Flessibilità modulare

STRUMENTAZIONE –

Maggiore flessibilità senza rinunciare alle prestazioni più elevate: è questa la promessa dei sistemi modulari di misura e collaudo, oggi offerti da vari importanti produttori di strumentazione elettronica. Uno sguardo ad alcune delle soluzioni disponibili sul mercato.

Com'è noto, generalmente un sistema di strumentazione modulare si basa su uno chassis in cui vengono inseriti moduli basati su un bus standardizzato, ciascuno dei quali svolge la funzione di un singolo strumento di misura. Lo chassis comprende inoltre un alimentatore, condiviso tra tutti i moduli, e un controllore; in alternativa, la funzione di controllo del sistema può essere svolta da un Pc esterno. Ricordiamo brevemente che il principale vantaggio offerto dai sistemi di strumentazione modulare è la flessibilità: le funzioni di misura non sono prefissate dal costruttore, ma possono essere definite liberamente dall'utilizzatore per mezzo di un apposito software. Il mercato offre una grande varietà di sistemi di strumentazione modulare, basati su diversi bus standardizzati. Lo standard Pxi (Pci eXtensions for Instrumentation) deriva dal bus Pci e il formato dei moduli è identico a quello delle schede CompactPci. Creato nel 1997 da National Instruments, viene promosso dalla Pxi System Alliance. Il bus Vxi (Vme eXtensions for Instrumentation) deriva dal bus Vme; sviluppato nel 1987, viene promosso  dal Vxibus Consortium. Il bus AXIe (AdvancedTca Extensions for Instrumentation and Test) deriva dal bus AdvancedTca; sviluppato principalmente da Agilent nel 2009, è sostenuto dall'AXIe Consortium. Alcuni sistemi di strumentazione modulare, inoltre, utilizzano bus che non sono stati sviluppati specificamente per applicazioni di misura, come Pci, Pci Express, CompactPCI, Vme e Usb. Nel campo della strumentazione modulare l'offerta di prodotti è molto ampia e diversificata: il settore vede infatti la presenza di numerosi produttori, tra cui alcune delle società leader nel campo della strumentazione, e ogni produttore ha a catalogo una grande varietà di moduli. Nella nostra rassegna di prodotti, pertanto, dovremo necessariamente limitarci ad alcuni esempi.

Agilent - Agilent è presente nel mercato della strumentazione modulare con una grande varietà di prodotti basati su bus Pxi, Vxi, AXIe, Usb. PCIe ecc. La gamma degli strumenti modulari offerti dalla società comprende oscilloscopi, digitalizzatori, analizzatori di segnali vettoriali, schede di acquisizione dati, switch, multimetri digitali, schede di condizionamento dei segnali, tester di Bit Error Rate, generatori forme d'onda arbitrarie, moduli di I/O digitale, convertitori D/A, frequenzimetri ecc. Tra i tanti moduli Pxi prodotti da Agilent è compreso il multimetro digitale M9181A, uno strumento da 6 ½ digit che offre funzionalità di misura essenziali senza rinunciare alla risoluzione e all'affidabilità, il tutto a un prezzo competitivo. Il multimetro consente di effettuare misure di tensione e corrente, in continua e alternata, e misure di resistenza a quattro fili. La precisione dopo un anno d'uso è di 90 ppm in tensione continua e 800 ppm in alternata; la massima tensione di ingresso è 200 volt. Oltre che con il bux Pxi, il prodotto è compatibile anche con Pxi Hybrid e con CompactPci. La dotazione software comprende driver IVI-Com, IVI-C e LabView compatibili con C++, Visual Basic, LabView e molti altri ambienti. Agilent, inoltre, ha recentemente presentato il primo controllore embedded per sistemi AXIe. Denominato M9536A, si collega al backplane AXIe per mezzo di un link PCIe Gen2 ad alte prestazioni ed è dotato di interfacce GP-IB, Usb e Lan  - accessibili tramite connettori collocati nel pannello frontale. Il controllore è basato su un processore Intel Xeon quad-core con tecnologia Hyper-Threading e utilizza un sistema operativo Windows 7 Professional a 32 oppure 64 bit. Le applicazioni AXIe possono essere sviluppate con Matlab.

National Instruments - Com'è noto, National Instruments è una delle principali società attive nel campo della strumentazione modulare e il suo catalogo comprende una grande varietà di prodotti basati sul bus Pxi. Vediamo, unicamente a titolo d'esempio, due delle novità presentate recentemente dall'azienda. Una di esse è lo chassis NI Pxie-1066DC a 18 slot, che aggiunge numerose funzionalità alla piattaforma Pxi Express per massimizzare i tempi di operatività del sistema. Il nuovo chassis offre infatti la ridondanza dei componenti critici e funzioni di monitoraggio remoto tramite una porta Ethernet. Il nuovo prodotto si caratterizza anche per altre peculiarità, tra cui le ventole e gli alimentatori Dc ridondati ed estraibili a caldo, gli alloggiamenti per le ventole e gli alimentatori accessibili frontalmente ecc. Un altro prodotto recentemente presentato da National Instruments è il controller embedded a elevate prestazioni NI Pxie-8115. Il sistema è basato sul processore Intel Core i5-2510E con tecnologia Intel Turbo Boost, che consente di aumentare la frequenza di clock in base al tipo di applicazione. Ad esempio, quando si eseguono applicazioni che generano solo un singolo processo di elaborazione, la Cpu sospende i core non utilizzati e aumenta la frequenza del core attivo da 2,5 GHz a 3,1 GHz. Questa caratteristica permette di evitare lo sviluppo di applicazioni software multithread. La flessibilità di funzionamento in modalità dual-core o single-core ad alte prestazioni rende il controller adatto a una varietà di applicazioni, inclusi test automatizzati e controllo industriale ad alte prestazioni. Il controller NI Pxie-8115 dispone inoltre di sei porte Usb 2.0, due uscite video, due uscite Gigabit Ethernet, porte seriali e parallele. Questa ricca dotazione di canali di I/O permette di evitare l'acquisto di moduli Pxi individuali e di ottimizzare l'uso degli slot nello chassis; questi ultimi, infatti, rimangono disponibili per i moduli di misura anziché essere occupati da I/O standard. Il controller dispone di una memoria Ddr3 a 1333 MHz con capacità massima di 8 GB e impiega il sistema operativo Windows 7 a 64 bit. Per migliorare l'affidabilità dei sistemi Pxi, il controller NI Pxie-8115 offre funzioni di diagnostica in-Rom e hard drive. Grazie a questa nuova caratteristica, non è più necessario usare strumenti di terze parti per determinare la salute della memoria e dell'hard drive. Combinando l'analisi diagnostica con le opzioni di hard drive e memoria, NI Pxie-8115 facilita l'attività di manutenzione, riducendo così i tempi di fermo. Utilizzato congiuntamente allo chassis NI Pxie-1082, il controller NI Pxi-8115 si presta in modo particolare ad applicazioni di analisi intensiva, elaborazione di segnali e immagini, acquisizione dati ad alta velocità.

Rohde & Schwarz - L'offerta di Rohde & Schwarz comprende due sistemi di test modulari. Nel sistema ATSI100, che si rivolge specificamente al collaudo di apparati di infointrattenimento nel settore automobilistico, ogni segnale di test viene generato separatamente da un modulo dedicato contenente tutti i componenti necessari. Tutti i moduli disponibili per questa soluzione di test sono stati progettati in conformità ai severi standard automotive. Lo chassis del sistema ATSI100, che comprende l'alimentatore, può ospitare fino a undici moduli. La famiglia di prodotti CompactTsvp (dove Tsvp sta per Test System Versatile Platform) comprende invece una serie di piattaforme Ate ad alte prestazioni basate su bus Pxi e CompactPci. Lo chassis del sistema contiene un backplane analogico, un backplane digitale, funzioni di commutazione e filtraggio e l'alimentatore. La soluzione CompactTsvp viene offerta in due principali configurazioni: come piattaforma di misura e collaudo (TS-PCA3) e come piattaforma per applicazioni di commutazione (TS-PWA3). Rohde & Schwarz offre ovviamente una gamma di moduli adatti a questo sistema, per applicazioni in ambienti di ricerca e sviluppo e di produzione.

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