Műszerek címkéhez tartozó bejegyzések

Megjelent: Mérés és adatgyűjtés laboratóriumi jegyzet

A TÁMOP-4.1.2.A/1-11/1-2011-0104 pályázat keretében elkészített Mérés és adatgyűjtés laboratóriumi jegyzet megjelent a tankönyvtár oldalán. A jegyzetet itt lehet elérni: http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2011_0104_SZTE-3_Meres_es_adatgyujtes/adatok.html 

A jegyzet témakörei:

  • A LabVIEW programozási környezet
  • Multiméterek és oszcilloszkópok használata
  • Műszerek vezérlése LabVIEW környezetből
  • Mérések végzése és mérési adatok feldolgozása
  • Szenzorok és távadók vizsgálata
  • Kommunikációs protokollok, távmérés
  • Valós idejű rendszerek programozása

A magyar nyelvű jegyzet mellett megjelent egy angol nyelvű kiegészítő is, elsősorban külföldi hallgatók számára, ez itt érhető el: http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2011_0104_SZTE-4_Measurement_supplement/adatok.html

Ajánló: The Signal Path Blog

Ismét egy videóblog, ami főleg a nagyobb frekvenciájú méréstechnikával foglalkozik (akár GHz feletti jelek). A blogból megtudhatjuk pl. hogy mire jó egy 1 000 000 $-os oszcilloszkóp. A legfontosabb témák:

  • Műszerek használata, bemutatása, tesztelése
  • Műszerek felépítése („teardown”), műszerek javítása (az EEV blog-gal szemben általában sikeresen)
  • Nagyfrekvenciás méréstechnika alapjai (csatlakozók, kábelek, spektrumanalizátorok, …)

NI USB-7856R

A tanszék a REVLAB pályázat keretén belül szerzett be egy NI USB-7856R multifunkciós USB valós idejű adatgyűjtőt. A projektben elsősorban valós idejű vezérlési, jelfeldolgozási és jelgenerálási feladatokat valósítunk meg az eszköz segítségével. E mellett az eszköz tudományos kutatási és oktatási feladatokban is fel lesz használva, többek között két futó szakdolgozat is felhasználja ezt az eszközt.

NI USB-7856R

Az adatgyűjtő magja egy Kintex 7 160T FPGA, mely LabVIEW-ból közvetlenül programozható az NI FPGA modul segítségével. Ennek köszönhetően az eszközre egyszerűen lehet definiálni nagy teljesítményű szoftverdefiniált műszereket. Az eszközt USB-n keresztül közvetlenül a számítógéphez tudjuk kötni, a FPGA és a PC közötti adatátvitelt DMA csatornák biztosítják. A program feltöltését követően az eszköz korlátozottan, a PC használata nélkül is működtethető.

Az eszköz legfontosabb tulajdonságai:

  • 8 db 1 MHz-es 16 bit-es analóg bemenet, 4 különböző mérési tartománnyal, szimultán mintavételezés
  • 8 db 1 MHz-es 16 bit-es analóg kimenet
  • 32 db 80 MHz-es digitális I/O vonal
  • 16 db 10 MHz-es digitális I/O vonal
  • 202 800 Flip-Flop, 101 400 LUT, 11 700 Kib RAM, 600 DSP egység
  • 40, 80, 120, 160 vagy 200 MHz órajel
  • 3 DMA csatorna

A műszer két VHDCI csatlakozóval rendelkezik, melyekről az NI SCB-68A és NI SCB-68 HSDIO csatlakozóblokkokra vezethetjük az analóg és digitális jeleket. (Érdekesség: az SCB-68A csatlakozóblokkra rajzolt kiosztás nem felel meg a műszer által jelzett kiosztásnak, a helyes elrendezést a „Where Can I Find NI SCB-68A Quick Reference Labels?” oldalon lehet elérni.)

A készülék ára a csatlakozókkal együtt kb. 2 MFt. Ez nyilvánvalóan nem kevés, csak akkor célszerű egy ilyen eszköz beszerzése, hogy ha valaki valóban ki is használja a képességeit, pl. a nagy számú és gyors analóg és digitális I/O vonalakat, valamint a beépített FPGA programozhatóságát.

Virtuális műszerek és Szoftverdefiniált műszerek

Ahogy a technika fejlődött, számos műszert fejlesztettek ki különböző célokra (pl. multiméter, oszcilloszkóp, spektrumanalizátor, Lock-in erősítő); az idő telésével pedig ezek a műszerek egyre többet tudtak, egyre okosabbak lettek. Problémát jelentett ugyanakkor, hogy komplexebb mérések esetén az egyénnek számos műszert kellett egyszerre kezelni, valamint a mérés végeredménye is csak hosszas számolást követően született meg. E miatt merült fel az igény, hogy a műszereket kössük számítógépekhez, és a számítógépen futó program hangolja össze az egyedi műszerek működését, valamint számolja ki a felhasználó számára hasznos adatokat. Így tulajdonképp egy újfajta műszer jött létre, melynek működését elsősorban a számítógépen futó szoftver határozza meg. A szoftver cseréjével pedig ugyanazok a hardverelemek egészen más feladatra is alkalmassá tehetők. Az így létrehozott műszereket virtuális műszereknek hívjuk.

A virtuális műszerek egy új fizikai műszer igényét fogalmazták meg: az univerzális adatgyűjtőét, mely nem egy speciális feladatra van kitalálva, nincsenek is rajta kezelőszervek, hanem kizárólag számítógépről használhatók. Ugyanakkor, a könnyen fejleszthető és cserélhető szoftvernek köszönhetően, ugyanaz a hardver számos komplex mérési feladatra alkalmassá tehető. Az egyre inkább elterjedő moduláris műszerek pedig azt a lehetőséget is megteremtették, hogy könnyen személyre szabhassuk mérőrendszerünkben a bemenetek és kimenetek számát, típusát és tulajdonságait.

Egy hátránya viszont van ezeknek a műszereknek: mivel a vezérlő és feldolgozó szoftver döntő többsége a számítógépen fut, csak korlátozottan alkalmasak gyors reagálást igénylő komplex mérések és vezérlések lebonyolítására. Ehhez az szükséges, hogy a személyre szabható szoftver magán a műszerbe beágyazott feldolgozóegységen fusson. Az így létrehozott műszereket szoftverdefiniált műszereknek hívjuk (hard virtual instrumentation-ként is hivatkoznak rá). A feldolgozóegység lehet beágyazott számítógép is, de manapság egyre gyakoribb, hogy egy FPGA-n „futó” szoftver határozza meg a műszer tényleges viselkedését.

Utóbbira jó példa a NI USB-7856R adatgyűjtő, melyben egy Kintex-7 160T FPGA végzi a vezérlést. A NI PXIe-5170R újrakonfigurálható oszcilloszkóp esetén pedig nagy sebességű méréseket végezhetünk, pl. speciálisan az adott alkalmazásra szabott trigger feltételek között.

Ajánló: EEVblog - Electronics Engineering Video Blog

Az EEVblog (Electronics Engineering Video Blog )  egy nagyon hasznos videóblog az elektronika és méréstechnika témakörében, amit mindenkinek tudok ajánlani, aki tud angolul, és érdeklődik ezen témák iránt. Az előadó által érintett legfontosabb témák:

  • Elektronika alapjai, áramkörök tervezése, építése. Alacsony zajú, precíziós áramkörök építése.
  • Műszerek használata, köztük különféle tippekkel, hogyan lehet hatékonyan végezni a méréseket, mik a tipikus hibák
  • Műszerek bemutatása, tesztelése. Hasznos tippek műszerek vásárlásához.
  • Elektromos berendezések felépítése, főleg "teardown" segítségével. Így sok ötletet nyerhetünk, hogyan érdemes különböző berendezéseket, műszereket megtervezni, felépíteni.
  • Érdekességek az elektronika témaköréből.

Rövid LabVIEW képzések

A CEFAIC pályázat keretein belül három rövid LabVIEW képzést indítunk. A képzések a LabVIEW programozás alapjait tekinti át, valamint bemutatják, hogyan lehet különböző adatgyűjtő eszközöket programozni. A kurzust az egyetemen dolgozó kollégáknak, valamint diákoknak ajánljuk.

Mindhárom képzés 2x3 órás, csütörtökönként 14:00 és 16:30 között, a helyszín pedig az Irinyi 116-os laboratórium.

A kurzusok:

  • Bevezetés a LabVIEW használatába, április 10. és 17.
  • NI adatgyűjtők programozása LabVIEW segítségével, április 24. és május 8.
  • Valós idejű (cRIO) rendszerek programozása, május 22. és 29.

A képzések ingyenesek, további részletek itt:
http://www.inf.u-szeged.hu/~mingesz/Education/CLV/