NI PXIe-6356 auf dem Prüfstand: Was die achtkanalige DAQ-Karte misst und warum bei gebrauchten Frequenzumrichtern, Servoantrieben und I/O-Modulen die „OK“-LED allein nicht genügt

Ein Frequenzumrichter kommt auf den Tisch, die grüne LED leuchtet, und der Käufer fragt, ob das Gerät wirklich funktionsfähig ist. Die LED allein beantwortet das nicht. Eine DAQ-Messkarte im PXI-Express-Standard ist ein austauschbares Modul im Chassis, das elektrische Signale misst und erzeugt. Auf dem Prüfstand dient sie dazu, Automatisierungsgeräte objektiv zu prüfen.

Die LED am Gehäuse eines Frequenzumrichters, Antriebs oder Moduls zeigt nur, dass die Versorgung und ein Teil der Logik arbeiten. Sie sagt nicht, ob die Eingänge, Ausgänge und Messpfade korrekt funktionieren. Ein analoger Ausgang mit defekter Endstufe oder ein digitaler Eingang mit verschobener Schaltschwelle kann völlig normal aussehen, solange ihn niemand misst. Deshalb ist vor dem Verkauf gebrauchter Geräte eine Messung nötig, und beim Kauf gebrauchter Teile lohnt es sich zu wissen, wie eine solche Messung abläuft.

Im Folgenden beschreiben wir, was die Karte PXIe-6356 kann, welche Einschränkungen sie hat und worauf Sie bei der Planung eines Prüfstands mit dieser Karte achten sollten. Wir beginnen mit den Ein- und Ausgängen, denn von deren Bereichen hängt ab, was sich überhaupt prüfen lässt.

Analoge Eingänge: Was die Karte messen kann

Von den analogen Eingängen hängt ab, wie genau Sie das Signal des geprüften Geräts sehen. Die Karte PXIe-6356 hat 8 analoge Eingangskanäle, die simultan abgetastet werden, mit einer Auflösung von 16 Bit. Die maximale Abtastrate beträgt 1,25 MS/s pro Kanal, die Genauigkeit der Zeitbasis 50 ppm der Abtastrate. Die verfügbaren Eingangsbereiche sind ±10 V, ±5 V, ±2 V und ±1 V.

Die Eingänge arbeiten ausschließlich im differenziellen Modus (DIFF), und die Karte unterstützt keine SCC-Träger. Bei eingeschalteter Karte beträgt die Eingangsimpedanz mehr als 100 GΩ parallel zu 10 pF. Bei ausgeschalteter Karte sind es 2 kΩ zwischen AI+ und AI GND sowie zwischen AI- und AI GND. Für die Gleichtaktunterdrückung (CMRR) bei 60 Hz sind 75 dB angegeben, das Übersprechen zwischen benachbarten Kanälen beträgt -80 dB. Der Eingangs-Bias-Strom beträgt ±10 pA.

Analoge Ausgänge und ihre Einschränkungen

Über die analogen Ausgänge können Sie ein bekanntes Signal auf den zu prüfenden Eingang geben, zum Beispiel eine Steuerspannung. Die Karte hat 2 solcher Ausgänge mit einem Bereich von ±10 V, ±5 V oder ±externe Referenz. Der Ausgangsstrom beträgt ±5 mA, die Ausgänge dienen also zum Einspeisen von Steuersignalen und nicht zur Versorgung von Lasten.

Der Ausgangs-FIFO-Puffer fasst 8191 Abtastwerte und wird von den verwendeten Kanälen gemeinsam genutzt. Die Karte unterstützt nichtperiodische Signalverläufe, periodische Signalverläufe aus dem FIFO-Puffer der Karte sowie periodische Signalverläufe aus dem Puffer des Computers mit dynamischer Aktualisierung. Der Ausgangszustand nach dem Einschalten beträgt ±5 mV. Beim Ein- und Ausschalten der Kartenversorgung tritt an den Ausgängen eine Störung von bis zu 1,5 V Spitzenwert für 200 ms auf. Schließen Sie das zu prüfende Gerät erst an die Ausgänge an, wenn die Karte mit Spannung versorgt ist, und trennen Sie es, bevor Sie die Karte ausschalten.

Digitale Ein- und Ausgänge, Zähler

I/O-Module und Antriebe kommunizieren über digitale Signale, daher ist dieser Teil der Karte am häufigsten nützlich. Die Karte hat insgesamt 24 digitale Leitungen: 8 im Port P0.<0..7> und 16 PFI-Leitungen. Jeder Anschluss lässt sich per Software als Eingang oder Ausgang einstellen. Der hohe Eingangspegel liegt im Bereich 2,2-5,25 V, der niedrige im Bereich 0-0,8 V. Der Ausgangsstrom beträgt bis zu 24 mA für P0.<0..7> und bis zu 16 mA für die PFI-Leitungen. Der Spannungsschutz der Eingänge beträgt ±20 V an höchstens zwei Pins. Die Karte hat außerdem Eingangsfilter (Debounce), die für jeden Eingang einzeln wählbar sind.

Die Karte enthält 4 Zähler/Timer mit einer Auflösung von 32 Bit. Sie messen Flankenzählung, Impuls, Impulsbreite, Halbperiode, Periode und Flankenabstand. Sie unterstützen auch die Positionsmessung mit Quadratur-Encodern X1, X2, X4. Hinzu kommt ein Frequenzgenerator mit einem Kanal, den Basistakten 20 MHz, 10 MHz und 100 kHz und Teilern von 1 bis 16. Die Genauigkeit des Basistakts beträgt 50 ppm. Der FIFO-Puffer fasst 127 Abtastwerte pro Zähler, und die Datenübertragung erfolgt per DMA (Scatter-Gather) oder programmiertem I/O.

Auf unserem Prüfstand setzen wir genau diese Karte ein, um gebrauchte Frequenzumrichter, Servoantriebe und I/O-Module vor dem Verkauf zu prüfen.

Kalibrierung und Software

Die Messergebnisse sind nur dann aussagekräftig, wenn sich die Karte in einem guten messtechnischen Zustand befindet. Die empfohlene Aufwärmzeit vor der Messung beträgt 15 Minuten, das Kalibrierintervall 1 Jahr. Die Abtastrate des digitalen Takts der Ein- und Ausgänge liegt im Bereich 0-10 MHz. Der FIFO-Puffer fasst 2047 Abtastwerte für die Erzeugung digitaler Signalverläufe und 255 Abtastwerte für deren Erfassung.

Die Karte hat einen integrierten NI-DAQmx-Treiber. Prüfen Sie vor dem Kauf der Karte oder dem Aufbau des Prüfstands in der NI-Dokumentation, welche Treiber- und Systemversionen Ihr Chassis unterstützt.

Worauf beim Austausch zu achten ist

Die folgenden Unterschiede und Einschränkungen der Karte PXIe-6356 sollten Sie prüfen, bevor Sie den Prüfstand planen oder eine Testkarte bestellen.

• Bereich der analogen Eingänge (PXIe-6356). Die maximale Betriebsspannung des Eingangs AI+ beträgt ±11 V für alle Bereiche, die Messkategorie ist I. Netzspannung oder den Zwischenkreis eines Frequenzumrichters schließen wir nicht direkt an die Karte an. Solche Signale erfordern eine geeignete Messschaltung.
• Analoge Ausgänge (PXIe-6356). Der Ausgangsstrom beträgt ±5 mA. Der Ausgang dient dazu, ein Signal auf den Eingang des geprüften Geräts zu geben, und nicht zur Versorgung von Lasten.
• Eingangsmodus (PXIe-6356). Unterstützt wird nur der differenzielle Modus (DIFF), ohne SCC-Träger. Die Verdrahtung der Messung gegenüber Masse muss so geplant werden, dass jedes Signal ein Leitungspaar hat.
• Chassis (PXIe-6356). Die Karte hat das Format x1 PXI Express und passt in x1- und x4-PXI-Express-Slots oder Hybrid-Slots. Im Chassis PXI-1044 kann sie nicht verwendet werden, da dieses keine PXIe-Karten aufnimmt. Prüfen Sie vor dem Kauf, welche Slots Ihr Chassis hat.
• Versorgung (PXIe-6356). Der Hersteller gibt 4,7 W bei +3,3 V und 15,4 W bei +12 V an. Berücksichtigen Sie das in der Leistungsbilanz des Chassis, insbesondere wenn dort bereits andere Karten stecken.
• Anschluss (PXIe-6356). Alle Signale werden über einen einzigen 68-poligen VHDCI-Anschluss herausgeführt. Zum Anschließen des geprüften Geräts benötigen Sie daher ein separates Kabel und einen Anschlussblock.

Über die Kartenparameter hinaus gelten die üblichen Kontrollen eines gebrauchten Teils. Sehen Sie sich Gehäuse, Kühlkörper und Spuren von Überhitzung an. Prüfen Sie den Zustand von Steckverbindern, Kontakten und Klemmleisten. Achten Sie nach dem Einschalten auf das Verhalten der LEDs und lesen Sie am Gehäuse das Etikett mit Firmware-Version und Teilenummer ab. Am zuverlässigsten ist ein Test auf dem Prüfstand unter Last. Dokumentieren Sie außerdem die Herkunft des Teils und sichern Sie die Parameter vor dem Austausch.

Erfahrungen aus dem Forum

Nutzer berichten, dass beim Testen eines der analogen Ausgänge der Karte die Spannung etwa 1,3 V nicht überschritt, obwohl der zweite Kanal korrekt arbeitete. Ein NI-Mitarbeiter empfahl, direkt an der Karte zu messen, ohne Anschlussblock. Ändert sich das Ergebnis nicht, könnte dieser Kanal defekt sein. Praktische Schlussfolgerung: Bei einem verdächtigen Ergebnis schließen Sie zuerst Verkabelung und Zubehör aus und beurteilen erst dann die Karte.

Allgemeiner Prüfablauf

Die folgende Reihenfolge ist allgemein gehalten und ersetzt nicht die Dokumentation des geprüften Geräts.

1. Sichtprüfung von außen: Gehäuse, Kühlkörper, Steckverbinder, Klemmleisten.
2. Sicherung der Geräteparameter.
3. Anschluss an den Prüfstand gemäß der Dokumentation des Geräts.
4. Einschalten und erste Inbetriebnahme.
5. Test der Ein- und Ausgänge sowie der Kommunikation.
6. Vergleich der gemessenen Werte mit den erwarteten.
7. Dokumentation des Ergebnisses und der Herkunft des Teils.

Häufige Fragen

Lässt sich mit der Karte PXIe-6356 ein Widerstand messen?

Ein NI-Supportmitarbeiter schrieb im Forum, dass die Karte nicht für die Widerstandsmessung vorgesehen ist und für solche Aufgaben üblicherweise DMM-Module für PXI verwendet werden. Als Behelf nannte er, den Widerstand mit konstantem Strom aus einer externen Quelle zu speisen, den Spannungsabfall mit der Karte zu erfassen und den Widerstand zu berechnen. Die Karte hat keinen internen Shunt-Widerstand (Nebenschlusswiderstand), daher muss ein Shunt extern angeschlossen werden.

Kann die Karte Strom messen?

Im Forum wurde angegeben, dass sich Strom indirekt messen lässt, indem man die Spannung an einem externen Shunt misst. Die analogen Ausgänge der Karte sind keine Stromquelle, daher muss der Widerstand mit Spannung gespeist werden. Beachten Sie das Limit von ±5 mA des analogen Ausgangs und wählen Sie den Shunt so, dass dieser Wert nicht überschritten wird.

Zusammenfassung

Die PXIe-6356 bietet auf dem Prüfstand 8 simultan abgetastete analoge Eingänge, 2 analoge Ausgänge, 24 digitale Leitungen und 4 Zähler. Prüfen Sie zu Beginn, ob das Chassis PXIe-Karten aufnimmt, und planen Sie die Versorgung von 4,7 W bei +3,3 V sowie 15,4 W bei +12 V ein. Vergewissern Sie sich vor den Messungen, dass die Karte eine aktuelle Kalibrierung hat und dass die Signale des geprüften Geräts innerhalb von ±11 V und innerhalb des Limits von ±5 mA der Ausgänge liegen. Bestellen Sie passende Kabel und Anschlussblöcke und halten Sie die Ergebnisse zusammen mit der Herkunft des Teils fest.

Sollte sich nach der Prüfung herausstellen, dass ein Frequenzumrichter, Servoantrieb oder I/O-Modul ersetzt werden muss, helfen wir Ihnen bei der Auswahl eines passenden Ersatzes aus den am Markt verfügbaren gebrauchten, aufgearbeiteten oder neuen Teilen, darunter Marken wie Allen-Bradley (Rockwell Automation), Siemens, Schneider Electric, Bosch Rexroth und ABB. Wir sind außerdem auf Teile spezialisiert, die aus der Produktion genommen wurden (EOL), sowie auf Service, auch für Komponenten älterer Generationen und ungewöhnliche Komponenten, und vermitteln Reparaturen. Kontaktieren Sie uns unter enetiv.com/kontakt.

Quellen

• NI 6356/6358 Specifications
• PXIe-6356 - Datenblatt und FAQ
• NI-Forum: Problem mit dem analogen Ausgang der PXIe-6356
• NI-Forum: Widerstandsmessung mit der Karte PXIe-6356