National Instruments cRIO-9054, cRIO-9058 Benutzerhandbuch

BENUTZERHANDBUCH

cRIO-905x

Embedded-CompactRIO-Controller mit Echtzeitprozessor und rekonfigurierbarem FPGA

Dieses Dokument beschreibt die Funktionen des cRIO-905 x und enthält Informationen zur

Montage und Bedienung des Geräts.

Geräte des Typs cRIO-9053, cRIO-9054, cRIO-9055, cRIO-9056, cRIO-9057, cRIO-9058 sind in diesem Dokument vereinfachend unter dem Namen cRIO-905 x zusammengefasst.

Inhalt

Konfigurieren des cRIO-905x...................................................................................................3

Herstellen einer USB-Verbindung zwischen dem cRIO-905x und dem Host-

Computer.................................................................................................................... 3

Herstellen einer Ethernet-Verbindung zwischen dem cRIO-905x und dem Host-

Computer oder dem Netzwerk....................................................................................4

Konfigurieren von Starteinstellungen............................................................................... 5

Merkmale des cRIO-905x.........................................................................................................7

Anschlüsse und Steckverbinder........................................................................................ 7

Tasten.............................................................................................................................. 11

LEDs............................................................................................................................... 12

Chassis-Erdungsschraube................................................................................................15

Interne Echtzeituhr..........................................................................................................15

Digitale Signalführung....................................................................................................16

Taktsignalführung........................................................................................................... 16

Synchronisation über ein Netzwerk................................................................................ 18

Batterie............................................................................................................................ 20

Dateisystem.....................................................................................................................20

Montage des Controllers......................................................................................................... 21

Andere Montagearten......................................................................................................22

Montageanforderungen................................................................................................... 22

Abmessungen.................................................................................................................. 23

Vorderseitige Montage an einer flachen Oberfläche.......................................................25

Rückseitige Montage an einer flachen Oberfläche......................................................... 27

Anbringen des Controllers an einer Montageplatte ....................................................... 30

Anbringen an einer DIN-Schiene ...................................................................................33

Anbringen in einem Gestellrahmen................................................................................ 35

Tischmontage des Geräts................................................................................................ 35

Auswählen des Programmiermodus........................................................................................40

Erfassung von Analogsignalen mit NI-DAQmx.............................................................42

Ausgabe von Analogsignalen mit NI-DAQmx...............................................................50

Erfassung/Ausgabe von Digitalsignalen mit NI-DAQmx.............................................. 56

PFI mit NI-DAQmx........................................................................................................ 69

Zähler mit NI-DAQmx....................................................................................................71

Arten der zählergestützten Erfassung..............................................................................76

Arten der zählergestützten Ausgabe................................................................................97

Timing-Signale für den Zählerbaustein.........................................................................106

Support und Serviceleistungen weltweit............................................................................... 111

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Konfigurieren des cRIO-905x

Sie können das cRIO-905 x mit einem Host-Computer oder einem Netzwerk verbinden und die

Startoptionen über den USB-2.0-Anschluss des Typs C mit Konsolenausgabe oder über den

RJ-45-Gigabit-Ethernet-Anschluss 0 konfigurieren.

Tipp Im Dokument Erste Schritte mit cRIO-905x wird neben der grundlegenden

Konfiguration des Geräts beschrieben, wie das Gerät über den USB-Anschluss mit einem Host-Computer verbunden wird. Es wird empfohlen, zur Konfiguration,

Wartung und Fehlersuche am Gerät den USB-2.0-Anschluss des Typs C mit

Konsolenausgabe zu verwenden.

Herstellen einer USB-Verbindung zwischen dem cRIO-905x und dem Host-Computer

Gehen Sie wie folgt vor, um das cRIO-905 x über den USB-2.0-Geräteanschluss des Typs C mit Konsolenausgabe mit dem Host-Computer zu verbinden.

1.

Schalten Sie den Host-Computer ein.

2.

Verbinden Sie das cRIO-905 x über das im Lieferumfang enthaltene USB-C-auf-USB-A-

Kabel mit dem Host-Computer, indem Sie den USB-Stecker des Typs C in den USB-2.0-

Geräteanschluss des Typs C mit Konsolenausgabe einstecken.

3.

Verbinden Sie das andere Ende des USB-Kabels (Typ A) mit dem Host-Computer.

Hinweis Der Gerätetreiber erkennt das cRIO-905 x automatisch. Wenn der

Gerätetreiber das cRIO-905 x nicht erkennt, vergewissern Sie sich, dass die benötigte NI-Software in der richtigen Reihenfolge auf dem Host-Computer installiert wurde. Siehe dazu den Abschnitt Installieren der Software auf dem

Host-Computer des Dokuments Erste Schritte mit cRIO-905x .

4.

Wählen Sie Software auf diesem Gerät konfigurieren und installieren .

Benutzerhandbuch zu cRIO-905x | © National Instruments | 3

Herstellen einer Ethernet-Verbindung zwischen dem cRIO-905x und dem Host-Computer oder dem

Netzwerk

Nachfolgend wird das Herstellen einer Ethernet-Verbindung zwischen dem cRIO-905x und dem Host-Computer oder dem Netzwerk über den RJ-45-Gigabit-Ethernet-Port 0 des Geräts beschrieben. NI empfiehlt die Verwendung des RJ-45-Gigabit-Ethernet-Ports 0 für die

Kommunikation mit im Einsatz befindlichen Systemen.

Hinweis Wenn Ihr Controller mit einem RJ-45-Gigabit-Ethernet-Port 1 ausgestattet ist, können Sie diesen Port im Measurement & Automation Explorer

(MAX) auf der Registerkarte Netzwerkeinstellungen konfigurieren.

1.

Schalten Sie den Host-Computer oder den Ethernet-Hub ein.

2.

Verbinden Sie den RJ-45-Gigabit-Ethernet-Port 0 des cRIO-905x über ein Standard-

Ethernet-Kabel der Kategorie 5 oder ein besser abgeschirmtes Kabel mit verdrillten

Adernpaaren mit dem Host-Computer oder Ethernet-Hub.

Vorsicht Verwenden Sie ein Kabel von maximal 100 Metern Länge. Bei längeren Kabelstrecken kommt es ohne zusätzliche technische Gegebenheiten zu Datenverlust.

Das cRIO-905x versucht, beim ersten Verbindungsaufbau über das Ethernet eine DHCP-

Netzwerkverbindung herzustellen. Wenn der Versuch fehlschlägt, stellt das cRIO-905x mit einer Link-Local-IP-Adresse im Format 169.254.

x .

x eine Netzwerkverbindung her.

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Finden des cRIO-905x im Netzwerk (DHCP)

Gehen Sie wie nachfolgend beschrieben vor, um das cRIO-905x in einem Netzwerk zu finden, das mit DHCP arbeitet.

1.

Deaktivieren Sie auf dem Host-Computer sekundäre Netzwerkschnittstellen, wie beispielsweise die WLAN-Karte eines Laptops.

2.

Vergewissern Sie sich, dass alle auf dem Host-Computer ausgeführten Antivirus- und

Firewall-Programme Verbindungen mit dem Host-Computer zulassen.

Hinweis Der in MAX verwendete UDP-Port lautet 44525. Informationen zum

Konfigurieren der Firewall für die Kommunikation über diesen Port finden Sie in der Dokumentation Ihrer Firewall-Software.

3.

Starten Sie MAX auf dem Host-Computer.

4.

Erweitern Sie die Kategorie Netzwerkumgebung und suchen Sie nach Ihrem System.

Tipp Das System wird in MAX unter seiner Modellnummer gefolgt von der

Seriennummer aufgelistet, z. B. NI-cRIO-905x-1856AAA.

Tipp Wenn das cRIO-905x unter Netzwerkumgebung nicht angezeigt wird, verwenden Sie das Utility Assistent zum Erkennen und Beheben von

Fehlern in Netzwerksystemen zur Fehlersuche.

Konfigurieren von Starteinstellungen

Zum Konfigurieren der Startoptionen für das cRIO-905x im MAX gehen Sie wie folgt vor:

1.

Erweitern Sie im MAX die Kategorie "Netzwerkumgebung".

2.

Nehmen Sie auf der Registerkarte Starteinstellungen die gewünschten Einstellungen vor.

Konfigurieren der Starteinstellungen des cRIO-905x

Für das cRIO-905 x stehen folgende Starteinstellungen zur Verfügung:


Tabelle 1. Konfigurieren der Starteinstellungen des cRIO-905x

Starteinstellung Beschreibung

Sicheren Modus erzwingen

Bei einem Neustart des cRIO-905 x mit dieser Einstellung fährt das cRIO-905 x hoch, ohne anschließend LabVIEW Real-Time oder sonstige Startanwendungen zu öffnen. Das cRIO-905 x startet im sicheren Modus nur Dienste, die für Änderungen an der

Konfiguration und die Installation von Software benötigt werden.

Konsolenausgabe aktivieren

Bei einem Neustart des cRIO-905 x mit dieser Einstellung wird die

Konsolenausgabe an den Ausgang "Console Out" umgeleitet. Dabei handelt es sich um einen USB-2.0-Geräteanschluss des Typs C. Mit einer Terminal-Anwendung für serielle Anschlüsse können die IP-

Adresse und die Firmware-Version des cRIO-905 x abgefragt werden. Die Terminal-Anwendung muss dazu mit den folgenden

Einstellungen konfiguriert sein:

• 115.200 Bit pro Sekunde

• 8 Datenbits

• Keine Parität

• 1 Stoppbit

• Keine Ablaufsteuerung

RT-Startanwendung deaktivieren

Bei einem Neustart des cRIO-905 x mit dieser Einstellung wird die

Ausführung von LabVIEW-Startanwendungen verhindert.

FPGA-Startanwendung deaktivieren

Bei einem Neustart des cRIO-905 x mit dieser Einstellung wird verhindert, dass FPGA-Anwendungen automatisch geladen werden.

Secure-Shell-

Anmeldungen (SSH) aktivieren

Bei einem Neustart des cRIO-905 x mit dieser Einstellung startet

SSHD auf dem Gerät. Durch den Start mit SSHD sind

Anmeldungen via SSH, einem verschlüsselten

Kommunikationsprotokoll, möglich.

Hinweis Weitere Informationen zu SSH erhalten Sie, indem Sie auf ni.com/info den Infocode extnfw eingeben.

Zugriff auf LabVIEW-

Projekte

Bei einem Neustart des cRIO-905 x mit dieser Einstellung kann das

Gerät als Zielsystem zu einem LabVIEW-Projekt hinzugefügt werden.

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Merkmale des cRIO-905x

Anschlüsse und Steckverbinder

Abbildung 1. Anschlüsse und Steckverbinder des cRIO-905x

1

2

3

4

5 6

1. USB 2.0 (Typ-C) - Geräteanschluss mit

Konsolenausgabe

2. USB 3.1 (Typ-C) - Host-Port

3. PFI 0

4. Stromversorgungs-Steckverbinder

5. microSD-Karte - portables Speichermedium

6. RJ-45-Gigabit-Ethernet-Anschlüsse (ein oder zwei, je nach Modell)

USB 2.0 (Typ-C) - Geräteanschluss mit Konsolenausgabe

Während des Betriebs wird das Gerät vom Typ cRIO-095x über diesen Port an einen Host-PC angeschlossen. Der USB-Funktionsumfang bietet eine alternative Methode für das Verbinden des Controllers mit einem Host-PC und ist für die Konfiguration, Fehlersuche und Wartung sowie für das Bereitstellen von Anwendungen geeignet.

Die Konsolenausgabe über USB erfordert einen virtuellen COM-Port-Treiber auf dem Host-

PC. Dieser Treiber wird mit CompactRIO 18.1 oder neuer installiert.

Sie müssen die Konsolenausgabe auf dem cRIO-905x im Measurement & Automation

Explorer (MAX) aktivieren oder den Controller im sicheren Modus starten.

Hinweis Damit eine Anwendung des Benutzers auf den Anschluss zugreifen kann, muss die Startoption "Konsolenausgabe" aktiviert sein.


USB 3.1 (Typ-C) - Host-Port

An den USB-Host-Anschluss des cRIO-905x können gängige USB-Massenspeichergeräte wie

USB-Sticks sowie USB-nach-IDE-Adapter, Tastaturen, Mäuse und USB-Kameras angeschlossen werden.

Folgende USB-Typ-C-Adapter sind für das cRIO-905 x erhältlich.

Tabelle 2. NI-USB-Typ-C-Adapter für das cRIO-905x

Kabel

USB-Kabel mit Schraubsicherung, Typ-C-Stecker auf Typ-A-

Buchse, USB 3.1, 3A

Länge Artikelnummer

0,5 m 143555-0R5

Folgende NI-Kabel mit Schraubsicherung sind zur Verwendung mit dem cRIO-905 x erhältlich.

Tabelle 3. NI-USB-Kabel mit Schraubsicherung

Kabel Länge Artikelnummer

0,3 m 143556-0R3

USB-Kabel mit Schraubsicherung, Typ-C-Stecker auf Typ-C-

Stecker, USB 3.1, 3A

1 m 143556-01

2 m 143556-02

PFI 0

Die programmierbare Funktionsschnittstelle (PFI) ist ein SMB-Anschluss. Der PFI-Anschluss kann als Zeitgeberein- oder -ausgang für die Erfassung und Ausgabe von Analog- und

Digitalsignalen sowie für Zähler-/Timer-Funktionen konfiguriert werden.

Hinweis Der Anschluss PFI 0 kann nur verwendet werden, während sich das

Modul im Real-Time-Programmiermodus befindet. Weitere Informationen zu den

Programmiermodi finden Sie unter Auswählen des Programmiermodus .

Stromversorgungs-Steckverbinder

Das cRIO-905 x ist mit einem Steckverbinder ausgestattet, an den Sie eine Stromversorgung anschließen können.

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Tabelle 4. Anschlussbelegung des Stromversorgungs-Steckverbinders

Anschlüsse Pin Beschreibung

V Versorgungseingang

V

C

C Masse

Das cRIO-905 x ist mit einem Verpolungsschutz ausgestattet.

Folgende Netzteile und Zubehörkomponenten sind zur Verwendung mit dem cRIO-905 x erhältlich.

Tabelle 5. Netzteile

Zubehör

Desktop-Netzteil NI PS-10, Ausgangsspannung 24 V DC, Ausgangsstrom

5 A, Eingangsspannung 100-120/200-240 V AC

Industrie-Netzteil NI PS-10, Ausgangsspannung 24 bis 28 V DC,

Ausgangsstrom 3,3 A, Eingangsspannung 100-240 V AC


Ausgangsstrom 5 A, Eingangsspannung 100/230 V AC





Artikelnummer

782698-01

783167-01

781093-01

781094-01

781095-01

Tabelle 6. Zubehörkomponenten

Zubehör

2-poliger Stromversorgungs-Steckverbinder für Schraubklemmen für cRIO-905x (4 Stück)

NI 9971, Anschlussgehäuse für Anschlussblock (2-polig) (4 Stück)

Artikelnummer

786902-01

196375-01

microSD-Karte - portables Speichermedium

Das cRIO-905 x ist mit einem Fach für eine microSD-Karte ausgestattet und kann microSD-

Karten auslesen und beschreiben. Die Schnittstelle für die microSD-Karte arbeitet mit

Geschwindigkeiten bis zu UHS-I DDR50.

Vorsicht Beachten Sie, dass eine zuverlässige Arbeitsweise mit den von NI zugesicherten Parametern nur mit von NI zugelassenen microSD-Karten erzielt wird.


Folgende Zubehörkomponenten sind zur Verwendung mit dem cRIO-905 x erhältlich.

Tabelle 7. Zubehör für microSD-Speicher

Zubehör

Industrielle microSD-Karte, -40 °C bis 85 °C, UHS-I

Speicherkapazität Artikelnummer

16 GB 786913-01

Abdeckung für das microSD-Kartenfach (x3) — 786901-01

Abdeckung für das microSD-Kartenfach

An gefährlichen Standorten muss das Fach für die microSD-Karte durch eine Abdeckung geschützt werden. Entfernen Sie die microSD-Karte niemals, während die LED "SD IN USE" blinkt oder leuchtet. Die LED zeigt an, dass noch mit den Dateien gearbeitet wird.

Hinweis Schrauben Sie die Abdeckung für das Kartenfach vollständig an. Ziehen

Sie die Schrauben mit einem Kreuzschlitzschraubendreher der Größe 1 mit einem maximalen Drehmoment von 0,75 N · m (6,7 lb · in) fest. Vermeiden Sie ein

übermäßiges Festziehen der Schrauben.

RJ-45-Gigabit-Ethernet-Anschluss

Das cRIO-905 x verfügt über einen oder zwei Tri-Speed-RJ-45-Gigabit-Ethernet-Port(s).

Standardmäßig ist der Ethernet-Anschluss aktiviert und so konfiguriert, dass er automatisch eine IP-Adresse erhält. Der Ethernet-Anschluss kann in MAX konfiguriert werden.

Tabelle 8. Pinbelegungen für den RJ-45-Gigabit-Ethernet-Anschluss

Fast Ethernet Gigabit-Ethernet-Signal Pin Pinbelegung

TX+ TX_A+ 1

TXTX_A2

RX+

Nicht verbunden

Nicht verbunden

RX-

RX_B+

TX_C+

TX_C-

RX_B-

3

4

5

6

7

8

5

6

3

4

1

2

Nicht verbunden RX_D+ 7

Nicht verbunden RX_D8

Hinweis Der Ethernet-Anschluss führt eine automatische Crossover-Konfiguration durch, so dass Sie kein Crossover-Kabel für die Verbindung mit einem Host-

Computer benötigen.

Folgende NI-Ethernet-Kabel sind zur Verwendung mit dem cRIO-905 x erhältlich.

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Tabelle 9. RJ-45-Gigabit-Ethernet-Kabel

Kabel Länge

2 m

CAT-5E-Ethernet-Kabel, abgeschirmt 5 m

10 m

Tasten

Abbildung 2. Tasten des cRIO-905x

Artikelnummer

151733-02

151733-05

151733-10

1 2 3 4 5 6 7 8

1

2

1. RESET-Taste

2. CMOS-Reset-Taste

RESET-Taste

Beim Betätigen der RESET-Taste wird der Prozessor auf die gleiche Weise zurückgesetzt wie beim Ausschalten und anschließenden Wiedereinschalten der Spannungsversorgung.

Abbildung 3. Schaltverhalten der RESET-Taste

"RESET" < 5 s gedrückt halten

Ausführungsmodus

"RESET" ≥ 5 s gedrückt halten



Sicherer

Modus

• Konsolenausgabe aktiviert

• RT-Start-App deaktiviert

• FPGA-Start-App deaktiviert


Sicherer

Modus

• Konsolenausgabe aktiviert

• Netzwerkkonfig. zurückgesetzt

• RT-Start-App deaktiviert

• FPGA-Start-App deaktiviert



Weitere Informationen zur Verwendung der RESET-Taste bei Verbindungsproblemen finden

Sie unter Hilfe bei Problemen mit der Netzwerkverbindung

.

Hilfe bei Problemen mit der Netzwerkverbindung

Eine Möglichkeit, Probleme mit der Netzwerkverbindung zu beheben, besteht in der

Verwendung der RESET-Taste.

Führen Sie die folgenden Schritte aus, um die Netzwerkadapter auf die Standardeinstellungen zurückzusetzen.

1.

Halten Sie die RESET-Taste 5 Sekunden lang gedrückt und lassen Sie sie los, um den

Controller im abgesicherten Modus zu starten und die Konsolenausgabe zu aktivieren.

2.

Halten Sie die RESET-Taste nochmals 5 Sekunden lang gedrückt, um den Controller im abgesicherten Modus zu starten, aktivieren Sie die Konsolenausgabe und setzen Sie die

Netzwerkadapter auf die Standardeinstellungen zurück.

CMOS-Reset-Taste

Das cRIO-905 x ist mit einer CMOS-Reset-Taste ausgestattet, mit der Sie den CMOS und das

BIOS zurücksetzen können.

LEDs

Abbildung 4. cRIO-905x - LEDs an der Frontplatte

1

3

5

2

4

1. POWER-LED

2. STATUS-LED

3. "SD IN USE"-LED

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6

4. "USER1"-LED

5. "USER FPGA1"-LED

6. Gigabit-Ethernet-LEDs

POWER-LED

LED-Muster

Ein

Aus

Tabelle 10. POWER-LED

Bedeutung

Das cRIO-905 x ist eingeschaltet.

Das cRIO-905 x ist ausgeschaltet.

STATUS-LED-Anzeigen

LED-Muster

Blinkt zweimal mit anschließender

Pause

Tabelle 11. STATUS-LED-Anzeigen

Bedeutung

Das cRIO-905 x befindet sich im sicheren Modus. Es ist keine

Software auf dem cRIO-905 x installiert (Werkseinstellung), oder die

Software wurde nicht ordnungsgemäß installiert. Wenn das

Aktualisieren der Software unterbrochen wird, kann ein Fehler auftreten. Installieren Sie die Software erneut auf dem cRIO-905 x .

Informationen zum Installieren von Software auf dem cRIO-905 x finden Sie in der Hilfe zum Measurement & Automation Explorer

(MAX) .

Blinkt dreimal mit anschließender

Pause

Das cRIO-905 x befindet sich entweder im sicheren Modus, oder das cRIO-905 x befindet sich während eines Installationsvorgangs im

Installationsmodus. Dieses Muster kann auch anzeigen, dass der

Benutzer das cRIO-905 x durch fünfsekündiges Halten der RESET-

Taste oder durch Aktivieren des sicheren Modus im MAX zum

Starten im sicheren Modus veranlasst hat. Informationen zum sicheren

Modus finden Sie in der Hilfe zum Measurement & Automation

Explorer (MAX) .

Blinkt viermal mit anschließender

Pause

Das cRIO-905 x befindet sich im sicheren Modus. Die Software ist zweimal abgestürzt, ohne dass zwischenzeitlich ein Neustart durchgeführt oder das Gerät aus- und wieder eingeschaltet wurde.

Blinkt kontinuierlich Das cRIO-905 x wurde noch nicht in NI Linux Real-Time gestartet.

Das Gerät wurde mit einem nicht unterstützten Betriebssystem gestartet, beim Startvorgang unterbrochen oder hat einen

Softwarefehler festgestellt, den es nicht selbsttätig korrigieren kann.

Sollte sich das Problem nicht beheben lassen, setzen Sie sich mit dem

Support von NI in Verbindung.


LED-Muster

Tabelle 11. STATUS-LED-Anzeigen (Fortsetzung)

Bedeutung

Leuchtet kurz auf Das cRIO-905 x wird gerade gestartet. Keine Aktion notwendig.

Aus Das cRIO-905 x befindet sich im Ausführungsmodus. Die Software ist installiert und das Betriebssystem läuft.

Benutzer-LEDs

Sie können die Funktionsweise der LED "USER1" und der LED "USER FPGA1" den

Anforderungen Ihrer Anwendung entsprechend festlegen.

LED

USER1

LED-

Farbe

Grün

USER

FPGA1

Grün

Tabelle 12. Benutzer-LEDs

Beschreibung

Verwenden Sie LabVIEW Real-Time, um die LED "USER1" mit

Hilfe des VIs "RT-LEDs" zu definieren. Weitere Informationen zum VI "RT LEDs" finden Sie in der LabVIEW-Hilfe .

Verwenden Sie das LabVIEW FPGA Module und die NI-RIO-

Gerätetreibersoftware, um die LED "USER FPGA1" zu definieren. Die LED "USER FPGA1" kann den Status der

Anwendung anzeigen und bei der Fehlersuche in Ihrer

Anwendung behilflich sein. In der LabVIEW-Hilfe erhalten Sie weitere Informationen zum Programmieren dieser LED.

"SD IN USE"-LED

LED-Muster

Ein

Aus

Tabelle 13. "SD IN USE"-LED

Bedeutung microSD-Karte vorhanden

Keine microSD-Karte vorhanden

Ethernet-LED-Anzeigen

LED

ACT/LINK

Tabelle 14. Ethernet-LED-Anzeigen

LED-Farbe LED-Muster

— Aus

Bedeutung

LAN-Verbindung nicht hergestellt

Grün Ein

Blinkt

LAN-Verbindung hergestellt

Aktivität im LAN

14 | ni.com


LED

10/100/1000

Tabelle 14. Ethernet-LED-Anzeigen (Fortsetzung)

LED-Farbe LED-Muster Bedeutung

Gelb Ein Datenrate von 1000 Mb/s ausgewählt

Grün

—

Ein

Aus

Datenrate von 100 Mb/s ausgewählt

Datenrate von 10 Mb/s ausgewählt

Chassis-Erdungsschraube

Abbildung 5. Chassis-Erdungsschraube des cRIO-905x

1

1. Chassis-Erdungsschraube

Hinweis Informationen zum Erden des cRIO-905 x finden Sie im Abschnitt Erden des Controllers des Dokuments Erste Schritte mit cRIO-905x .

Hinweis Weitere Informationen zum Thema Erdung finden Sie, indem Sie die

Website ni.com/info besuchen und den Infocode emcground eingeben.

Interne Echtzeituhr

Das cRIO-905 x ist mit einer internen Echtzeituhr ausgestattet, mit deren Hilfe die Systemzeit gespeichert wird, während das cRIO-905 x ausgeschaltet ist. Die Systemuhr des cRIO-905 x wird beim Start mit der internen Echtzeituhr synchronisiert. Sie können die Echtzeituhr mit


dem BIOS-Setup-Dienstprogramm oder mit MAX einstellen, oder die Uhr mit Hilfe von

LabVIEW programmieren.

In den Modellspezifikationen auf ni.com/manuals finden Sie die Spezifikationen zur

Genauigkeit der Echtzeituhr.

Digitale Signalführung

Die digitale Signalführungsschaltung des cRIO-905 x steuert den Austausch von Signalen zwischen der Busschnittstelle und den Subsystemen für die Erfassung und Erzeugung von

Signalen, wenn die C-Serien-Module im Real-Time-Modus (NI-DAQmx) programmiert werden. Diese Subsysteme sind für die Erfassung und Ausgabe von Analog- und

Digitalsignalen sowie für die zählergestützte Erfassung und Ausgabe von Signalen zuständig.

Die digitale Signalführungsschaltung nimmt die FIFOs jedes Subsystems in Anspruch (sofern vorhanden), um das Durchleiten der Signale möglichst effizient zu gestalten.

Hinweis Bei der Arbeit mit C-Serien-Modulen im FPGA-Modus wird der

Austausch von Signalen zwischen den Modulen und der Busschnittstelle mittels

LabVIEW FPGA programmiert.

Die digitale Signalführungsschaltung leitet auch Timing- und Steuer-Signale durch die

Module. Die Subsysteme für die Signalerfassung und -erzeugung verwenden diese Signale zum Steuern und Synchronisieren der erfassten oder erzeugten Signale. Diese Signale können aus folgenden Quellen stammen:

• im Real-Time-Modus (NI-DAQmx) programmierte C-Serien-Module

• von benutzerdefinierten Werten der PFI-Anschlüsse (unter Verwendung von parallelen digitalen Modulen der C-Serie oder des PFI0-Anschlusses des cRIO-905 x )

• von einem FPGA- oder DAQ-ASIC und dem cRIO-Trigger-Bus, mit dessen Hilfe

Hardware-Trigger und -Signale für LabVIEW-FPGA- und den DAQmx-Anwendungen bereitgestellt werden

Taktsignalführung

In der nachfolgenden Abbildung sehen Sie die Schaltung für die Taktsignalführung des cRIO-905 x .

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100-MHz-

Oszillator des Geräts

Abbildung 6. Schaltung für die Taktsignalführung des cRIO-905x

DAQ-ASIC

80-MHz-Zeitbasis

÷4 20-MHz-Zeitbasis

Taktgeber

÷200 100-kHz-Zeitbasis

13,1072-MHz-Zeitbasis

12,8 MHz-Zeitbasis

10-MHz-Zeitbasis

÷2 cRIO-Trigger-Bus

RIO FPGA

40-MHz-Modul-Taktgeber

13,1072-MHz-Trägertakt

12,8-MHz-Trägertakt

10-MHz-Trägertakt

Hinweis Bei der Arbeit mit den unterschiedlichen Programmiermodi werden Sie möglicherweise feststellen, dass die Termini "Zeitbasis" und "Takt" synonym verwendet werden. Das liegt daran, dass sich für den DAQ-ASIC und den RIO-

FPGA für Zeitgeber und Takte unterschiedliche Begriffe etabliert haben. In der vorliegenden Dokumentation wird daher der für den besprochenen

Programmiermodus übliche Terminus verwendet.

80-MHz-Zeitbasis

Wenn C-Serien-Module im Modus "Real-Time (NI-DAQmx)" programmiert werden, kann die

80-MHz-Zeitbasis als Signalquelle für die universellen 32-Bit-Zähler/-Timer fungieren. Die

80-MHz-Rate der Zeitbasis wird vom moduleigenen Oszillator erzeugt.

20-MHz- und 100-kHz-Zeitbasis

Im Modus "Real-Time (NI-DAQmx)" lassen sich viele der benötigten Taktsignale für die

Erfassung und Ausgabe von Analogsignalen anhand der 20-MHz- und der 100-kHz-Zeitbasis erzeugen. Diese Zeitbasen können auch als Signalquelle für die universellen 32-Bit-Zähler/-

Timer fungieren. Die 20-MHz- und die 100-kHz-Zeitbasis werden, wie in der vorherigen

Abbildung dargestellt, durch Herunterteilen der 80-MHz-Zeitbasis erzeugt.

40-MHz-Modul-Taktgeber

Wenn C-Serien-Module im FPGA-Modus programmiert werden, stellt der 40-MHz-Taktgeber des Moduls die Takte für die LabVIEW-FPGA-Anwendung und die Ein- und Ausgabeknoten für die C-Serie bereit. Der 40-MHz-Taktgeber kann außerdem Single-Cycle Timed Loops takten. Takte mit unterschiedlichen Raten können vom 40-MHz-Takt abgeleitet werden. Der

40-MHz-Takt ist mit dem eingehenden 80-MHz-Takt phasengleich.


Zeitbasen und Trägertakte mit einer Rate von 13,1072 MHz,

12,8 MHz und 10 MHz

Im Modus "Real-Time (NI-DAQmx)" lassen sich viele der benötigten Taktsignale für die

Erfassung und Ausgabe von Analogsignalen anhand von drei vorhandenen Zeitbasen

(13,1072 MHz, 12,8 MHz und 10 MHz) erzeugen. Diese Zeitbasen können auch als

Signalquelle für die universellen 32-Bit-Zähler/-Timer fungieren. Die Zeitbasen mit einer jeweiligen Rate von 13,1072 MHz, 12,8 MHz und 10 MHz werden direkt vom moduleigenen

Taktgeber erzeugt.

Beim Programmieren der C-Serien-Module im FPGA-Modus können die drei Trägertakte

(13,1072 MHz, 12,8 MHz und 10 MHz) als Haupttakt für Analogmodule der C-Serie verwendet werden. Die Trägertakte einer Rate von 13,1072 MHz, 12,8 MHz und 10 MHz stehen als I/O-Knoten in LabVIEW-FPGA-Anwendungen zur Verfügung und können u. a.

geräteeigene Takte mit frei getakteten C-Serien-Modulen korrelieren, die mit eigener

Zeitsteuerung arbeiten.

Synchronisation über ein Netzwerk

Interne Zeitbasis

Der 100-MHz- Oszillator des Geräts synchronisiert sich je nach aktiver Referenzuhr, die auf dem Controller verwendet wird, automatisch mit anderen über das Netzwerk synchronisierten

Geräten, die Teil des lokalen IEEE-802.1AS- oder IEEE-1588-2008-Subnetzes sind.

Die Zeitbasen für 80 MHz, 40 MHz, 20 MHz, 100 kHz, 13,1072 MHz, 12,8 MHz und 10 MHz werden von der Oszillatorfrequenz des Geräts abgeleitet und sind mit dieser synchronisiert.

Daher sind die Zeitbasen auch mit anderen über das Netzwerk synchronisierten Zeitbasen im

IEEE-802.1AS- oder IEEE-1588-2008-Subnetz synchronisiert. Dadurch können die Erfassung und Ausgabe von Analog- und Digitalsignalen sowie die durch Counter/Timer gesteuerte

Erfassung und Ausgabe von Signalen über ein verteiltes Netzwerk mit anderen Chassis synchronisiert werden.

Wenn Sie Module der C-Serie im FPGA-Modus programmieren, können die

Zeitsynchronisations-I/O-Knoten verwendet werden, um die LabVIEW-FPGA-Anwendung mit anderen über das Netzwerk synchronisierten Geräten zu synchronisieren.

Synchronisation über das Netzwerk

IEEE 1588 – auch als Precision Time Protocol (PTP) bekannt – ist ein auf Ethernet beruhendes

Synchronisationsverfahren für kabelgebundene lokale Netzwerke. Das PTP-Protokoll ist ein fehlertolerantes Verfahren, mit dem sich Taktgeber in einem Netzwerk mit dem qualitativ höchsten Taktgeber synchronisieren lassen. Bei diesem Synchronisationsverfahren zwischen vernetzten Geräten findet die Kommunikation über Datenpakete statt und unterliegt trotz der für Ethernet-Verbindungen zulässigen langen Verbindungswege keinen

Signalausbreitungsverzögerungen. IEEE 1588 hat viele verschiedene Profile – darunter

IEEE 802.1AS-2011 – die sich in ihrem Funktionsumfang voneinander unterscheiden.

Aufgrund der mangelnden Kompatibilität der Profile untereinander muss genau bekannt sein, welches Profil auf dem Gerät implementiert ist. Damit Geräte im Netzwerk über IEEE 1588 miteinander synchronisiert werden können, müssen alle Teilnehmergeräte mit dem

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gewünschten IEEE-588-Profil kompatibel und an die ausgewählte Netzwerkinfrastruktur angeschlossen sein, die mit dem IEEE-1588-Profil arbeitet.

Controller des Typs cRIO-905 x arbeiten sowohl mit dem Profil IEEE 802.1AS-2011 als auch mit dem Profil IEEE 1588-2008 (1588v2) (Delay Request-Response). Jeder Netzwerkport muss jedoch individuell auf das für das Netzwerk benötigte Profil konfiguriert werden.

Unterschiede zwischen IEEE 802.1AS-2011 und IEEE 1588-2008

IEEE 802.1AS-2011, auch als generalisiertes Precision Time Protocol (gPTP) bekannt, ist ein

Profil von IEEE 1588. Ein Controller des Typs cRIO-905 x kann durch Festlegen der

Referenzuhr des Ports so konfiguriert werden, dass er entweder mit dem Profil

IEEE 802.1AS-2011 oder IEEE 1588-2008 arbeitet. Wenn der Benutzer die Referenzuhr nicht explizit angibt, greift der cRIO-905 x -Controller standardgemäß auf das IEEE-802.1AS-2011-

Profil zurück. Zwischen dem IEEE-802.1AS-2011-Profil und dem IEEE-1588-2008-Profil existieren einige Unterschiede, die im Folgenden aufgezeigt werden:

• IEEE 802.1AS-2011 setzt voraus, dass die gesamte Kommunikation zwischen Geräten auf der OSI-Schicht 2 erfolgt, während IEEE 1588-2008 verschiedene

Kommunikationsverfahren der Schicht 2 und 3-4 unterstützen kann. Das von National

Instruments auf dem cRIO-905 x implementierte Profil IEEE 1588-2008 unterstützt nur die Kommunikationsverfahren der Schicht 3-4. Durch das Implementieren der Schicht 2 wird mit IEEE 802.1AS-2011 eine schnellere Arbeitsweise erzielt.

• IEEE 802.1AS-2011 tauscht gPTP-Daten nur direkt mit anderen IEEE-802.1AS-Geräten in einem System aus. Daher muss auf der gesamten Verbindungsstrecke von einem

IEEE-802.1AS-2011-Gerät zum anderen die Unterstützung von IEEE 802.1AS-2011 gewährleistet sein. Mit IEEE 1588-2008 können Switches, die nicht diesem Standard entsprechen, zwischen zwei IEEE-1588-2008 Geräten verwendet werden. Der Vorteil der

Unterstützung von IEEE 802.1AS-2011 über die gesamte Verbindungsstrecke hinweg im

Vergleich zu IEEE 1588-2008 ist eine schnellere Arbeitsweise und geringerer Jitter.

• Bei IEEE 802.1AS-2011 gibt es nur zwei Arten zeitsensibler Systeme, und zwar zeitsensible Endstationen und Brücken. Bei IEEE 1588-2008 werden neben zeitsensiblen

Brücken folgende zeitsensiblen Komponenten unterstützt: Ordinary Clock (gewöhnliche

Uhr), Boundary Clock (Uhr, die Zeitangaben über die Netzwerkgrenze hinweg

übermittelt) und Transparent Clock (durchgehend arbeitende Synchronisationssteuerung).

Unter diesem Gesichtspunkt ist IEEE 802.1AS-2011 möglicherweise einfacher zu implementieren als IEEE 1588-2008. Ein Controller des Typs cRIO-905 x kann für beide

Protokolle als zeitsensible Endstation dienen.

Anforderungen bezüglich externer Switches bei IEEE 1588

Um die Fähigkeit des cRIO-905 x zur Synchronisation über das Netzwerk zu nutzen, muss gewährleistet sein, dass Ihre Netzwerkinfrastruktur bestimmte Anforderungen erfüllt. Diese lauten je nach IEEE-1588-Profil wie folgt:

• Unterstützung für IEEE 802.1AS-2011—Aktiviert automatisch die Synchronisation der

Zeitbasen und die Arbeit mit Zeitstempeln und zeitlich gesteuerten Triggern für Geräte im Netzwerk. Die bei der Synchronisation erzielbaren Parameter entsprechen den NI-

Produktspezifikationen.

• Unterstützung für IEEE 1588-2008—Aktiviert die Synchronisation der Zeitbasen und die

Arbeit mit Zeitstempeln und zeitlich gesteuerten Triggern für Geräte im Netzwerk. Die


bei der Synchronisation erzielbaren Parameter können variieren und entsprechen möglicherweise nicht den NI-Produktspezifikationen. Als Standardkonfiguration für

IEEE 1588-2008 unterstützt NI das Profil IEEE 1588 (Delay Request-Response) unter

Verwendung von UDP über IP (Schicht 3-4).

Batterie

Das cRIO-905 x enthält eine aus Lithium-Zellen bestehende Batterie, mit der die Systemuhrzeit gespeichert wird, wenn das cRIO-905 x ausgeschaltet ist. Wenn am cRIO-905 x eine

Versorgungsspannung anliegt, wird die Batterie nur geringfügig entladen. Wenn keine

Versorgungsspannung anliegt, hängt die Entladungsrate der Batterie von der

Umgebungstemperatur ab. Die längste Lebensdauer der Batterie wird erzielt, indem Sie das cRIO-905 x bei kühleren Temperaturen und mit angelegter Versorgungsspannung lagern.

Informationen zur Lebensdauer der Batterie finden Sie in den Spezifikationen auf ni.com/ manuals .

Die Batterie kann nicht vom Benutzer ausgetauscht werden. Wenn Sie die Batterie austauschen müssen, wenden Sie sich bitte an NI. Informationen zur Entsorgen der Batterie finden Sie in den Spezifikationen auf ni.com/manuals .

Dateisystem

LabVIEW fügt USB- und MicroSD-Karten in das Verzeichnis media/sdx1 ein und erstellt symbolische Links /u , /v , /w oder /x zum Medium, beginnend mit /u , falls verfügbar.

Stellen Sie sicher, dass alle Datei-IO-Vorgänge mit dem Laufwerk abgeschlossen sind, bevor

Sie das Gerät entfernen, um eine Beschädigung von Dateien auf externen Speichergeräten zu verhindern. Nähere Einzelheiten dazu finden Sie in der LabVIEW-Hilfe .

Das Dateisystem des cRIO-905 x folgt Konventionen für UNIX-basierte Betriebssysteme.

Andere LabVIEW-Real-Time-Zielsysteme folgen den Konventionen von Microsoft Windows.

Um die Portierung von Anwendungen von diesen Zielen zu erleichtern, unterstützt dieses

System den /C -Windows-Stammverzeichnistyp. Dieser Pfad ist an das UNIX-Verzeichnis / home/lvuser gebunden.

Verschiedene LabVIEW-Real-Time-Systemdateien, auf die auf anderen Real-Time-

Zielsystemen in C: (oder /C ) zugegriffen werden kann, befinden sich auf diesem Zielsystem an unterschiedlichen Speicherorten.

Dateisysteme im UNIX-Stil unterstützen das Konzept einer symbolischen Verknüpfung, die den Zugriff auf eine Datei über einen alternativen Dateipfad ermöglicht. Beispielsweise kann zwischen /C/ni-rt/system , wo dynamische Bibliotheken an andere LabVIEW-Real Time-

Zielsysteme bereitgestellt werden, und /usr/local/lib eine Verknüpfung hergestellt werden, wobei die Bibliotheken auf dem cRIO-905 x gespeichert werden, wenn die

Anwendung dies erfordert.

Weitere Informationen finden Sie, indem Sie auf ni.com/info den Infocode RT_Paths eingeben.

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Montage des Controllers

Zum Einhalten der empfohlenen bzw. maximalen Umgebungstemperatur müssen Sie das cRIO-905x in der Referenzmontageart anbringen, die in der folgenden Abbildung gezeigt wird. Durch die korrekte Referenzmontageart wird gewährleistet, dass das cRIO-905x über den gesamten Betriebstemperaturbereich ordnungsgemäß arbeitet und die für Module der C-

Serie optimale Genauigkeit erreicht wird. Beachten Sie die folgenden Richtlinien zum

Montieren des cRIO-905x in der Referenzmontageart.

Abbildung 7. Systemmontageart

1

4

3

2


1

Vertikale Montageart.

2

Montageträger-Optionen:

• Anbringen des cRIO-905 x auf einer metallischen Oberfläche, die mindestens

1,6 mm (0,062 in) dick ist und mindestens 101,6 mm (4 in) über alle Kanten des

Geräts hinausragt

• Anbringen des cRIO-905 x unter Verwendung des NI-Montageplattenkits auf einer metallischen Oberfläche, die mindestens 1,6 mm (0,062 in) dick ist und mindestens

101,6 mm (4 in) über alle Kanten des Geräts hinausragt

3

Halten Sie die im Abschnitt Montageanforderungen beschriebenen Mindestabstände ein.

4

Lassen Sie so viel Platz für die Kabel, wie in den Montageanforderungen aufgeführt ist.

Tipp Schreiben Sie sich vor dem Anbringen des cRIO-905 x die Seriennummer auf der Seite des Geräts auf, da Sie diese zur Identifizierung des cRIO-905 x im MAX benötigen. Nach dem Montieren des Controllers ist die Seriennummer nicht mehr sichtbar.

Andere Montagearten

Die maximale Betriebstemperatur kann für jede andere Montagearten als die

Referenzmontageart reduziert werden. Eine Reduzierung der maximalen Betriebstemperatur um 10 °C (18 °F) ist für die meisten alternativen Montagearten ausreichend. Folgen Sie für alle Montagearten den Vorgaben im obigen Abschnitt. Auch wenn die veröffentlichten

Genauigkeitswerte bei alternativen Montagearten nicht garantiert werden, lassen sich diese bei entsprechender Systemleistung und thermischer Leistung dennoch erzielen. Weitere

Informationen dazu, wie sich gängige alternative Montagearten auf die maximale

Betriebstemperatur und die Modulgenauigkeit auswirken, erhalten Sie auf Nachfrage bei NI.

Wenden Sie sich an NI, um weitere Informationen zu gängigen Montagekonfigurationen und deren Einfluss auf das System zu erhalten.

Montageanforderungen

Abbildung 8. Mindest-Montageabstände

25.4 mm

(1.00 in.)

1 2 3 4 5 6 7 8

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Abbildung 9. Abstände für Verkabelung

1

Hinweis Für die verschiedenen Steckertypen der C-Serien-Module wird unterschiedlich viel Platz benötigt. Eine vollständige Liste der Platzanforderungen für sämtliche Kabel für C-Serien-Module erhalten Sie, indem Sie auf ni.com/info den Infocode crioconn eingeben.

Abbildung 10. Messposition für die Umgebungstemperatur

1

1 2 3 4 5 6 7 8

63.5 mm

(2.50 in.)

63.5 mm

(2.50 in.)

1

38.1 mm

(1.50 in.)

63.5 mm

(2.50 in.)

63.5 mm

(2.50 in.)

1. Messen Sie hier die Umgebungstemperatur.

Abmessungen

Die folgenden technischen Zeichnungen gelten für alle Controller des Typs cRIO-905x.

Detaillierte technische Zeichnungen und 3D-Modelle finden Sie, wenn Sie auf ni.com/ dimensions nach der Modellnummer suchen.

1

38.1 mm

(1.50 in.)


Abbildung 11. Frontabmessungen des cRIO-905x-Controllers (4 Slots)

1 2 3 4

89.61 mm

(3.528 in.)

221.40 mm

(8.72 in.)

Abbildung 12. Frontabmessungen des cRIO-905x-Controllers (8 Slots)

1 2 3 4 5 6 7 8

89.61 mm

(3.528 in.)

328.64 mm

(12.938 in.)

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Abbildung 13. Seitenabmessungen des cRIO-905x

M4 x 0,7 Gewinde

5,00 mm (0,20 in) max. Einführtiefe

44,81 mm

(1,764 in)

44,81 mm

(1,764 in)

24,35 mm

(0,959 in)

53,52 mm

(2,107 in)

Vorderseitige Montage an einer flachen Oberfläche

Materialien

• cRIO-905 x

• M4-Schrauben, vom Benutzer bereitgestellt, Länge abhängig von der Anwendung

– x2 für 4-Slot-Modelle


Vorgehensweise

Führen Sie die folgenden Schritte aus, um das cRIO-905 x unter Verwendung der vorderen

Montagebohrungen auf einer flachen und festen Oberfläche anzubringen.

Hinweis NI empfiehlt die Oberflächenmontage Ihres Systems in Umgebungen mit starken Stößen und Vibrationen.


Abbildung 14. Frontseitige Montage des cRIO-905x (4 Slots) direkt an einer flachen

Oberfläche

1 2 3 4

Abbildung 15. Frontseitige Montage des cRIO-905x (8 Slots) direkt an einer flachen

Oberfläche

1 2 3 4 5 6 7 8

1.

Bereiten Sie die Oberfläche für das Anbringen des cRIO-905 x vor. Beachten Sie dabei die

Abmessungen für die Oberflächenmontage .

2.

Richten Sie das cRIO-905 x an der Oberfläche aus.

3.

Befestigen Sie das cRIO-905 x mit den für die Oberfläche geeigneten M4-Schrauben.

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Vorderseitige Abmessungen für die Oberflächenmontage

Abbildung 16. Frontabmessungen für das cRIO-905x (4 Slots)

47.2 mm

(1.86 in.)

30.6 mm

(1.20 in.)

47.0 mm

(1.85 in.)

1 2 3 4

41.1 mm

(1.62 in.)

Abbildung 17. Frontabmessungen für das cRIO-905x (8 Slots)

141,7 mm

(5,58 in)

47,2 mm

(1,86 in)

30,8 mm

(1,21 in)

47,0 mm

(1,85 in)

1 2 3 4 5 6 7 8

Rückseitige Montage an einer flachen Oberfläche

Materialien

• cRIO-905 x

• M4-Schrauben (vom Benutzer bereitgestellt) mit einer maximalen Länge von 8 mm für das cRIO-905x



Vorgehensweise

Führen Sie die folgenden Schritte aus, um das cRIO-905 x unter Verwendung der

Montagelöcher auf einer flachen und festen Oberfläche anzubringen.

Hinweis NI empfiehlt die Oberflächenmontage Ihres Systems in Umgebungen mit starken Stößen und Vibrationen.


Abbildung 18. Rückseitige Montage des cRIO-905x (4 Slots) direkt an einer flachen

Oberfläche

3

2

1

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Abbildung 19. Rückseitige Montage des cRIO-905x (8 Slots) direkt an einer flachen

Oberfläche

3

2

1

1.

Bereiten Sie die Oberfläche für das Anbringen des cRIO-905 x vor. Beachten Sie dabei die

Abmessungen für die Oberflächenmontage .

2.

Richten Sie das cRIO-905 x an der Oberfläche aus.

3.

Befestigen Sie das cRIO-905 x mit den für die Oberfläche geeigneten M4-Schrauben.

Hinweis Die Schrauben für das cRIO-905 x dürfen eine Länge von 8 mm nicht überschreiten. Ziehen Sie die Schrauben mit einem Drehmoment von

1.3 N · m (11.5 lb · in) an.


Rückseitige Abmessungen für die Oberflächenmontage

Abbildung 20. Rückseitige Abmessungen für das cRIO-905x (4 Slots)

38,79 mm

(1,527 in)

50,82 mm

(2,001 in)

6x M4 x 0,7


24,48 mm

(0,964 in)

20,33 mm

(0,800 in)

20,32 mm

(0,800 in)

24,49 mm

(0,964 in)

75,89 mm

(2,988 in)

221,4 mm

(8,72 in)

116,54 mm

(4,588 in)

29 mm

(1,142 in)

38,8 mm

(1,52 in)

50,8 mm

(2,00 in)

Abbildung 21. Rückseitige Abmessungen für das cRIO-905x (8 Slots)

9x M4 x 0,7


20,3 mm

(0,80 in)

20,3 mm

(0,80 in)

24,5 mm

(0,96 in)

73,8 mm

(2,91 in)

120 mm

(4,72 in)

328,6 mm

(12,94 in)

120 mm

(4,72 in)

Anbringen des Controllers an einer Montageplatte

Zu verwendende Objekte

• cRIO-905 x

• Kreuzschlitzschraubendreher der Größe 2

• NI-Montageplattensatz für 4-Slot-Controller, 157253-01

– Montageplatte

– M4 x 10-Schrauben (x4)

• NI-Montageplattensatz für 8-Slot-Controller, 157267-01

– Montageplatte

– M4 x 10-Schrauben (x6)

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Vorgehensweise

Gehen Sie zum Anbringen Ihres cRIO-905 x an einer Montageplatte wie nachfolgend beschrieben vor.

Abbildung 22. Anbringen des cRIO-905x (4 Slots) an einer Montageplatte

2

1

Abbildung 23. Anbringen des cRIO-905x (8 Slots) an einer Montageplatte

2

1

1.

Richten Sie das cRIO-905 x mit der Montageplatte aus.


2.

Befestigen Sie die Montageplatte am cRIO-905 x mit Hilfe des Schraubendrehers und

Schrauben vom Typ M4 x 10.

Hinweis Sie müssen die mit dem NI-Montageplattensatz gelieferten

Schrauben mit dem passenden Gewinde und der richtigen Länge verwenden.

Ziehen Sie die Schrauben mit einem Drehmoment von 1.3 N · m (11.5 lb · in.) an.

3.

Befestigen Sie die Montageplatte mit den für die jeweilige Oberfläche vorgesehenen

Schrauben. Die maximale Schraubengröße ist M5 oder Nummer 10.

Abmessungen für die Panel-Montage

Abbildung 24. Abmessungen für das Anbringen von cRIO-905x (4 Slots) an

Montageplatten

217.7 mm (8.57 in.)

7.2 mm

(0.29 in.)

199.4 mm (7.85 in.)

138.9 mm

(5.47 in.)

25.4 mm

(1.00 in.)

108.8 mm (4.26 in.)

1 2 3 4

114.3 mm

(4.50 in.)

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Abbildung 25. Abmessungen für das Anbringen von cRIO-905x (8 Slots) an

Montageplatten

327 mm (12.88 in.)

7.2 mm

(0.29 in.)

152.4 mm (6.00 in.) 152.4 mm (6.00 in.)

138.9 mm

(5.47 in.)

1 2 3 4 5 6 7 8

114.3 mm

(4.50 in.)

25.4 mm

(1.00 in.)

89.9 mm (3.54 in.) 147.3 mm (5.80 in.)

Anbringen an einer DIN-Schiene

Materialien

• cRIO-905 x


• NI-DIN-Schienenmontagesatz

– 4-Slot-Modelle - 157254-01

• DIN-Schienenclip

• M4 x 10-Schrauben (x2)

– 8-Slot-Modelle - 157268-01

• DIN-Schienenclip

• M4 x 10-Schrauben (x3)

Vorgehensweise

Gehen Sie zum Anbringen des cRIO-905 x an einer Standard-35mm-DIN-Schiene wie folgt vor.


Abbildung 26. Anbringen des cRIO-905x (4 Slots) an einer DIN-Schiene

2

1

Abbildung 27. Anbringen des cRIO-905x (8 Slots) an einer DIN-Schiene

2

1

1.

Richten Sie den DIN-Schienenclip mit den Montagebohrungen auf der Rückseite des cRIO-905x aus.

2.

Befestigen Sie das cRIO-905 x mit Hilfe des Schraubendrehers und der Schrauben des

Typs M4 x 10 an der DIN-Schiene.

Hinweis Verwenden Sie dazu die mit dem NI-DIN-Schienensatz gelieferten

Schrauben mit dem passenden Gewinde und der richtigen Länge. Ziehen Sie die Schrauben mit einem Drehmoment von 1.3 N · m (11.5 lb · in) an.

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Anbringen des Controllers an einer DIN-Schiene

Abbildung 28. Anbringen des Controllers an einer DIN-Schiene

1

2

1.

Legen Sie die Seite des DIN-Clips mit der Feder an der Oberkante der DIN-Schiene an.

2.

Drücken Sie fest nach unten, um die Feder zusammenzudrücken, bis der Clip auf der

DIN-Schiene einrastet.

Hinweis Vergewissern Sie sich, dass sich keine Module im Controller-Chassis befinden, bevor Sie dieses von der DIN-Schiene entfernen.

Anbringen in einem Gestellrahmen

Sie können den Controller und andere an DIN-Schienen montierbare Geräte unter Verwendung der folgenden Montagesätze in einem 19-Zoll-Gestellrahmen (482,6 mm) anbringen.

• Montagesatz für industrielle Gestellrahmen, 781989-01

• NI-Gestell-Montagesatz, 781989-01

Hinweis Neben einem Montagesatz für Gestellrahmen benötigen Sie den zu Ihrem

Modell passenden NI-Montagesatz für DIN-Schienen.

Tischmontage des Geräts

Materialien

• cRIO-905x



• Schraubendreher, Torx T10

• NI-Tischmontagekit, 779473-01


Abbildung 29. Bestandteile des NI-Tischmontagekits

1

2

1. Halterungen für die Tischmontage (x2)

2. Adapterhalterung

3. M3 x 35-Schrauben (x2)

Vorgehensweise

Gehen Sie zur Tischmontage Ihres cRIO-905x wie nachfolgend beschrieben vor.

3

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Abbildung 30. Tischmontage des cRIO-905x (4 Slots)

4

3

2

1

3

4


Abbildung 31. Tischmontage des cRIO-905x (8 Slots)

2

1

3

4

4

3

1.

Verwenden Sie einen Schraubendreher (Torx T10), um die beiden Schrauben von der

Rückseite des Chassis auf der Controller-Seite zu entfernen.

2.

Befestigen Sie die Adapterhalterung mit Hilfe des Kreuzschlitzschraubendrehers (Größe

1) und der zwei Schrauben (M3 x 35) am Chassis.

3.

Richten Sie die Halterungen für die Tischmontage an den Bohrungen am Ende des

Chassis und an der Adapterhalterung aus.

4.

Ziehen Sie die Befestigungsschraube der Endhalterung mit einem kleinen

Kreuzschlitzschraubendreher (Größe 2) fest.

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Abmessungen für die Tischmontage

Abbildung 32. Frontabmessungen für die Tischmontage für cRIO-905x-Geräte (4

Slots)

22.9 mm

(1.14 in.)

17.2 mm

(0.68 in.)

1 2 3 4

39.1 mm

(1.54 in.)

Abbildung 33. Frontabmessungen für die Tischmontage für cRIO-905x-Geräte (8

Slots)

22.9 mm

(1.14 in.)

17.2 mm

(0.68 in.)

1 2 3 4 5 6 7 8

39.1 mm

(1.54 in.)

Abbildung 34. cRIO-905x - Seitenabmessungen für die Tischmontage

127.0 mm

(5.00 in.)

130.0 mm

(5.12 in.)


Auswählen des Programmiermodus

Für jeden Steckplatz des cRIO-905x kann einer von drei Programmiermodi ausgewählt werden.

40 | ni.com


Real-

Time

Real-

Time-

Scan

Ermöglicht das direkte Einbinden von C-Serien-Modulen in LabVIEW

Real-Time unter Verwendung von NI-DAQmx.

C-Serien-Module werden im Projekt-Explorer unter "Real-Time

Resources" angezeigt, und die Ein- und Ausgangskanäle werden als I/O-

Variablen unter den Modulen aufgelistet. Zur Verwendung der I/O-

Variablen ziehen Sie diese vom Projekt-Explorer in das Blockdiagramm eines LabVIEW-Real-Time-VIs.

Im Modus "Real-Time" funktioniert das C-Serien-Modul so, als befände es sich in einem CompactDAQ-Controller-Chassis. Das Modul wird über

NI-DAQmx und NI-XNET angesteuert, und kann auf die vier Zähler/

Timer sowie auf den PFI-Trigger-Anschluss des Controllers zugreifen.

Ermöglicht das direkte Einbinden von C-Serien-Modulen in LabVIEW

Real-Time unter Verwendung von I/O-Variablen.

Im Scan-Interface-Modus betriebene Module werden im Projekt-Explorer unter "Real-Time Scan Resources" angezeigt, und die Ein- und

Ausgangskanäle werden als I/O-Variablen unter den Modulen aufgelistet.

Zur Verwendung der I/O-Variablen ziehen Sie diese vom Projekt-Explorer in das Blockdiagramm eines LabVIEW-Real-Time-VIs.

In diesem Modus entfällt das Erstellen von LabVIEW-FPGA-

Programmen. LabVIEW programmiert den FPGA für Sie anhand einer feststehenden FPGA-Bitdatei, die mit allen vom Scan-Interface-Modus unterstützen C-Serien-Modulen arbeitet. LabVIEW überträgt außerdem die Daten der C-Serien-Module an den Real-Time-Host, so dass diese in

I/O-Variablen angezeigt werden können. Im Modus "Real-Time-Scan" kann auch dynamisch erkannt werden, welche Arten von C-Serien-

Modulen sich im Chassis befinden.


FPGA Ermöglicht das Einbinden von C-Serien-Modulen in LabVIEW-FPGA-

VIs.

C-Serien-Module werden im Projekt-Explorer direkt unter der Kategorie

"FPGA Target" angezeigt, und die Ein- und Ausgangskanäle werden als

FPGA-I/O-Objekte unter dem FPGA-Zielsystem aufgelistet. Um auf die

Ein- und Ausgabekanäle zuzugreifen, konfigurieren Sie entweder FPGA-

I/O-Knoten in einem LabVIEW-FPGA-VI oder ziehen Sie die Kanäle aus dem Projekt-Explorer in das Blockdiagramm eines LabVIEW-FPGA-VIs.

Der Vorteil der Arbeit in diesem Modus besteht in der größeren

Flexibilität und Anpassbarkeit von Anwendungen sowie in der

Möglichkeit, Funktionen für die Synchronisation und für detaillierteres

Timing hinzuzufügen. Um das CompactRIO-System im FPGA-Modus nutzen zu können, muss entweder das LabVIEW FPGA Module auf dem

Host-Computer installiert sein oder Zugriff auf eine kompilierte Bitdatei bestehen, die auf den FPGA übertragen werden kann. Auf die Bitdatei bzw. das FPGA-VI wird mit Hilfe der Funktion "Open FPGA VI

Reference" in einem LabVIEW-Real-Time-VI zugegriffen.

Tabelle 15. Unterstützte Programmiermodi für gängige Programmiervorhaben

Aufgabe

Steuerung von Raten bis zu 1 kHz

Real-Time Real-Time-Scan FPGA

■ ■

Steuerung von Raten zwischen 1 kHz und 2,5 kHz

(anwendungsabhängig)

■ ■ ■

Steuerung von Raten über 2,5 kHz

Erfassung von Signalverläufen mit hohen

Geschwindigkeiten

■

■

■

Hinweis Manche C-Serien-Module können nur in bestimmten Programmiermodi betrieben werden. Welche Software für die einzelnen Module erforderlich ist, erfahren Sie, indem Sie ni.com/info besuchen und den Infocode swsupport eingeben.

Weitere Informationen zur Verwendung des cRIO-905 x im Modus "Real-Time" finden Sie in folgenden Abschnitten:

•

Erfassung von Analogsignalen mit NI-DAQmx

•

Ausgabe von Analogsignalen mit NI-DAQmx

•

Erfassung/Ausgabe von Digitalsignalen mit NI-DAQmx

•

PFI mit NI-DAQmx

•

Zähler mit NI-DAQmx

Erfassung von Analogsignalen mit NI-DAQmx

Für Messungen an Analogsignalen muss sich in einem beliebigen Steckplatz des cRIO-

Controller-Chassis ein unterstütztes Analogeingangsmodul der C-Serie befinden und der

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Programmiermodus muss "Real-Time (NI-DAQmx)" lauten. Die Parameter der Messung wie

Kanalanzahl, Kanalkonfiguration, Sample-Rate oder Verstärkung richten sich nach dem verwendeten Modul. Entsprechende Informationen sowie Anschlussdiagramme finden Sie in den mitgelieferten Begleitmaterialien zu Ihrem Modul.

Der cRIO-Controller ist mit acht Timing-Engines ausgestattet und kann daher bis zu acht analoge Tasks mit Hardwaretakt gleichzeitig ausführen. Ein Task zur Erfassung von

Analogsignalen kann Kanäle von mehreren Analogeingangsmodulen enthalten. Beachten Sie jedoch, dass die Kanäle eines Moduls nur zusammen in einem Task vorkommen dürfen.

Die acht gleichzeitig möglichen Tasks zur Erfassung von Analogsignalen können voneinander unabhängige Timing- und Trigger-Einstellungen enthalten. Die acht Timing-Engines sind mit

"it0" bis "it7" bezeichnet.

Einzel-Sample-Modus mit Hardwaretakt (HWTSP)

Im hardwaregetakteten Einzel-Sample-Modus (HWTSP) werden Werte kontinuierlich mit

Hilfe eines Hardwaretakts, jedoch ohne Puffer, erzeugt oder erfasst. Dazu müssen Sie entweder den Sample-Takt oder bestimmte Taktarten zur Erkennung von Pegeländerungen einstellen. Andere Taktarten sind nicht möglich.

Mit dem HTWSP-Modus können Sie z. B. bei einer Regelanwendung feststellen, ob eine

Schleife in der vorgesehenen Zeitspanne ausgeführt wird. Da es in diesem Sample-Modus keinen Puffer gibt, muss die Erfassung oder Ausgabe schnell genug ausgeführt werden, um mit dem Hardwaretakt Schritt zu halten. Wird ein Sample zu spät erfasst oder ausgegeben, wird eine Warnung gemeldet.

Hinweis Der HWTSP-Modus wird von DSA-Modulen nicht unterstützt.

Trigger-Signale für die Erfassung von Analogsignalen

Ein Trigger ist ein Signal, das eine Aktion (z. B. die Erfassung von Daten) auslöst. Beim

Konfigurieren eines Triggers muss eine Art und Weise der Trigger-Erzeugung festgelegt und die durch den Trigger auszulösende Aktion ausgewählt werden. Der cRIO-Controller unterstützt interne Software-Trigger, externe Digital-Trigger, Analog-Trigger und interne Zeit-

Trigger.

Es können drei Arten von Triggern erzeugt werden: Start-Trigger, Referenz-Trigger und

Pause-Trigger. Jedes Analog- oder Digitalsignal kann diese drei Funktionen übernehmen.

Parallel arbeitende Digitaleingangsmodule der C-Serie und die integrierte PFI-Trigger-Leitung des Controllers können in jedem Controller-Steckplatz zum Bereitstellen eines Digital-

Triggers verwendet werden. Welche Trigger-Optionen Ihr Modul unterstützt, ist in der

Dokumentation zum Modul beschrieben. Weitere Informationen zum Erzeugen von Triggern

mit Hilfe von Digitalmodulen finden Sie im Abschnitt Erfassung/Ausgabe von Digitalsignalen mit NI-DAQmx

.


Weitere Informationen zu den Triggern für die Erfassung von Analogsignalen finden Sie in

den Abschnitten Signal für den AI-Start-Trigger

, Signal für den AI-Referenz-Trigger

und

Signal für den AI-Pause-Trigger .

Timing-Signale für die Erfassung von Analogsignalen

Die Erfassung von Analogsignalen lässt sich mit folgenden Signalen am cRIO-Controller zeitlich steuern:

•

Signal für den AI-Sample-Takt *

•

Zeitbasissignal für den AI-Sample-Takt

•

Signal für den AI-Start-Trigger *

•

Signal für den AI-Referenz-Trigger

*

•

Signal für den AI-Pause-Trigger *

Auf Signale mit Sternchen (*) können digitale Filter angewendet werden. Informationen dazu finden Sie im Abschnitt

PFI-Filter .

Weitere Informationen zum AI-Umwandlungstakt im Zusammenhang mit dem cRIO-

Controller finden Sie im Abschnitt Funktionsweise des AI-Umwandlungstakts bei

Analogeingangsmodulen .

Signal für den AI-Sample-Takt

Ein Sample entspricht einer Abtastung jedes Kanals in einem Task zur Erfassung von

Analogsignalen. Der Sample-Takt bestimmt den Zeitpunkt der Abtastung aller analogen

Eingangskanäle im Task. Der Sample-Takt kann von diversen Komponenten des Geräts erzeugt oder von außen an das Gerät angelegt werden (vgl. die folgende Abbildung).

Abbildung 35. Timing-Optionen für den AI-Sample-Takt

PFI

Analoger Vergleich

(Ereignis)

80-MHz-Zeitbasis

20-MHz-Zeitbasis


12,8-MHz-Zeitbasis

10-MHz-Zeitbasis

100-kHz-Zeitbasis

PFI

Analoger Vergleich (Ereignis)

Ctr n Internal Output

Sigma-Delta Module Internal Output

Sample-Takt-

Zeitbasis Programmierbarer

Taktteiler

AI-Sample-

Takt

44 | ni.com


Weiterleiten des Sample-Takt-Signals an einen Ausgang

Der Sample-Takt kann auf einen beliebigen PFI-Ausgang gelegt werden. Per

Standardeinstellung ist der Sample-Takt high-aktiv.

Zeitbasissignal für den AI-Sample-Takt

Der Sample-Takt für die Erfassung von Analogsignalen wird durch Herunterteilen der

Zeitbasis für den AI-Sample-Takt erzeugt. Die AI-Sample-Takt-Zeitbasis kann von

Komponenten des Geräts bereitgestellt oder von außen an das Gerät angelegt werden. Am

Controller steht jedoch kein Ausgang für die AI-Sample-Takt-Zeitbasis zur Verfügung.

Signal für den AI-Start-Trigger

Mit dem Start-Trigger kann die Erfassung eines Messwerts oder mehrerer Messwerte ausgelöst werden. Nachdem eine Messung begonnen hat, kann diese auf eine der folgenden Arten beendet werden:

• wenn eine bestimmte Anzahl von Werten abgetastet wurde (im endlichen Modus)

• nach einem Referenz-Trigger von der Hardware (im endlichen Modus)

• durch einen Softwarebefehl (im kontinuierlichen Modus)

Eine Erfassung, die einen Start-Trigger – jedoch keinen Referenz-Trigger – verwendet, wird manchmal als Nach-Trigger-Erfassung bezeichnet. Das heißt, die Werte werden erst nach dem

Trigger gemessen.

Bei der Arbeit mit einem internen Sample-Takt können Sie eine Standardverzögerung zwischen dem Start-Trigger und dem ersten Sample festlegen.

Verwenden einer Digitalsignalquelle

Für die Arbeit mit dem Start-Trigger muss festgelegt werden, welches Signal den Trigger bereitstellen soll und an welcher Flanke getriggert werden soll. Folgende Signale kommen dafür in Frage:

• ein beliebiger PFI-Anschluss

• Counter n Internal Output

Darüber hinaus kann der Trigger durch mehrere andere interne Signale des cRIO-Controllers bereitgestellt werden. Weitere Hinweise dazu finden Sie im Abschnitt "Geräteverbindungen im

MAX" der Hilfe zu NI-DAQmx und in der LabVIEW-Hilfe .

Verwenden einer analogen Signalquelle

Manche Module der C-Serie können Trigger über ein Analogsignal bereitstellen. Diese werden in NI-DAQmx als "Analoger Vergleich (Ereignis)" bezeichnet. Wenn Sie eine Analog-Trigger-

Signalquelle für den Start-Trigger festlegen, beginnt die Erfassung mit der ersten steigenden

Flanke des analogen Vergleichsereignissignals.


Weiterleiten des AI-Start-Triggers auf einen Ausgang

Der Start-Trigger kann auf einen beliebigen PFI-Ausgang gelegt werden. Der Ausgang gibt dann einen Impuls aus, der high-aktiv ist.

Verwenden einer Zeitsignalquelle

Um das Start-Trigger-Signal mit einer Zeitsignalquelle zu verwenden, konfigurieren Sie in NI-

DAQmx eine bestimmte Zeit. Weitere Informationen dazu, wo Sie in der API von NI-DAQmx die Funktionen zur zeitlichen Steuerung finden, erhalten Sie in der Hilfe zu NI-DAQmx unter

"Zeitstempel" und "Zeitliche Triggerung".

Signal für den AI-Referenz-Trigger

Eine Messung kann mit einem Referenz-Trigger gestoppt werden. Für die Arbeit mit einem

Referenz-Trigger müssen Sie einen Puffer mit endlicher Größe angeben und festlegen, wie viele Samples dem Trigger vorausgehen sollen. Die Anzahl der Samples nach dem Trigger ergibt sich aus der Puffergröße minus der Anzahl der Samples vor dem Trigger.

Sobald die Erfassung beginnt, schreibt der cRIO-Controller Samples in den Puffer. Nachdem der cRIO-Controller die festgelegte Anzahl von Samples vor dem Trigger erfasst hat, beginnt der Controller mit der Suche nach der Bedingung für den Referenz-Trigger. Wenn die

Bedingung für den Referenz-Trigger erfüllt ist, bevor der cRIO-Controller die angegebene

Anzahl von Samples vor dem Trigger erfasst hat, ignoriert der Controller das Erfüllen der

Bedingung.

Wenn der Puffer voll ist, verwirft der cRIO-Controller fortlaufend die ältesten Puffer-Samples, um Platz für das nächste Sample zu schaffen. Bevor der cRIO-Controller die Daten verwirft, kann – mit Einschränkungen – darauf zugegriffen werden. Im Dokument Can a Pretriggered

Acquisition be Continuous?

finden Sie weitere Informationen dazu. Zum Öffnen dieses

Artikels besuchen Sie ni.com/info und geben Sie den Infocode rdcanq ein.

Beim Auftreten des Referenz-Triggers setzt der cRIO-Controller das Schreiben von Samples in den Puffer so lange fort, bis der Puffer die gewünschte Anzahl von Samples nach dem

Trigger enthält. In der folgenden Abbildung sehen Sie den Pufferinhalt nach dem Abschluss dieses Vorgangs.

Abbildung 36. Endgültiger Pufferinhalt für Referenz-Trigger

Referenz-Trigger

Samples vor Trigger Samples nach Trigger

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Gesamtpuffer


Für die Arbeit mit einem Referenz-Trigger muss festgelegt werden, welches Signal den

Trigger bereitstellen soll und an welcher Flanke getriggert werden soll. Als Signalquelle kann jeder beliebige PFI-Anschluss oder eines von mehreren internen Signalen des cRIO-

Controllers dienen. Weitere Hinweise dazu finden Sie im Abschnitt "Geräteverbindungen im



Manche Module der C-Serie können Trigger über ein Analogsignal bereitstellen. Diese werden in NI-DAQmx als "Analoger Vergleich (Ereignis)" bezeichnet.

Wenn Sie eine Analog-Trigger-Signalquelle verwenden, wird die Erfassung – je nach ausgewählten Trigger-Einstellungen – mit der ersten steigenden oder fallenden Flanke des analogen Vergleichsereignissignals beendet.

Weiterleiten des Referenz-Triggers auf einen Ausgang

Der Referenz-Trigger kann auf einen beliebigen PFI-Ausgang gelegt werden. Per

Standardeinstellung ist der Referenz-Trigger high-aktiv.

Signal für den AI-Pause-Trigger

Mit dem Pause-Trigger kann eine Messung unterbrochen und anschließend wieder aufgenommen werden. Der interne Sample-Takt pausiert dabei so lange, wie das externe

Trigger-Signal aktiv ist. Wenn das Signal inaktiv ist, wird der Sample-Takt fortgesetzt. Sie können den aktiven Pegel des Pause-Triggers so programmieren, dass er entweder High oder

Low lautet.


Für die Arbeit mit dem Pause-Trigger muss festgelegt werden, welches Signal den Trigger bereitstellen soll und an welcher Polarität getriggert werden soll. Das Signal kann entweder von einem PFI-Anschluss oder einem internen Anschluss des cRIO-Controllers stammen.

Weitere Hinweise dazu finden Sie im Abschnitt "Geräteverbindungen im MAX" der Hilfe zu

NI-DAQmx und in der LabVIEW-Hilfe .


Manche Module der C-Serie können Trigger über ein Analogsignal bereitstellen. Diese werden in NI-DAQmx als "Analoger Vergleich (Ereignis)" bezeichnet.

Beim Bereitstellen des Triggers über ein Analogsignal wird der interne Sample-Takt angehalten, wenn das Signal "Analoger Vergleich (Ereignis)" einen niedrigen Pegel führt, und wird fortgesetzt, wenn das Signal einen hohen Pegel führt.

Hinweis Die Richtung der Signalflanke ist für Pause-Trigger unerheblich, da für sie nur der Signalpegel von Bedeutung ist.


Funktionsweise des AI-Umwandlungstakts bei Analogeingangsmodulen

In den Abschnitten "Scan-Module", "Module für simultanes Abtasten und Halten", "Delta-

Sigma-Module" und "Module mit niedriger Sample-Rate" finden Sie Informationen zum AI-

Umwandlungstakt und Analogeingangsmodulen der C-Serie.

Scan-Module

Bei Scan-Modulen der C-Serie für die Erfassung von Analogsignalen werden die

Eingangskanäle von einem Multiplexer abgetastet und die Werte einem einzelnen A/D-

Wandler zugeführt. Wenn die Modulschnittstelle einen Sample-Taktimpuls empfängt, beginnt sie damit, für jedes Scan-Modul im aktuellen Task einen Umwandlungstakt zu generieren.

Jeder Umwandlungstakt signalisiert die Erfassung eines Werts von einem einzelnen Kanal dieses Moduls. Die Rate des Umwandlungstakts richtet sich nach dem verwendeten Modul, der Anzahl der auf diesem Modul verwendeten Kanäle und der Sample-Rate des Systems.

Der Treiber wählt basierend auf der Geschwindigkeit des A/D-Wandlers die schnellstmögliche

Umwandlungsrate aus und fügt zwischen den Kanälen für die Einschwingzeit einen Zeitpuffer von 10 µs hinzu. Auf diese Weise können die Kanäle nahezu gleichzeitig abgetastet werden.

Wenn die Rate des AI-Sample-Takts für die Verzögung von 10 µs zu hoch ist, wählt NI-

DAQmx eine Umwandlungsrate aus, mit der die Impulse des AI-Umwandlungstakts gleichmäßig im Sample verteilt sind. NI-DAQmx verwendet für alle Module im Task den gleichen Zeitpuffer. Mit den Eigenschaften AktiveGeräte und AI-Umwandlungsrate des

Eigenschaftsknotens DAQmx - Timing oder der entsprechenden Funktionen kann eine spezifische Umwandlungsrate festgelegt werden.

Module für simultanes Abtasten und Halten

Analogeingangsmodule der C-Serie für simultanes Abtasten und Halten enthalten mehrere

A/D-Wandler oder A/D-Wandler-Schaltungen, mit denen alle Eingangskanäle gleichzeitig abgetastet werden können. Diese Module tasten ihre Eingänge bei jedem Sample-Takt-Impuls ab.

Delta-Sigma-Module

Analogeingangsmodule der C-Serie mit Delta-Sigma-Technik funktionieren ähnlich wie

Module für simultanes Abtasten und Halten. Ihre A/D-Wandler benötigen jedoch zum

Erzeugen genauer und synchronisierter Daten einen Überabtasttakt mit einer hohen Rate.

Einige Delta-Sigma-Module im cRIO-Chassis, die eine externe Überabtasttakt-Zeitbasis unterstützen und sich im selben Task befinden, synchronisieren sich untereinander, indem sie automatisch mit einem gemeinsamen Überabtasttaktgeber arbeiten. Das ist zum Beispiel bei

DSA-Modulen der Fall.

Der Überabtasttaktgeber dient als AI-Sample-Takt-Zeitbasis. Der cRIO-Controller stellt

Zeitbasen mit einer Rate von 10 MHz, 12,8 MHz und 13,1072 MHz bereit. Je nach den im

Task enthaltenen Modulen wählt die Software automatisch eine dieser Raten aus. Wenn in einem Task zur Erfassung von Analogsignalen Delta-Sigma-Module mit unterschiedlichen

Überabtasttaktraten vorkommen, kann die AI-Sample-Takt-Zeitbasis jede beliebige verfügbare

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Raten verwenden. Per Standardeinstellung wird die schnellste verfügbare Rate ausgewählt.

Die Rate der Sample-Takt-Zeitbasis ist stets ein ganzzahliges Vielfaches der Sample-Rate der

Module im Task.

Beim Vorhandensein von Delta-Sigma-Modulen in einem Task zur Erfassung von

Analogsignalen stellen die Delta-Sigma-Module auch das als AI-Sample-Takt fungierende

Signal bereit. Mit diesem Signal wird – genau wie mit dem regulären AI-Sample-Takt – die

A/D-Wandlung in anderen Modulen im System zeitlich gesteuert.

Wenn sich Delta-Sigma-Module in einem Task zur Erfassung von Analogsignalen befinden, gibt der Controller an jedes Delta-Sigma-Modul automatisch einen Synchronisationsimpuls aus, über den die A/D-Wandler der Module gleichzeitig zurückgesetzt werden. Delta-Sigma-

A/D-Wandler arbeiten mit Filtern und haben daher gegenüber Modulen anderen Typs im

System eine feststehende Eingabeverzögerung. Die Länge der Eingabeverzögerung kann der

Dokumentation zum Modul entnommen werden.

Wenn Kanäle von Delta-Sigma-Modulen der C-Serie in einem Task mit mehreren Chassis enthalten sind, muss der erste Kanal in der Kanalliste von einem Delta-Sigma-Modul stammen.


Module mit niedriger Sample-Rate

Bestimmte Module der C-Serie sind speziell für das Messen sich langsam ändernder Signale konzipiert, z. B. für das Messen von Temperaturen. Wenn Module dieser Art mit schneller abtastenden Modulen im selben Task vorkommen, sollten die schneller abtastenden Module trotz des Vorhandenseins des langsam abtastenden Moduls auf ihre maximale Sample-Rate eingestellt werden. Zwar führt eine Überschreitung der maximalen Sample-Rate des langsam abtastenden Moduls dazu, dass das zuletzt erfasste Sample mehrmals gelesen wird, jedoch wird beim Übernehmen des Tasks in diesem Fall nur das erste, vom langsam abtastenden

Modul stammende Sample abgetastet. Die doppelt erfassten Samples spielen somit keine

Rolle.

Weitere Informationen dazu, welche Module der C-Serie mit dem cRIO-Controller kompatibel sind, erfahren Sie, indem Sie auf ni.com/info den Infocode rdcdaq eingeben.

Softwareanwendungen für die Erfassung von Analogsignalen

Der cRIO-Controller eignet sich für folgende Typen von Anwendungen zur Erfassung von

Analogsignalen:

• Erfassung von Einzelwerten

• Erfassung von Einzelwerten (hardwaregetaktet)

• Erfassung von Signalen mit bestimmter Werteanzahl

• Kontinuierliche Erfassung


Weitere Informationen zum Programmieren von Triggern und von Anwendungen zur

Erfassung von Analogsignalen finden Sie in der Hilfe zu NI-DAQmx und in der LabVIEW-

Hilfe .

Ausgabe von Analogsignalen mit NI-DAQmx

Damit der cRIO-Controller analoge Signale ausgeben kann, muss sich in einem beliebigen

Steckplatz des cRIO-Controllers ein Analogausgabemodul der C-Serie befinden. Die

Parameter der Signalerzeugung wie Kanalanzahl, Kanalkonfiguration, Ausgaberate oder

Ausgangsbereich richten sich nach dem verwendeten Modul. Die technischen Möglichkeiten

Ihres Moduls sind in den mitgelieferten Begleitmaterialien dokumentiert.

Der cRIO-Controller ist mit acht Timing-Engines für die Signalausgabe ausgestattet und kann daher bis zu acht analoge Tasks zur hardwaregetakteten Signalausgabe gleichzeitig ausführen.

Ein hardwaregetakteter Task oder ein Task mit Software-Timing kann beliebig viele Kanäle eines Analogausgabemoduls der C-Serie enthalten. Von den Kanälen eines Moduls können jedoch nicht einige einem Task mit Hardwaretakt und einige einem Task mit Software-Timing zugewiesen werden.

Die acht gleichzeitig möglichen Tasks zur Ausgabe von Analogsignalen können voneinander unabhängige Timing- und Trigger-Einstellungen enthalten. Die acht Timing-Engines sind mit

"ot0" bis "ot7" bezeichnet.

Verfahren zum Erzeugen analoger Ausgangsdaten

Die für die Ausgabe von Analogsignalen benötigten Signale können mittels Software oder

Hardware erzeugt werden.

Softwaregetaktete Signalerzeugung

Bei der softwaregetakteten Signalerzeugung wird die Rate, mit der Daten generiert werden, von der Software gesteuert. Jede D/A-Wandlung auf der Hardware wird dabei durch ein separates Signal von der Software eingeleitet. In NI-DAQmx wird die Erfassung oder Ausgabe mit Software-Timing auch als Erfassung oder Ausgabe auf Anforderung bezeichnet. Die softwaregetaktete Signalerzeugung wird mitunter auch als unmittelbare oder statische Ausgabe bezeichnet. Das liegt daran, dass mit Software-Timing üblicherweise ein einzelner Wert, beispielsweise eine konstante Gleichspannung, ausgegeben wird.

Bei der softwaretakteten Signalerzeugung ist Folgendes zu beachten:

• Wenn ein AO-Kanal eines Moduls in einem hardwaregetakteten (Signalverlaufs-)Task enthalten ist, können keine Kanäle des Moduls in einem softwaregetakteten Task verwendet werden.

• Wenn mehrere Signale mittels Softwaretakt erzeugt werden, können diese so konfiguriert werden, dass sie jeweils gleichzeitig einen neuen Ausgabewert erzeugen.

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• Es darf nur jeweils ein Task ausgeführt werden, bei dem die Werte mehrerer Signale gleichzeitig aktualisiert werden.

• Ein hardwaregetakteter Task zur Ausgabe von Analogsignalen und ein Task, bei dem die

Werte mehrerer Signale gleichzeitig aktualisiert werden, können nicht parallel zueinander ausgeführt werden.

Hardwaregetaktete Signalerzeugung

Bei der hardwaregetakteten Signalerzeugung steuert ein digitales Hardwaresignal die

Erzeugungsrate. Dieses Signal kann vom Controller selbst generiert oder von außen an das

Gerät angelegt werden.

Die hardwaregetaktete Signalerzeugung zeichnet sich gegenüber der softwaregetakteten

Erfassung durch folgende Vorteile aus:

• Die Zeit zwischen den Samples kann viel kürzer sein.

• Die Zeitspanne zwischen den Samples ist deterministisch.

• Bei der hardwaregetakteten Erfassung können Hardware-Trigger verwendet werden.







Gepufferte analoge Erfassung

Ein Puffer ist ein temporärer Speicher für zu erzeugende Samples. Bei einer gepufferten

Signalerzeugung werden Daten von einem Zwischenspeicher auf dem Host in den FIFO des cRIO-Controllers und anschließend an die Module der C-Serie übertragen.

Ein Merkmal von gepufferten I/O-Vorgängen ist der Sample-Modus. Der Sample-Modus kann entweder "Endlich" oder "Kontinuierlich" lauten:

• Endlich —Es wird eine im Vorfeld festgelegte Anzahl von Samples erzeugt. Nach dem

Ausgeben der angegebenen Anzahl von Samples wird der Vorgang beendet.

• Kontinuierlich —Die Anzahl zu erzeugender Samples ist in diesem Fall nicht festgelegt.

Das Signal wird so lange generiert, bis der Vorgang gestoppt wird. Kontinuierliche Daten


können auf drei verschiedene Arten erzeugt werden: entweder durch Neugenerierung auf dem Host-Computer, durch Neugenerierung auf dem Gerät oder ohne Neugenerierung.

– Bei der Neugenerierung auf dem Host-Computer legen Sie einen Puffer im

Arbeitsspeicher des Computers fest. Die Daten im Puffer werden kontinuierlich in den FIFO des Controllers übertragen und von dort aus an die Ausgänge weitergeleitet. Beim Einfügen neuer Daten in den Host-Puffer wird die Ausgabe nicht unterbrochen. Die Anzahl der im Neugenerierungsmodus unterstützten

Signalverlaufskanäle ist unbegrenzt.

– Bei der Neugenerierung auf dem Gerät wird der gesamte Pufferinhalt in den FIFO des Geräts übertragen und von dort aus für die Ausgabe wiederholt durchlaufen.

Nach dem Übertragen der Daten in den FIFO können keine neuen Daten in den

FIFO geschrieben werden. Diese Art der Signalerzeugung setzt voraus, dass der gesamte Pufferinhalt in den FIFO passt. Der Vorteil der Neugenerierung der Daten auf dem Gerät besteht darin, dass nach dem Beginn des Vorgangs keine

Kommunikation mit dem Hauptspeicher des Hosts erforderlich ist. Der Busverkehr oder die Latenz des Betriebssystems haben daher keinen Einfluss auf die Ausgabe.

Die Neugenerierung auf dem Gerät ist auf 16 Signalverlaufskanäle begrenzt.

– Ohne Neugenerierung werden alte Daten nicht wiederholt ausgegeben. Der Puffer muss somit ständig mit neuen Daten versorgt werden. Wenn das Programm neue

Daten nicht schnell genug in den Puffer schreibt, um mit der Ausgabe Schritt zu halten, kommt es zu einem so genannten Pufferunterlauf, und es tritt ein Fehler auf.

Die Anzahl der Signalverlaufskanäle ist bei dieser Art der Signalerzeugung unbegrenzt.

Trigger-Signale für die Ausgabe von Analogsignalen



Trigger.

Für die Ausgabe von Analogsignalen werden zwei Trigger-Aktionen unterstützt. Diese lauten

"AO-Start-Trigger" und "AO-Pause-Trigger". Jedes Analog- oder Digitalsignal kann diese

Funktionen übernehmen. Parallel arbeitende Digitaleingangsmodule der C-Serie und die integrierte PFI-Trigger-Leitung des Controllers können in jedem Controller-Chassis-Steckplatz zum Bereitstellen eines Digital-Triggers verwendet werden. Manche Analogmodule der C-

Serie geben analoge Trigger aus.

Weitere Informationen zu den Triggern für die Ausgabe von Analogsignalen finden Sie in den

Abschnitten Signal für den AO-Start-Trigger und

Signal für den AO-Pause-Trigger

.

52 | ni.com


Zeitliche Steuerung der Ausgabe von Analogsignalen

Die analoge Ausgabe lässt sich mit folgenden Signalen am cRIO-Controller zeitlich steuern:

•

Signal für den AO-Sample-Takt

*

•

Zeitbasissignal für den AO-Sample-Takt

•

Signal für den AO-Start-Trigger *

•

Signal für den AO-Pause-Trigger

*


PFI-Filter

.

Signal für den AO-Sample-Takt

Mit dem AO-Sample-Takt wird der Zeitpunkt angegeben, zu dem alle analogen

Ausgangskanäle im Task einen neuen Wert ausgeben sollen. Der AO-Sample-Takt kann von diversen Komponenten des Geräts erzeugt oder von außen an das Gerät angelegt werden (vgl.

die folgende Abbildung).

Abbildung 37. Optionen für die zeitliche Steuerung der Ausgabe von Analogsignalen

PFI



AO-Sample-Takt-


Taktteiler

Sample-

Takt

PFI

Analoger Vergleich

(Ereignis)

80-MHz-Zeitbasis

20-MHz-Zeitbasis


12,8-MHz-Zeitbasis

10-MHz-Zeitbasis

100-kHz-Zeitbasis

Verbinden des Signals für den AO-Sample-Takt mit einem Ausgang

Der AO-Sample-Takt kann auf einen beliebigen PFI-Ausgang gelegt werden. Per

Standardeinstellung ist der AO-Sample-Takt high-aktiv.

Zeitbasissignal für den AO-Sample-Takt

Der AO-Sample-Takt für die Erfassung von Analogsignalen wird durch Herunterteilen der

Zeitbasis für den AO-Sample-Takt erzeugt. Die AO-Sample-Takt-Zeitbasis kann von externen oder internen Signalquellen bereitgestellt werden und ist an keinem Ausgang des Controllers verfügbar.


Delta-Sigma-Module

Der Überabtasttaktgeber dient als AO-Sample-Takt-Zeitbasis. Der cRIO-Controller ist mit

Zeitbasen mit einer Rate von 10 MHz, 12,8 MHz und 13,1072 MHz ausgestattet. Wenn in einem Task zur Erfassung von Analogsignalen Delta-Sigma-Module mit unterschiedlichen

Überabtasttaktraten vorkommen, kann die AO-Sample-Takt-Zeitbasis jede beliebige verfügbare Rate verwenden. Per Standardeinstellung wird die schnellste verfügbare Rate ausgewählt. Die Rate der AO-Sample-Takt-Zeitbasis ist stets ein ganzzahliges Vielfaches der

Ausgaberate der Module im Task.


Signal für den AO-Start-Trigger

Mit dem AO-Start-Trigger kann eine Signalerzeugung ausgelöst werden. Wenn Sie auf einen

Trigger verzichten möchten, können Sie die Signalerzeugung auch mit einem Softwarebefehl starten. Bei der Arbeit mit einem internen Sample-Takt können Sie eine Verzögerung zwischen dem Start-Trigger und dem ersten Sample festlegen. Weitere Informationen dazu finden Sie in der Hilfe zu NI-DAQmx .


Für die Arbeit mit einem AO-Start-Trigger muss festgelegt werden, welches Signal den

Trigger bereitstellen soll und an welcher Flanke getriggert werden soll. Als Signalquellen können dienen:

• die Host-Software, indem diese einen entsprechenden Impuls erzeugt


• AI-Referenz-Trigger

• AI-Start-Trigger

Darüber hinaus kann der Trigger durch mehrere interne Signale des cRIO-Controllers bereitgestellt werden. Weitere Hinweise dazu finden Sie im Abschnitt "Geräteverbindungen im


Nachdem Sie ein geeignetes Signal ausgewählt haben, können Sie angeben, ob bei einer steigenden oder fallenden Flanke getriggert werden soll.

Verbinden des Signals für den AO-Start-Trigger mit einem Ausgang

Der AO-Start-Trigger kann auf einen beliebigen PFI-Ausgang gelegt werden. Der Ausgang gibt dann einen Impuls aus, der high-aktiv ist.





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Signal für den AO-Pause-Trigger

Mit dem AO-Pause-Trigger können Samples in einer Datenfolge von der Erfassung ausgenommen werden. Wenn der AO-Pause-Trigger aktiv ist, wird kein Sample abgetastet.

Eine laufende Abtastung eines Samples kann jedoch noch abgeschlossen werden. Die

Unterbrechung wird erst zu Beginn des nächsten Samples wirksam.

Bei der Erzeugung analoger Signale tritt die Unterbrechung sofort nach dem Pause-Trigger ein. Wenn der Sample-Takt von einem geräteeigenen Taktgeber bereitgestellt wird, läuft die

Signalerzeugung nach dem Aufheben des Pause-Triggers weiter.

Abbildung 38. AO-Pause-Trigger mit geräteeigenem Taktgeber

Pause-Trigger

Sample-Takt

Wenn ein anderes Signal als Quelle für den Sample-Takt dient, wird die Signalerzeugung fortgesetzt, nachdem der Pause-Trigger aufgehoben und eine neue Flanke des Sample-Takts empfangen wurde (siehe Abbildung).

Abbildung 39. AO-Pause-Trigger mit anderem Taktgebersignal

Pause-Trigger

Sample-Takt


Für die Arbeit mit dem AO-Pause-Trigger muss festgelegt werden, welches Signal den Trigger bereitstellen soll und an welcher Polarität getriggert werden soll. Als Signalquelle kann ein

PFI-Anschluss oder einer der diversen internen Anschlüsse des cRIO-Controllers dienen.

Sie können festlegen, ob die Abtastung unterbrochen werden soll, wenn der AO-Pause-Trigger den High-Pegel oder den Low-Pegel annimmt. Weitere Hinweise dazu finden Sie im Abschnitt

"Geräteverbindungen im MAX" der Hilfe zu NI-DAQmx und in der LabVIEW-Hilfe .

Minimieren von Spannungsspitzen im Ausgangssignal

Wenn Sie ein Signal mit einen D/A-Wandler erzeugen, können Spannungsspitzen im

Ausgangssignal auftreten. Diese Spannungsspitzen sind normal; sie werden durch Entladungen verursacht, wenn der Wandler von einer Spannung auf eine andere schaltet. Die größten

Spannungsspitzen treten auf, wenn sich das höchstwertige Bit des D/A-Wandler-Codes ändert.


Je nach der Frequenz und Art des Ausgangssignals lassen sich die Spitzen durch einen

Entstörfilter entfernen, der als Tiefpass fungiert. Unter ni.com/support finden Sie weitere

Informationen zum Minimieren von Störungen.

Softwareanwendungen für die Ausgabe von Analogsignalen

Der cRIO-Controller eignet sich für folgende Typen von Anwendungen zur Ausgabe von

Analogsignalen:

• Erzeugung von Einzelwerten (auf Anforderung)

• Erzeugung von Einzelwerten (hardwaregetaktet)

• Erzeugung von Signalen mit einer bestimmten Werteanzahl

• Kontinuierliche Erzeugung von Signalen

• Signalverlaufserzeugung

Weitere Informationen zum Programmieren von Triggern und von Anwendungen zur Ausgabe von Analogsignalen finden Sie in der Hilfe zu NI-DAQmx und in der LabVIEW-Hilfe .

Erfassung/Ausgabe von Digitalsignalen mit NI-DAQmx

Für die Arbeit mit Digitalsignalen muss sich ein Digitalmodul der C-Serie im cRIO-

Controller-Chassis befinden. Die einstellbaren Parameter der Signalerfassung oder -ausgabe

(z. B. Anzahl der Leitungen, Logikpegel, Ausgaberate oder Leitungsrichtung) hängen vom verwendeten Modul ab. Die technischen Möglichkeiten Ihres Moduls sind in den mitgelieferten Begleitmaterialien dokumentiert.

Vergleich seriell und parallel arbeitender DIO-Module

Seriell arbeitende Digitalmodule sind mit mehr als acht Anschlüssen ausgestattet, die als Einoder Ausgänge für Digitalsignale dienen können. Module dieser Art können in jedem Slot des

Controller-Chassis verwendet werden und sind für folgenden Zweck geeignet:

• Hardware- und softwaregetaktete Erfassung/Ausgabe von Digitalsignalen

Parallel arbeitende Module können in jedem Steckplatz des Controller-Chassis verwendet werden und sind für folgende Zwecke geeignet:

• Hardware- und softwaregetaktete Erfassung/Ausgabe von Digitalsignalen

• Vorgänge mit Zähler/Timer (maximal zwei Steckplätze)

• Zugriff auf PFI-Signale (maximal zwei Steckplätze)

• Filtern digitaler Eingangssignale

Die hardware- und softwaregetaktete Erfassung/Ausgabe von Digitalsignalen unterliegt folgenden Einschränkungen:

• Parallel und seriell arbeitende Module können nicht im selben hardwaregetakteten Task vorkommen.

• Serielle Module können nicht zur Triggerung verwendet werden.

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• Ein serielles Modul kann nur jeweils getaktete oder ungetaktete Tasks ausführen.

• Bei bidirektionalen Modulen kann der Hardwaretakt entweder nur für die Erfassung oder nur für die Ausgabe verwendet werden.

Die technischen Möglichkeiten der vom Controller unterstützten Digitalmodule sind im

Artikel Software Support for CompactRIO, CompactDAQ, Single-Board RIO, R Series, and

EtherCAT aufgeführt. Sie finden diesen Artikel, indem Sie ni.com/info besuchen und den

Infocode rdcdaq eingeben.

Ein- und Ausgänge für statische Digitalsignale

Jede DIO-Leitung kann als Ein- oder Ausgang für die statische Digitalsignale genutzt werden.

Mit diesen Leitungen können Digitalsignale von bestimmten Modulen der C-Serie überwacht und gesteuert werden. Jede DIO-Leitung kann einzeln als Digitaleingang (DI) oder

Digitalausgang (DO) konfiguriert werden, wenn das verwendete Modul der C-Serie diese

Konfiguration zulässt.

Die Abtastung der Ein- und Ausgänge für statische Signale wird mit Software-Timing durchgeführt.

Erfassung von Digitalsignalen

Digitale Signale können mit seriell oder parallel arbeitenden Digitalmodulen erfasst werden.

Die digitalen Samples werden dabei in einem entsprechenden FIFO zwischengespeichert. Der cRIO-Controller tastet die Digitalleitungen bei jeder steigenden oder fallenden Flanke des

Sample-Takts für die Erfassung von Digitalsignalen ab.

Da der cRIO-Controller mit unterschiedlichen Timing-Engines für die Signalerfassung ausgestattet ist, kann er gleichzeitig bis zu acht Tasks zur Erfassung von Digitalsignalen mit voneinander unabhängigen Timing- und Trigger-Einstellungen ausführen. Die acht Timing-

Engines sind mit "it0" bis "it7" bezeichnet. Die acht Timing-Engines werden von Tasks für die

Erfassung von Analog- und Digitalsignalen gemeinsam genutzt, so dass insgesamt acht Tasks zur hardwaregetakteten Erfassung ausgeführt werden können.





Schleife in der vorgesehenen Zeitspanne ausgeführt wird. Da es in diesem Sample-Modus keinen Puffer gibt, muss die Erfassung oder Ausgabe schnell genug ausgeführt werden, um


mit dem Hardwaretakt Schritt zu halten. Wird ein Sample zu spät erfasst oder ausgegeben, wird eine Warnung gemeldet.


Trigger-Signale für die Erfassung von Digitalsignalen



Trigger.

Es können drei Arten von Triggern erzeugt werden: Start-Trigger, Referenz-Trigger und

Pause-Trigger. Jeder Analog- oder Digital-Trigger kann diese drei Funktionen übernehmen.

Parallel arbeitende Digitaleingangsmodule der C-Serie und die integrierte PFI-Trigger-Leitung des Controllers können in jedem Controller-Chassis-Steckplatz zum Bereitstellen eines

Digital-Triggers verwendet werden. Welche Trigger-Optionen Ihr Modul unterstützt, ist in der

Dokumentation zum Modul beschrieben. Weitere Informationen zur Verwendung von

Analogmodulen zum Triggern finden Sie in den Abschnitten

Trigger-Signale für die Erfassung von Analogsignalen

und Trigger-Signale für die Ausgabe von Analogsignalen

.

Weitere Informationen zu den Triggern für die Erfassung von Digitalsignalen finden Sie unter

Timing-Signale für die Erfassung von Digitalsignalen

in den Teilabschnitten Signal für den

DI-Start-Trigger , Signal für den DI-Referenz-Trigger und Signal für den DI-Pause-Trigger .

Timing-Signale für die Erfassung von Digitalsignalen

Die Erfassung von Digitalsignalen lässt sich mit folgenden Signalen am cRIO-Controller zeitlich steuern:

• Signal für den DI-Sample-Takt*

• Zeitbasissignal für den DI-Sample-Takt

• Signal für den DI-Start-Trigger*

• Signal für den DI-Referenz-Trigger*

• Signal für den DI-Pause-Trigger*


PFI-Filter .

Signal für den DI-Sample-Takt

Mit dem DI-Sample-Takt kann ein Digitalsignal an einem beliebigen Steckplatz mit parallel arbeitendem Digitalmodul abgetastet werden, wobei jedes erfasste Sample im DI-

Signalverlaufs-FIFO gespeichert wird. Wenn der cRIO-Controller einen DI-Sample-

Taktimpuls empfängt und der FIFO voll ist, meldet er den Überlauf an die Host-Software.

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Ein Sample entspricht einer Abtastung jedes Kanals in einem Task zur Erfassung von

Digitalsignalen. Der DI-Sample-Takt bestimmt den Zeitpunkt der Abtastung aller digitalen

Eingangskanäle im Task. Er kann von diversen Komponenten des Geräts erzeugt oder von außen an das Gerät angelegt werden (vgl. die folgende Abbildung).

Abbildung 40. Timing-Optionen für den DI-Sample-Takt

PFI

Analoger Vergleich

(Ereignis)

80-MHz-Zeitbasis

20-MHz-Zeitbasis


12,8-MHz-Zeitbasis

10-MHz-Zeitbasis

100-kHz-Zeitbasis

PFI



Sigma-Delta Module Internal Output

DI-Sample-Takt-


Taktteiler

Sample-

Takt

Weiterleiten des DI-Sample-Takt-Signals an einen Ausgang

Der DI-Sample-Takt kann auf einen beliebigen PFI-Ausgang gelegt werden.

Zeitbasissignal für den DI-Sample-Takt

Der Sample-Takt für die Erfassung von Digitalsignalen wird durch Herunterteilen der

Zeitbasis für den DI-Sample-Takt erzeugt. Die DI-Sample-Takt-Zeitbasis kann von

Komponenten des Geräts generiert oder von außen an das Gerät angelegt werden. Am

Controller steht jedoch kein Ausgang für die DI-Sample-Takt-Zeitbasis zur Verfügung.

Verwenden einer internen Signalquelle

Der DI-Sample-Takt kann von einem internen Signal bereitgestellt werden. Dazu müssen die

Signalquelle und die Polarität des Signals angegeben werden. Folgende Signale kommen dafür in Frage:

• it-Sample-Takt

• ot-Sample-Takt


• Frequenzausgang

• DI-Ausgang für das Erkennen von Pegeländerungen

Darüber hinaus können mehrere andere interne Signale an den Anschluss für den DI-Sample-

Takt angelegt werden. Weitere Hinweise dazu finden Sie im Abschnitt "Geräteverbindungen im MAX" der Hilfe zu NI-DAQmx und in der LabVIEW-Hilfe .


Verwenden einer externen Signalquelle

Folgende Signale können als DI-Sample-Takt dienen:


• der analoge Trigger "Analoger Vergleich (Ereignis)"

Daten können bei einer steigenden oder fallenden Flanke des DI-Sample-Takts abgetastet werden.

Weiterleiten des DI-Sample-Takt-Signals an einen Ausgang

Der DI-Sample-Takt kann auf einen beliebigen PFI-Ausgang gelegt werden. Die PFI-

Schaltung kehrt die Polarität des DI-Sample-Takts um, bevor sie den PFI-Anschluss ansteuert.

Signal für den DI-Start-Trigger

Mit dem DI-Start-Trigger kann eine Messung begonnen werden. Eine Messung umfasst das

Erfassen eines oder mehrerer Samples. Wenn Sie auf einen Trigger verzichten möchten, können Sie die Messung auch mit einem Softwarebefehl starten. Nachdem eine Messung begonnen hat, kann diese auf eine der folgenden Arten beendet werden:

• wenn eine bestimmte Anzahl von Werten abgetastet wurde (im endlichen Modus)

• nach einem Referenz-Trigger von der Hardware (im endlichen Modus)

• durch einen Softwarebefehl (im kontinuierlichen Modus)

Eine Erfassung, die einen Start-Trigger – jedoch keinen Referenz-Trigger – verwendet, wird manchmal als Nach-Trigger-Erfassung bezeichnet. Das heißt, die Werte werden erst nach dem

Trigger gemessen.

Bei der Arbeit mit einem internen Sample-Takt können Sie eine Verzögerung zwischen dem

Start-Trigger und dem ersten Sample festlegen.






Für die Arbeit mit einem DI-Start-Trigger muss festgelegt werden, welches Signal den Trigger bereitstellen soll und an welcher Flanke getriggert werden soll. Folgende Signale kommen dafür in Frage:



Darüber hinaus kann der Trigger durch mehrere andere interne Signale des cRIO-Controllers bereitgestellt werden. Weitere Hinweise dazu finden Sie im Abschnitt "Geräteverbindungen im


60 | ni.com


Weiterleiten des DI-Start-Triggers auf einen Ausgang

Der DI-Start-Trigger kann auf einen beliebigen PFI-Ausgang gelegt werden. Der Ausgang gibt dann einen Impuls aus, der high-aktiv ist.

Signal für den DI-Referenz-Trigger

Eine Messung kann mit einem Referenz-Trigger gestoppt werden. Für die Arbeit mit einem

Referenz-Trigger müssen Sie einen Puffer mit endlicher Größe angeben und festlegen, wie viele Samples dem Trigger vorausgehen sollen. Die Anzahl der Samples nach dem Trigger ergibt sich aus der Puffergröße minus der Anzahl der Samples vor dem Trigger.

Sobald die Erfassung beginnt, schreibt der cRIO-Controller Samples in den Puffer. Nachdem der cRIO-Controller die festgelegte Anzahl von Samples vor dem Trigger erfasst hat, beginnt der Controller mit der Suche nach der Bedingung für den Referenz-Trigger. Wenn die

Bedingung für den Referenz-Trigger erfüllt ist, bevor der cRIO-Controller die angegebene

Anzahl von Samples vor dem Trigger erfasst hat, ignoriert der Controller das Erfüllen der

Bedingung.

Wenn der Puffer voll ist, verwirft der cRIO-Controller fortlaufend die ältesten Puffer-Samples, um Platz für das nächste Sample zu schaffen. Bevor der cRIO-Controller die Daten verwirft, kann – mit Einschränkungen – darauf zugegriffen werden. Im Dokument Can a Pretriggered

Acquisition be Continuous?

finden Sie weitere Informationen dazu. Zum Öffnen dieses

Artikels besuchen Sie ni.com/info und geben Sie den Infocode rdcanq ein.

Beim Auftreten des Referenz-Triggers setzt der cRIO-Controller das Schreiben von Samples in den Puffer so lange fort, bis der Puffer die gewünschte Anzahl von Samples nach dem

Trigger enthält. In der folgenden Abbildung sehen Sie den Pufferinhalt nach dem Abschluss dieses Vorgangs.

Abbildung 41. Endgültiger Pufferinhalt für Referenz-Trigger

Referenz-Trigger

Samples vor Trigger Samples nach Trigger

Gesamtpuffer


Für die Arbeit mit einem DI-Referenz-Trigger muss festgelegt werden, welches Signal den

Trigger bereitstellen soll und an welcher Flanke getriggert werden soll. Als Signalquelle kann jeder beliebige PFI-Anschluss oder eines von mehreren internen Signalen des cRIO-

Controllers dienen. Weitere Hinweise dazu finden Sie im Abschnitt "Geräteverbindungen im



Weiterleiten des DI-Referenz-Triggers auf einen Ausgang

Der DI-Referenz-Trigger kann auf einen beliebigen PFI-Ausgang gelegt werden. Per

Standardeinstellung ist der Referenz-Trigger high-aktiv.

Signal für den DI-Pause-Trigger

Mit dem DI-Pause-Trigger kann eine Messung unterbrochen und anschließend wieder aufgenommen werden. Der interne Sample-Takt pausiert dabei so lange, wie das externe

Trigger-Signal aktiv ist. Wenn das Signal inaktiv ist, wird der Sample-Takt fortgesetzt. Sie können den aktiven Pegel des Pause-Triggers so programmieren, dass er entweder High oder

Low lautet.


Für die Arbeit mit dem DI-Pause-Trigger muss festgelegt werden, welches Signal den Trigger bereitstellen soll und an welcher Polarität getriggert werden soll. Das Signal kann entweder von einem PFI-Anschluss oder einem internen Anschluss des cRIO-Controllers stammen.

Weitere Hinweise dazu finden Sie im Abschnitt "Geräteverbindungen im MAX" der Hilfe zu

NI-DAQmx und in der LabVIEW-Hilfe .

Digitale Eingangsfilter

Bei einem Task mit Hardwaretakt können Sie für die digitalen Eingangsleitungen eines parallel arbeitenden DIO-Moduls einen programmierbaren Entprellfilter aktivieren. Die

Konfiguration des Filters muss dazu für alle Leitungen des Moduls übereinstimmen. Wenn der

Filter aktiviert ist, werden die eingehenden Impulse mit einem benutzerdefinierten Filtertakt abgetastet, der von der Controller-Zeitbasis abgeleitet ist. Erst nach Passieren des Filters wird ein Impuls an den Rest des Systems weitergeleitet. Der Filter verursacht jedoch auch Jitter im

Eingangssignal.

In NI-DAQmx wird der Filter durch Festlegen der minimalen vom Filter durchgelassenen

Impulsbreite Tp 1 programmiert, die in Schritten von 25 ns einstellbar ist. Der passende

Filtertakt wird vom Treiber automatisch ausgewählt. Impulse mit einer Länge von weniger als

1/2 Tp werden nicht durchgelassen. Bei Impulslängen zwischen 1/2 Tp und 1 Tp ist die

Funktionsweise des Filters undefiniert, weil die Impulslänge in diesem Fall von der Phase des

Filtertakts in Relation zum Eingangssignal abhängt.

Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für Übergänge des Eingangssignals von Low auf

High. Übergänge von High auf Low funktionieren nach dem gleichen Prinzip.

Angenommen, das Signal eines Eingangs führt seit längerer Zeit den Low-Pegel. Nach dem

Wechsel des Signals von Low auf High treten mehrere kurze Störimpulse auf. Wenn das

Signal bei aufeinanderfolgenden steigenden Flanken des Filtertakts als High abgetastet wurde, ist von einem erwünschten Signalwechsel auszugehen und der neue Pegel wird an den Rest der

Schaltung weitergeleitet.

1 Tp ist ein Nennwert. Der tatsächliche Wert richtet sich nach der Genauigkeit der Controller-

Zeitbasis und der Verzerrung der I/O-Signale.

62 | ni.com


Abbildung 42. Filterbeispiel

Digitaleing. P0. x

Filtertakt

Gefilterter Eingang

1 1 1 1 2 1 2

Softwareanwendungen für die Erfassung von Digitalsignalen

Der cRIO-Controller eignet sich für Anwendungen zur Erfassung von Digitalsignalen, in denen Signale auf folgende Arten erzeugt werden sollen:

• Erfassung von Einzelwerten

• Erfassung von Einzelwerten (hardwaregetaktet)

• Erfassung von Signalen mit bestimmter Werteanzahl

• Kontinuierliche Erfassung

Weitere Informationen zum Programmieren von Triggern und von Anwendungen zur

Erfassung von Digitalsignalen finden Sie in der Hilfe zu NI-DAQmx und in der LabVIEW-

Hilfe .

Änderungserkennung (Ereignis)

Wenn in einem Task zur Änderungserkennung ein Pegelwechsel festgestellt wird, dann wird zum Anzeigen der Änderung ein entsprechendes Signal erzeugt.

Weiterleiten des Änderungserkennungssignals an einen Ausgang

Das Änderungserkennungssignal kann an einen beliebigen PFI-Ausgang angelegt werden.

Erkennen von Pegeländerungen

Die Leitungen parallel arbeitender Digitalmodule können so konfiguriert werden, dass sie steigende oder fallende Flanken feststellen. Wenn mindestens eine Leitung die für sie angegebene Flanke erkennt, tastet der cRIO-Controller alle Leitungen im Task ab. Die

Leitungen, an denen der Pegelwechsel stattfindet, müssen dazu nicht im Task enthalten sein.

Die Erkennung von Pegeländerungen kann nur mit Puffer durchgeführt werden:

• Gepufferte Änderungserkennung —Ein Puffer ist ein temporärer Speicher für erfasste

Samples. Bei einer gepufferten Erfassung werden Daten im FIFO des cRIO-Controllers gespeichert und dann in einen PC-Puffer übertragen. Gepufferte Erfassungen ermöglichen normalerweise viel schnellere Übertragungsraten als nicht gepufferte Erfassungen, da

Daten angesammelt und dann blockweise – statt einzeln – übertragen werden können.

Ausgabe von Digitalsignalen

Damit der cRIO-Controller digitale Signale ausgeben kann, muss sich in einem beliebigen Slot des cRIO-Controllers ein Digitalausgabemodul der C-Serie befinden. Die Parameter der

Signalerzeugung wie Kanalanzahl, Kanalkonfiguration, Ausgaberate oder Ausgangsbereich


richten sich nach dem verwendeten Modul. Die technischen Möglichkeiten Ihres Moduls sind in den mitgelieferten Begleitmaterialien dokumentiert.

Auf parallel arbeitenden Digitalausgabemodulen können mehrere softwaregetaktete Vorgänge

(Tasks) gleichzeitig ausgeführt werden. Darüber hinaus können Tasks zur hardware- und softwaregetakteten Ausgabe miteinander kombiniert werden. Bei seriellen

Digitalausgabemodulen – früher als Module für die statische Digitalausgabe bezeichnet – können ebenfalls mehrere softwaregetaktete Tasks gleichzeitig ausgeführt werden. Eine

Kombination von hardware- und softwaregetakteten Tasks ist jedoch nicht möglich.

Während ein software- oder hardwaregetakteter Task Kanäle von mehreren Modulen umfassen kann, ist zu beachten, dass Kanäle von parallel und seriell arbeitenden Modulen bei softwaregetakteten Tasks nicht kombiniert werden können. Da der cRIO-Controller mit unterschiedlichen Timing-Engines ausgestattet ist, kann er gleichzeitig bis zu acht Tasks zur

Ausgabe von Digitalsignalen mit voneinander unabhängigen Timing- und Trigger-

Einstellungen ausführen. Die acht Ausgabe-Timing-Engines sind mit "ot0" bis "ot7" bezeichnet. Die acht Timing-Engines werden von Tasks für die Ausgabe von Analog- und

Digitalsignalen gemeinsam genutzt, so dass insgesamt acht hardwaregetaktete Ausgabe-Tasks ausgeführt werden können.

Verfahren zum Erzeugen digitaler Ausgangsdaten

Die für die Ausgabe von Digitalsignalen benötigten Signale können mittels Software oder

Hardware erzeugt werden.

Softwaregetaktete Signalerzeugung

Bei der softwaregetakteten Signalerzeugung wird die Rate, mit der Daten generiert werden, von der Software gesteuert. Jede Erzeugung eines Digitalwerts auf der Hardware wird dabei durch ein separates Signal von der Software eingeleitet. In NI-DAQmx wird die Erfassung oder Ausgabe mit Software-Timing auch als Erfassung oder Ausgabe auf Anforderung bezeichnet. Die softwaregetaktete Signalerzeugung wird mitunter auch als unmittelbare oder statische Ausgabe bezeichnet. Das liegt daran, dass mit Software-Timing üblicherweise ein einzelner Wert ausgegeben wird.

Wenn ein DO-Kanal eines seriell arbeitenden Digitalmoduls in einen hardwaregetakteten Task eingebunden wird, können keine Kanäle des Moduls in einem softwaregetakteten Task verwendet werden.

Hardwaregetaktete Signalerzeugung

Bei der hardwaregetakteten Signalerzeugung steuert ein digitales Hardwaresignal die

Erzeugungsrate. Dieses Signal kann vom Controller selbst generiert oder von außen an das

Gerät angelegt werden.

64 | ni.com


Die hardwaregetaktete Signalerzeugung zeichnet sich gegenüber der softwaregetakteten

Erfassung durch folgende Vorteile aus:

• Die Zeit zwischen den Samples kann viel kürzer sein.

• Die Zeitspanne zwischen den Samples ist deterministisch.

• Bei der hardwaregetakteten Erfassung können Hardware-Trigger verwendet werden.






Gepufferte Ausgabe von Digitalsignalen

Ein Puffer ist ein temporärer Speicher für zu erzeugende Samples. Bei einer gepufferten

Signalerzeugung werden Daten von einem Zwischenspeicher auf dem Host in den FIFO des cRIO-Controllers und anschließend an die Module übertragen.

Ein Merkmal von gepufferten I/O-Vorgängen ist der Sample-Modus. Der Sample-Modus kann entweder "Endlich" oder "Kontinuierlich" lauten:

• Endlich —Es wird eine im Vorfeld festgelegte Anzahl von Samples erzeugt. Nach dem

Ausgeben der angegebenen Anzahl von Samples wird der Vorgang beendet.

• Kontinuierlich —Die Anzahl zu erzeugender Samples ist in diesem Fall nicht festgelegt.

Das Signal wird so lange generiert, bis der Vorgang gestoppt wird. Kontinuierliche Daten können auf drei verschiedene Arten erzeugt werden: entweder durch Neugenerierung auf dem Host-Computer, durch Neugenerierung auf dem Gerät oder ohne Neugenerierung.

– Bei der Neugenerierung auf dem Host-Computer legen Sie einen Puffer im

Arbeitsspeicher des Computers fest. Die Daten im Puffer werden kontinuierlich in den FIFO des Controllers übertragen und von dort aus an die Ausgänge weitergeleitet. Beim Einfügen neuer Daten in den Host-Puffer wird die Ausgabe nicht unterbrochen.

– Bei der Neugenerierung auf dem Gerät wird der gesamte Pufferinhalt in den FIFO des Geräts übertragen und von dort aus für die Ausgabe wiederholt durchlaufen.

Nach dem Übertragen der Daten in den FIFO können keine neuen Daten in den

FIFO geschrieben werden. Diese Art der Signalerzeugung setzt voraus, dass der gesamte Pufferinhalt in den FIFO passt. Der Vorteil der Neugenerierung der Daten auf dem Gerät besteht darin, dass nach dem Beginn des Vorgangs keine


Kommunikation mit dem Hauptspeicher des Hosts erforderlich ist. Der Busverkehr oder die Latenz des Betriebssystems haben daher keinen Einfluss auf die Ausgabe.

Hinweis Betreiben Sie parallel arbeitende Digitalausgabemodule in den

Steckplätzen 1 bis 4, um die erreichbare FIFO-Größe zu maximieren. In den Steckplätzen 5 bis 8 ist die erreichbare FIFO-Größe geringer.

– Ohne Neugenerierung werden alte Daten nicht wiederholt ausgegeben. Der Puffer muss somit ständig mit neuen Daten versorgt werden. Wenn das Programm neue

Daten nicht schnell genug in den Puffer schreibt, um mit der Ausgabe Schritt zu halten, kommt es zu einem so genannten Pufferunterlauf, und es tritt ein Fehler auf.

Trigger-Signale für die Ausgabe von Digitalsignalen



Trigger.

Für die Ausgabe von Digitalsignalen werden zwei Trigger-Aktionen unterstützt. Diese lauten

"DO-Start-Trigger" und "DO-Pause-Trigger". Jedes Analog- oder Digitalsignal kann diese

Funktionen übernehmen. Digitale Trigger können über einen beliebigen PFI-Anschluss bereitgestellt werden. Manche Analogmodule der C-Serie können auch analoge Trigger erzeugen. Die technischen Möglichkeiten Ihres Moduls sind in den mitgelieferten

Begleitmaterialien dokumentiert.

Weitere Informationen zu den Triggern für die Ausgabe von Digitalsignalen finden Sie in den

Unterabschnitten Signal für den DO-Start-Trigger und Signal für den DO-Pause-Trigger des

Abschnitts Timing-Signale für die Ausgabe von Digitalsignalen .

Timing-Signale für die Ausgabe von Digitalsignalen

Für die zeitliche Steuerung der Ausgabe von Digitalsignalen stellt der cRIO-Controller folgende Signale bereit:

• Signal für den DO-Sample-Takt*

• Zeitbasissignal für den DO-Sample-Takt

• Signal für den DO-Start-Trigger*

• Signal für den DO-Pause-Trigger*


PFI-Filter .

Signal für den DO-Sample-Takt

Mit dem DO-Sample-Takt wird der Zeitpunkt angegeben, zu dem alle digitalen

Ausgangskanäle im Task einen neuen Wert ausgeben sollen. Der DO-Sample-Takt kann von diversen Komponenten des Geräts erzeugt oder von außen an das Gerät angelegt werden (vgl.

die folgende Abbildung).

66 | ni.com


Abbildung 43. Timing-Optionen für die Ausgabe von Digitalsignalen

DO-Sample-Takt-

Zeitbasis

PFI



Programmierbarer

Taktteiler

DO-Sample-

Takt

PFI

Analoger Vergleich

(Ereignis)

80-MHz-Zeitbasis

20-MHz-Zeitbasis


12,8-MHz-Zeitbasis

10-MHz-Zeitbasis

100-kHz-Zeitbasis

Weiterleiten des DO-Sample-Takt-Signals an einen Ausgang

Der DO-Sample-Takt kann auf einen beliebigen PFI-Ausgang gelegt werden. Per

Standardeinstellung ist der DO-Sample-Takt high-aktiv.

Zeitbasissignal für den DO-Sample-Takt

Der DO-Sample-Takt für die Erfassung von Analogsignalen wird durch Herunterteilen der

Zeitbasis für den DO-Sample-Takt erzeugt. Die DO-Sample-Takt-Zeitbasis kann von externen oder internen Signalquellen bereitgestellt werden und ist an keinem Ausgang des Controllers verfügbar.

Signal für den DO-Start-Trigger

Mit dem DO-Start-Trigger kann eine Signalerzeugung ausgelöst werden. Wenn Sie auf einen

Trigger verzichten möchten, können Sie die Signalerzeugung auch mit einem Softwarebefehl starten. Bei der Arbeit mit einem internen Sample-Takt können Sie eine Verzögerung zwischen dem Start-Trigger und dem ersten Sample festlegen. Weitere Informationen dazu finden Sie in der Hilfe zu NI-DAQmx .







Für die Arbeit mit einem DO-Start-Trigger muss festgelegt werden, welches Signal den

Trigger bereitstellen soll und an welcher Flanke getriggert werden soll. Als Signalquellen können dienen:

• die Host-Software, indem diese einen entsprechenden Impuls erzeugt




Darüber hinaus kann der Trigger durch mehrere interne Signale des cRIO-Controllers bereitgestellt werden. Weitere Hinweise dazu finden Sie im Abschnitt "Geräteverbindungen im


Nachdem Sie ein geeignetes Signal ausgewählt haben, können Sie angeben, ob bei einer steigenden oder fallenden Flanke getriggert werden soll.

Verbinden des Signals für den DO-Start-Trigger mit einem Ausgang

Der DO-Start-Trigger kann auf einen beliebigen PFI-Ausgang gelegt werden. Der Ausgang gibt dann einen Impuls aus, der high-aktiv ist.

Signal für den DO-Pause-Trigger

Mit dem DO-Pause-Trigger können Samples in einer Datenfolge von der Ausgabe ausgenommen werden. Wenn der DO-Pause-Trigger aktiv ist, wird kein Sample ausgegeben.

Die laufende Ausgabe eines Samples kann jedoch noch abgeschlossen werden. Die

Unterbrechung wird erst zu Beginn des nächsten Samples wirksam.

Bei der Erzeugung digitaler Signale tritt die Unterbrechung sofort nach dem Pause-Trigger ein.

Wenn der Sample-Takt von einem geräteeigenen Taktgeber bereitgestellt wird, läuft die

Signalerzeugung nach dem Aufheben des Pause-Triggers weiter (vgl. die folgende

Abbildung).

Abbildung 44. DO-Pause-Trigger mit geräteeigenem Taktgeber

Pause-Trigger

Sample-Takt

Wenn ein anderes Signal als Quelle für den Sample-Takt dient, wird die Signalerzeugung fortgesetzt, nachdem der Pause-Trigger aufgehoben und eine neue Flanke des Sample-Takts empfangen wurde (vgl. die folgende Abbildung).

68 | ni.com


Abbildung 45. DO-Pause-Trigger mit anderem Taktgebersignal

Pause-Trigger

Sample-Takt


Für die Arbeit mit dem DO-Pause-Trigger muss festgelegt werden, welches Signal den Trigger bereitstellen soll und an welcher Polarität getriggert werden soll. Als Signalquelle kann ein

PFI-Anschluss oder einer der diversen internen Anschlüsse des cRIO-Controllers dienen.

Sie können festlegen, ob die Abtastung unterbrochen werden soll, wenn der DO-Pause-Trigger den High-Pegel oder den Low-Pegel annimmt. Weitere Hinweise dazu finden Sie im Abschnitt


Softwareanwendungen für die Ausgabe von Digitalsignalen

Der cRIO-Controller eignet sich für Anwendungen zur Ausgabe von Digitalsignalen, in denen

Signale auf folgende Arten erzeugt werden sollen:

• Erzeugung von Einzelwerten (auf Anforderung)

• Erzeugung von Einzelwerten (hardwaregetaktet)

• Erzeugung von Signalen mit einer bestimmten Werteanzahl

• Kontinuierliche Erzeugung von Signalen

Weitere Informationen zum Programmieren von Triggern und von Anwendungen zur Ausgabe von Digitalsignalen finden Sie in der Hilfe zu NI-DAQmx und in der LabVIEW-Hilfe .

Konfiguration der digitalen Ein- und Ausgänge des NI 9401

Wenn Sie bei einem Digitalmodul des Typs NI 9401 die Konfiguration der Leitungen zwischen der Erfassung und Ausgabe von Signalen ändern, reserviert NI-DAQmx vorübergehend alle Leitungen des Moduls, um dem Modul einen Befehl zur

Leitungskonfiguration zu senden. Aus diesem Grund müssen Sie den Task im Voraus über

"DAQmx - Task steuern" reservieren, bevor ein sonstiger Task gestartet wird. Wenn ein anderer Task oder Signalweg das Modul gerade verwendet, meldet NI-DAQmx einen Fehler, anstatt den Befehl zur Konfiguration der Leitungen an das Modul zu senden. Während des

Umkonfigurierens der Leitungen werden die aktuellen Ausgangspegel ohne Störimpulse beibehalten.

PFI mit NI-DAQmx

Die Kanäle eines parallel arbeitenden Digitalmoduls können als PFI-Anschlüsse (PFI –

Programmable Function Interface) konfiguriert werden. Der cRIO-Controller ist ebenfalls mit


einem PFI-Anschluss ausgestattet. Maximal zwei Digitalmodule in einem Controller-Chassis können auf PFI-Anschlüsse zugreifen.

Jeder PFI-Anschluss kann auf eine der zwei folgenden Funktionen konfiguriert werden:

• Timing-Eingangssignal für AI-, AO-, DI-, DO- und Zähler/Timer-Funktionen

• Timing-Ausgangssignal von AI-, AO-, DI-, DO- und Zähler/Timer-Funktionen

PFI-Filter

Für jedes PFI-Signal kann ein programmierbarer Entprellfilter aktiviert werden. Wenn der

Filter aktiviert ist, werden die eingehenden Impulse mit einem benutzerdefinierten Filtertakt abgetastet, der von der Controller-Zeitbasis abgeleitet ist. Erst nach Passieren des Filters wird ein Impuls an den Rest der Schaltung weitergeleitet.

Der Filter verursacht jedoch auch Jitter im PFI-Signal.

Nachfolgend sehen Sie ein Beispiel für Übergänge des Eingangssignals von Low auf High.

Übergänge von High auf Low funktionieren nach dem gleichen Prinzip.

Angenommen, das Signal eines Eingangs führt seit längerer Zeit den Low-Pegel. Nach dem

Wechsel des Signals von Low auf High treten mehrere kurze Störimpulse auf. Wenn das

Signal bei n aufeinanderfolgenden steigenden Flanken als High abgetastet wurde, ist von einem erwünschten Signalwechsel auszugehen und der neue Pegel wird an den Rest der

Schaltung weitergeleitet. Der Wert von n hängt von der Filtereinstellung ab. Siehe dazu die folgenden Tabelle.

Filtereinstellung

112,5 ns (kurz)

6,4 μs (mittel)

2,56 ms (lang)

Tabelle 16. Verfügbare PFI-Filter-Einstellungen

Filtertakt Jitter

Min.

Impulsbreite* für ein

Durchlassen des Signals

80 MHz 12,5 ns 112,5 ns

Max.

Impulsbreite* für ein Sperren des

Signals

100 ns

80 MHz

100 kHz

12,5 ns

10 μs

6,4 μs

2,56 ms

6,3875 μs

2,55 ms

Benutzerdefiniert Vom Benutzer konfigurierbar

1

Filtertaktperiode

T

Benutzer

T

Benutzer

- (1

Filtertaktperiode)

* Diese Angaben sind Nennwerte. Die tatsächliche Impulsbreite hängt von der Genauigkeit der Controller-Zeitbasis und der I/O-Verzerrung ab.

Beim Einschalten des Geräts sind die Filter deaktiviert. Die folgende Abbildung zeigt ein

Beispiel für einen Übergang von Low auf High an einem Eingang, für den ein benutzerdefinierter Filter auf n = 5 eingestellt ist.

70 | ni.com


Abbildung 46. Beispiel für einen PFI-Filter

PFI-Anschluss

Filtertakt

Gefilterter Eingang

1 1 2 3 4 1 2 3 4 5

"Gefilterter Eingang" geht auf High über wenn Signal bei fünf konsekutiven Filter- takten als High abgetastet wurde.

Zähler mit NI-DAQmx

Der cRIO-Controller ist mit vier universellen 32-Bit-Zählern und einem Frequenzgenerator ausgestattet. Diese universellen Zähler/Timer eignen sich für zahlreiche Arten der Messung und Impulserzeugung. In der folgenden Abbildung sehen Sie den Zähler 0 und den

Frequenzgenerator des cRIO-Controllers. Alle vier Zähler des cRIO-Controllers sind identisch.

Abbildung 47. Zähler 0 und Frequenzgenerator des Controllers

Eingangsmultiplexer Zähler 0

Counter 0 Source (Counter 0 Timebase)

Counter 0 Gate

Counter 0 Internal Output

Counter 0 Aux

Counter 0 HW Arm

Embedded Ctr0

FIFO

Counter 0 A

Counter 0 TC

Counter 0 B (Counter 0 Up_Down)

Counter 0 Z

Counter 0 Sample Clock

Eingangsmultiplexer Frequenzgenerator

Zeitbasis für die Frequenzausgabe Freq Out

Zähler haben acht Eingänge, von denen jedoch meist nicht alle benötigt werden.

Informationen zum Verdrahten der Zähler finden Sie im Abschnitt Standardverdrahtung für

Zähler/Timer

.

Jeder Zählerbaustein enthält einen FIFO-Puffer für die gepufferte Erfassung und Erzeugung von Signalen. Darüber hinaus ist in jedem Zählerbaustein ein weiterer Zählerbaustein

(Embedded Ctr n ) untergebracht, so dass damit eine Messung oder Erzeugung eines Signals durchgeführt werden kann, für die traditionell zwei Zähler benötigt werden. Die integrierten

Zählerbausteine können nicht eigenständig programmiert werden. Ebenso wenig können die von ihnen ausgehenden Signale an andere Komponenten geführt werden.


Zeitgeber für Zählerbausteine

Anders als bei der Erfassung und Ausgabe von Analog- und Digitalsignalen kann das interne

Zeitgebersignal für den Zähler des cRIO-Controllers nicht durch Herunterteilen der Zeitbasis erzeugt werden. Wenn ein Sample-Takt benötigt wird, muss dieser also von außen an den

Controller angelegt werden. Als Signalquellen können dienen:

• AI-Sample-Takt



• AO-Sample-Takt

• DI-Sample-Takt

• DI-Start-Trigger

• DO-Sample-Takt

• Ctr n Internal Output

• Freq Out

• PFI

• Änderungserkennung (Ereignis)

• Analoger Vergleich (Ereignis)

Nicht alle zeitlich gesteuerten Zählervorgänge erfordern einen Sample-Takt. So wird der

Zählwert beispielsweise bei einer einfachen gepufferten Impulsbreitenmessung an jeder

Impulsflanke gespeichert. Da das gemessene Signal selbst angibt, wann der Zählerstand gespeichert wird, spricht man in diesem Zusammenhang von implizitem Timing. Die meisten

Messungen dieser Art können jedoch ebenso mit einem Sample-Takt durchgeführt werden, der das Messintervall vorgibt. In der folgenden Tabelle sehen Sie, welche Messungen mit welcher

Art des Timings durchgeführt werden können.

Tabelle 17. Timing für zählergestützte Messungen

Messung

Gepufferte Flankenzählung

Implizites Timing Sample-Takt

Nein Ja

Gepufferte Impulsbreitenmessung

Gepufferte Impulsmessung

Gepufferte Halbperiodenmessung

Gepufferte Frequenzmessung

Gepufferte Periodenmessung

Ja

Ja

Ja

Ja

Ja

Ja

Ja

Nein

Ja

Ja

72 | ni.com


Tabelle 17. Timing für zählergestützte Messungen (Fortsetzung)

Messung Implizites Timing Sample-Takt

Gepufferte Positionsmessung Nein Ja

Gepufferte Messung des Flankenabstands zweier Signale Ja Ja

Triggern des Zählers

Zähler unterstützen drei Trigger-Aktionen:

• Bereitschafts-Trigger —Vor der Arbeit mit dem Zähler muss dieser aktiviert bzw. scharf geschaltet werden. Das kann direkt über Software geschehen oder indem Software die gewünschten Zähler so konfiguriert, dass sie durch ein Hardwaresignal aktiviert werden.

In der Software wird dieses Hardwaresignal als Bereitschafts-Trigger bezeichnet. Intern legt die Software den Bereitschafts-Trigger an den Eingang "Counter n HW Arm" des

Zählers an.

Bei der zählergestützten Ausgabe können Sie diesen Trigger zusätzlich zum Start- und

Pause-Trigger verwenden. Bei der zählergestützten Erfassung lässt sich mit dem

Bereitschafts-Trigger eine dem Start-Trigger ähnliche Funktionsweise erzielen. Mit dem

Bereitschafts-Trigger können mehrere Vorgänge der zählergestützten Erfassung und

Ausgabe miteinander synchronisiert werden.

Bei der Arbeit mit dem Bereitschafts-Trigger wird das Signal, das den Trigger bereitstellt, an den Anschluss "Counter n HW Arm" angelegt.

• Start-Trigger —Mit diesem Trigger wird eine zählergestützte Signalausgabe ausgelöst.

Ein Start-Trigger kann so konfiguriert werden, dass damit eine endliche oder kontinuierliche Impulsfolge erzeugt wird. Bei kontinuierlichen Impulsfolgen werden so lange Impulse erzeugt, bis Sie den Vorgang in der Software stoppen. Bei der Ausgabe einer endlichen Impulsfolge wird der Vorgang angehalten, nachdem die angegebene

Anzahl von Impulsen erzeugt wurde – es sei denn, es wurde das Attribut "Mehrfach triggerbar" gesetzt. In diesem Fall wird die Signalerzeugung bei einem weiteren Start-

Trigger von Neuem begonnen.

Bei der Arbeit mit einem Start-Trigger wird das Signal, mit dem der Trigger bereitgestellt wird, an den Signaleingang "Counter n Gate" des Zählers angelegt. Die zählergestützte

Ausgabe kann auch durch ein Hardwaresignal ausgelöst werden.

Bei der zählergestützten Erfassung kann der Bereitschafts-Trigger als Start-Trigger verwendet werden.

• Pause-Trigger —Trigger dieses Typs sind für die Flankenzählung und die kontinuierliche

Impulserzeugung verfügbar. Bei der Flankenzählung unterbricht der Zähler seine Arbeit, wenn das externe Trigger-Signal einen bestimmten Pegel annimmt, und nimmt die Arbeit wieder auf, wenn das Signal auf den gegenteiligen Pegel wechselt.


Bei der kontinuierlichen Impulserzeugung hört der Zähler, wenn das externe Trigger-

Signal einen bestimmten Pegel annimmt, mit der Impulserzeugung auf und setzt diese erst fort, wenn das Signal auf den gegenteiligen Pegel wechselt.

Bei der Arbeit mit einem Pause-Trigger wird das Signal, mit dem der Trigger bereitgestellt wird, an den Signaleingang "Counter n Gate" des Zählers angelegt.

Standardverbindungen für Zähler/Timer

Parallel arbeitende Digital-I/O-Module der C-Serie sind in der Lage, Signale für Zähler/Timer bereitzustellen. Welche Signalführungsoptionen für in Ihrem System installierten Module existieren, erfahren Sie auf der Registerkarte Geräteverbindungen in MAX.

Sie können entweder die dort angezeigten Standardeinstellungen verwenden oder in NI-

DAQmx andere Signalquellen und -senken für die Zähler-/Timer-Signale auswählen. Weitere

Informationen zum Anschließen Ihrer Signale für die zählergestützte Erfassung und Ausgabe finden Sie in der Hilfe zu NI-DAQmx unter "Anschließen von Zählerleitungen". Eine Liste der

Standard-PFI-Leitungen für Zählerfunktionen finden Sie in der Hilfe zu NI-DAQmx unter

"Physikalische Kanäle".

Sonstige Zähler-Funktionsmerkmale

In den folgenden Abschnitten sind weitere Funktionen aufgeführt, die mit den

Zählerbausteinen des cRIO-Controllers umgesetzt werden können:

•

Kaskadieren von Zählern

•

Vorskalierung

•

Synchronisationsmodi

Kaskadieren von Zählern

Das Signal am internen Ausgang n und das Signal an TC n eines Zählers können intern auf die

Gate-Eingänge des anderen Zählers gelegt werden. Das Ergebnis dieser Kaskadierung entspricht einem 64-Bit-Zähler. Durch Kaskadierung von Zählern lassen sich auch andere

Anwendungen umsetzen. So kann beispielsweise durch reziproke Frequenzmessung die

Genauigkeit von Frequenzmessungen erhöht werden. Informationen dazu finden Sie im

Abschnitt Messung großer Frequenzbereiche mit Hilfe zweier Zähler .

Vorskalierung

Mit Hilfe von Vorskalierung können Signalimpulse gezählt werden, deren Frequenz die maximale Zeitbasisrate des Zählers überschreitet. Jeder Zähler des cRIO-Controllers kann zwei- oder achtfach (2X oder 8X) vorskaliert werden. Die Vorskalierung wird mit einem so genannten Vorteiler durchgeführt und kann auch deaktiviert werden. Jeder Vorteiler besteht aus einem kleinen einfachen Zähler, der bis Zwei (oder Acht) zählt und dann überläuft. Dieser

Zähler kann schneller laufen als die größeren Zähler, die dann einfach die Überschläge dieses kleineren Zählers registrieren. Der Vorteiler fungiert also als Frequenzteiler für das Source-

Signal und gibt eine Frequenz aus, die ein Achtel (oder die Hälfte) der Frequenz seines

Eingangssignals ist (vgl. die folgende Abbildung).

74 | ni.com


Abbildung 48. Vorskalierung

Externes Signal

Vorskalierer-Überschlag

(Dient als Source-

Signal des Zählers)

Zählerwert 0 1

Die Vorskalierung ist für Frequenzmessungen an einem kontinuierlichen, sich wiederholenden

Signal vorgesehen. Der Zählerstand des als Vorteiler dienenden Zählers kann nicht abgegriffen werden. Daher können Sie nicht ermitteln, wie viele Flanken seit dem letzten Zählerüberschlag aufgetreten sind. Bei der Ereigniszählung kann auch mit Vorskalierung gearbeitet werden, sofern ein Fehler von bis zu sieben Taktimpulsen annehmbar ist. Vorskalierung kann auch verwendet werden, wenn das Source-Signal des Zählers ein externes Signal ist. Wenn das

Source-Signal hingegen von einer der internen Zeitbasen stammt (also der 80-MHz-Zeitbasis, der 20-MHz-Zeitbasis oder der 100-kHz-Zeitbasis), kann nicht mit Vorskalierung gearbeitet werden.

Synchronisationsmodi

Der 32-Bit-Zähler zählt synchron mit dem Source-Signal auf- oder abwärts. Das Gate-Signal und die anderen Eingangssignale des internen Zählers werden synchronisiert, bevor der Zähler mit den Signalen arbeiten kann.

Je nach der Konfiguration des cRIO-Controllers kommt dabei eines der folgenden zwei

Synchronisationsverfahren zum Einsatz:

•

80-MHz-Source-Signal

•

Externes oder internes Source-Signal unter 20 MHz

80-MHz-Source-Signal

In diesem Modus synchronisiert der Controller die Signale an der steigenden Flanke des

Source-Signals und zählt an der dritten steigenden Flanke des Source-Signals. Die Flanken werden nach dem Fließbandprinzip verarbeitet, so dass keine der Flanken beim Zählen verpasst werden (vgl. die folgende Abbildung).

Abbildung 49. 80-MHz-Source-Signal

80-MHz-Source-Signal

Synchronisieren Zählen

Externes oder internes Source-Signal unter 20 MHz

Bei einer externen oder internen Signalquelle, deren Frequenz unter 20 MHz liegt, verzögert das Modul das Source-Signal um einige Nanosekunden. Bei der steigenden Flanke dieses verzögerten Signals synchronisiert der Controller anschließend die Signale. Die Zählung


erfolgt bei der darauffolgenden steigenden Flanke des Source-Signals. Das Prinzip ist in der folgenden Abbildung veranschaulicht.

Abbildung 50. Externes oder internes Source-Signal unter 20 MHz

Source-Signal

Synchronisieren

Verzögertes Source-Signal

Zählen

Arten der zählergestützten Erfassung

In den folgenden Abschnitten sind die verschiedenen Arten der zählergestützten Erfassung aufgeführt, die mit dem cRIO-Controller verfügbar sind:

•

Flankenzählung

•

Impulsbreitenmessung

•

Impulsmessung

•

Halbperiodenmessung

•

Frequenzmessung

•

Periodenmessung

•

Positionsmessung

•

Messung des Flankenabstands zweier Signale

Flankenzählung

Bei der Flankenzählung wird so vorgegangen, dass der Zählerbaustein alle nach seiner

Aktivierung erkannten Source-Flanken zählt. Dabei kann festgelegt werden, ob bei einer steigenden oder einer fallenden Flanke gezählt werden soll. Darüber hinaus kann ausgewählt werden, ob der Zähler bei einer Flanke aufwärts oder abwärts zählen soll (vgl. dazu auch den

Abschnitt Konfigurieren der Zählrichtung ). Das Abfragen der Zählerwerte kann auf

Anforderung oder mit Hilfe eines Sample-Takts geschehen.

Die unterschiedlichen Optionen zur Flankenzählung werden in folgenden Abschnitten näher erläutert:

•

Zählung einzelner Flanken (auf Anforderung)

•

Gepufferte (mit Sample-Takt durchgeführte) Flankenzählung

Zählung einzelner Flanken (auf Anforderung)

Hierbei handelt es sich um eine einfache Funktion, mit der nach der Aktivierung des

Zählerbausteins die Anzahl der Flanken am Source-Eingang gezählt werden. "Auf

Anforderung" bezieht sich auf die Tatsache, dass die Software den Zählerstand jederzeit

76 | ni.com


abfragen kann, ohne den Vorgang zu unterbrechen. Die nachfolgende Abbildung zeigt ein

Beispiel für diese Art der Messung.

Abbildung 51. Zählung einzelner Flanken (auf Anforderung)

Zähler aktiviert

SOURCE

Zählerwert 0 1 2 3 4 5

Mit einem Pause-Trigger kann die Zählung auch unterbrochen werden (entsprechend einer

Torsteuerung). Wenn der Pause-Trigger aktiv ist, ignoriert der Zähler sämtliche Flanken an seinem Source-Eingang. Bei inaktivem Pause-Trigger arbeitet der Zähler wie gewohnt weiter.

Sie können den Pause-Trigger auf den Gate-Eingang des Zählers legen. Wenn der Pause-

Trigger dann High oder Low ist – je nachdem, wie Sie den Trigger konfiguriert haben – wird die Zählung angehalten. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für diese Art der Messung.

Abbildung 52. Mit Pause-Trigger gesteuerte Zählung einzelner Flanken (auf

Anforderung)

Pause-Trigger

(Pause bei Low)

Zähler aktiviert

SOURCE

Zählerwert 0 0 1 2 3 4 5

Gepufferte (mit Sample-Takt durchgeführte) Flankenzählung

Bei der gepufferten Flankenzählung (einer Flankenzählung mit Sample-Takt) wird nach der

Aktivierung des Zählerbausteins die Anzahl der Flanken am Source-Eingang ermittelt. Der

Zählerstand wird dabei an jeder aktiven Flanke des Sample-Takts abgefragt und im FIFO des

Zählers gespeichert. Die Werte werden anschließend mit hoher Geschwindigkeit in den Host-

Speicher gestreamt.

Die Werte spiegeln die kumulativen Zählwerte seit dem Aktivieren des Zählers wider. Das liegt daran, dass der Sample-Takt den Zähler nicht zurücksetzt. Es kann eingestellt werden, ob der Zählerstand bei einer steigenden oder einer fallenden Flanke abgefragt werden soll.

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Beispiel für diese Art der Messung. Beachten Sie, dass die Zählung nach dem Aktivieren des Zählers beginnt, also noch vor der ersten aktiven Flanke des Sample-Takts.


Abbildung 53. Gepufferte (mit Sample-Takt durchgeführte) Flankenzählung

Zähler aktiviert

Sample-Takt

(an steigender Flanke)

SOURCE

Zählerwert

Puffer

0 1 2 3 4

3

5 6 7

3

6

Konfigurieren der Zählrichtung

Bei der Flankenzählung kann der Zähler aufwärts oder abwärts zählen. Sie können den Zähler so konfigurieren, dass er:

• immer aufwärts zählt

• immer abwärts zählt

• aufwärts zählt, wenn das Signal an "Counter 0 B" den High-Pegel führt, und abwärts zählt, wenn das Signal den Low-Pegel führt

Informationen zum Verdrahten der Zähler finden Sie im Abschnitt

Standardverdrahtung für

Zähler/Timer .

Impulsbreitenmessung

Bei der Impulsbreitenmessung ermittelt der Zähler die Breite eines Impulses an seinem Gate-

Eingang. Sie können den Zähler so konfigurieren, dass er die Breite von high- oder lowaktiven Impulsen des Gate-Signals misst.

Am Source-Eingang des Zählers muss für diese Messung ein periodisches Taktsignal mit einer bekannten Periode vorliegen. Dieses kann von einem internen Signal bereitgestellt oder von außen an das Gerät angelegt werden. Der Zähler ermittelt die Anzahl der steigenden (oder fallenden) Flanken des Source-Signals, während der Impuls am Gate-Signal aktiv ist.

Durch Multiplizieren der Periodendauer des Source-Signals mit der Anzahl der vom Zähler ermittelten Flanken kann anschließend die Impulsbreite berechnet werden.

Eine Impulsbreitenmessung ist auch dann genau, wenn der Zähler während einer Impulsfolge aktiviert wird. Die Zählung beginnt dann einfach beim nächsten Übergang in den aktiven

Zustand.

Die Möglichkeiten zur Impulsbreitenmessung mit dem cRIO-Controller werden in folgenden

Abschnitten näher erläutert:

•

Impulsbreitenmessung eines Einzelimpulses

•

Gepufferte Impulsbreitenmessung mit implizitem Takt

•

Gepufferte Impulsbreitenmessung mit Sample-Takt

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Impulsbreitenmessung eines Einzelimpulses

Zum Messen der Breite eines Impulses wird während des Zeitraums, an dem der Gate-Eingang des Zählers aktiv ist, die Anzahl der Flanken am Source-Eingang gezählt. Wenn der Gate-

Eingang inaktiv wird, speichert der Zähler den Zählerstand im FIFO und ignoriert alle weiteren Flanken am Gate- und Source-Eingang. Die Software fragt anschließend den gespeicherten Zählerstand ab.

In der folgenden Abbildung sehen Sie ein Beispiel für eine solche Art der Messung.

Abbildung 54. Impulsbreitenmessung eines Einzelimpulses

GATE

SOURCE

Zählerwert

Gespeicherter

Zählerwert

0 1 2

2

Gepufferte Impulsbreitenmessung mit implizitem Takt

Bei der gepufferten Impulsbreitenmessung mit implizitem Takt wird die Breite mehrerer

Impulse gemessen.

Der Zähler zählt während des Zeitraums, an dem sein Gate-Eingang aktiv ist, die Anzahl der

Flanken am Source-Eingang. Bei jeder hinteren Flanke des Gate-Signals speichert der Zähler den Zählerstand in seinem FIFO-Puffer. Die Werte werden anschließend mit hoher

Geschwindigkeit in den Host-Speicher gestreamt.


Abbildung 55. Gepufferte Impulsbreitenmessung mit implizitem Takt

GATE

SOURCE

Zählerwert

Puffer

0 1 2 3

3

3

1 2

2

3

2

Gepufferte Impulsbreitenmessung mit Sample-Takt

Bei der gepufferten Impulsbreitenmessung mit Sample-Takt wird die Breite mehrerer Impulse gemessen. Die zeitliche Steuerung der Messung wird mit einem Taktgeber durchgeführt.


Der Zähler zählt während des Zeitraums, an dem sein Gate-Eingang aktiv ist, die Anzahl der

Flanken am Source-Eingang. Bei jeder Flanke des Sample-Takts wird der Zählwert für die letzte durchgeführte Impulsbreitenmessung im FIFO gespeichert. Die Werte werden anschließend mit hoher Geschwindigkeit in den Host-Speicher gestreamt.


Abbildung 56. Gepufferte Impulsbreitenmessung mit Sample-Takt

Impuls

Source-Signal

Sample-Takt

Puffer

2 2 4

4

2 2 3

4

3

Hinweis Wenn zwischen den Sample-Takten kein Impuls auftritt, wird ein

Überlauffehler gemeldet.



Zähler/Timer .

Impulsmessung

Bei Periodenmessungen misst der Zähler nach seiner Aktivierung die High- und Low-Dauer des Impulses an seinem Gate-Eingang. Ein Impuls kann durch seine High- und Low-Dauer bzw. eine Anzahl von High- und Low-Taktimpulsen oder durch Frequenz und Tastgrad charakterisiert werden. Die Impulsmessung ist fast das Gleiche wie die Impulsbreitenmessung, nur dass bei der Impulsmessung sowohl die Impulsdauer als auch die Impulspause gemessen werden.

Am Source-Eingang des Zählers muss für diese Messung ein periodisches Taktsignal mit einer bekannten Periode vorliegen. Dieses kann von einem internen Signal bereitgestellt oder von außen an das Gerät angelegt werden. Der Zähler ermittelt die Anzahl der steigenden (oder fallenden) Flanken am Source-Eingang, die zwischen zwei Flanken des Gate-Signals auftreten.

Die Länge der High- und Low-Dauer des Gate-Signals kann durch Multiplizieren der

Periodendauer des Source-Signals mit der Anzahl gezählter Flanken berechnet werden.

Die Möglichkeiten zur Impulsmessung mit dem cRIO-Controller werden in folgenden


•

Messung einzelner Impulse

•

Gepufferte Impulsmessung mit implizitem Takt

•

Gepufferte Impulsmessung mit Sample-Takt

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Messung einzelner Impulse

Die Messung eines Einzelimpulses (auf Anforderung) entspricht zwei Messungen der

Impulsbreite – einmal für den High-Zustand und einmal für den Low-Zustand des Impulses

(vgl. die folgende Abbildung).

Abbildung 57. Messung einzelner Impulse (auf Anforderung)

Zähler aktiviert

Gate

Source

Gespeicherter

Zählerwert 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

H L

7 10

Gepufferte Impulsmessung mit implizitem Takt

Bei der gepufferten Impulsmessung mit implizitem Takt wird der Zählerstand an jeder Flanke des Gate-Signals im FIFO des Zählerbausteins gespeichert. Die Werte werden anschließend mit hoher Geschwindigkeit in den Host-Speicher gestreamt.

Die Zählung beginnt erst, nachdem der Zähler aktiviert wurde. Die Aktivierung tritt normalerweise zwischen den Flanken des Gate-Signals auf. Die Zählung selbst beginnt jedoch erst bei der gewünschten Flanke. Mit der Eigenschaft Startflanke in NI-DAQmx kann festgelegt werden, ob der Wechsel auf High oder auf Low zuerst gezählt werden soll.


Abbildung 58. Gepufferte Impulsmessung mit implizitem Takt

Zähler aktiviert

Gate

Source

Puffer

H L

4 2

H L

4 2

4 4

H L

4 2

4 4

6 2

H L

4 2

4 4

6 2

2 2

Gepufferte Impulsmessung mit Sample-Takt

Bei der gepufferten Impulsmessung mit Sample-Takt werden mehrere Impulse gemessen. Die zeitliche Steuerung der Messung wird mit einem Taktgeber durchgeführt.

Der zu messende Impuls liegt dabei am Gate-Eingang des Zählerbausteins an. Bei jeder Flanke des Sample-Takts wird die gezählte Anzahl der Taktimpulse für die High- und Low-Dauer des

Impulses im FIFO für die letzte aktuelle Impulsmessung gespeichert. Die Werte werden anschließend mit hoher Geschwindigkeit in den Host-Speicher gestreamt.



Abbildung 59. Gepufferte Impulsmessung mit Sample-Takt

Gate

Source

Sample-

Takt

Puffer

Zähler aktiviert

S1

2 2

H L

2 2

S2

3 3

H L

2 2

3 3

Hinweis Wenn zwischen den Sample-Takten kein Impuls auftritt, wird ein

Überlauffehler gemeldet.



Zähler/Timer .

Halbperiodenmessung

Bei Halbperiodenmessungen misst der Zähler nach seiner Aktivierung die Länge der

Impulsdauer oder Impulspause des Gate-Signals. Es wird also die Zeit zwischen zwei beliebigen aufeinanderfolgenden Flanken am Gate-Eingang ermittelt.

Am Source-Eingang des Zählers muss für diese Messung ein periodisches Taktsignal mit einer bekannten Periode vorliegen. Dieses kann von einem internen Signal bereitgestellt oder von außen an das Gerät angelegt werden. Der Zähler ermittelt die Anzahl der steigenden (oder fallenden) Flanken am Source-Eingang, die zwischen zwei Flanken des Gate-Signals auftreten.

Die Länge der Impulsdauer bzw. Impulspause des Gate-Signals kann durch Multiplizieren der

Periodendauer des Source-Signals mit der Anzahl gezählter Flanken berechnet werden.

Die unterschiedlichen Optionen zur Halbperiodenmessung werden in folgenden Abschnitten näher erläutert:

•

Halbperiodenmessung einzelner Impulse

•

Gepufferte Halbperiodenmessung mit implizitem Takt

Zur Begriffsklärung lesen Sie bitte den Abschnitt

Impulsmessungen und

Halbperiodenmessungen .

Halbperiodenmessung einzelner Impulse

Eine Halbperiodenmessung entspricht einer Messung der Impulsbreite eines Impulses.

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Gepufferte Halbperiodenmessung mit implizitem Takt

Bei der gepufferten Halbperiodenmessung mit implizitem Takt wird der Zählerstand an jeder

Flanke des Gate-Signals im FIFO des Zählerbausteins gespeichert. Die Werte werden anschließend mit hoher Geschwindigkeit in den Host-Speicher gestreamt.

Die Zählung beginnt erst, nachdem der Zähler aktiviert wurde. Die Aktivierung tritt normalerweise zwischen Flanken des Gate-Signals auf. Mit der Eigenschaft

CI.Flankenabstand.Startflanke

in NI-DAQmx kann festgelegt werden, ob die Messung bei einem Übergang auf High oder auf Low beginnen soll.

In der folgenden Abbildung sehen Sie ein Beispiel für die implizit getaktete gepufferte

Halbperiodenmessung.

Abbildung 60. Gepufferte Halbperiodenmessung mit implizitem Takt

Zähler aktiviert

Startflanke

GATE

SOURCE

Zählerwert 0

Puffer

1 2 3

3

3

1 1

1

3

1

2

2 3

1

2

1


Zähler/Timer

.

Impulsmessungen und Halbperiodenmessungen

Impulsmessung und Halbperiodenmessung bezeichnen auf der Hardware grundsätzlich die gleiche Funktion. Bei beiden werden die High- und Low-Dauer eines Impulses ermittelt. Der

Unterschied zwischen den beiden Messungen besteht in der Art und Weise der Ausgabe des

Ergebnisses. Bei einer Halbperiodenmessung werden die High-Dauer und die Low-Dauer als individuelle Messwerte betrachtet und in Sekunden oder Taktperioden ausgegeben. Bei einer

Impulsmessung wird dagegen die Kombination aus der jeweiligen High- und Low-Dauer des

Impulses als Messwert behandelt. Dieser kann als Frequenz, als Tastgrad, als Kombination von High- und Low-Dauer oder als Kombination der High- und Low-Taktimpulsanzahl ausgegeben werden. Wenn also bei einer Halbperiodenmessung zehn Werte empfangen werden, ergeben diese ein Array von fünf Werten für die High-Dauer und fünf Werten für die

Low-Dauer. Bei einer Impulsmessung ergibt die Messung von zehn Werten hingegen ein

Array von zehn Wertepaaren aus High- und Low-Dauer.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass Impulsmessungen im Gegensatz zu

Halbperiodenmessungen mit Sample-Takt-Timing durchgeführt werden können.


Frequenzmessung

Mit den Zählerbausteinen des Geräts können verschiedenartige Frequenzmessungen durchgeführt werden. Die Möglichkeiten zur Frequenzmessung mit dem cRIO-Controller werden in folgenden Abschnitten näher erläutert:

•

Messung niedriger Frequenzen mit Hilfe eines Zählers

•

Messung hoher Frequenzen mit Hilfe zweier Zähler

•

Messung großer Frequenzbereiche mit Hilfe zweier Zähler

•

Gepufferte Frequenzmessung mit Sample-Takt

Weitere Informationen zum Auswählen der geeigneten Vorgehensweise finden Sie im

Abschnitt Auswahl einer Methode zur Frequenzmessung unter

Optimale Vorgehensweise

.

Messung niedriger Frequenzen mit Hilfe eines Zählers

Bei Messungen an niederfrequenten Signalen mit einem Zähler wird anhand einer bekannten

Zeitbasis die Dauer einer Periode des Signals ermittelt.

Das zu untersuchende Signal ( fx ) kann auf den Gate-Eingang des Zählers geführt werden. Die bekannte Zeitbasis ( f k ) kann auf den Source-Eingang des Zählers gelegt werden. Bei der bekannten Zeitbasis kann es sich um eine geräteeigene Zeitbasis – beispielsweise die

80-MHz-, 20-MHz- oder 100-kHz-Zeitbasis des Geräts – oder um ein beliebiges anderes

Signal mit einer bekannten Rate handeln.

Sie können den Zähler so konfigurieren, dass er eine Periode des Gate-Signals misst. Die

Frequenz von fx ist das Reziproke der Periode des Signals. Das Prinzip wird in der folgenden

Abbildung veranschaulicht.

Abbildung 61. Messung niedriger Frequenzen mit Hilfe eines Zählers

Gemessenes Intervall fx fx Gate

1 2 3 … … N fk Source

Einzelperiodenmessung fk

Periode von fx =

Frequenz von fx =

N fk fk

N

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Messung hoher Frequenzen mit Hilfe zweier Zähler

Bei der Messung hoher Frequenzen mit Hilfe zweier Zähler wird ein Impuls bekannter Breite verwendet und daran die Frequenz des zu untersuchenden Signals abgeleitet.

Hinweis Zähler 0 ist immer mit Zähler 1 kombiniert. Zähler 2 ist immer mit Zähler

3 kombiniert.

Bei dieser Methode wird ein Impuls mit bekannter Breite bzw. Dauer, T , an den Gate-Eingang eines Zählers angelegt. Der Impuls kann beispielsweise durch einen zweiten Zähler erzeugt werden. Ebenso kann der Impuls extern erzeugt und an einen PFI-Anschluss angelegt werden.

Im letzteren Fall wird nur ein Zähler benötigt.

Das zu untersuchende Signal ( fx ) wird auf den Source-Eingang des Zählers geführt.

Anschließend wird der Zähler für eine einmalige Messung der Impulsdauer konfiguriert. Da sich die Impulsbreite T aus n Perioden von fx zusammensetzt, ist die Frequenz von fx folglich n / T .

Das Prinzip wird in der folgenden Abbildung veranschaulicht. Statt einer bekannten

Impulsbreite kann auch eine bekannte Periodendauer als Bezugsgröße für die Messung dienen.

Abbildung 62. Messung hoher Frequenzen mit Hilfe zweier Zähler

Impulsbreite (T)

Impuls

Impuls Gate

1 2 … N fx fx Source

Impulsbreitenmessung

Impulsbreite

T =

Frequenz von fx =

N

T

N fx

Messung großer Frequenzbereiche mit Hilfe zweier Zähler

Wenn Sie nicht wissen, ob die Frequenz eines zu messenden Signals hoch oder niedrig ist, können Sie die Frequenz mit Hilfe von zwei Zählern ermitteln. Dieses Messverfahren wird als reziproke Frequenzmessung bezeichnet. Anhand des zu messenden Signals wird zunächst ein langer Impuls erzeugt. Die Parameter dieses Impulses werden anschließend mit einer bekannten Zeitbasis gemessen. Der cRIO-Controller kann diesen langen Impuls genauer als das schnellere Eingangssignal messen.

Hinweis Zähler 0 ist immer mit Zähler 1 kombiniert. Zähler 2 ist immer mit Zähler

3 kombiniert.

Das zu messende Signal kann an den Source-Eingang von Zähler 0 angelegt werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt ist. Angenommen, das zu messende Signal hat die


Frequenz fx . Zähler 0 wird zunächst in NI-DAQmx automatisch so konfiguriert, dass er einen

Impuls mit einer Breite von N Perioden des Source-Signals erzeugt.

Abbildung 63. Messung großer Frequenzbereiche mit Hilfe zweier Zähler

Zu messendes

Signal (fx)

Source Out

Zähler 0

Signal der bekannten

Frequenz (fk)

Source Out

Zähler 1

Gate

0 1 2 3 … N

CTR_0_SOURCE

(Zu messendes Signal)

CTR_0_OUT

(CTR_1_GATE) Zu messendes

Intervall

CTR_1_SOURCE

Führen Sie anschließend das interne Ausgangssignal von "Counter 0 Internal Output" an den

Gate-Eingang von Zähler 1. An den Source-Eingang von Zähler 1 kann eine bekannte

Zeitbasis ( fk ) angelegt werden. Konfigurieren Sie den Zähler 1 so, dass er einmalig die

Impulsbreite misst. Angenommen, die ermittelte Impulsbreite beträgt J Perioden des

Taktsignals f k .

Die Länge des Impulses von Zähler 0 lässt sich durch Berechnung von N / fx ermitteln. Die

Länge desselben Impulses von Zähler 1 lässt sich durch Berechnung von J / fk ermitteln. Für die

Frequenz fx gilt somit: fx = fk * ( N / J ).

Gepufferte Frequenzmessung mit Sample-Takt

Mit Frequenzmessungen, bei denen einzelne Signalwerte mit Hilfe eines Sample-Takts abgetastet und gepuffert werden, lassen sich entweder einzelne Frequenzen messen oder

Mittelwerte zwischen Sample-Takten berechnen. Die gewünschte Funktionsweise wird über

CI.Freq.MittelwertbildgAktivieren

festgelegt. Bei gepufferten Frequenzen lautet die

Standardeinstellung "True".

Wenn bei einer gepufferten Frequenzmessung mit Sample-Takt

CI.Freq.MittelwertbildgAktivieren

auf "True" gesetzt wird, werden der im primären

Zählerbaustein integrierte sekundäre Zähler und ein Sample-Taktgeber für die

Frequenzmessung verwendet. Der sekundäre Zähler ermittelt, wie viele Taktimpulse in jeder

Periode des Sample-Takts des zu untersuchenden Signals ( fx ) auftreten, während der primäre

Zähler die interne Zeitbasis einer bekannten Frequenz ( fk ) zählt. Angenommen, T1 gibt an,

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wie viele Taktimpulse für das unbekannte Signal zwischen Sample-Takten verstrichen sind, und T2 gibt die Anzahl der Taktimpulse der bekannten Zeitbasis an (vgl. die folgende

Abbildung). Die gemessene Frequenz lautet somit fx = fk * (T1/T2).

Abbildung 64. Gepufferte Frequenzmessung mit Sample-Takt (mit Mittelwertbildung)

Zähler aktiviert

S1

Gate

(fx)

Source

(fk)

Sample-

Takt

Puffer

1

6

T1 T2

1 6

S2

2

10

T1 T2

1 7

2 10

S3

1

6

T1 T2

1 7

2 10

1 6

Wenn CI.Freq.MittelwertbildgAktivieren

"False" lautet, wird die gezählte Anzahl an

Taktimpulsen unmittelbar vor dem Sample-Takt ausgegeben. Bei dieser Messung handelt es sich um eine einfache Frequenzmessung ohne Mittelwertwertbildung (vgl. die folgende

Abbildung).

Abbildung 65. Gepufferte Frequenzmessung mit Sample-Takt (ohne Mittelwertbildung)

Zähler aktiviert

Gate

Source

Sample-

Takt

Gespeicherter

Wert

6 4 6

6 6

4

6

4

6

Bei der Frequenzmessung mit Sample-Takt muss die zu messende Frequenz stets doppelt so hoch wie der Sample-Takt sein, da sonst ein Überlauf auftreten kann.

Auswahl einer Methode zur Frequenzmessung

Welches Verfahren für die Frequenzmessung am sinnvollsten ist, hängt von mehreren Faktoren ab. Dazu zählen die erwartete Frequenz des zu messenden Signals, die gewünschte

Genauigkeit, die Anzahl der verfügbaren Zählerbausteine und die Dauer der Messung. Bei der

Frequenzmessung spielen folgende Variablen (potentiell) eine Rolle:


fx fk

Dauer der Messung

( T )

Teiler ( N ) fs die Frequenz, die gemessen werden soll, wenn kein Fehler vorliegt die bekannte Frequenz des Source- oder Gate-Signals

Zeit, die zum Messen eines einzelnen Samples benötigt wird

Teiler für die gemessene Frequenz; nur bei der Messung großer

Bereiche mit Hilfe zweier Zähler benötigt

Sample-Takt-Rate; nur bei getakteten Frequenzmessungen verwendet.

In der folgenden Tabelle sehen Sie, wie diese Variablen bei jeder Vorgehensweise zum Tragen kommen.

• Ein Zähler —Bei der Messung mit einem Zähler wird die Source-Frequenz von einer bekannten Zeitbasis ( fk ) bereitgestellt. Die Dauer der Messung ist die Dauer einer Periode der zu messenden Frequenz bzw. 1/ fx .

• Messung hoher Frequenzen mit zwei Zählern —Bei diesem Verfahren stellt der zweite

Zähler eine bekannte Messungsdauer bereit. Die Gate-Frequenz entspricht 1/

Messungsdauer .

• Messung großer Bereiche mit zwei Zählern —Dieses Verfahren entspricht der Messung mit einen Zähler, jedoch mit ganzzahligem Teiler für das Signal. Auch hier wird die

Source-Frequenz durch eine interne Zeitbasis ( fk ) bereitgestellt. Das Herunterteilen sorgt jedoch dafür, dass die Dauer der Messung der Periodendauer des heruntergeteilten

Signals entspricht ( N / f x , wobei N der Teiler ist).

• Mit Sample-Takt—Bei der Frequenzmessung mit Sample-Takt wird eine bekannte

Zeitbasis für die Source-Frequenz ( fk ) gezählt. Die Dauer der Messung ist die

Periodendauer des Sample-Takts fs .

Variable

Tabelle 18. Frequenzmessungsverfahren

Mit Sample-Takt Ein Zähler Zwei Zähler fk

Dauer der

Messung

Maximaler

Frequenzfehler

Bekannte Zeitbasis Bekannte fx ×

1 fs fx

Zeitbasis

1 fx fx × fx fk − fx

Hohe Frequenz

1

Periode des Gate−Signals

Großer Bereich

Bekannte

Zeitbasis

Periode des Gate-

Signals

N fx fk fx × fx

N × fk − fx

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Variable

Max. Fehler

(%)

Tabelle 18. Frequenzmessungsverfahren (Fortsetzung)

Mit Sample-Takt Ein Zähler Zwei Zähler

Hohe Frequenz fx fx fk − fx fk fx

Großer Bereich fx

N × fk − fx

Hinweis Die Taktstabilität wird in den Genauigkeitsgleichungen nicht berücksichtigt. Informationen zur Taktstabilität finden Sie in der Beschreibung Ihres

Chassis.

Optimale Vorgehensweise

Die optimale Vorgehensweise hängt von der zu messenden Frequenz und der Rate, mit der Sie die Frequenz überwachen, sowie von der gewünschten Genauigkeit ab. Angenommen, dass

Sie ein 50-kHz-Signal messen. Stellen Sie sich außerdem vor, dass die Dauer der Messung mit

Sample-Takt (und Mittelwertbildung) sowie die Dauer der Frequenzmessung mittels zweier

Zähler gleich konfiguriert sind. Die in diesem Beispiel erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

fx

Tabelle 19. Methoden zur Messung einer Frequenz von 50 kHz

Variable Mit Sample-Takt Ein Zähler Zwei Zähler fk

Dauer der Messung ( ms )

N

Max. Frequenzfehler

(Hz)

Max. Fehler (%)

50 kHz

80 MHz

1

—

0,638

0,00128

50 kHz

80 MHz

0,02

Hohe Frequenz Großer Bereich

50 kHz 50 kHz

1.000

1

80 MHz

1

—

31,27

0,0625

—

1.000

2

—

0,625

0,00125

Die Messung mit einem Zähler ist zwar von kürzerer Dauer, führt jedoch gegenüber der

Messung mit Sample-Takt oder der Messung mit zwei Zählern und großem Messbereich zu ungenaueren Ergebnissen. Die folgende Tabelle zeigt als Beispiel die Ergebnisse für ein Signal mit einer Frequenz von 5 MHz.


fx fk

N

Tabelle 20. Methoden zur Messung einer Frequenz von 5 MHz

Variable Mit Sample-Takt Ein Zähler Zwei Zähler

Dauer der Messung (

Max. Frequenzfehler

(Hz)

Max. Fehler (%) ms )

5 MHz

80 MHz

1

—

62,51

0,00125

5 MHz

80 MHz

Hohe Frequenz Großer Bereich

5 MHz 5 MHz

1.000

80 MHz

0,0002

—

333 kHz

1

—

1.000

1

5.000

62,50

6,67 0,02 0,00125

Wieder ist die Messung bei der Arbeit mit einem Zähler kürzer, jedoch dafür ungenauer. Bei der Messung mit Sample-Takt und bei der Messung mit zwei Zählern und großem Bereich sind die Dauer und die Genauigkeit der Messung nahezu identisch. Der Vorteil der Messung mit Sample-Takt liegt darin, dass die Dauer der Messung unabhängig von der zu messenden

Frequenz gleich bleibt und der Fehlerprozentsatz relativ konstant ist. Wenn Sie beispielsweise eine Messung mit zwei Zählern für einen großen Bereich durchführen und diese für ein

50-kHz-Signal auf den Frequenzteiler 50 konfiguriert haben, entsprechen die Dauer und die

Genauigkeit der Messung den Angaben in der Tabelle der Methoden zur Messung einer

Frequenz von 50 kHz . Wenn die Frequenz Ihres Signals jedoch auf 5 MHz ansteigt und Sie weiterhin mit dem Frequenzteiler 50 arbeiten, beträgt die Dauer der Messung jetzt 0,01 ms und

Fehler lautet 0,125 %. Der Fehler bei einer Frequenzmessung mit Sample-Takt ist weniger von der gemessenen Frequenz abhängig, so dass Fehlerprozentsatz beim Erhöhen der

Messfrequenz von 50 kHz auf 5 MHz bei einer Messdauer von 1 ms immer noch nahe

0,00125% liegt. Einer der Nachteile der Messung mit Sample-Takt besteht darin, dass die zu messende Frequenz mindestens doppelt so groß wie die Sample-Rate sein muss, damit eine vollständige Periode zwischen den Sample-Takten vorliegt.

• Für die Messung von Signalen mit niedriger Frequenz ist oft ein Zähler ausreichend. Die

Messung wird jedoch mit zunehmender Frequenz ungenauer.

• Für die Messung von Signalen mit hoher Frequenz liefern Hochfrequenzmessungen mit zwei Zählern in der Regel genaue Ergebnisse. Die Genauigkeit verringert sich jedoch mit abnehmender Frequenz des zu messenden Signals. Bei sehr niedrigen Frequenzen kann diese Methode für Ihre Anwendung zu ungenau sein. Ein weiterer Nachteil dieser

Methode ist, dass Sie dafür zwei Zähler benötigen, wenn Sie kein externes Signal mit bekannter Breite bereitstellen können. Ein Vorteil der Messung hoher Frequenzen mit zwei Zählern besteht darin, dass die Dauer der Messung im Vorfeld feststeht.

• Um bei Signalen mit hoher Frequenz und bei Signalen mit niedriger Frequenz gleichermaßen genaue Ergebnisse zu erzielen, ist eine Messung mit großem

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Frequenzbereich mit Hilfe zweier Zähler erforderlich. Jedoch ist die Dauer der Abtastung bei dieser Messung variabel und der Fehlerprozentsatz ist vom Eingangssignal abhängig.

Zudem werden zwei Zähler für die Messung benötigt.

In der folgenden Tabelle sind einige Unterschiede bei den Frequenzmessverfahren zusammengefasst.

Tabelle 21. Methoden zur Messung einer Frequenz von 5 MHz

Vergleich der

Methoden

Mit Sample-Takt (und

Mittelwertbildung)

Ein Zähler Zwei Zähler

Hohe

Frequenz

Großer

Bereich

Anzahl verwendeter

Zählerbausteine

1 1 1 oder 2 2

Anzahl der

Messungen

1 1 1 1

Misst hochfrequente

Signale genau

Misst niederfrequente

Signale genau

Gut

Gut

Schlecht

Gut

Gut

Gut

Gut

Schlecht


Zähler/Timer

.

Periodenmessung

Bei Periodenmessungen misst der Zähler nach seiner Aktivierung die Länge einer Periode an seinem Gate-Signal. Sie können den Zähler so konfigurieren, dass er die Periode zwischen zwei steigenden oder zwei fallenden Flanken des Signals misst.

Am Source-Eingang des Zählers muss für diese Messung ein periodisches Taktsignal mit einer bekannten Periode vorliegen. Dieses kann von einem internen Signal bereitgestellt oder von außen an das Gerät angelegt werden. Der Zähler ermittelt die Anzahl der steigenden (oder fallenden) Flanken am Source-Eingang, die zwischen zwei aktiven Flanken des Gate-Signals auftreten.

Durch Multiplizieren der Periodendauer des Source-Signals mit der Anzahl der vom Zähler ermittelten Flanken kann anschließend die Periodendauer des Gate-Signals berechnet werden.

Durch Bilden des Reziprokwerts der Periodendauer ergibt sich die Frequenz des Signals.

Informationen dazu finden Sie im Abschnitt Frequenzmessung

.


Positionsmessung

Mit Hilfe der Zählerbausteine können Positionsmessungen mit Quadratur- oder Zweipuls-

Encodern durchgeführt werden. Winkel können mit X1-, X2- und X4-Winkelgebern bestimmt werden. Eine Position, die aus einer linearen Bewegung resultiert, kann mit Zweipuls-

Encodern ermittelt werden. Die Messwerte können entweder einzeln oder gepuffert (mit einem

Taktgeber) erfasst werden. Vor Beginn der Positionsmessung muss der Zähler aktiviert werden.

Die Möglichkeiten zur Positionsmessung mit dem cRIO-Controller werden in folgenden


•

Messungen mit Quadratur-Encodern

•

Messungen mit zwei Zweipuls-Encodern

•

Gepufferte (mit Sample-Takt durchgeführte) Positionsmessung

Messungen mit Quadratur-Encodern

Die Zähler können Quadratur-Encoder-Messungen mit X1-, X2- oder X4-Kodierung durchführen. Ein Quadratur-Encoder kann aus bis zu drei Kanälen bestehen - den Kanälen A,

B und Z.

• X1-Kodierung —Wenn Kanal A dem Kanal B vorauseilt, wird hochgezählt. Wenn Kanal

B dem Kanal A vorauseilt, wird heruntergezählt. Mit welcher Schrittweite der Zähler in einer Periode hoch- oder herunterzählt, hängt von der Kodierung ab (X1, X2 oder X4).

In der folgenden Abbildung sehen Sie, wie sich der Zählerstand bei X1-Kodierung erhöht und verringert. Wenn Kanal A dem Kanal B vorauseilt, wird an der steigenden Flanke von Signal A hochgezählt. Eilt Kanal B dem Kanal A voraus, wird an der fallenden

Flanke von Kanal A heruntergezählt.

Abbildung 66. X1-Kodierung

Kanal A

Kanal B

Zählerwert 5 6 7 7 6 5

• X2-Kodierung —Die Messung funktioniert in groben Zügen genauso wie bei X1-

Kodierung. Der einzige Unterschied besteht darin, dass sich der Zählerstand an jeder

Flanke von Kanal A erhöht bzw. verringert – je nachdem, welcher Kanal dem anderen vorauseilt. Dadurch ergibt sich eine zweimalige Änderung des Zählerstands pro

Signalperiode (vgl. die folgende Abbildung).

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Kanal A

Kanal B

Zählerwert 5 6 7 8 9 9 8 7 6 5

• X4-Kodierung —Bei dieser Methode wird der Zählerwert an jeder Flanke an Kanal A und

Kanal B erhöht oder verringert. In welche Richtung gezählt wird, hängt davon ab, welcher Kanal dem anderen vorauseilt. Dadurch ergibt sich eine viermalige Änderung des

Zählerstands pro Signalperiode (vgl. die folgende Abbildung).


Kanal A

Kanal B

Zählerwert 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13 12 11 10 9 8 7 6 5

Funktionsweise des Z-Kanals

Manche Quadratur-Encoder haben einen dritten, so genannten Z-Kanal. Dieser wird auch als

Index-Kanal bezeichnet. Bei einem High-Pegel am Kanal Z wird der Zähler mit einem angegebenen Wert in einer angegebenen Phase der Quadraturperiode neu gestartet. Sie können diese Funktion für eine beliebige der vier Phasen in der Periode eines Quadratur-Encoders festlegen.

Wann und wie lange der Kanal Z den High-Zustand annimmt, hängt vom Design des

Quadratur-Encoders ab. Informationen zum Timing des Kanals Z bezüglich der Kanäle A und

B entnehmen Sie bitte der Dokumentation Ihres Geräts. Kanal Z muss sich während der Phase im High-Zustand befinden, in deren Verlauf der Zählerstand zurückgesetzt werden soll. In der folgenden Abbildung wechselt der Kanal Z beispielsweise nie auf den High-Pegel, wenn

Kanal A den High-Pegel und Kanal B den Low-Pegel führt. Daher muss das Zurücksetzen des

Zählers während einer anderen Phase stattfinden.

Die Rücksetzphase in der folgenden Abbildung liegt dann vor, wenn sowohl Kanal A als auch

Kanal B den Low-Pegel führen. Sobald Kanal Z während dieser Phase auf den High-Pegel wechselt, wird der Zähler neu gestartet. Das Erhöhen und Verringern des Zählerwerts hat jedoch eine höhere Priorität als das Zurücksetzen. Wenn also der Kanal B in den Low-Zustand wechselt und die Rücksetzphase beginnt, wird zuerst der Zählerwert erhöht. Das Zurücksetzen geschieht innerhalb einer maximalen Zeitbasisperiode und nach Eintreten der Neuladephase.

Nach dem Zurücksetzen zählt der Zähler wie zuvor weiter. Die Abbildung zeigt, wie die

Zählung mit Hilfe des Kanals Z bei X4-Kodierung neu gestartet wird.


Abbildung 69. Neustart der Zählung bei X4-Kodierung

Kanal A

Kanal B

Kanal Z

Zeitbasis (max.)

Zählwert 5 6 7 8 9 0

A = 0

B = 0

Z = 1

1 2 3 4

Messungen mit zwei Zweipuls-Encodern

Der Zähler unterstützt zwei Impulsgeber, von denen jeder zwei Kanäle hat – Kanal A und B.

Bei jeder steigenden Flanke an Kanal A zählt der Zähler aufwärts und bei jeder steigenden

Flanke an Kanal B zählt er abwärts. Das Prinzip ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Abbildung 70. Messungen mit zwei Zweipuls-Encodern

Kanal A

Kanal B

Zählerwert 2 3 4 5 4 3 4



Zähler/Timer .

Gepufferte (mit Sample-Takt durchgeführte) Positionsmessung

Bei der gepufferten Positionsmessung (einer Positionsmessung mit einem Sample-Takt) zählt der Zähler nach der Aktivierung seiner Konfiguration entsprechend aufwärts. An jeder aktiven

Flanke eines Sample-Takts wird der Wert des Zählers abgefragt. Die Werte werden anschließend mit hoher Geschwindigkeit in den Host-Speicher gestreamt. Der Zählerstand wird fortlaufend erhöht und gibt somit einen kumulativen Wert aus, da der Zählerstand nicht bei jedem Sample-Takt zurückgesetzt wird. Sie können den Sample-Takt auf den Gate-

Eingang des Zählers legen. Es kann eingestellt werden, ob der Zählerstand bei einer steigenden oder einer fallenden Flanke abgefragt werden soll.

In der folgenden Abbildung sehen Sie ein Beispiel für eine gepufferte X1-Positionsmessung.

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Abbildung 71. Gepufferte Positionsmessung

Zähler aktiviert Sample-Takt

(an steigender Flanke)

Kanal A

Kanal B

Zählerwert

Puffer

0 1

1

2 3

1

3

4

Messung des Flankenabstands zweier Signale

Die Messung des Flankenabstands zweier Signale ist in groben Zügen mit der

Impulsbreitenmessung identisch. Der einzige Unterschied besteht darin, dass zwei

Messsignale vorliegen – ein Aux- und ein Gate-Signal. Die Zählung wird bei einer aktiven

Flanke am Aux-Eingang begonnen und bei einer aktiven Flanke am Gate-Eingang beendet.

Der Zähler muss jedoch aktiviert werden, bevor die Messung beginnen kann.

Wenn nach dem Aktivieren des Zählers eine aktive Flanke am Aux-Eingang auftritt, zählt dieser die Anzahl der steigenden (oder fallenden) Flanken des Source-Signals. Alle weiteren

Flanken am Aux-Eingang werden ignoriert.

Wenn der Zähler eine aktive Flanke am Gate-Eingang empfängt, beendet er die Zählung. Der ermittelte Wert wird im FIFO-Puffer des Zählers gespeichert.

Die aktive Flanke des Aux-Signals kann entweder die steigende oder die fallende Flanke sein.

Die aktive Flanke des Gate-Signals ist ebenfalls auswählbar.

Die Messung des Flankenabstands zweier Signale kann für das Zählen von Ereignissen verwendet werden oder um die Zeit zu ermitteln, die zwischen den Flanken zweier Signale verstreicht. Zuweilen wird eine Messung dieser Art auch als Start-/Stopp-Trigger-Messung oder Messung mit zweitem Gate-Anschluss bezeichnet.

Die Möglichkeiten zur Messung des Flankenabstands zweier Signale mit dem cRIO-Controller werden in folgenden Abschnitten näher erläutert:

•

Einzelne Messung des Flankenabstands zweier Signale

•

Gepufferte Messung des Flankenabstands zweier Signale mit implizitem Takt

•

Gepufferte Messung des Flankenabstands zweier Signale mit Sample-Takt

Einzelne Messung des Flankenabstands zweier Signale

Bei der einzelnen Messung des Abstands zwischen zwei Signalflanken werden die steigenden

(oder fallenden) Flanken am Source-Eingang gezählt, die zwischen einer aktiven Flanke des

Gate-Signals und einer aktiven Flanke des Aux-Signals auftreten. Der Zähler speichert den


Zählerstand anschließend im FIFO und ignoriert alle weiteren Flanken an seinen Eingängen.

Die Software fragt anschließend den gespeicherten Zählerstand ab.


Abbildung 72. Einzelne Messung des Flankenabstands zweier Signale

Zähler aktiviert

Gemessenes Intervall

AUX

GATE

SOURCE

Zählerwert 0

Gespeicherter Wert

0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 8

8

8

Gepufferte Messung des Flankenabstands zweier Signale mit implizitem Takt

Bei der gepufferten Messung des Flankenabstands zweier Signale mit implizitem Takt wird der Flankenabstand zweier Signale über mehrere Intervalle hinweg gemessen.

Genauer gesagt werden bei dieser Messung die steigenden (oder fallenden) Flanken am

Source-Eingang gezählt, die zwischen einer aktiven Flanke des Gate-Signals und einer aktiven

Flanke des Aux-Signals auftreten. Der Zähler speichert diesen Wert anschließend in seinem

FIFO-Puffer. Bei der nächsten aktiven Flanke des Gate-Signals beginnt der Zähler den

Zählvorgang erneut. Die Werte werden anschließend mit hoher Geschwindigkeit in den Host-

Speicher gestreamt.


Abbildung 73. Gepufferte Messung des Flankenabstands zweier Signale mit implizitem

Takt

AUX

GATE

SOURCE

Zählerwert

Puffer

1 2 3

3

1 2 3

3

3

1 2 3

3

3

3

Gepufferte Messung des Flankenabstands zweier Signale mit Sample-Takt

Bei der gepufferten Messung des Flankenabstands zweier Signale mit Sample-Takt wird der

Flankenabstand zwischen zwei Signalen über mehrere Sample-Takt-Intervalle hinweg ermittelt. Genauer gesagt werden bei dieser Messung die steigenden (oder fallenden) Flanken am Source-Eingang gezählt, die zwischen einer aktiven Flanke des Gate-Signals und einer

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aktiven Flanke des Aux-Signals auftreten. Der Zählerstand wird bei einer Flanke des Sample-

Takts im FIFO-Puffer des Zählerbausteins gespeichert. Bei der nächsten aktiven Flanke des

Gate-Signals beginnt der Zähler den Zählvorgang erneut. Die Werte werden anschließend mit hoher Geschwindigkeit in den Host-Speicher gestreamt.


Abbildung 74. Gepufferte Messung des Flankenabstands zweier Signale mit Sample-

Takt

Sample-

Takt

AUX

GATE

SOURCE

Zählerwert

Puffer

1 2 3 1 2 3

3

1 2 3

3

3

Hinweis Zwischen den Sample-Takten muss sowohl eine aktive Flanke am Gate-

Signal als auch eine aktiven Flanke am Source-Signal auftreten. Anderenfalls wird ein Überlauffehler gemeldet.


Zähler/Timer

.

Arten der zählergestützten Ausgabe

In den folgenden Abschnitten sind die verschiedenen Arten der zählergestützten Ausgabe aufgeführt, die mit dem cRIO-Controller verfügbar sind:

•

Einfache Impulserzeugung

•

Impulsfolgenerzeugung

•

Erzeugung von Frequenzen

•

Herunterteilen von Frequenzen

•

Impulserzeugung für ETS

Einfache Impulserzeugung

Die einfache Impulserzeugung mit dem cRIO-Controller ist in folgenden Abschnitten beschrieben:

•

Erzeugung einzelner Impulse

•

Erzeugung einzelner Impulse mit Start-Trigger

Erzeugung einzelner Impulse

Der Zähler kann einen einzelnen Impuls erzeugen. Dieser wird am Anschluss "Counter n

Internal Output" des Zählers ausgegeben.


Zwischen dem Aktivieren des Zählers und dem Beginn des Impulses kann eine Verzögerung angegeben werden. Die Verzögerung wird als Anzahl aktiver Flanken am Source-Eingang ausgedrückt.

Für die Impulsbreite gilt das Gleiche. Darüber hinaus kann die aktive Flanke des Source-

Signals angegeben werden.

Die folgende Abbildung zeigt die Erzeugung eines Impulses mit einer Verzögerung von vier

Taktimpulsen und einer Breite von drei Taktimpulsen bei der steigenden Flanke des Source-

Signals.

Abbildung 75. Erzeugung einzelner Impulse

Zähler aktiviert

SOURCE

OUT

Erzeugung einzelner Impulse mit Start-Trigger

Der Zählerbaustein kann infolge eines Hardware-Impulses, der als Start-Trigger dient, einen einzelnen Impuls ausgeben. Der Impuls wird am Anschluss "Counter n Internal Output" des

Zählers erzeugt.

Zwischen dem Start-Trigger und dem Beginn des Impulses kann eine Verzögerung angegeben werden. Die Impulsbreite ist ebenfalls konfigurierbar. Die Verzögerung wird als Anzahl aktiver Flanken am Source-Eingang ausgedrückt.

Für die Impulsbreite gilt das Gleiche. Darüber hinaus kann die aktive Flanke des Source-

Signals angegeben werden.

Die folgende Abbildung zeigt die Erzeugung eines Impulses mit einer Verzögerung von vier

Taktimpulsen und einer Breite von drei Taktimpulsen bei der steigenden Flanke des Source-

Signals.

Abbildung 76. Erzeugung einzelner Impulse mit Start-Trigger

GATE

(Start-Trigger)

SOURCE

OUT

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Impulsfolgenerzeugung

Die Möglichkeiten zum Erzeugen von Impulsfolgen mit dem cRIO-Controller sind in folgenden Abschnitten beschrieben:

•

Erzeugung endlicher Impulsfolgen

•

Wiederholt triggerbare Erzeugung von Impulsfolgen

•

Erzeugung kontinuierlicher Impulsfolgen

•

Gepufferte Erzeugung von Impulsfolgen

•

Gepufferte Erzeugung endlicher Impulsfolgen mit implizitem Takt

•

Gepufferte Erzeugung kontinuierlicher Impulsfolgen mit implizitem Takt

•

Gepufferte Erzeugung endlicher Impulsfolgen mit Sample-Takt

•

Gepufferte Erzeugung kontinuierlicher Impulsfolgen mit Sample-Takt

Erzeugung endlicher Impulsfolgen

Diese Funktion erzeugt eine Impulsfolge mit einer im Vorfeld festgelegten Anzahl von

Impulsen, deren Frequenz und Tastgrad einstellbar sind. Bei cRIO-Controllern erfolgt die

Arbeitsverteilung so, dass der primäre Zählerbaustein die angegebene Impulsfolge erzeugt, und der im primären Zähler integrierte sekundäre Zählerbaustein die erzeugten Impulse zählt.

Beim Erreichen der angegebenen Anzahl von Taktimpulsen erzeugt der sekundäre

Zählerbaustein einen Trigger, der den primären Zähler zum Stoppen der Impulsfolgenausgabe veranlasst.

Abbildung 77. Erzeugung einer endlichen Impulsfolge: vier Impulse mit einer

Anfangsverzögerung von vier Taktimpulsen

Zähler aktiviert

Source x aktivieren

Ctrx

Wiederholt triggerbare Erzeugung von Impulsfolgen

Der Zählerbaustein kann infolge eines Hardware-Triggers einen oder mehrere Impulse ausgeben. Die Ausgabe erfolgt am Anschluss "Counter n Internal Output" des Zählerbausteins.

Sie können das Signal für den Start-Trigger auf den Gate-Eingang des Zählers legen.

Zwischen dem Start-Trigger und dem Beginn jedes Impulses kann eine Verzögerung angegeben werden. Die Impulsbreite ist ebenfalls konfigurierbar. Die Verzögerung und die

Impulsbreite werden als Anzahl aktiver Flanken am Source-Eingang ausgedrückt. Die anfängliche Verzögerung kann mit Hilfe der Eigenschaft


CO.AnfangsverzögerungBeiRetriggerAktivieren entweder nur auf den ersten Trigger oder auf alle Trigger angewendet werden. Per Standardeinstellung wird bei der Einstellung "True" der Eigenschaft ein einzelner Impuls erzeugt und bei "False" eine endliche Impulsfolge.

Während der Impulserzeugung ignoriert der Zähler den Gate-Eingang. Nachdem die

Impulserzeugung abgeschlossen ist, wartet der Zähler auf einen Start-Trigger für die nächste

Impulserzeugung. Pause-Trigger sind bei der wiederholt triggerbaren Impulserzeugung unzulässig, weil der Pause-Trigger auch mit dem Gate-Eingang arbeitet.

Die folgende Abbildung zeigt die Erzeugung von zwei Impulsen mit einer Verzögerung von fünf Taktimpulsen und einer Breite von drei Taktimpulsen bei der steigenden Flanke des

Source-Signals und der Einstellung "True" für die Eigenschaft

CO.AnfangsverzögerungBeiRetriggerAktivieren .

Abbildung 78. Wiederholt getriggerte Erzeugung eines einzelnen Impulses mit

Anfangsverzögerung nach jedem Trigger

Zähler-

Ladewerte

GATE

(Start-Trigger)

4 3 2 1 0 2 1 0 4 3 2 1 0 2 1 0

SOURCE

OUT

5 3 5 3

Die folgende Abbildung zeigt die gleiche Impulsfolge beim Verwenden der

Standardeinstellung "False" für die Eigenschaft

CO.AnfangsverzögerungBeiRetriggerAktivieren .

Abbildung 79. Wiederholt getriggerte Erzeugung eines einzelnen Impulses ohne

Anfangsverzögerung nach dem erneuten Trigger

Zähler-

Ladewerte

GATE

(Start-Trigger)

4 3 2 1 0 2 1 0 4 3 2 1 0 2 1 0

SOURCE

OUT

5 3 2 3

Hinweis Zwischen dem Trigger und der ersten aktiven Flanke liegen immer zwei

Taktimpulse des Source-Signals.



Zähler/Timer .

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Erzeugung kontinuierlicher Impulsfolgen

Diese Funktion erzeugt eine Impulsfolge mit der gewünschten Frequenz und dem gewünschten Tastgrad. Die Impulse werden am Anschluss "Counter n Internal Output" des

Zählers ausgegeben.

Zwischen dem Aktivieren des Zählers und dem Beginn der Impulsfolge kann eine

Verzögerung angegeben werden. Die Verzögerung wird als Anzahl aktiver Flanken am Source-

Eingang ausgedrückt.

Die High- und Low-Dauer des Ausgangssignals ist konfigurierbar. Diese Werte lassen sich als

Anzahl aktiver Flanken des Source-Signals ausdrücken. Darüber hinaus kann die aktive Flanke des Source-Signals angegeben werden.

Die Erzeugung der Impulsfolge kann entweder sofort nach dem Aktivieren des Zählers oder infolge eines hardwareseitigen Start-Triggers gestartet werden. Sie können den Start-Trigger auf den Gate-Eingang des Zählers legen.

Ebenso können Sie den Pause-Trigger auf Gate-Eingang des Zählers führen, wenn der Eingang nicht für den Start-Trigger verwendet wird. Beim Eintreten des Pause-Triggers unterbricht der

Zähler die Impulserzeugung.

In der folgenden Abbildung sehen Sie das Erzeugen einer kontinuierlichen Impulsfolge unter

Verwendung der steigenden Flanke von Source.

Abbildung 80. Erzeugung kontinuierlicher Impulsfolgen

SOURCE

OUT

Zähler aktiviert

Die Erzeugung einer kontinuierlichen Impulsfolge wird manchmal als Frequenzteilung bezeichnet. Wenn die High-Dauer und die Low-Dauer des Ausgangssignals M und N Perioden betragen, ist die Frequenz von "Counter n Internal Output" gleich der Frequenz des Source-

Signals geteilt durch die Summe aus M und N .


Zähler/Timer

.

Gepufferte Erzeugung von Impulsfolgen

Mit dem FIFO der Zählerbausteine des cRIO-Controllers kann eine gepufferte

Impulsfolgenerzeugung durchgeführt werden. Die Impulsfolge kann mit implizitem Timing oder mit dem Sample-Taktgeber zeitlich gesteuert werden. Beim impliziten Timing ändern sich Impulsdauer und Impulspause bei jedem erzeugten Sample. Bei Verwendung des Sample-

Taktgebers ändert jedes Sample die Impulspause und Impulsdauer bei jeder Flanke des


Sample-Takts. Impulspause und Impulsdauer können auch als Frequenz und Tastgrad oder durch Angabe der zu ihrer Erzeugung benötigten Taktimpulse ausgedrückt werden.

Hinweis Bei der gepufferten Impulsfolgenerzeugung mit implizitem Timing bleiben die Impulsparameter in DAQmx beim Erstellen eines Zählerausgangskanals unberücksichtigt. Es werden so viele Impulse erzeugt, wie für das Schreiben mehrerer Werte angegeben wurde. Bei der gepufferten Impulsfolgenerzeugung mit

Sample-Takt werden die Impulsparameter beim Erstellen eines DAQmx-

Zählerausgangskanals nach dem Starten des Zählers und vor dem ersten Sample-

Takt umgesetzt, so dass die für das Schreiben mehrerer Werte angegebene Anzahl von Signalaktualisierungen erzeugt werden kann.

Gepufferte Erzeugung endlicher Impulsfolgen mit implizitem Takt

Mit dieser Funktion wird eine Impulsfolge erzeugt, die aus einer festgelegten Anzahl von

Impulsen von unterschiedlicher Impulsdauer und Impulspause besteht. Jedes geschriebene

Sample steht für einen Impuls. Die Anzahl der Paare von Impulsdauer und Impulspause

(Impulsspezifikationen) bestimmt die Anzahl der erzeugten Impulse. Alle Samples werden direkt nacheinander erzeugt und bilden so eine benutzerdefinierte Impulsfolge.

In der folgenden Tabelle und Abbildung sehen Sie eine implizit getaktete Erzeugung dreier

Samples.

Tabelle 22. Gepufferte Erzeugung endlicher Impulsfolgen mit implizitem Takt

Sample Taktimpulse für Impulspause Taktimpulse für Impulsdauer

1 2 2

2

3

3

2

4

2

Abbildung 81. Gepufferte Erzeugung endlicher Impulsfolgen mit implizitem Takt

SOURCE

OUT

2

Zähler aktiviert

2 3 4 2 2

Gepufferte Erzeugung kontinuierlicher Impulsfolgen mit implizitem Takt

Mit dieser Funktion wird eine kontinuierliche Folge von Impulsen von unterschiedlicher

Impulsdauer und Impulspause erzeugt. Das Signal wird so lange generiert, bis der Vorgang gestoppt wird. Jedes geschriebene Sample steht für einen Impuls. Alle Samples werden direkt nacheinander erzeugt und bilden so eine benutzerdefinierte Impulsfolge.

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Gepufferte Erzeugung endlicher Impulsfolgen mit Sample-Takt

Diese Funktion generiert eine vorgegebene Anzahl von Impulsen. Jedes geschriebene Sample legt die Impulsparameter fest, die mit jedem Sample-Takt-Impuls erzeugt werden sollen. Jedes

Mal, wenn ein Sample-Takt-Impuls auftritt (Impulspause gefolgt vom eigentlichen Impuls), wird die Erzeugung des aktuellen Ausgabeimpulses beendet und das Erzeugen des nächsten

Impulses mit den damit verbundenen Impulsparametern begonnen.

Hinweis Nach dem Erzeugen des letzten Samples wird die Impulsfolge mit diesen

Parametern so lange weitergeführt, bis der Task angehalten wird.

In der folgenden Tabelle und Abbildung sehen Sie, wie drei Samples mit Hilfe eines Takts erzeugt werden. Die Impulsparameter lauten dabei wie folgt: Impulspause von zwei

Taktimpulsen, Impulsdauer von zwei Taktimpulsen und Anfangsverzögerung von drei

Taktimpulsen.

Tabelle 23. Gepufferte Erzeugung endlicher Impulsfolgen mit Sample-Takt

Sample Taktimpulse für Impulspause Taktimpulse für Impulsdauer

1 3 3

2 2 2

3 3 3

Abbildung 82. Gepufferte Erzeugung endlicher Impulsfolgen mit Sample-Takt

Zähler aktiviert

Sample-

Takt

Zähler-

Ladewerte

2 1 0 1 0 1 0 1 0 2 1 0 2 1 0

Source

2 1 0 2 1 0 1 0 1 0 2 1 0 2 1 0

Out

3 2 2 2 3 3 3 3 2 2 3 3

Kontinuierliche Daten können auf drei verschiedene Arten erzeugt werden: entweder durch

Standard-Neugenerierung, durch Neugenerierung vom FIFO oder ohne Neugenerierung.

Neugenerierung bedeutet, dass Daten in einem Puffer wiederholt ausgegeben werden.

Bei der Standard-Neugenerierung werden die Daten im Puffer des Computers kontinuierlich in den FIFO des Controllers übertragen und von dort aus an die Ausgänge weitergeleitet. Beim

Einfügen neuer Daten in den Computer-Puffer wird die Ausgabe nicht unterbrochen. Bei der

Neugenerierung vom FIFO wird der gesamte Pufferinhalt in den FIFO des Geräts übertragen und von dort aus für die Ausgabe wiederholt durchlaufen. Nach dem Übertragen der Daten in den FIFO können keine neuen Daten in den FIFO geschrieben werden. Diese Art der

Signalerzeugung setzt voraus, dass der gesamte Pufferinhalt in den FIFO passt. Der Vorteil der

Neugenerierung der Daten vom FIFO besteht darin, dass nach dem Beginn des Vorgangs keine


Kommunikation mit dem Hauptspeicher des Hosts erforderlich ist, so dass der Busverkehr keinen Einfluss auf die Ausgabe hat.

Ohne Neugenerierung werden alte Daten nicht wiederholt ausgegeben. Der Puffer muss somit ständig mit neuen Daten versorgt werden. Wenn das Programm neue Daten nicht schnell genug in den Puffer schreibt, um mit der Ausgabe Schritt zu halten, kommt es zu einem so genannten Pufferunterlauf, und es tritt ein Fehler auf.

Gepufferte Erzeugung kontinuierlicher Impulsfolgen mit Sample-Takt

Mit dieser Funktion wird eine kontinuierliche Folge von Impulsen von unterschiedlicher

Impulsdauer und Impulspause erzeugt. Das Signal wird so lange generiert, bis der Vorgang gestoppt wird. Jeder geschriebene Wert legt die Impulsparameter fest, die mit jedem Sample-

Takt-Impuls erzeugt werden. Jedes Mal, wenn ein Sample-Takt-Impuls auftritt, wird die

Erzeugung des aktuellen Impulses beendet und das Erzeugen des nächsten Impulses mit den damit verbundenen Impulsparametern begonnen.

Erzeugung von Frequenzen

Zum Erzeugen von Frequenzen kann entweder die Frequenzgeneratorschaltung (siehe den

Abschnitt Verwenden des Frequenzgenerators ) oder ein Zählerbaustein im Modus zur

Impulsfolgenerzeugung verwendet werden.

Verwendung des Frequenzgenerators

Der Frequenzgenerator kann ein Rechtecksignal mit vielen unterschiedlichen Frequenzen ausgeben. Der Frequenzgenerator ist eine eigenständige Komponente und arbeitet unabhängig von den vier universellen 32-Bit-Zähler-/Timer-Modulen des cRIO-Controllers.

In der folgenden Abbildung sehen Sie ein Blockschaltbild des Frequenzgenerators.

Abbildung 83. Blockschaltbild des Frequenzgenerators

20-MHz-Zeitbasis ÷ 2

Zeitbasis für den Frequenzausgang

Frequenzgenerator FREQ OUT

100-kHz-Zeitbasis

Divisor

(1–16)

Das Ausgangssignal des Frequenzgenerators wird an FREQ OUT erzeugt. Die Frequenz des

Signals wird durch Herunterteilen der Zeitbasis für die Frequenzausgabe durch einen Wert von

1 bis 16 erzeugt. Die Zeitbasis kann entweder die 20-MHz-Zeitbasis, die 20-MHz-Zeitbasis geteilt durch 2 oder die 100-kHz- Zeitbasis sein.

Beim Herunterteilen durch 1 oder eine gerade Zahl beträgt der Tastgrad des Ausgangssignals

50 %. Bei einem ungeraden Teiler bzw. Divisor – nachfolgend als D bezeichnet – führt das

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Signal für die Dauer von (D + 1)/2 Perioden der Zeitbasis den Low-Pegel und für die Dauer von (D - 1)/2 Perioden der Zeitbasis den High-Pegel.

Die folgende Abbildung zeigt den Tastgrad des Ausgangssignals, wenn der Teiler auf 5 eingestellt ist.

Abbildung 84. Ausgangssignal des Frequenzgenerators

Zeitbasis für den Frequenzausgang

FREQ OUT

(Divisor = 5)

Das Ausgangssignal des Frequenzgenerators kann an jeden PFI-Anschluss geleitet werden.

Alle PFI-Anschlüsse sind beim Einschalten des Geräts hochohmig geschaltet. FREQ OUT kann auch auf viele interne Timing-Anschlüsse geführt werden.

In der Software wird der Frequenzgenerator wie ein Zähler programmiert, der Impulsfolgen ausgeben soll.


Zähler/Timer

.

Herunterteilen von Frequenzen

Mit den Zählern kann ein Signal mit einer Frequenz erzeugt werden, die ein Bruchteil der

Frequenz des Eingangssignals ist. Diese Funktionsweise entspricht der Erzeugung einer

kontinuierlichen Impulsfolge. Ausführliche Informationen finden Sie im Abschnitt Erzeugung kontinuierlicher Impulsfolgen .


Zähler/Timer

.

Impulserzeugung für ETS

Bei der Äquivalentzeit-Abtastung (ETS) erzeugt der Zähler nach einer aktiven Flanke am

Gate-Signal einen Impuls mit einer festgelegten Verzögerung. Nach jeder aktiven Flanke am

Gate erhöht der Zähler die Verzögerung zwischen dem Gate-Signal und dem Impuls um einen bestimmten Betrag. Somit steigt die Verzögerung zwischen dem Gate-Signal und den nacheinander erzeugten Impulsen stetig an.

Die Schrittweite kann zwischen 0 und 255 liegen. Wenn Sie beispielsweise die Schrittweite auf den Wert 10 festlegen, wächst die Verzögerung zwischen der aktiven Gate-Flanke und dem

Impuls am Ausgang bei jeder neuen Impulserzeugung in Zehnerschritten an.

Beispiel: Sie programmieren Ihren Zähler so, dass er bei jedem Trigger einen Impuls mit einer

Verzögerung von 100 und einer Impulsbreite von 200 erzeugt. Die Schrittweite für die

Verzögerung haben Sie auf den Wert 10 eingestellt. Somit lautet die Verzögerung beim ersten

Trigger 100, beim zweiten Trigger 110 und beim dritten Trigger 120. Das Schema wird so


lange fortgesetzt, bis der Zähler deaktiviert wird. Falls der Zähler eine Gate-Flanke verzeichnet, während die Ausgabe des aktuellen Impulses noch läuft, ignoriert der Zähler diese

Flanke.

Das mit dieser Methode erzeugte Signal kann als Timing-Signal für Anwendungen dienen, bei denen ein A/D-Wandler-System sich wiederholende Signalverläufe abtasten kann, deren

Frequenz höher als die Nyquist-Frequenz des Systems ist. Die folgende Abbildung zeigt ein

Beispiel für die Impulserzeugung für ETS.

Abbildung 85. Impulserzeugung für ETS

GATE

OUT

D1 D2 = D1 + D D D3 = D1 + 2 D D



Zähler/Timer .

Timing-Signale für den Zählerbaustein

Für die zeitliche Steuerung des Zählerbausteins stellt der cRIO-Controller folgende Signale bereit:

•

Signal "Counter n Source"

•

Signal "Counter n Gate"

•

Signal "Counter n Aux"

•

Signal "Counter n A", "Counter n B" und "Counter n Z"

•

Signal "Counter n Up_Down"

•

Signal von "Counter n HW Arm"

•

Signal von "Counter n Sample Clock"

•

Signale von "Counter n Internal Output" und "Counter n TC"

•

Signal des Frequenzausgangs

Der Buchstabe n bezieht sich hierbei auf die Nummer des Zählerbausteins, also 0, 1, 2 oder 3.

"Counter n Source" steht stellvertretend für "Counter 0 Source" (Source-Eingang des Zählers

0), "Counter 1 Source" (Source-Eingang des Zählers 1), usw.

Hinweis Alle Timing-Signale für Zähler können gefiltert werden. Informationen

dazu finden Sie im Abschnitt PFI-Filter .

Signal "Counter n Source"

Je nach Verwendungsart des Zählers erhöht oder verringert sich der Zählerstand bei jeder fallenden oder jeder steigenden Flanke des Signals an "Counter n Source". In der folgenden

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Tabelle wird beschrieben, wie dieser Anschluss in unterschiedlichen Anwendungen verwendet wird.

Tabelle 24. "Counter n Source" in unterschiedlichen Zähleranwendungen

Anwendung Zweck des Source-Anschlusses

Impulserzeugung Zählerzeitbasis

Zeitmessungen mit einem Zähler

Zeitmessungen mit zwei Zählern

Zählerzeitbasis

Eingangsanschluss

Nicht gepufferte Flankenzählung

Gepufferte Flankenzählung

Signalverschiebung

Eingangsanschluss

Eingangsanschluss

Zählerzeitbasis

Weiterleiten eines Signals an "Counter n Source"

Jeder Zähler verfügt über unabhängige Eingangsselektoren für das Signal "Counter n Source".

Jedes der folgenden Signale kann an den Eingang "Counter n Source" geleitet werden:

• 80-MHz-Zeitbasis


• 13,1072-MHz-Zeitbasis

• 12,8-MHz-Zeitbasis


• 100-kHz-Zeitbasis




Darüber hinaus kann das Signal von "TC" oder "Gate" eines Zählers an den Source-Eingang eines anderen Zählers geführt werden.

Bei manchen Treibern kann es allerdings vorkommen, dass nicht alle dieser Optionen verfügbar sind. Weitere Hinweise zu den verfügbaren Signalführungsoptionen finden Sie im

Abschnitt "Geräteverbindungen im MAX" der Hilfe zu NI-DAQmx und in der LabVIEW-Hilfe .

Weiterleiten des Signals von "Counter n Source" an einen Ausgangsanschluss

Das Signal von "Counter n Source" kann auf einen beliebigen PFI-Anschluss gelegt werden.

Signal "Counter n Gate"

Das Signal "Counter n Gate" kann je nach Art der Anwendung viele verschiedene Funktionen erfüllen. So kann zum Beispiel mit seiner Hilfe der Zähler gestartet und gestoppt oder der

Zählerstand gespeichert werden.


Weiterleiten eines Signals an "Counter n Gate"

Jeder Zähler verfügt über unabhängige Eingangsselektoren für das Signal "Counter n Gate".

Jedes der folgenden Signale kann an den Eingang "Counter n Gate" geleitet werden:




• AO-Sample-Takt

• DI-Sample-Takt

• DI-Referenz-Trigger

• DO-Sample-Takt



Der interne Ausgang und der Source-Anschluss eines Zählers können ebenfalls an den Gate-

Eingang eines Zählers geführt werden.



Weiterleiten des Signals von "Counter n Gate" an einen Ausgangsanschluss

Das Signal von "Counter n Gate" kann auf einen beliebigen PFI-Anschluss gelegt werden.

Signal "Counter n Aux"

Das Signal von "Counter n Aux" zeigt die erste Flanke bei einer Messung des Flankenabstands zweier Signale an.

Weiterleiten eines Signals an "Counter n Aux"

Jeder Zähler verfügt über unabhängige Eingangsselektoren für das Signal "Counter n Aux".

Jedes der folgenden Signale kann an den Eingang "Counter n Aux" geleitet werden:






Der interne Ausgang sowie der Gate- und der Source-Anschluss eines Zählers können an den

Aux-Eingang eines anderen Zählers geführt werden. Das Gate-Signal eines Zählers kann auch an den Aux-Eingang desselben Zählers angelegt werden.



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Signal "Counter n A", "Counter n B" und "Counter n Z"

Mit dem Anschluss "Counter n B" kann die Zählrichtung in Flankenzählanwendungen gesteuert werden. Verwenden Sie für jeden Zähler die Eingänge A, B und Z, wenn Sie

Quadratur- oder zwei Zweipuls-Encoder-Messungen durchführen.

Weiterleiten der Signale an die Zählereingänge A, B und Z

Jeder Zähler verfügt über unabhängige Eingangsselektoren für die Eingänge A, B und Z.

Folgende Signale können mit jedem dieser Eingänge verbunden werden:



Weiterleiten des Signals von "Counter n Z" an einen Ausgangsanschluss

Das Signal von "Counter n Z" kann auf einen beliebigen PFI-Anschluss gelegt werden.

Signal "Counter n Up_Down"

"Counter n Up_Down" ist ein anderer Name für "Counter n B".

Signal von "Counter n HW Arm"

Das Signal "Counter n HW Arm" ermöglicht es einem Zähler, eine Erfassung oder Ausgabe zu starten.

Vor der Arbeit mit dem Zähler muss dieser aktiviert bzw. scharf geschaltet werden. Bei manchen Anwendungen, zum Beispiel bei der gepufferten Flankenzählung, startet die Zählung sofort nach der Aktivierung des Zählers. Bei anderen Anwendungen, z. B. bei der Messung der

Impulsbreite eines Einzelimpulses, beginnt der Zähler nach seiner Aktivierung mit dem

Warten auf das Gate-Signal. Bei der zählergestützten Signalausgabe kann das

Aktivierungssignal zusätzlich zu einem Start-Trigger verwendet werden.

Das kann direkt über Software geschehen oder indem Software die gewünschten Zähler so konfiguriert, dass sie durch ein Hardwaresignal aktiviert werden. In der Software wird dieses

Hardwaresignal als Bereitschafts-Trigger bezeichnet. Intern legt die Software den

Bereitschafts-Trigger an den Eingang "Counter n HW Arm" des Zählers an.

Weiterleiten der Signale an den Eingang "Counter n HW Arm"

Jedes der folgenden Signale kann an den Eingang "Counter n HW Arm" geleitet werden:






Das Signal am internen Ausgang eines Zählers kann an den Gate-Eingang eines anderen

Zählers angelegt werden.




Signal von "Counter n Sample Clock"

Mit dem Signal von "Counter n Sample Clock" ("Ctr n SampleClock"), kann eine getaktete

Signalerfassung oder Erzeugung durchgeführt werden.

Das Signal für "Counter n Sample Clock" kann intern bereitgestellt oder von außen an das

Gerät angelegt werden. Sie können angeben, ob die Messung bei einer steigenden oder fallenden Flanke von "Counter n Sample Clock" beginnen soll.

Wenn der cRIO-Controller bei vollem FIFO einen Taktimpuls von "Counter n Sample Clock" empfängt, meldet er den Überlauf an die Host-Software.

Verwenden einer internen Signalquelle

Das Signal von "Counter n Sample Clock" kann von einem internen Signal bereitgestellt werden. Dazu müssen die Signalquelle und die Polarität des Signals angegeben werden. Als

Signalquellen können dienen:

• DI-Sample-Takt

• DO-Sample-Takt

• AI-Sample-Takt

• AI-Umwandlungstakt

• AO-Sample-Takt

• DI-Ausgang für das Erkennen von Pegeländerungen

Darüber hinaus können mehrere andere interne Signale über geräteeigene Verbindungen an

"Counter n Sample Clock" angelegt werden. Weitere Hinweise dazu finden Sie im Abschnitt


Verwenden einer externen Signalquelle

Als externe Signalquelle für "Counter n Sample Clock" kommen in Frage:



Daten können bei einer steigenden oder fallenden Flanke von "Counter n Sample Clock" abgetastet werden.

Weiterleiten des Signals von "Counter n Sample Clock" an einen Ausgangsanschluss

Das Signal von "Counter n Sample Clock" kann auf einen beliebigen PFI-Anschluss gelegt werden. Die PFI-Schaltung kehrt die Polarität von "Counter n Sample Clock" um, bevor sie den PFI-Anschluss ansteuert.

Signale von "Counter n Internal Output" und "Counter n TC"

Das Signal an "Counter n Internal Output" ändert sich mit dem Signal an "Counter n TC".

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In der Software kann für die Ausgabe an TC zwischen "Impulsausgabe" und "Ausgabe umschalten" ausgewählt werden. Die Polarität des Signals für beide Optionen ist ebenfalls

über die Software einstellbar.

Bei Tasks zur Impuls- oder Impulsfolgeerzeugung gibt der Zähler den Impuls (bzw. die

Impulse) an "Counter n Internal Output" aus. Das Signal von "Counter n Internal Output" kann von dort aus intern auf einen Zähler-/Timer-Eingang gelegt oder als "externe" Quelle für

Zeitsignale für die Ausgabe oder Erfassung von Analog- oder Digitalsignalen verwendet werden.

Weiterleiten des Signals von "Counter n Internal Output" an einen

Ausgangsanschluss

Das Signal von "Counter n Internal Output" kann auf einen beliebigen PFI-Anschluss gelegt werden.

Signal des Frequenzausgangs

Das Signal am Frequenzausgang (FREQ OUT) wird vom Frequenzgenerator erzeugt.

Weiterleiten des Frequenzausgangssignals an einen Anschluss

Das Signal des Frequenzausgangs kann auf einen beliebigen PFI-Ausgang gelegt werden.

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