Cómo obtener mejores mediciones y más rápido, y acelerar el desarrollo de productos

Desarrollar productos electrónicos y electromecánicos avanzados puede ser una carrera contrarreloj. Las nuevas y potentes herramientas de adquisición de datos (DAQ) pueden ayudar a simplificar y acelerar el proceso de desarrollo y ganar la carrera.

Estas herramientas DAQ ofrecen un alto rendimiento, como entradas de 20 bits y ±10 V para sensores, baterías y otros dispositivos con una frecuencia de muestreo de hasta 1 MS/s/ch, hasta 16 líneas de E/S digitales, contadores, entradas para codificadores de cuadratura, resolvedores, sensores de recuento de impulsos/eventos como medidores, señales de tensión de alta velocidad, caídas de tensión a través de una resistencia en derivación para medir la corriente y mucho más.

También es necesario automatizar y generar múltiples funciones, como la lectura/escritura en líneas digitales TTL, el accionamiento de relés de baja corriente mediante líneas digitales, la generación de señales de control de salida de ±10 V y de señales de ±10 V para simular sensores, la generación de señales moduladas por ancho de pulsos (PWM) y la sincronización de señales de tensión, digitales y de contador.

Para ganar la carrera hacia el mercado, estas completas herramientas también deben ser fáciles de usar, con funciones como motores de temporización independientes para E/S analógicas y digitales, autocalibración, conectividad USB y configuración e integración rápidas. El sistema debe disponer de opciones de software, como software de registro gratuito, API y programas de ejemplo, además de soporte avanzado para Python y C/C++.

DAQ USB

El nuevo sistema mioDAQ USB de NI tiene el rendimiento y la flexibilidad para acelerar el tiempo de comercialización de una amplia gama de sistemas electrónicos y electromecánicos. Comienza con el uso de la conectividad USB Type-C. El mioDAQ USB se conecta rápidamente a una computadora portátil o de escritorio con un solo cable para la recogida de datos, análisis y alimentación.

Ofrece hasta 16 canales de 20 bits de resolución, mediciones de ±10 V y admite 1 millón de muestras simultáneas por segundo. Además, dispone de diversos canales digitales de E/S y contador/temporizador para sistemas de pruebas y desarrollo de productos flexibles y de alto rendimiento (Figura 1).

Figura 1: Este lado del USB mioDAQ incluye varias E / S. El conector USB está en el lado opuesto. (Fuente de la imagen: NI)

Los pines de identificación inteligente se comunican con una EEPROM suministrada por el usuario, por lo que se puede incorporar inteligencia a un banco de pruebas. La EEPROM puede conectarse directamente a la clavija del terminal de resorte o diseñarse en placas prototipo. La EEPROM puede ser consultada:

• Confirme que los cables están conectados al puerto correcto.
• Captura de información del dispositivo bajo prueba (DUT) para su uso en la asignación de canales y constantes.
• Automatizar el registro de metadatos

La compensación de unión fría (CJC) se utiliza con termopares. Corrige la diferencia de temperatura entre la unión caliente del termopar (donde se mide la temperatura) y su unión fría (donde los cables del termopar están conectados al sistema de medición). El CJC mejora significativamente la precisión de las mediciones de termopares, especialmente cuando la temperatura de la unión fría fluctúa.

Rendimiento sólido

Diseñado para colocarse sobre un escritorio, el mioDAQ es lo suficientemente sólido como para utilizarse en dispositivos de prueba totalmente automatizados. Está diseñado para mantener la precisión hasta 10 años sin recalibración, lo que lo hace adecuado para su uso en pruebas de fabricación o aplicaciones de campo en las que la recalibración frecuente puede obstaculizar la productividad. Los modelos también están disponibles con ciclos de recalibración de dos años, lo que resulta ideal para aplicaciones de pruebas y validación en bancos de laboratorio.

La autocalibración puede ajustar las diferencias en el entorno operativo y cualquier variación en los componentes de fabricación. Se inicia simplemente pulsando un botón en la utilidad de configuración del hardware. El controlador mioDAQ almacena los ajustes de autocalibración en una EEPROM integrada como un polinomio multivariable implementado sin afectar significativamente a la velocidad de procesamiento, al tiempo que proporciona un rendimiento superior en comparación con una ecuación de calibración lineal más simple.

Ejemplos de mediciones soportadas por el mioDAQ incluyen:

• Sensores y otras señales de ±10 V hasta 1 MS/s/ch
• Caídas de tensión en las resistencias
• Voltajes de la batería (±10 V de medición máxima)
• Rieles de alimentación en diseños alimentados por USB o baterías
• Recuento de impulsos y eventos
• Codificadores de cuadratura
• Resolvedores
• Potenciómetros de cadena para medir el desplazamiento lineal
• Sensores de corriente de baja tensión y transformadores

Algunos dispositivos mioDAQ admiten la multiplexación para lograr un mayor número de canales. El modo multiplex utiliza un único convertidor analógico-digital para varios canales de entrada analógica. Aunque esto aumenta el número de canales, requiere que la frecuencia de muestreo global sea compartida por los canales multiplexados, lo que reduce la frecuencia de muestreo de los canales individuales.

Además, las señales de control pueden automatizarse para diversas funciones como:

• Señales de salida de ±10 V
• Señales de salida digitales
• Relé externo (control con líneas digitales)
• Generación de señales moduladas por ancho de pulsos (PWM)
• Simulación de sensores
• Conectar a LED
• Relojes y activadores

Cuatro modelos mioDAQ, incluidos los números de pieza 789887-01, 789882-01, 789888-01 y 789884-01, permiten al usuario adquirir el rendimiento exacto que necesita para diseñar rápidamente mejores productos y proseguir sus actividades de investigación (Tabla 1).

Tabla 1: mioDAQ USB está disponible en cuatro modelos, lo que permite a los usuarios adaptar el rendimiento a los requisitos de la aplicación. (Fuente del cuadro: NI)

En más detalle

Para obtener el máximo beneficio es necesario conocer a fondo las especificaciones y capacidades de los dispositivos. Por ejemplo, mioDAQ admite tres configuraciones de terminal de entrada analógica.

El modo diferencial mide la diferencia de tensión entre dos terminales de entrada y puede utilizarse para minimizar el efecto del ruido de modo común. El modo referenciado single-ended (RSE) mide la tensión de una señal para un punto de referencia específico aislado de tierra. Cuando se necesita medir la tensión de una señal para una tierra flotante o aislada sin referencia de tierra externa, se puede utilizar el modo no referenciado single-ended (NRSE).

Los motores de temporización independientes permiten establecer diferentes velocidades para los canales de entrada analógica (AI), las salidas analógicas (AO) y las líneas de E/S digitales (DIO). Por ejemplo, el usuario puede elegir

• Sincronizar los sistemas con el mismo reloj y utilizar AI, AO y DIO, todos al mismo ritmo y tiempo.
• Disparo por un valor de tensión de entrada analógica
• Activación simultánea de varios subsistemas con distintos ritmos de ejecución
• Volver a disparar la adquisición de datos, obteniendo un número fijo de muestras basadas en un disparo, luego reiniciar y esperar al siguiente evento de disparo.

La interfaz de función programable (PFI) USB de NI mioDAQ es una serie de líneas de E/S digitales que pueden configurarse como E/S digitales estáticas o usarse con funciones de contador/temporizador, disparo y temporización. Permiten una mayor flexibilidad de control y supervisión.

Por ejemplo, las líneas PFI pueden utilizarse para funciones como la adquisición analógica, la generación de formas de onda o el contador de eventos. El soporte de software, incluyendo el controlador NI-DAQmx y las utilidades de configuración, simplifica el proceso de uso de las líneas PFI.

Inicio rápido de un proyecto

Dentro de la caja de NI mioDAQ, el usuario encontrará el hardware necesario para un inicio rápido, incluyendo un NI mioDAQ, un cable USB-C a USB-C de 2 metros con un tornillo de bloqueo (número de pieza 789956-02), terminales de resorte (número de pieza 785502-01), una carcasa posterior para los terminales para proporcionar alivio de tensión (número de pieza 785080-01) y un destornillador NI para apretar el tornillo de bloqueo en el conector USB. El cable, los terminales de resorte y la carcasa posterior también pueden adquirirse por separado (figura 2).

Figura 2: El NI mioDAQ viene con los conectores y cables necesarios para empezar a utilizar y acelerar los esfuerzos de desarrollo de inmediato. (Fuente de la imagen: NI)

El software acelera la configuración y favorece la flexibilidad

El usuario comienza la configuración mioDAQ escaneando el código QR en el dispositivo. Esto lleva al usuario a la página web de NI, donde puede descargarse el software y la documentación necesarios. Los recursos disponibles incluyen el manual del usuario, vídeos de configuración, mapa de conexiones y software, incluidos enlaces para descargar FlexLogger Lite y controladores para LabVIEW, Python y C/C# para garantizar un proceso de configuración sin problemas y un tiempo de configuración mínimo.

El software gratuito NI Measurement & Automation Explorer (MAX) proporciona acceso al hardware de NI y actúa como un eje central para interactuar con el hardware y software de NI. Se instala automáticamente con todos los controladores y configuraciones del sistema de NI. MAX permite configurar dispositivos, solucionar problemas e incluso crear dispositivos simulados para realizar pruebas sin necesidad de hardware físico.

NI FlexLogger Lite es una aplicación de software libre para proyectos sencillos o nuevos usuarios que quieran adquirir y registrar datos. Sin necesidad de programación, permite al usuario configurar, visualizar y registrar rápidamente datos de sensores y otros dispositivos de medición.

FlexLogger Lite detecta automáticamente el hardware NI DAQ y proporciona opciones de configuración específicas para cada sensor. Permite la visualización en tiempo real de los datos adquiridos, lo que permite a los usuarios supervisar las mediciones a medida que se realizan. También admite el registro de datos en formatos comunes como archivos Excel o .tdms binario .

FlexLogger Lite es un complemento del software completo FlexLogger y el usuario puede optar por actualizar a la versión completa para obtener funciones más avanzadas, como pruebas automatizadas, mediciones personalizadas y ampliación a varios chasis.

Para necesidades más complejas, el usuario puede recurrir a LabVIEW. Funciona en Windows y Linux y proporciona un lenguaje de programación gráfico y un entorno de desarrollo para aplicaciones de automatización, pruebas y medición. Su interfaz gráfica facilita la visualización y comprensión de procesos complejos en comparación con la programación tradicional basada en texto.

Se utiliza ampliamente en industrias como la aeroespacial, la de automoción y la de procesos para automatizar mediciones, pruebas y adquisición de datos. Admite la visualización y el análisis de datos y el control en tiempo real con un comportamiento determinista.

Para un entorno de software aún más potente y completo, mioDAQ es compatible con NI LabVIEW+ Suite, un paquete de software de pruebas de NI diseñado para agilizar los procesos de pruebas y validación. Se trata de un completo conjunto de herramientas de automatización, adquisición de datos, análisis y elaboración de informes. Construido sobre LabVIEW, los componentes clave de LabVIEW+ Suite incluyen:

• Marco de pruebas NI TestStand para diseñar, gestionar y ejecutar secuencias de pruebas
• InstrumentStudio para la configuración y el control interactivos de instrumentos
• FlexLogger para un registro de datos rápido y escalable
• DIAdem ofrece funciones de análisis de datos y elaboración de informes

Opciones de montaje

mioDAQ USB es más que un dispositivo de escritorio. El usuario puede elegir entre montaje vertical u horizontal en riel DIN, panel plano y bastidor de 19 pulgadas para construir bancos de pruebas y sistemas de automatización. Los kits de montaje se suministran con cables USB-C con conectores en ángulo recto para completar la instalación. También hay disponibles conectores USB-C de repuesto, número de pieza 789957-02. Las especificaciones de montaje incluyen (Figura 3):

• El kit solo clip DIN horizontal (número de pieza 789986-01) está disponible para el montaje horizontal en un riel DIN estándar de 35 mm. Incluye un cable USB-C con conectores en ángulo recto.
• El montaje en riel DIN vertical y en panel plano mediante bocallaves puede realizarse con el número de pieza 789955-01. Incluye un cable USB-C con conectores en ángulo recto.
• Montaje en bastidor de 19 pulgadas mediante el número de pieza 789953-01 que puede montar hasta dos dispositivos mioDAQ e incluye dos cables USB-C con conectores en ángulo recto.

Figura 3: Además de colocarse sobre un escritorio, los conjuntos de montaje mioDAQ están disponibles para riel DIN horizontal (arriba a la izquierda), riel DIN vertical, montaje en panel plano (arriba a la derecha) y en una configuración de rack de 19 pulgadas y 1U de altura (abajo). (Fuente de las imágenes: NI)

Conclusión

mioDAQ USB de NI proporciona al usuario la profundidad de rendimiento de hardware y la amplitud de herramientas de software necesarias para acelerar el desarrollo de productos electrónicos y electromecánicos avanzados y ganar la carrera hacia el mercado. Comienza con una instalación y configuración simplificadas y continúa con calibraciones de medición garantizadas hasta 10 años. Existen modelos con diferentes cantidades de canales para optimizar la configuración a las necesidades del proyecto. En todos los casos, proporcionan la exactitud y precisión que exige el usuario.

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