ในด้านระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมและการทดสอบงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ประสิทธิภาพของอุปกรณ์เก็บข้อมูลส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำของระบบและประสิทธิภาพในการพัฒนา การ์ดเก็บข้อมูลซีรีส์ USB ของ National Instruments (NI) ด้วยการออกแบบแบบแยกส่วน ข้อมูลจำเพาะประสิทธิภาพสูง และระบบนิเวศซอฟต์แวร์ที่แข็งแกร่ง จึงกลายเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในห้องปฏิบัติการและสายการผลิต บทความนี้จะเจาะลึกรุ่นหลักๆ เช่น USB-7845, USB-6211 และ USB-6343

I. พารามิเตอร์ทางเทคนิค: การกำหนดค่าฮาร์ดแวร์สำหรับสถานการณ์ที่หลากหลาย

ความสามารถในการประมวลผลสัญญาณอนาล็อก

· การสุ่มตัวอย่างความละเอียดสูง: USB-7845 มีตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) 16 บิต รองรับการสลับโหมด Single-ended/Differential สำหรับช่องสัญญาณอินพุตอนาล็อก ด้วยอัตราการสุ่มตัวอย่างสูงสุด 500 kS/s (กิโลตัวอย่างต่อวินาที) จึงสามารถจับสัญญาณไดนามิกได้สูงสุดถึง 25 kHz

· เอาต์พุตช่วงกว้าง: ช่องเอาต์พุตอะนาล็อกมีอัตราการอัปเดต 1 MS/s (เมกะแซมเปิลต่อวินาที) ครอบคลุมช่วงแรงดันเอาต์พุต ±10V เมื่อผสานกับความสามารถในการตั้งโปรแกรม FPGA ทำให้สามารถสร้างรูปคลื่นแบบกำหนดเองได้

· การซิงโครไนซ์หลายช่องสัญญาณ: USB-6343 รองรับอินพุตแบบปลายเดียว 32 ช่อง หรืออินพุตแบบดิฟเฟอเรนเชียล 16 ช่อง โดยทุกช่องมีอัตราการสุ่มตัวอย่าง 500 kS/s ด้วยเทคโนโลยีการจับเวลา NI-STC3 ทำให้มีความแม่นยำในการซิงโครไนซ์ระดับนาโนวินาที เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเก็บข้อมูลอาร์เรย์เซ็นเซอร์หลายตัว

ฟังก์ชันดิจิตอลและเคาน์เตอร์

· I/O ดิจิทัลทิศทางสองทาง: USB-7845 มีช่องสัญญาณดิจิทัลที่รองรับ TTL/CMOS จำนวน 48 ช่อง พร้อมระดับลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (3.3V/5V) เพื่อขับเคลื่อนรีเลย์หรืออ่านสัญญาณสวิตช์โดยตรง

· ตัวนับความแม่นยำสูง: USB-6211 ผสานตัวนับ 32 บิตสองตัว รองรับความถี่สัญญาณสูงสุด 80 MHz เอาต์พุต PWM และอินเทอร์เฟซตัวเข้ารหัส ทำให้เหมาะสำหรับการควบคุมมอเตอร์และระบบตอบรับตำแหน่ง

ความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อม

· การป้องกันระดับอุตสาหกรรม: USB-7845 มีตัวเครื่องเป็นโลหะปิดผนึก ใช้งานได้ในช่วงอุณหภูมิ -20°C ถึง 70°C ทนต่อแรงกระแทก 50 กรัม และเป็นไปตามมาตรฐานทางทหาร MIL-STD-810G

· ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า: ได้รับการรับรองจาก CE และ FCC รวมถึงการป้องกันการหนีบไดโอด TVS บนช่องอะนาล็อก ทนทานต่อการคายประจุไฟฟ้าสถิต (ESD) ±200V

II. คุณสมบัติหลัก: สถาปัตยกรรมที่ยืดหยุ่นที่รองรับ FPGA

FPGA ที่ผู้ใช้สามารถตั้งโปรแกรมได้

USB-7845 มาพร้อมกับชิป FPGA ประสิทธิภาพสูง ช่วยให้ผู้ใช้สามารถนำตรรกะที่กำหนดเองไปใช้งานผ่านโมดูล LabVIEW FPGA ได้ ยกตัวอย่างเช่น ในการทดสอบแบบฮาร์ดแวร์อินเดอะลูป (HIL) ชิปนี้สามารถสร้างแบบจำลองจำลองแบบเรียลไทม์ ผสานรวม I/O ทางกายภาพเข้ากับระบบเสมือนได้อย่างราบรื่น ช่วยลดรอบการทดสอบลงได้มากกว่า 60%

ระบบซิงโครไนซ์และทริกเกอร์

· การซิงโครไนซ์อุปกรณ์หลายเครื่อง: เทคโนโลยี NI-TClk ช่วยให้สามารถซิงโครไนซ์นาฬิกาการสุ่มตัวอย่างข้ามอุปกรณ์ได้ โดยมีข้อผิดพลาดต่ำกว่า 100ps

· เงื่อนไขทริกเกอร์ที่ซับซ้อน: รองรับการทริกเกอร์แบบดิจิทัลขอบ การทริกเกอร์แบบหน้าต่างอะนาล็อก และการทริกเกอร์เหตุการณ์ภายนอก USB-6211 ให้ความล่าช้าในการทริกเกอร์ต่ำถึง 50 นาโนวินาที เหมาะสำหรับการบันทึกลำดับพัลส์ความเร็วสูง

การบูรณาการระบบนิเวศซอฟต์แวร์

· ไดรเวอร์และ API: ไดรเวอร์ NI-DAQmx มอบอินเทอร์เฟซการเขียนโปรแกรมแบบรวมที่รองรับ LabVIEW, Python, C/C++ และอื่นๆ

· เครื่องมือวิเคราะห์ขั้นสูง: เมื่อใช้ร่วมกับชุดเครื่องมือประมวลผลสัญญาณของ LabVIEW จะสามารถใช้อัลกอริทึมที่ซับซ้อน เช่น การวิเคราะห์สเปกตรัม FFT และการติดตามคำสั่งซื้อได้โดยไม่ต้องเขียนโค้ดเพิ่มเติม

III. สถานการณ์การใช้งานทั่วไป

ระบบทดสอบอัตโนมัติ

· กรณีศึกษา: การทดสอบตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์

· การกำหนดค่า: USB-7845 จัดการการรับข้อมูลแบบอะนาล็อก (เช่น การตรวจสอบแรงดัน/กระแสไฟฟ้า) ในขณะที่ USB-6211 ประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (การตรวจจับสวิตช์) ซอฟต์แวร์ TestStand ช่วยควบคุมเวิร์กโฟลว์โดยอัตโนมัติ

· ข้อดี: แทนที่การตั้งค่าเครื่องมือหลายตัวแบบเดิม เพิ่มความครอบคลุมการทดสอบได้ 40% และลดเวลาในการวินิจฉัยข้อผิดพลาดเหลือหนึ่งในสามของวิธีการแบบเดิม

การจำลองฮาร์ดแวร์แบบอินเดอะลูป (HIL)

· การประยุกต์ใช้: การพัฒนาไดรเวอร์มอเตอร์

· การใช้งาน: FPGA ของ USB-7845 รันโมเดลมอเตอร์แบบเรียลไทม์เพื่อจำลองการเปลี่ยนแปลงโหลด ในขณะที่ USB-6343 จับสัญญาณเอาต์พุตของไดรเวอร์สำหรับการควบคุมแบบวงปิด

· ประโยชน์: ลดความล่าช้าในการโต้ตอบกับฮาร์ดแวร์ลง 80% เมื่อเทียบกับการจำลองโดยใช้ซอฟต์แวร์เพียงอย่างเดียว ช่วยให้การตรวจสอบอัลกอริธึมของตัวควบคุมเร็วขึ้น

การเก็บข้อมูลเซ็นเซอร์ระดับการวิจัย

· สถานการณ์: การตรวจสอบการสั่นสะเทือนของสะพาน

· โซลูชัน: USB-4431 (ออกแบบมาสำหรับการใช้งานด้านเสียง/การสั่นสะเทือน) รับสัญญาณเครื่องวัดความเร่งสี่สัญญาณพร้อมกันที่ความเร็ว 102.4 kS/s รวมกับการปรับสภาพสัญญาณ IEPE เพื่อขับเคลื่อนเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกโดยตรง

· ข้อมูล: บรรลุช่วงไดนามิก 100 dB และระดับพื้นเสียงน้อยกว่า 5μV ตอบสนองข้อกำหนดการตรวจสอบสุขภาพโครงสร้างที่เข้มงวด

แพลตฟอร์มการศึกษาและการฝึกอบรม

· เครื่องมือ: การ์ดเก็บข้อมูลต้นทุนต่ำ USB-6009

· การใช้งาน: เมื่อใช้ร่วมกับชุดทดลอง TLA-004/U6 จะรองรับหลักสูตรต่างๆ เช่น หลักการเซ็นเซอร์และการควบคุมอัตโนมัติ นักศึกษาสามารถตั้งโปรแกรมออสซิลโลสโคปเสมือนและเครื่องกำเนิดฟังก์ชันผ่าน LabVIEW ได้

· มูลค่า: ลดต้นทุนอุปกรณ์ลง 70 เปอร์เซ็นต์ และลดเวลาในการเตรียมการทดลองเหลือต่ำกว่า 10 นาที

IV. แนวทางการเลือกและแนวโน้มในอนาคต

ปัจจุบันซีรีส์ USB ของ NI นำเสนอเมทริกซ์ผลิตภัณฑ์ที่สมบูรณ์:

· รุ่นพื้นฐาน: USB-6001/6003 (อินพุตอะนาล็อก 8 ช่อง ความละเอียด 14 บิต เหมาะสำหรับการสอนและการทดสอบแบบง่าย)

· รุ่นหลัก: USB-6211/6251 (ความแม่นยำ 16 บิต การรวมฟังก์ชันหลายอย่าง การสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุน)

· รุ่นประสิทธิภาพสูง: USB-7845/6343 (การขยาย FPGA การซิงโครไนซ์หลายช่องสัญญาณ ปรับแต่งสำหรับระบบที่ซับซ้อน)

เว็บไซต์ผลิตภัณฑ์:

https://www.3splc.com/NI-USB_c0_ss

ในขณะที่อุตสาหกรรม 4.0 และ AIoT กำลังพัฒนา NI กำลังพัฒนาซีรีส์ USB ไปสู่การประมวลผลแบบ Edge รุ่นใหม่ๆ ได้ผสานรวมโปรเซสเซอร์ ARM สำหรับการประมวลผลข้อมูลเบื้องต้นในพื้นที่และการตัดสินใจแบบ Edge ซึ่งช่วยลดการพึ่งพาคอมพิวเตอร์โฮสต์ สำหรับโครงการที่ต้องการความแม่นยำสูง ความยืดหยุ่น และการพัฒนาที่รวดเร็ว ซีรีส์ NI USB ยังคงเป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้