SCXI – USB-gestütztes Datenerfassungs- und Schaltsystem

Übersicht

SCXI von National Instruments ist eine leistungsstarke Signalkonditionierungsplattform für Mess- und Automatisierungssysteme. Unabhängig davon, ob Signale von Sensoren erfasst, Spannungen oder Ströme erzeugt, digitale Kanäle überwacht oder mithilfe von Schaltern Signale geroutet werden sollen, SCXI stellt eine komplette, integrierte Plattform mit USB-Anbindung für sämtliche Signalkonditionierungs- und Schaltaufgaben dar. Ein SCXI-System besteht aus Signalkonditionierungsmodulen mit mehreren Kanälen, die in einem oder mehreren robusten Chassis untergebracht sind. Die Produktpalette von NI umfasst eine große Auswahl an Analogeingangs-, Analogausgangs-, Digital-I/O- und Schaltmodulen, so dass sämtliche Anwendungsanforderungen erfüllt werden können. Die Treibersoftware NI-DAQmx handhabt sämtliche Aspekte eines SCXI-basierten Systems, angefangen bei der Konfiguration über die Programmierung in LabVIEW bis hin zur Steuerung auf Betriebssystemebene und Gerätesteuerung.

USB-Anbindung

Das Datenerfassungs- und Schaltsystem SCXI verfügt über eine USB-Anbindungsmöglichkeit, wodurch es automatisch vom Host-Rechner erkannt und konfiguriert werden kann, sobald eine Verbindung besteht. Alle Signale werden mithilfe eines Digitizer-Moduls, wie etwa dem NI SCXI-1600, gemessen. Nach Digitalisierung der Daten werden sie zur Analyse und Darstellung mittels USB übertragen. Ein solches Datenerfassungs- und Schaltsystem kann leicht mit einem Laptop verbunden werden. So erhält der Anwender eine sehr robuste und portable Lösung. Zusätzlich kann SCXI eingesetzt werden, um eine vereinfachte USB-Anbindung für Messungen in einer Laborumgebung bereitzustellen.

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Weiterführende Links:
USB-Datenerfassungs-, Steuer- und Regelmodul für SCXI

I/O-Module

SCXI-Module konditionieren analoge und digitale Signale und Sensoreingänge. Sie bieten eine große Auswahl an Funktionalität, darunter Analogeingänge, Analogausgänge, Digital-I/O und Schaltmodule, um den jeweiligen Anwendungsanforderungen zu entsprechen. Analogeingangsmodule sorgen für Verstärkung, Isolierung, Filterung und Multiplexing der Eingangssignale von Thermoelementen, Dehnungsmessstreifen, RTDs, Thermistoren, Quellen im Millivolt- und Voltbereich bis 250 V_eff sowie Stromquellen. Analogausgangsmodule verfügen über isolierte Spannungs- und Stromausgänge. Digitale Ein- und Ausgangsmodule bieten eine Isolierung für Digitalsignale bis zu 240 VDC. SCXI-Schaltmodule, die auch Multiplexer und Matrizen umfassen, erlauben das Routen von Signalen mit hoher Dichte und hoher Leistungsfähigkeit: von DC bis RF. Mithilfe der nahtlosen Integration von Software in die gängigsten Entwicklungsumgebungen lassen sich unabhängige Front-End-Schaltsysteme für Messgeräte entwickeln. Es ist möglich, Analogeingangs-, Analogausgangs-, Digital-I/O- und Schaltmodule beliebig zu kombinieren, um den jeweiligen Anwendungsanforderungen zu entsprechen.

Weiterführende Links:
Analogeingangsmodule
Analogausgangsmodule
Module mit isolierten Digitalein- und -ausgängen
Schaltmodule – Multiplexer/Matrixschalter/universelle Schaltmodule

Anschlussblöcke

Mithilfe von Anschlussblöcken werden Signale mit SCXI-Modulen verbunden. Die gängigsten SCXI-Anschlussblöcke verfügen über Schraubklemmenanschlüsse (und eine Zugentlastung), die eine sichere Anbindung an Sensoren und Signale ermöglichen. Bestimmte Anschlussblöcke sind für spezifische Module vorgesehen und bieten Signalkonditionierung für bestimmte Sensortypen. So umfasst beispielsweise ein Anschlussblock zur Messung der Spannung an Thermoelementen einen Schaltkreis zur Kaltstellenkompensation. Anschlussblöcke zur Anbindung von Dehnungsmessstreifen stellen gesockelte Widerstände zur Brückenvervollständigung und Shunt-Kalibrierung bereit. An Signale mit hohen Spannungen angebundene Anschlussblöcke umfassen Schaltkreise zur Dämpfung. Manche SCXI-Anschlussblöcke beinhalten sogar Mikrocontroller, die mit TEDS-Sensoren nach IEEE 1451.4 kommunizieren. IEEE-1451.4-Anschlussblöcke, wie beispielweise der unten abgebildete SCXI-1314T, bieten direkte Sensoranbindung über RJ50-Eingangsanschlüsse. Durch dieses Design können Sensoren einfach und schnell entfernt, angeschlossen und vom SCXI-System automatisch erkannt werden.

Weiterführende Links:
Anschlussblöcke zur Frontmontage
Anschlussblöcke zur Rackmontage
Anschlussblöcke zur DIN-Schienenmontage

Chassis

Die SCXI-Module von National Instruments befinden sich in einem robusten, rauscharmen Chassis und dienen zur Stromversorgung und Steuerung von SCXI-Modulen sowie konditionierten Signalen. Die SCXI-Chassis beinhalten den SXCI-Bus, der analoge und digitale Signale weiterleitet und die Kommunikation zwischen Modulen ermöglicht. Die Steuer- und Regelschaltkreise des Chassis steuern den Bus, indem das Timing zwischen jedem Modul synchronisiert wird. So ist es dem Anwender möglich, gemultiplexte Eingangskanäle von etlichen Modulen in diversen Chassis zu messen.

Weiterführende Links:
Chassis mit 4 Steckplätzen
Chassis mit 12 Steckplätzen
Gleichstromgespeistes Chassis (4 Steckplätze)

IEEE 1451.4 – Smart-Sensor-Support

Das SCXI-Datenerfassungssystem bietet Verbindung und Kommunikation mit Wandlern, die über die Smart-Sensor-Technologie nach IEEE 1451.4 verfügen. Der Standard IEEE 1451.4, Mixed-Mode Interface for Smart Transducers für intelligente Messwertaufnehmer („Smart-Sensoren“), definiert ein Prinzip, auf Grundlage traditioneller Analogsensoren und -aktoren, die um die Fähigkeit der Selbstidentifizierung erweitert worden sind. Als gemeinsame Entwicklungsgrundlage für Sensorhersteller, Lieferanten und Anwender von Messhard- und ‑software legt IEEE 1451.4 das Konzept eines Mixed-Mode-Sensors fest, der sowohl eine Analog- als auch eine Digitalschnittstelle besitzt. Die Analogschnittstelle liefert auf herkömmliche Weise ein elektrisches Signal, in das eine physikalische Größe (wie z. B. Temperatur, Druck oder Kraft) umgewandelt wurde. Ein IEEE-1451.4-konformer Sensor jedoch bietet auch eine Digitalschnittstelle für die Kommunikation mit einem in den Messwertaufnehmer eingebetteten Speicherchip. Auf diesem Chip sind die binären TEDS-Informationen, die den Sensor oder Aktor identifizieren und beschreiben, gespeichert. Das TEDS (Transducer Electronic Datasheet) enthält Informationen wie Sensorhersteller, Modellnummer, Seriennummer, Messbereich und -empfindlichkeit sowie Kalibrierdaten. Durch die IEEE-1451.4-Kompatibilität und USB-Anbindung sind SCXI-Systeme praktisch plug-and-play-fähig.

Weiterführender Link:
Sensors Plug&Play von NI

Treiber- und Konfigurationssoftware

Im Lieferumfang aller SCXI-Geräte von National Instruments ist die Treibersoftware NI-DAQmx enthalten. NI-DAQmx handhabt sämtliche Aspekte eines SCXI-Systems, angefangen bei der Konfiguration über die Programmierung in LabVIEW bis hin zur Steuerung auf Betriebssystemebene und Gerätesteuerung. Mit den sofort einsatzbereiten virtuellen Kanälen sowie dem neuen DAQ-Assistenten ist es möglich, reale Daten zügig zu erfassen. Applikationen lassen sich anhand von für die Messung konzipierten VIs, Funktionen, Datentypen sowie Analysefunktionen erstellen. Messungen können mit der optimierten DMA-Datenübertragung und Einzelpunkt-I/O schneller und zuverlässiger durchgeführt werden. Die Treibersoftware NI-DAQmx unterstützt LabVIEW, LabWindows/CVI, Visual Basic, C/C++ und C# unter Windows 2000/NT/XP und Linux.

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Das Measurement Hardware DDK (Driver Development Kit) von National Instruments ist ein Toolkit zur Treiberentwicklung und bietet Entwicklungswerkzeuge sowie eine Schnittstelle zur Registerprogrammierung von NI-Datenerfassungshardware. Dieses Softwarepaket ist konzipiert für OEM-Kunden, die Applikationen unter Betriebssystemen wie z. B. Linux und Mac OS X erstellen.

NI bietet konfigurationsbasierte Datenprotokollierungssoftware für eine interaktive Messkonfiguration und Datenspeicherung an.

Weiterführender Link:
Datenerfassungssoftware von NI

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