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运用虚拟仪控下降丈量本钱

和大多数工程师一样,您大概也曾试图找到降低自动测试或量测应用系统成本的方法。这份文件将告诉您NationalInstruments如何帮助工程师达…

和大多数工程师相同,您大约也曾企图找到下降主动测验或量测运用体系本钱的办法。这份文件将告诉您National Instruments怎么协助工程师达到这个使命。文件最初将概略剖析开展量测体系的进程中首要的五个本钱来历(请参阅下面表一中的本钱栏)。您将了解怎么运用虚拟仪测技能来下降单个本钱,从而下降全体量测本钱。

 

表一:开展量测体系的本钱来历与对应之本钱操控解决方案

量测运用体系的本钱

请试着回想您在前一个量测体系上所消耗的时刻,您或许花了大部分的专案时刻在设定硬体组态与开发运用程式。如果您细心查验这样的量测体系开发进程,您将会发现本钱首要来自五个当地(拜见下图一)。图一所的材料来历是针对37位不同工业与国家的工程师在其最近开发的测验或量测体系上所花费的本钱所做的查询,。您可发现,均匀来说,他们认为硬体和软体价格是最大的单一本钱来历,但是其他项目累加起来所消耗的时刻本钱却佔了全体本钱的绝大部分。(註:时刻本钱以每小时100美元核算)

图一:开发量测运用体系的五个本钱来历

 

曩昔26年来,National Instruments致力于运用虚拟仪测来为您下降全体量测本钱。虚拟仪测结合了软体与现成的硬体技能,并运用如今个人电脑的高效能与高弹性,有用地下降每一项本钱。「National Instruments的这套体系能够有用下降本钱、节约时刻,一起又能统筹成果的可重复验证性与体系寿数。」S.E.A. Datentechnik GmbH.的Wolfram Koerver如此表明。

下降拟定体系规范的时刻本钱

决议量测项目以及进阶剖析品种或许会很花时刻。而当您总算做好挑选,接着还得决议该怎么建置这样一个量测体系。为了缩短拟定体系规范所需的时刻,National Instrument供给了充足的线上资源。DAQ Designer(可至 ni.com/advisor实践领会,或至ni.com/taiwan讨取免费光碟)会协助您墨守成规地拟定所需的体系规范;它会引导你选取正确的感测器或信号品种、取样频率、频道数量以及其他参数,最终它会列出最契合您需求的软硬体解决方案。

在ni.com网站上也能够找到第三方供货商的谘询服务,这些服务会引荐产品来补强您挑选的软硬体,例如可在恶劣环境下作业的感测器和个人电脑。这些东西都能够敏捷找出最契合您的运用所需的产品,以节约下时刻本钱。

 

图二:DAQ Designer光碟版与线上版可协助您节约拟定一个DAQ体系所需的时刻

下降软硬体的价格本钱

一个材料撷取体系(DAQ system)中最明显的本钱当然是硬体和软体的价格。大多数人企图下降这方面的本钱,但却没有考虑到全体开发本钱是否有跟着下降。图一显现,硬体与软体的价格只佔全体本钱的36%,而其他方面所消耗的时刻与金钱佔据了全体本钱的绝大部分。

虚拟仪测不只能下降时刻本钱,更能将硬体与软体的消耗降到最低。要了解箇中原理,请参阅National Instruments在其材料撷取设备运用的现成技能所对应的价格与效能趋势:图三是曩昔几年12位元与16位元类比数位转化器的价格趋势;请特别注意:90年代初期置办一个12位元转化器所需的费用在今日能够置办一个16位元转化器!像这样的趋势让National Instruments有才能继续地以恰当或更低的价钱供给更好的材料撷取效能。在个人电脑工业也有相似趋势――出名的摩尔规律(见图四);在此规律操纵下,处理器效能不断提高,价格却不断下降。这个趋势相同地有利于虚拟仪测的运用者,因为只需将电脑晋级就能够得到更高的软体效能。
 

图三:数位类比转化器与NI材料撷取设备的价格与效能趋势

 

图四:摩尔规律――自1970年以来英特尔处理器效能提昇的趋势
(材料来历:http://www.intel.com/research/silicon/mooreslaw.htm)

总地来说,NI一向不断地改进工程本钱结构,以下降客户的材料撷取本钱。在2002年,NI宣布的多功用材料撷取设备NI6013和NI6014写下了16位元材料撷取技能的新贱价。在2004年,NI在该产品线加入了新的低本钱数位介面产品以及类比输出产品,与较早的相似设备比起来,这些产品别离节约了30%与70%的单频道本钱。

下降设定组态的时刻本钱

一旦拟定好规范并置办了量测用的硬体,真实的作业才刚要开端。您得先设备硬体与软体,设定一切必备的组态,并承认体系的每一个部分都运作正常。这一阶段还包括了一切必要的硬体装设,例如感测器的连接、绕线以及待测物的预备。从图一能够看到,对一个典型的体系来说单单这个进程就消耗了23%的全体本钱,因而节约这部分的时刻能够节约恰当份额的全体本钱。

许多NI的材料撷取设备都採用最新的外接式电脑匯流排规范,如USB、FireWire以及PCMCIA,如此一来就免除了关机和敞开机壳的费事。别的,NI-DAQ软体可主动侦测新设备的设备,因而能够省下不少设备时刻,特别是如果您打算在不同地址运用相同的硬体。

NI-DAQ还包括了其他能削减耗时的组态软体。NI MAX(量测与主动化浏览器)可主动侦测并让您组态一切的材料撷取设备、GPIB设备、FieldPoint设备、PXI设备以及VXI设备,一次搞定。您也能够履行自我确诊测验以保证一切的设备运作正常,您能够透过测验面板敏捷地检视材料撷取设备上每个频道的信号。

若要更进一步简化设备与连接流程,NI现在正参加开发IEEE P1451.4换能器电子表单规范(IEEE P1451.4 standard for transducer electronic data sheets,TEDS)。基本上TEDS是整合在感测器里的一小颗记忆体,它能以数位的办法供给电脑关于该感测器的资讯,让电脑能够将感测器的电压或电流材料转化成恰当的工程单位,例如「℃」或「公斤」。您能够想像得到TEDS将会协助您省下很多的组态时刻,特别是触及多频道的感测器运用时。针对那些未包括TEDS的「传统」感测器,NI也供给了一个虚拟TEDS的材料库,您能够在上面搜索并下载感测器的TEDS材料,如此一来即便没有真实的TEDS感测器,您依然能够享用TEDS的优点。

下降开发运用程式的时刻本钱

开发量测运用的程式码通常会佔去30%的全体本钱,若能採用省时的运用程式开发东西将能大大下降这个阶段的本钱。National Instruments的材料撷取软体与NI LabVIEW开展环境严密整合,为客户省下不少本钱。

NI-DAQ能够协助您在软体开发阶段省下可观的时刻。其间DAQ小辅佐能够让运用者以互动的办法进行材料撷取的组态,包括时序、触发以及感测器单位转化,整个进程只需三个简略的进程:

一、 挑选您的DAQ「使命(task)」品种(例如热耦输入或许数位输出)

二、选定在该DAQ设备上要运用的一个或多个实体频道,将其相关到该「使命」并输入电压或感测器单位转化的相关资讯,以供此后材料以恰当的单位显现。

三、设定时序、触发与取样的相关项目(例如接连波形输入、1kS/s取样频率、以数位触发信号来发动运作)

有了DAQ小辅佐(图六),就毋须设定很多的材料撷取功用,这能协助您敏捷地建置一个测验体系。如果有需要的话,乃至能够回头轻松地修正一些参数,而毋须从头设定整个体系。DAQ小辅佐与LabVIEW的频谱量测、直方图等剖析东西整合在一起,撷取到的材料能够直接地送入这些剖析东西中,毋须做任何前置处理或额定编撰程式。
 

图六:DAQ小辅佐让运用者互动式地树立材料撷取使命,并与LabVIEW里的Express Analysis VIs严密地整合
 

针对更杂乱的材料撷取运用,您能够运用DAQ小辅佐来主动发生可修正的NI-DAQmx程式码、以供LabVIEW、C言语或Measurement Studio.NET运用。以这个程式码为起点,您能够从那些已验证可正确运作的程式码开端建置(而毋需从头开端编撰),这样的主动发生程式码的办法将可为您省下本来用来翻阅操作手册与测验设定DAQ设备的时刻。

NI-DAQmx还包括了一项名为「虚拟频道」的技能。每一条虚拟频道对应到一条实体频道,并包括相关的电压、感测器或客制化单位转化资讯,运用者可透过一个互动的选单输入这些资讯。因为虚拟频道能够在LabVIEW或任何其他NI开发环境中运用,您可省下单个设定单位转化选项的时刻。比较下图七中的两个LabVIEW方块图,可看到在没有虚拟频道的景象下,只是为了将「热耦合电压」转化为「℃」就得花掉您很多的时刻;相较之下,虚拟频道可让您安闲地专心在量测运用的其他部分。

图七:在这个热耦量测中,藉由削减将材料转化为「℃」的有必要设定,虚拟频道能够为您缩短开发使间

 

别的一种缩短开发时刻的办法是以一个典范程式为根底进行开发。NI-DAQ驱动程式会设备林林总总的典范程式到您的平台中,别的在ni.com网站上您还能够找到超越3000个典范程式,有些典范是泛用型的,其他则专心在特别运用。有了这么巨大的材料库,您能够找到一个十分挨近您的运用需求的典范,典范中会明确指出开发该运用体系所需考量的、从材料撷取到剖析到材料显现的各个层面。

下降体系验证与硬体校对的时刻本钱

虚拟仪测高度依靠软体来提昇生产力与供给弹性。例如在验证与校对阶段,NI材料撷取设备能够完全在软体中校对,您毋须手动调整电压计或从电脑上移除任何硬体;取而代之地,您只需唿叫一个简略的函式,或透进程式码、或从MAX里唿叫(见图八),接下来的校对程序软领会帮你全权处理完结。

图八:MAX中的互动式主动校对功用让您能够在软体中校对您的DAQ设备

为了得到更精确的成果,您或许会想要进行整个硬体体系的体系校对。针对这方面的需求,NI也在线上(NI Developer Zone)供给了体系校对软体给您下载,以节约一些时刻。这些VI是针对热耦合体系开发的,但您能够进行修正以合作任何品种的运用。

对您的量测运用体系进行完好完全的除错和和测验也会消耗很多的时刻,一起还或许得不到合用的过错陈述。NI-DAQ 7採用一种簇新的办法来报答过错:陈述过错的本源以及或许的解决方案,而非只是报答一组过错码让运用者翻阅运用手册读。下图九比较了NI-DAQmx的过错报答办法和某家供货商的过错报答办法。
 

图九: N NI-DAQmx的过错报答办法和某家供货商的过错报答办法。

总结

开展量测运用体系的五个首要本钱来历里,您能够发现全体本钱不只包括硬体和软体开销,还包括了「躲藏的」时刻本钱。咱们供给材料撷取软体来提昇您的生产力,咱们供给线上东西以协助您敏捷地作决议并起步,咱们更以合理的价格供给了精确、牢靠的硬体,以协助您下降全体本钱。

这些本钱减缩将可逐渐地协助您缩短产品上市时刻,并促进更有竞争力的价格。要更清楚地承认这点,您能够查验下表二。这份表格以一个样本体系为例,其硬体和软体消耗$50,000,而时刻本钱则依据图一的份额核算,从中能够发现,藉由运用虚拟仪测所节约下的全体体系本钱最少可达10%,最多则可达40%。
 

表二:针对一个软硬体消耗$50,000的样本运用体系,採用虚拟仪测所能节约下的本钱

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