la version complète pour bénéficier de fonctionnalités plus avancées telles que des tests automatisés, des mesures personnalisées et une évolution vers plusieurs châssis.

Pour des besoins plus complexes, l'utilisateur peut se tourner vers LabVIEW. Il fonctionne sous Windows et Linux et fournit un langage de programmation graphique et un environnement de développement pour les applications d'automatisation, de test et de mesure. Son interface graphique facilite la visualisation et la compréhension des processus complexes par rapport à la programmation traditionnelle basée sur le texte.

Il est largement utilisé dans des secteurs tels que l'aérospatiale, l'automobile et l'industrie de transformation pour automatiser les mesures, les tests et l'acquisition de données. Il prend en charge la visualisation et l'analyse des données et le contrôle en temps réel avec un comportement déterministe.

Pour un environnement logiciel encore plus puissant et complet, le mioDAQ est compatible avec la suite NI LabVIEW+, une offre groupée de logiciels de test de NI conçue pour rationaliser les processus de test et de validation. Il s'agit d'une suite complète d'outils pour l'automatisation, l'acquisition de données, l'analyse et la création de rapports. Basée sur LabVIEW, la suite LabVIEW+ inclut les composants clés suivants :

• Structure de test NI TestStand pour la conception, la gestion et l'exécution de séquences de test
• InstrumentStudio pour la configuration et le contrôle interactifs des instruments
• FlexLogger pour l'enregistrement rapide et évolutif des données
• DIAdem fournit des capacités d'analyse et de reporting de données

Options de montage

Le mioDAQ USB est plus qu'un simple dispositif de bureau. L'utilisateur a le choix entre le montage sur rail DIN vertical ou horizontal, sur panneau plat ou sur rack de 19 pouces pour construire des bancs d'essai et des systèmes d'automatisation. Les kits de montage sont fournis avec des câbles USB-C avec connecteurs à angle droit pour terminer l'installation. Des connecteurs USB-C de rechange sont également disponibles, sous la référence 789957-02. Le montage inclut les spécificités suivantes (Figure 3) :

• Le kit de clip DIN horizontal (référence 789986-01) est disponible pour le montage horizontal sur un rail DIN standard de 35 mm. Il inclut un câble USB-C avec connecteurs à angle droit.
• Le montage sur rail DIN vertical et sur panneau plat à l'aide d'orifices de type trou de serrure peut être mis en œuvre à l'aide du numéro de référence 789955-01. Il inclut un câble USB-C avec connecteurs à angle droit.
• Le montage en rack de 19 pouces avec le numéro de référence 789953-01 permet de monter jusqu'à deux dispositifs mioDAQ et inclut deux câbles USB-C avec connecteurs à angle droit.

Figure 3 : Outre leur installation sur un bureau, les assemblages de montage mioDAQ sont disponibles pour le montage sur rail DIN horizontal (en haut à gauche), sur rail DIN vertical, sur panneau plat (en haut à droite) et dans une configuration de rack 19 pouces de 1U de hauteur (en bas). (Source des images : NI)

Conclusion

Le mioDAQ USB de NI offre à l'utilisateur les performances matérielles et les outils logiciels requis pour accélérer le développement de produits électroniques et électromécaniques avancés et prendre une longueur d'avance sur la concurrence. Il se caractérise par une installation et une configuration simplifiées, et par des étalonnages de mesure garantis pendant jusqu'à 10 ans. Les modèles sont disponibles avec différents nombres de canaux afin d'optimiser la configuration en fonction des besoins des projets. Dans tous les cas, ils offrent la précision et l'exactitude exigées par l'utilisateur.

Lecture recommandée :

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