NI PXIe-6356 na stanowisku testowym: co mierzy ośmiokanałowa karta DAQ i dlaczego przy używanym falowniku, serwonapędzie i module I/O sama dioda „OK” to za mało

Falownik trafia na stół, zielona dioda świeci, a kupujący pyta, czy urządzenie na pewno jest sprawne. Sama dioda nie daje na to odpowiedzi. Karta pomiarowa DAQ w standardzie PXI Express to wymienny moduł w podwoziu, który mierzy i generuje sygnały elektryczne. Na stanowisku testowym służy do obiektywnego sprawdzenia urządzeń automatyki.

Dioda na obudowie falownika, napędu lub modułu mówi tylko, że zasilanie i część logiki działają. Nie mówi, czy wejścia, wyjścia i tory pomiarowe pracują poprawnie. Wyjście analogowe z uszkodzonym stopniem końcowym albo wejście cyfrowe o zmienionym progu potrafią wyglądać zupełnie normalnie, dopóki nikt ich nie zmierzy. Dlatego przed sprzedażą używanego sprzętu potrzebny jest pomiar, a przy kupowaniu używanych części warto wiedzieć, jak taki pomiar wygląda.

Poniżej opisujemy, co potrafi karta PXIe-6356, jakie ma ograniczenia i na co uważać, planując z nią stanowisko testowe. Zaczynamy od wejść i wyjść, bo od ich zakresów zależy, co w ogóle da się sprawdzić.

Wejścia analogowe: co karta potrafi zmierzyć

Od wejść analogowych zależy, jak dokładnie zobaczysz sygnał z badanego urządzenia. Karta PXIe-6356 ma 8 kanałów wejść analogowych, próbkowanych jednocześnie, o rozdzielczości 16 bitów. Maksymalna częstotliwość próbkowania wynosi 1,25 MS/s na kanał, a dokładność taktowania to 50 ppm częstotliwości próbkowania. Dostępne zakresy wejściowe to ±10 V, ±5 V, ±2 V i ±1 V.

Wejścia pracują wyłącznie w trybie różnicowym (DIFF), a karta nie obsługuje nośników SCC. Przy włączonej karcie impedancja wejściowa wynosi ponad 100 GΩ równolegle z 10 pF. Przy wyłączonej karcie jest to 2 kΩ między AI+ a AI GND oraz między AI– a AI GND. Dla tłumienia sygnału współbieżnego (CMRR) przy 60 Hz podano 75 dB, a przesłuch między kanałami sąsiednimi wynosi -80 dB. Prąd polaryzacji wejścia to ±10 pA.

Wyjścia analogowe i ich ograniczenia

Wyjścia analogowe pozwalają podać na badane wejście znany sygnał, na przykład napięcie sterujące. Karta ma 2 takie wyjścia o zakresie ±10 V, ±5 V lub ±zewnętrzne odniesienie. Prąd wyjściowy to ±5 mA, więc wyjścia służą do podawania sygnałów sterujących, a nie do zasilania obciążeń.

Wyjściowa kolejka FIFO ma 8191 próbek i jest wspólna dla używanych kanałów. Karta obsługuje przebiegi nieokresowe, okresowe odtwarzane z pamięci FIFO karty oraz okresowe odtwarzane z bufora komputera, z dynamiczną aktualizacją. Stan wyjść po włączeniu wynosi ±5 mV. Przy włączaniu i wyłączaniu zasilania karty na wyjściach pojawia się zakłócenie do 1,5 V szczytowo przez 200 ms. Badane urządzenie podłączaj do wyjść dopiero przy zasilonej karcie i odłączaj przed jej wyłączeniem.

Wejścia i wyjścia cyfrowe, liczniki

Moduły I/O i napędy komunikują się sygnałami cyfrowymi, więc ta część karty przydaje się najczęściej. Karta ma łącznie 24 linie cyfrowe: 8 w porcie P0.<0..7> i 16 linii PFI. Każdy zacisk można programowo ustawić jako wejście lub wyjście. Poziom wysoki na wejściu mieści się w zakresie 2,2-5,25 V, a niski w zakresie 0-0,8 V. Prąd wyjściowy wynosi do 24 mA dla P0.<0..7> i do 16 mA dla linii PFI. Ochrona napięciowa wejść to ±20 V na maksymalnie dwóch pinach. Karta ma też filtry wejściowe (debounce), wybierane osobno dla każdego wejścia.

Karta zawiera 4 liczniki/timery o rozdzielczości 32 bity. Mierzą one zliczanie zboczy, impuls, szerokość impulsu, półokres, okres i odstęp między zboczami. Obsługują także pomiar położenia z enkodera kwadraturowego X1, X2, X4. Do tego dochodzi generator częstotliwości z jednym kanałem, bazowymi zegarami 20 MHz, 10 MHz i 100 kHz oraz dzielnikami od 1 do 16. Dokładność zegara bazowego wynosi 50 ppm. Kolejka FIFO ma 127 próbek na licznik, a transfer danych odbywa się przez DMA (scatter-gather) lub programowane I/O.

Na naszym stanowisku testowym właśnie tę kartę wykorzystujemy do sprawdzania używanych falowników, serwonapędów i modułów I/O przed sprzedażą.

Kalibracja i oprogramowanie

Wyniki pomiarów mają sens tylko wtedy, gdy karta jest w dobrym stanie metrologicznym. Zalecany czas nagrzewania przed pomiarem wynosi 15 minut, a interwał kalibracji to 1 rok. Częstotliwość próbkowania zegara cyfrowego wejść i wyjść mieści się w zakresie 0-10 MHz. Kolejka FIFO ma 2047 próbek dla generowania przebiegów cyfrowych i 255 próbek dla ich akwizycji.

Karta ma wbudowany sterownik NI-DAQmx. Przed zakupem karty lub budową stanowiska sprawdź w dokumentacji NI, jakie wersje sterownika i systemu obsługuje Twoje podwozie.

Na co uważać przy wymianie

Poniższe różnice i ograniczenia karty PXIe-6356 warto sprawdzić, zanim zaplanujesz stanowisko lub zamówisz kartę testową.

• Zakres wejść analogowych (PXIe-6356). Maksymalne napięcie robocze wejścia AI+ wynosi ±11 V dla wszystkich zakresów, a kategoria pomiarowa to I. Napięcia sieciowego ani obwodu pośredniego falownika nie podłączamy bezpośrednio do karty. Takie sygnały wymagają odpowiedniego układu pomiarowego.
• Wyjścia analogowe (PXIe-6356). Prąd wyjściowy to ±5 mA. Wyjście służy do podania sygnału na wejście badanego urządzenia, a nie do zasilania obciążeń.
• Tryb wejść (PXIe-6356). Obsługiwany jest tylko tryb różnicowy (DIFF), bez nośników SCC. Okablowanie pomiaru względem masy trzeba zaplanować tak, by każdy sygnał miał parę przewodów.
• Podwozie (PXIe-6356). Karta jest w formacie x1 PXI Express i pasuje do slotów x1 i x4 PXI Express lub hybrydowych. Nie można jej używać w podwoziu PXI-1044, bo ono nie przyjmuje kart PXIe. Przed zakupem sprawdź, jakie sloty ma Twoje podwozie.
• Zasilanie (PXIe-6356). Producent podaje 4,7 W przy +3,3 V i 15,4 W przy +12 V. Uwzględnij to w bilansie mocy podwozia, zwłaszcza gdy w nim są już inne karty.
• Złącze (PXIe-6356). Wszystkie sygnały wychodzą jednym 68-pinowym złączem VHDCI. Do podłączenia badanego urządzenia potrzebny jest więc osobny kabel i blok przyłączeniowy.

Poza parametrami karty obowiązują zwykłe kontrole używanej części. Obejrzyj obudowę, radiator i ślady przegrzania. Sprawdź stan złączy, styków i listew zaciskowych. Po włączeniu zwróć uwagę na zachowanie diod LED, a na obudowie odczytaj etykietę z wersją firmware i numerem części. Najpewniejszy jest test na stanowisku pod obciążeniem. Udokumentuj też pochodzenie części i zrób kopię zapasową parametrów przed wymianą.

Doświadczenia użytkowników z forum

Użytkownicy zgłaszają, że przy testowaniu jednego z wyjść analogowych karty napięcie nie przekraczało ok. 1,3 V, mimo że drugi kanał działał prawidłowo. Pracownik NI sugerował pomiar bezpośrednio na karcie, bez bloku przyłączeniowego. Jeśli wynik się nie zmieni, ten kanał może być uszkodzony. Wniosek praktyczny: przy podejrzanym wyniku najpierw wyeliminuj okablowanie i akcesoria, a dopiero potem ocenij kartę.

Ogólny przebieg sprawdzania

Poniższa kolejność jest ogólna i nie zastępuje dokumentacji badanego urządzenia.

1. Oględziny zewnętrzne: obudowa, radiator, złącza, listwy.
2. Kopia zapasowa parametrów urządzenia.
3. Podłączenie do stanowiska zgodnie z dokumentacją urządzenia.
4. Zasilenie i pierwsze uruchomienie.
5. Test wejść i wyjść oraz komunikacji.
6. Porównanie zmierzonych wartości z oczekiwanymi.
7. Dokumentacja wyniku i pochodzenia części.

Najczęstsze pytania

Czy kartą PXIe-6356 można zmierzyć rezystancję?

Pracownik wsparcia NI na forum napisał, że karta nie jest przeznaczona do pomiaru rezystancji, a do takich zadań zwykle używa się modułów DMM do PXI. Jako obejście podał zasilenie rezystora stałym prądem z zewnętrznego źródła, odczyt spadku napięcia kartą i obliczenie rezystancji. Karta nie ma wewnętrznego rezystora bocznikowego, więc bocznik trzeba dołączyć zewnętrznie.

Czy karta zmierzy prąd?

Na forum podano, że prąd można zmierzyć pośrednio, mierząc napięcie na zewnętrznym boczniku. Wyjścia analogowe karty nie są źródłem prądu, więc rezystor trzeba zasilić napięciem. Pamiętaj o limicie ±5 mA wyjścia analogowego i dobierz bocznik tak, by nie przekroczyć tej wartości.

Podsumowanie

PXIe-6356 daje na stanowisku 8 jednocześnie próbkowanych wejść analogowych, 2 wyjścia analogowe, 24 linie cyfrowe i 4 liczniki. Zanim zaczniesz, sprawdź, czy podwozie przyjmuje karty PXIe, i zaplanuj zasilanie 4,7 W przy +3,3 V oraz 15,4 W przy +12 V. Przed pomiarami upewnij się, że karta ma aktualną kalibrację i że sygnały badanego urządzenia mieszczą się w ±11 V oraz w limicie ±5 mA wyjść. Zamów odpowiednie kable i bloki przyłączeniowe, a wyniki wraz z pochodzeniem części zapisz.

Jeśli po przeprowadzonej weryfikacji okaże się konieczna wymiana falownika, serwonapędu lub modułu I/O, pomożemy dobrać odpowiedni zamiennik spośród dostępnych na rynku części używanych, odnowionych lub nowych, w tym marek Allen-Bradley (Rockwell Automation), Siemens, Schneider Electric, Bosch Rexroth i ABB. Specjalizujemy się także w częściach wycofanych z produkcji (EOL) oraz w serwisie, również elementów starszej generacji i nietypowych, a przy naprawach pośredniczymy. Zapraszamy do kontaktu pod adresem enetiv.com/kontakt.

Źródła

• NI 6356/6358 Specifications
• PXIe-6356 - karta katalogowa i FAQ
• Forum NI: problem z wyjściem analogowym PXIe-6356
• Forum NI: pomiar rezystancji kartą PXIe-6356