측정을 보다 효율적으로 더 빠르게 수행하고 제품 개발의 속도를 가속화하는 방법

고급 전자 장치 및 전기 기계 제품을 개발하는 것은 시간과의 경쟁일 수 있습니다. 강력한 새 DAQ(데이터 취득) 도구를 사용하면 개발 프로세스를 간소화 및 가속화하여 시간과의 경쟁에서 승리하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이러한 DAQ 도구는 센서, 배터리 및 기타 장치에 대해 20비트, ±10V 입력(최대 1MS/s/ch의 샘플링 속도 기준), 최대 16개의 디지털 I/O 라인을 지원할 뿐만 아니라 카운터, 직교 인코더, 리졸버, 펄스/이벤트 계수 센서(예: 미터기), 고속 전압 신호, 전류 측정을 위해 션트 저항기의 전압 강하 측정을 위한 입력과 같은 높은 성능을 제공합니다.

여기에는 또한 다음과 같은 다중 기능을 자동화 및 생성해야 하는 필요성도 존재합니다. 예를 들면 TTL 디지털 라인에 대한 읽기/쓰기, 다지털 라인을 사용하여 저전류 계전기 구동, 센서 시뮬레이션 위한 ±10V 출력 제어 신호 및 ±10V 신호 생성, PWM(펄스-폭 변조) 신호 생성 및 전압, 디지털, 카운터 신호의 동기화 등을 들 수 있습니다.

시장 출시 경쟁에서 승리하기 위해서는 이러한 포괄적인 도구에서의 아날로그 및 디지털 I/O를 위한 독립적 타이밍 엔진, 자체 보정, USB 연결, 빠른 설정 및 통합과 같은 기능 사용이 간편해야 합니다. 이러한 시스템은 자유 로깅 소프트웨어, API, 예제 프로그램, Python 및 C/C++를 위한 고급 지원과 같은 소프트웨어 옵션도 갖추고 있어야 합니다.

USB DAQ

NI의 새로운 mioDAQ USB 시스템은 다양한 전자 및 전기 기계 시스템을 위한 시장 출시 시간을 가속화할 수 있는 성능과 유연성을 갖추고 있습니다. 이 시스템은 USB type C 연결을 사용하는 것으로 시작합니다. mioDAQ USB는 단일 케이블을 통해 랩톱 및 데스크톱 컴퓨터에 빠르게 연결되어 데이터 수집, 분석 및 전력 공급을 수행할 수 있습니다.

이 장치는 최대 16채널, 20비트 분해능, ±10V 측정을 제공하며 초당 1백만 개 동시 샘플 수를 지원할 수 있습니다. 또한 고성능의 유연한 테스트 및 제품 개발 시스템을 위해 다양한 I/O 및 카운터/타이머 채널을 제공합니다(그림 1).

그림 1: mioDAQ USB의 이 측면에는 다양한 I/O가 포함되어 있습니다. USB 커넥터는 반대편에 있습니다(이미지 출처: NI).

스마트 ID 핀은 사용자가 제공한 EEPROM과의 통신을 통해 테스트 벤치에 지능형 기능을 구축할 수 있습니다. EEPROM은 스프링 단자 플러그에 직접 연결하거나 시제품 제작 기판에 통합하여 설계할 수 있습니다. EEPROM을 통해 다음과 같은 내용을 쿼리할 수 있습니다.

• 케이블이 올바른 포트에 연결되었는지 확인
• 채널 및 상수 매핑에 사용하기 위한 DUT(테스트 대상 장치) 정보 캡처
• 메타데이터 로깅 자동화

열전대에는 CJC(냉접합 보정)가 사용됩니다. CJC는 열전대의 열접합(온도가 측정되는 위치)과 냉접합(열전대 전선이 측정 시스템에 연결되는 위치) 사이의 온도 차이를 보정합니다. CJC는 특히 냉접합 온도가 변동되는 경우 열전대 측정값의 정확도를 크게 향상시킵니다.

강력한 성능

데스크톱에 장착되도록 설계된 mioDAQ는 완전 자동화된 테스트 픽스처에 사용하기에 충분할 정도로 견고합니다. 이 장치는 재보정 없이 최대 10년 동안 정확도를 유지하도록 고안되었으므로, 잦은 재보정으로 생산성을 저해할 수 있는 제조 테스트 또는 현장 응용 제품에서의 사용에 적합합니다. 2년 주기로 재보정할 수 있는 모델도 제공되므로 실험실의 벤치 테스트 및 검증 응용 분야에 이상적입니다.

자체 보정은 작동 환경에서의 차이와 제조 부품의 차이를 조정할 수 있습니다. 하드웨어 구성 유틸리티에서 버튼을 클릭하면 바로 시작됩니다. mioDAQ 구동기는 더 간단한 선형 보정 방정식에 비해 뛰어난 성능을 제공하면서 처리 속도에 큰 영향을 미치지 않는 방식으로 구현된 다변수 다항식으로 온보드 EEPROM에 자체 보정 조정을 저장합니다.

mioDAQ에서 지원되는 측정 예에는 다음이 포함됩니다.

• 최대 1MS/s/ch의 센서 및 기타 ±10V 신호
• 션트 저항기의 전압 강하
• 배터리 전압(±10V 피크 측정)
• USB의 전력 레일 또는 배터리 구동식 설계
• 펄스 및 이벤트 계산
• 정사각 인코더
• 리졸버
• 선형 변위 측정을 위한 스트링 변위차계
• 저전압 전류 센서 및 변압기

일부 mioDAQ 장치는 더 높은 채널 수를 구현할 수 있도록 멀티플렉싱을 지원합니다. 멀티플렉스 모드는 여러 아날로그 입력 채널을 위한 단일 아날로그-디지털 컨버터를 사용합니다. 이렇게 하면, 채널 수가 효과적으로 늘어나기는 하지만 멀티플렉스된 채널이 전체 샘플링 속도를 공유해야 하므로 개별 채널의 샘플링 속도를 줄여야 합니다.

또한 다음과 같은 다양한 기능에 대해 제어 신호를 자동화할 수 있습니다.

• ±10V 출력 신호
• 디지털 출력 신호
• 외부 계전기(디지털 라인으로 제어)
• 펄스폭 변조 신호 생성
• 센서 시뮬레이션
• LED에 연결
• 클록 및 트리거

부품 번호 789887-01, 789882-01, 789888-01, 789884-01을 포함한 4개의 mioDAQ 모델을 사용하면 더 나은 제품을 빠르게 설계하고 연구 활동을 수행하는 데 필요한 정확한 성능을 구매할 수 있습니다(표 1).

표 1: mioDAQ USB는 네 가지 모델로 제공되므로 사용자가 응용 요구 사항에 맞게 성능을 선택할 수 있습니다. (표 출처: NI)

내부 프로세스

최대한의 이점을 실현하려면 장치 사양 및 기능에 대한 확실한 이해가 필요합니다. 예를 들어, mioDAQ는 3가지 아날로그 입력 열 구성을 지원합니다.

차동 모드는 2개의 입력 단자 사이의 전압 차이를 측정하며 공통 모드 잡음의 효과를 최소화하는 데 사용할 수 있습니다. 기준 단일 종단(RSE) 모드는 접지에서 격리된 특정 기준점에 대한 신호의 전압을 측정합니다. 외부 접지 기준이 없는 플로팅 또는 격리된 접지에 대해 신호의 전압을 측정해야 하는 경우 NRSE(비기준 단일 종단) 모드를 사용할 수 있습니다.

별도의 타이밍 엔진은 AI(아날로그 입력) 채널, AO(아날로그 출력), DIO(디지털 I/O) 라인에 대해 서로 다른 속도를 설정할 수 있습니다. 예를 들어 사용자는 다음을 수행하도록 선택할 수 있습니다.

• 시스템을 동일한 클록으로 동기화 및 동일한 속도와 시간에 AI, AO, DIO 모두 사용
• 아날로그 입력 전압 값을 기준으로 트리거
• 동일 시간에 서로 다른 실행 속도로 여러 서브시스템을 시작하도록 트리거
• 데이터 취득 리트리거를 통해 트리거를 기반으로 하여 고정된 샘플 수를 취득하고, 다음 트리거 이벤트 재설정 및 대기

NI mioDAQ USB PFI(프로그래밍 가능 함수 인터페이스)는 정적 디지털 I/O로 구성할 수 있거나 카운터/타이머, 트리거링, 타이밍 기능과 함께 사용할 수 있는 일련의 디지털 I/O 라인입니다. 이는 제어 및 모니터링의 유연성을 향상시킬 수 있습니다.

예를 들어, PFI 라인은 아날로그 취득과 같은 기능에 사용하여 파형이나 카운터 이벤트를 생성할 수 있습니다. NI-DAQmx 구동기 및 구성 유틸리티를 비롯한 소프트웨어 지원은 PFI 라인 사용 프로세스를 간소화합니다.

프로젝트를 위한 빠른 시작

NI mioDAQ 박스에는 잠금 나사가 있는 2m USB-C - USB-C 케이블 NI mioDAQ(부품 번호 789956-02), 스프링 단자(부품 번호 785502-01), 스트레인 완화 기능을 제공하는 단자 백셸(부품 번호 785080-01), USB 커넥터의 잠금 나사를 조이기 위한 NI 스크루드라이버를 비롯하여 빠른 시작에 필요한 하드웨어가 포함되어 있습니다. 케이블, 스프링 단자, 백셸은 별도로 구매할 수도 있습니다(그림 2).

그림 2: NI mioDAQ에는 즉각적인 사용을 시작하고 개발 작업을 가속화하는 데 필요한 커넥터 및 케이블이 함께 제공됩니다(이미지 출처: NI).

설정 속도를 가속화하고 유연성을 지원하는 소프트웨어

장치의 QR 코드를 스캔함으로써 mioDAQ 설정을 시작할 수 있습니다. 사용자가 QR 코드를 스캔하면 NI 웹 사이트로 이동되며 여기에서 필요한 소프트웨어 및 문서를 다운로드할 수 있습니다. 사용 가능한 리소스에는 사용 설명서, 설정 동영상, 핀아웃 맵, 소프트웨어(예: FlexLogger Lite와 LabVIEW, Python, C/C#용 드라이버를 다운로드하기 위한 링크)가 포함되어 있어, 원활한 초기 설정과 최소한의 설정 시간을 보장합니다.

NI MAX(Measurement & Automation Explorer) 무료 소프트웨어는 NI 하드웨어에 대한 액세스를 제공하며 NI 하드웨어 및 소프트웨어와 인터페이싱하기 위한 중앙 허브로 작동합니다. 이 소프트웨어는 모든 NI 드라이버 및 시스템 구성 시 자동으로 설치됩니다. MAX를 사용하면 장치 구성 및 문제 해결은 물론, 물리적 하드웨어 없이 테스트용 시뮬레이션 장치 생성도 가능합니다.

NI FlexLogger Lite는 간단한 프로젝트 또는 데이터를 취득하고 기록하려는 새로운 사용자를 위한 무료 소프트웨어 애플리케이션입니다. 이 애플리케이션을 사용하면 프로그래밍 없이도 센서 및 기타 측정 장치의 데이터를 신속하게 구성, 시각화, 기록할 수 있습니다.

FlexLogger Lite는 NI DAQ 하드웨어를 자동으로 감지하며 센서별 구성 옵션을 제공합니다. 취득한 데이터에 대한 실시간 시각화를 제공하므로 사용자가 측정 중에도 해당 값을 모니터링할 수 있습니다. 데이터를 Excel 또는 이진 .tdms 파일과 같은 일반적인 형식으로 기록할 수도 있습니다.

FlexLogger Lite는 전체 기능을 갖춘 FlexLogger 소프트웨어의 보조 도구이며, 사용자는 자동화 테스트, 맞춤식 측정, 다중 섀시 확장과 같은 고급 기능을 활용하기 위해 전체 버전으로 업그레이드할 수 있습니다.

필요 사항이 더 복잡한 경우 LabVIEW를 활용할 수 있습니다. LabVIEW는 Windows와 Linux에서 실행되며 자동화, 테스트, 측정 응용 분야를 위한 그래픽 프로그래밍 언어와 개발 환경을 제공합니다. 그래픽 인터페이스를 통해 복잡한 프로세스를 기존의 텍스트 기반 프로그래밍보다 더 쉽게 시각화하고 이해할 수 있습니다.

LabVIEW는 항공 우주, 자동차 및 공정 산업과 같은 다양한 산업에서 측정, 테스트, 데이터 수집의 자동화를 위해 널리 사용되고 있습니다. LabVIEW는 데이터 시각화 및 분석을 지원하며, 결정론적 동작을 통한 실시간 제어 기능도 제공합니다.

더 강력하고 포괄적인 소프트웨어 환경을 위해 mioDAQ는 테스트 및 검증 프로세스를 간소화하도록 설계된 번들형 NI 테스트 소프트웨어 컬렉션인 NI LabVIEW+ Suite와 호환이 가능합니다. 이는 자동화, 데이터 취득, 분석, 보고를 위한 포괄적인 도구 모음입니다. LabVIEW를 기반으로 하는 LabVIEW+ Suite는 다음과 같은 주요 요소로 구성됩니다.

• 테스트 시퀀스 설계, 관리, 실행을 위한 NI TestStand 테스트 프레임워크
• 대화식 계측 구성 및 제어를 위한 InstrumentStudio
• 신속하고 확장 가능한 데이터 기록을 위한 FlexLogger
• 데이터 분석 및 보고 기능을 제공하는 DIAdem

실장 옵션

mioDAQ USB는 단순한 데스크톱 장치가 아닙니다. 사용자는 테스트 스탠드 및 자동화 시스템 구축을 위한 가로 또는 세로 DIN 레일, 평면 패널, 19인치 랙 실장 옵션을 선택할 수 있습니다. 설치를 완료할 수 있도록 실장 키트에는 직각 커넥터를 가진 USB-C 케이블이 함께 제공됩니다. 교체용 USB-C 커넥터도 제공됩니다(부품 번호 789957-02). 실장별 옵션에는 다음이 포함됩니다(그림 3).

• 가로 DIN 클립 전용 키트(부품 번호 789986-01)는 표준 35mm DIN 레일에서의 가로 실장에 사용할 수 있습니다. 직각 커넥터를 가진 USB-C 케이블이 포함되어 있습니다.
• 세로 DIN 레일과, 키홀을 사용하는 평면 패널 실장은 부품 번호 789955-01을 사용하여 구현할 수 있습니다. 직각 커넥터를 가진 USB-C 케이블이 포함되어 있습니다.
• 부품 번호 789953-01을 사용하는 19인치 랙 실장 옵션은 최대 두 대의 mioDAQ 장치를 실장할 수 있으며 직각 커넥터를 가진 USB-C 케이블 2개가 함께 제공됩니다.

그림 3: mioDAQ는 데스크탑 위에 배치하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 수평 DIN 레일(왼쪽 위), 수직 DIN 레일 및 평면 패널 장착(오른쪽 위), 1U 높이의 19인치 랙 구성(하단)용 실장 조립품도 제공됩니다(이미지 출처: NI).

결론

NI의 mioDAQ USB는 고급 전자 및 전기 기계 제품 개발을 가속화하고 시장 출시 경쟁에서 이길 수 있도록, 뛰어난 하드웨어 성능과 폭넓은 소프트웨어 도구를 제공합니다. 이 장치는 간소화된 초기 설정 및 구성으로 시작하여, 최대 10년간 보장되는 측정 보정을 제공합니다. 프로젝트의 요구 사항에 따라 구성을 최적화할 수 있도록, 다양한 채널 수를 가진 모델이 제공됩니다. 이 장치는 어떠한 경우에도 사용자가 요구하는 정확도와 정밀도를 제공합니다.

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