Vereinfachen Sie Ihr DMM: die besten fünf Tools und Tipps

Bei der Entwicklung eines automatisierten Testsystems müssen Sie überprüfen, ob die Hardware in Ihrem System identifiziert wurde, funktionsfähig, kalibriert und einsatzbereit ist. 

Genau wie jede NI-Hardware enthalten auch NI-DMMs den Measurement & Automation Explorer (MAX), der Sie bei diesen wesentlichen Konfigurationstasks unterstützt. Mit diesem Utility können Sie alle Digitalmultimeter, Schaltmodule und andere Messgeräte im selben einfachen Fenster identifizieren, testen oder bei Bedarf zurücksetzen und auf relevante Hilfe- und Konnektivitätsdokumentation zugreifen.

Abbildung 1: Optionen im Measurement & Automation Explorer (MAX) für NI-Digitalmultimeter

Tipp – Selbstkalibrierung auf Geräten des Typs NI 407x

Alle Digitalmultimeter müssen regelmäßig kalibriert werden, um ihre angegebene Genauigkeit beizubehalten. Die meisten Digitalmultimeter des Typs NI 407x bieten einen einzigartigen zweijährigen Kalibrierzyklus für eine längere Nutzung. Außerdem sind sie mit einer Funktion zur „Selbstkalibrierung“ ausgestattet, mit der temperaturbedingte Drifts in den Gleichspannungs- und Widerstandsmodi ausgeglichen werden können. Sie können diese Selbstkalibrierung während des zweijährigen Zeitraums zwischen den externen Kalibrierungen nutzen, um die bestmögliche Leistung bei wechselnden Umgebungstemperaturen zu erhalten.  

Abbildung 2: Angaben zur Selbstkalibrierung der NI-Digitalmultimeter in MAX

Um auf diese Funktion in MAX zuzugreifen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das gewünschte DMM und wählen Sie Self-Calibrate (Selbstkalibrierung) aus. Dieser Vorgang dauert etwa eine Minute. Die Selbstkalibrierung kann auch programmatisch über den NI-DMM-Treiber durchgeführt werden.

Ein weiterer wichtiger Schritt bei der Entwicklung eines automatisierten Testsystems ist die Erstprüfung von Signalverbindungen und die entsprechende Fehlersuche. In dieser Phase führen Sie einfache Messungen durch, um nachzuweisen, dass Geräte ordnungsgemäß angeschlossen sind und funktionieren und die Messergebnisse korrekt sind. Für diese Phase bietet NI Soft-Frontpanels (SFPs) an – eigenständige Softwareprogramme, mit denen Hardware auf komfortable Weise interaktiv überwacht und gesteuert werden kann. Abbildung 3 zeigt die Soft-Frontpanels NI-SWITCH und NI-DMM.

Abbildung 3. Soft-Frontpanels NI-SWITCH (oben) und NI-DMM (unten)

Wie in Abbildung 3 veranschaulicht, können Sie mit dem Soft-Frontpanel NI-DMM am aktiven DMM-Gerät Typ, Bereich, Auflösung und verschiedene andere Parameter der Messung steuern. Ebenso können Sie mit dem Soft-Frontpanel NI-SWITCH ein Schaltmodul identifizieren, die Topologie konfigurieren und individuelle Relaisverbindungen herstellen.

Tipp – Überprüfen einzelner Relaiszustände und -zählerstände

Da mechanische Relais eine endliche Lebensdauer haben (in der Regel in der Größenordnung von 10^5 Zyklen oder darüber), kann es wichtig sein, den Relaiszählerstand genau zu erfassen, um die Funktionsfähigkeit des Testsystems sicherzustellen. Viele NI-Schaltmodule verfügen über eine integrierte Relaiszählung, die Sie über das Soft-Frontpanel NI-SWITCH überprüfen können. Abbildung 4 zeigt die Relaiszählerstände eines Matrixschalters im Soft-Frontpanel NI-SWITCH.

Abbildung 4: Relaiszustand und -zählerstand im Soft-Frontpanel NI-SWITCH

Darüber hinaus können Sie die Relaisnutzung programmatisch über die NI-SWITCH-API in der Software NI LabVIEW oder in einer anderen unterstützten Programmiersprache abfragen. Mit programmatischen Aufrufen können Sie einen Schwellwert festlegen, bei dem ein Benutzer benachrichtigt wird, wenn eine bestimmte Anzahl von Relaiszyklen abgeschlossen ist. So wird darauf hingewiesen, dass es Zeit ist, den Zustand der Schaltkontakte zu überprüfen.

Lesen Sie, wie Sie die Relaisauslastung von NI-Schaltmodulen programmatisch verfolgen.

Nachdem Sie die Komponenten in einem automatisierten Testsystem angeschlossen und die erforderlichen Messungen verifiziert haben, werden Sie die Messungen im nächsten Schritt programmatisch automatisieren. Während ein Testentwickler an dieser Task in der Regel Tage oder Wochen arbeitet, verkürzt das VI „NI-DMM/Switch Express“ in LabVIEW das automatische Messen und Schalten auf wenige Minuten. In Abbildung 5 ist die Hauptregisterkarte für die Konfiguration dargestellt, auf der Sie das DMM-Gerät auswählen und alle Standardmesseinstellungen festlegen können.

Abbildung 5: Konfigurationsfenster für das VI „NI-DMM/Switch Express“ in LabVIEW

Sobald Sie das DMM ordnungsgemäß konfiguriert haben, können Sie Schaltkanäle von einem beliebigen NI-Multiplexer auf der Registerkarte mit den Schaltkanälen hinzufügen, indem Sie ein oder mehrere Schaltgeräte und anschließend aus diesen die gewünschten Kanäle auswählen.

Abbildung 6. Hinzufügen von Schaltkanälen im VI „NI-DMM/Switch Express“

Nachdem Sie sowohl die DMM-Messungen als auch die Schaltkanäle konfiguriert haben, können Sie die Daten im Express-VI selbst testen und die Konfiguration mit der Schaltfläche OK speichern, sodass Sie die Daten aus dem LabVIEW-Blockdiagramm verwenden können. 

Tipp – Erweiterte Trigger-Konfiguration

Zur Optimierung der Schalt- und Messgeschwindigkeit senden DMMs und Multiplexer von NI im PXI-Formfaktor automatisch Trigger über die PXI-Backplane. Dadurch entfällt die Notwendigkeit für Host-Software-Interaktionen beim Scannen vieler Kanäle eines Multiplexers, wodurch die Testgeschwindigkeit erhöht wird. Für eine genauere Steuerung dieser Interaktion können Sie dieses Trigger-Handshaking mit dem VI „NI-DMM/Switch Express“ bearbeiten und die verwendeten Trigger-Leitungen direkt angeben.

Abbildung 7: Erweiterte Trigger-Optionen für die DMM/Schaltmodul-Synchronisierung im VI „NI-DMM/Switch Express“

Das VI „NI-DMM/Switch Express“ eignet sich zwar ideal für die meisten automatisierten Testsysteme, aber Sie benötigen möglicherweise weniger Kontrolle über die Konfiguration und Ausführung von Testhardware. Sie können dies mithilfe der Programmierschnittstelle (API) für ein entsprechendes Gerät wie NI-DMM oder NI-SWITCH erreichen. Um den einfachen Zugriff auf den vollen Funktionsumfang von NI-Hardware über diese APIs zu ermöglichen, werden alle NI-Produkte mit vorgefertigten Beispielprogrammen geliefert, die bestimmte Funktionen und Implementierungen der entsprechenden API veranschaulichen. In Abbildung 8 sind nur einige der vorgefertigten Beispielprogramme für die NI-DMM-API in der LabVIEW-Suchmaschine für Beispiele dargestellt.  

Abbildung 8: NI-DMM-Beispielprogramme für LabVIEW in der LabVIEW-Suchmaschine für Beispiele

Zum Öffnen dieser Beispiele klicken Sie in LabVIEW in der Symbolleiste auf Help (Hilfe)>>Find Examples... (Beispiele suchen...). Die NI-DMM- und NI-SWITCH-APIs bieten außerdem Unterstützung und Beispielprogramme für NI LabWindows™/CVI, Microsoft Visual C++ und Microsoft Visual Basic, auf die Sie über Start>>Programme>>National Instruments>>NI-DMM>>Examples (Beispiele) in Windows zugreifen können.

Je nach Größe und Komplexität des in der Entwicklung befindlichen automatisierten Testsystems können übergeordnete Tools für die Testkonfiguration und -verwaltung entscheidend für den Systemerfolg sein. Insbesondere Systeme mit zahlreichen Kanälen und mehreren Schaltmodulen lassen sich mitunter nur sehr schwer programmieren, warten und auf Fehler untersuchen. Um diesen Vorgang einfacher und wiederholbarer zu gestalten, können Sie Ihre Schalteinstellungen mit NI Switch Executive konfigurieren und verwalten. Abbildung 9 zeigt eine Beispielkonfiguration mit mehreren Schaltern, die mit mehreren Messgeräten und mehreren Prüflingen (DUTs) verbunden sind.

Abbildung 9: Hauptfenster von NI Switch Executive mit schematischer Konfiguration

Erfahren Sie mehr über NI Switch Executive.

Tipp – Verwenden von Switch Executive mit NI TestStand

Komplexe automatisierte Testsysteme enthalten oft Testmanagement-Software wie NI TestStand, um den Ablauf, die Ausführung und die Berichterstellung von Tests zu steuern. Da Schaltvorgänge ein wichtiger Bestandteil von Testsequenzen in größeren Systemen sind, können Sie NI Switch Executive von der NI TestStand-Umgebung aus aufrufen, um Ihre Schaltmodulhardware testweise zu steuern. Das bedeutet, dass Sie jeden Testcode unabhängig von jeder Schaltmodulkonfiguration schreiben können, sodass sich Tests einfacher umfunktionieren und bearbeiten lassen. 

Abbildung 10: Integration von NI Switch Executive für einen Aktionsschritttyp in NI TestStand

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines Digitalmultimeters für ein automatisiertes Testsystem neben Ihren Hardwarespezifikationen auch Ihre Entwicklungsstrategie. NI-Digitalmultimeter wurden speziell für den Einsatz in automatisierten Testsystemen entwickelt. Dadurch bieten sie eine Vielzahl von Tools, die Programmierung und Automatisierung schneller, einfacher und zuverlässiger machen. 

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