Dalam bidang automasi industri dan ujian penyelidikan saintifik, prestasi peralatan pemerolehan data secara langsung memberi kesan kepada ketepatan sistem dan kecekapan pembangunan. Kad pemerolehan data siri USB National Instruments (NI), dengan reka bentuk modularnya, spesifikasi berprestasi tinggi, dan ekosistem perisian yang mantap, telah menjadi alat yang sangat diperlukan dalam makmal dan barisan pengeluaran. Artikel ini membincangkan model arus perdana seperti USB-7845, USB-6211 dan USB-6343.

I. Parameter Teknikal: Konfigurasi Perkakasan untuk Pelbagai Senario

Keupayaan Pemprosesan Isyarat Analog

· Persampelan Resolusi Tinggi: USB-7845 menampilkan penukar analog-ke-digital (ADC) 16-bit, menyokong pensuisan mod hujung tunggal/berbeza untuk saluran input analog. Dengan kadar pensampelan maksimum 500 kS/s (kilosampel sesaat), ia menangkap isyarat dinamik sehingga 25 kHz.

· Output Julat Luas: Saluran keluaran analognya mencapai kadar kemas kini 1 MS/s (megasampel sesaat), meliputi julat voltan keluaran ±10V. Digabungkan dengan kebolehprograman FPGA, ia membolehkan penjanaan bentuk gelombang tersuai.

· Penyegerakan Berbilang Saluran: USB-6343 menyokong 32 satu hujung atau 16 input pembezaan, semuanya berkongsi kadar pensampelan 500 kS/s. Memanfaatkan teknologi pemasaan NI-STC3, ia mencapai ketepatan penyegerakan peringkat nanosaat, sesuai untuk pemerolehan tatasusunan berbilang sensor.

Fungsi Digital dan Kaunter

· I/O Digital Dwi Arah: USB-7845 menyediakan 48 saluran digital serasi TTL/CMOS, dengan tahap logik boleh atur cara (3.3V/5V) untuk memacu terus geganti atau membaca isyarat suis.

· Pembilang Ketepatan Tinggi: USB-6211 menyepadukan dua pembilang 32-bit, menyokong frekuensi isyarat maksimum 80 MHz, output PWM dan antara muka pengekod, menjadikannya sesuai untuk kawalan motor dan sistem maklum balas kedudukan.

Kebolehsuaian Persekitaran

· Perlindungan Gred Perindustrian: USB-7845 mempunyai kepungan logam yang dimeterai, beroperasi dalam lingkungan -20°C hingga 70°C, menahan hentakan 50g, dan mematuhi piawaian ketenteraan MIL-STD-810G.

· Keserasian Elektromagnet: Diperakui oleh CE dan FCC, ia termasuk perlindungan pengapit diod TVS pada saluran analog, nyahcas elektrostatik (ESD) berkekalan ±200V.

II. Ciri Teras: Seni Bina Fleksibel Didayakan FPGA

FPGA Boleh Diprogramkan Pengguna

USB-7845 menggabungkan cip FPGA berprestasi tinggi, membolehkan pengguna melaksanakan logik tersuai melalui modul LabVIEW FPGA. Sebagai contoh, dalam ujian perkakasan dalam gelung (HIL), ia boleh membina model simulasi masa nyata, menyepadukan I/O fizikal dengan sistem maya dengan lancar untuk mengurangkan kitaran ujian sebanyak lebih 60%.

Sistem Penyegerakan dan Pencetus

· Penyegerakan Berbilang Peranti: Teknologi NI-TClk membolehkan penyegerakan jam pensampelan merentas peranti dengan ralat di bawah 100ps.

· Keadaan Pencetus Kompleks: Menyokong pencetus tepi digital, pencetus tetingkap analog dan pencetus peristiwa luaran. USB-6211 mencapai kelewatan pencetus serendah 50ns, sesuai untuk tangkapan jujukan nadi berkelajuan tinggi.

Integrasi Ekosistem Perisian

· Pemacu dan API: Pemacu NI-DAQmx menyediakan antara muka pengaturcaraan bersatu yang menyokong LabVIEW, Python, C/C++ dan banyak lagi.

· Alat Analisis Lanjutan: Dipasangkan dengan kit alat pemprosesan isyarat LabVIEW, ia membolehkan algoritma kompleks seperti analisis spektrum FFT dan penjejakan pesanan tanpa pengekodan tambahan.

III. Senario Aplikasi Biasa

Sistem Ujian Automatik

· Kes: Ujian Pengawal Elektronik Automotif

· Konfigurasi: USB-7845 mengendalikan pemerolehan analog (cth, pemantauan voltan/arus), manakala USB-6211 memproses isyarat digital (pengesanan suis). Perisian TestStand mengautomasikan kawalan aliran kerja.

· Kelebihan: Menggantikan persediaan berbilang instrumen tradisional, meningkatkan liputan ujian sebanyak 40% dan mengurangkan masa diagnosis kerosakan kepada satu pertiga daripada kaedah konvensional.

Simulasi Perkakasan-dalam-Gelung (HIL).

· Aplikasi: Pembangunan Pemandu Motor

· Pelaksanaan: FPGA USB-7845 menjalankan model motor masa nyata untuk mensimulasikan perubahan beban, manakala USB-6343 menangkap isyarat output pemacu untuk kawalan gelung tertutup.

· Faedah: Mengurangkan kelewatan interaksi perkakasan sebanyak 80% berbanding simulasi perisian sahaja, mempercepatkan pengesahan algoritma pengawal.

Pemerolehan Penderia Gred Penyelidikan

· Senario: Pemantauan Getaran Jambatan

· Penyelesaian: USB-4431 (reka bentuk untuk aplikasi akustik/getaran) secara serentak memperoleh empat isyarat pecutan pada 102.4 kS/s, digabungkan dengan penyaman isyarat IEPE untuk memacu penderia piezoelektrik secara terus.

· Data: Mencapai julat dinamik 100 dB dan lantai hingar <5μV, memenuhi keperluan pemantauan kesihatan struktur yang ketat.

Platform Pendidikan dan Latihan

· Alat: Kad Pemerolehan Data Kos Rendah USB-6009

· Aplikasi: Dipasangkan dengan kit percubaan TLA-004/U6, ia menyokong kursus seperti Prinsip Penderia dan Kawalan Automatik. Pelajar boleh memprogramkan osiloskop maya dan penjana fungsi melalui LabVIEW.

· Nilai: Mengurangkan kos peralatan sebanyak 70% dan mengurangkan masa penyediaan eksperimen kepada di bawah 10 minit.

IV. Panduan Pemilihan dan Trend Masa Depan

Siri USB NI kini menawarkan matriks produk lengkap:

· Model Asas: USB-6001/6003 (8 input analog, resolusi 14-bit, sesuai untuk pengajaran dan ujian mudah)

· Model arus perdana: USB-6211/6251 (ketepatan 16-bit, penyepaduan pelbagai fungsi, mengimbangi prestasi dan kos)

· Model Berprestasi Tinggi: USB-7845/6343 (Peluasan FPGA, penyegerakan berbilang saluran, disesuaikan untuk sistem yang kompleks)

laman web produk:

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

Apabila Industri 4.0 dan AIoT berkembang, NI sedang memajukan siri USB ke arah pengkomputeran tepi. Model yang lebih baharu menyepadukan pemproses ARM untuk prapemprosesan data tempatan dan membuat keputusan tepi, mengurangkan pergantungan pada komputer hos. Untuk projek yang menuntut ketepatan tinggi, fleksibiliti dan pembangunan pesat, siri USB NI kekal sebagai pilihan yang dipercayai.