چگونه یک سیستم اندازه‌گیری PXI مناسب انتخاب کنیم؟

در این مقاله می‌خواهیم به این سوال که چگونه یک دستگاه PXI مناسب انتخاب نماییم، پاسخ دهیم. همانطور که در مقاله انواع سخت‌افزار‌های شرکت NI معرفی شد، دستگاه‌های PXI یکی از انواع سخت‌افزار‌های شرکت NI هستند. از نظر عملکرد و قدرت دریافت و پردازش دیتا، تجهیزات PXI در رتبه اول تجهیزات سخت‌افزاری داده‌برداری قرار دارند. اما به دلیل عوامل مختلفی که در انتخاب یک دستگاه PXI مناسب دخیل است، در این مقاله به صورت جزئی‌تر به معرفی و نحوه انتخاب اجزای مختلف یک سیستم داده‌برداری PXI می‌پردازیم.

سیستم داده برداری PXI چیست؟

سیستم PCI eXtensions for Instrumentation که به اختصار PXI نامیده می‌شود یک پلتفرم مبتنی بر رایانه هستند که برای سیستم‌های اندازه‌گیری و اتوماسیون استفاده می‌شود. این پلتفرم مجموعه‌ای از سیستم‌های پردازش، خنک‌کاری، ماژول‌های اندازه‌گیری و درگاه‌های ارتباطی را در یک پکیج فراهم می‌آورد. در نتیجه این ویژگی‌ها، داده‌برداری‌های حساسی که نیاز به زماندبندی (Timing) و همزمان‌سازی بین اجزای مختلف (Synchronization) در آنها اهمیت بالایی دارد امکان‌پذیر می‌شود.

بعد از آنکه درگاه‌های PCI و PCI Express توسط انجمن PCI-SIG اختراع و معرفی شد، پهنای باند برای انتقال دیتا به شکل قابل توجهی افزایش پیدا کرد. درواقع سیستم‌های PXI با بهره‌گیری از درگاه‌های PCI و PCI Express ویژگی‌هایی را در اختیار کاربران قرار دادند که تا پیش از آن در دسترس نبودند.

هر سیستم PXI از قسمت اصلی تشکیل شده است:

1- بدنه یا شاسی (Chassis)

2- کنترلر (Controller)

3- ماژول‌های جانبی (Modules)

تصویر زیر این سه قسمت را در یک دستگاه PXI نشان می‌دهد.

هنگام انتخاب شاسی‌، کنترلر و ماژول‌ها باید مواردی رعایت شوند تا سیستم نهایی هم متناسب با نیاز کاربر باشد و هم بهترین عملکرد را ارائه دهد. در ادامه به آن دسته از نکات کلیدی که هنگام انتخاب هریک از سه قسمت یک دستگاه PXI بایستی لحاظ کرد، اشاره می‌کنیم. در ابتدا بهتر است تا با انواع درگاه‌های یا اسلات‌های ارتباطی دستگاه‌های PXI آشنا شویم. اسلات‌های (SLOT) ارتباطی استفاده شده در سیستم‌های PXI شرکت NI سه دسته هستند.

1- Standard PXI SLOT

2- PXI Hybrid SLOT

3- PXI Express SLOT

تصویر زیر هر کدام از این اسلات‌ها و تفاوت ظاهری آنها را نمایش می‌دهد.

با توجه به ویژیگی‌های مختلف هریک از این اسلات‌ها آشنایی با انواع آنها در زمان انتخاب شاسی و ماژول‌های اندازه‌گیری اهمیت دارد.

1- انتخاب شاسی (Chassis)

همانطور که پیش از این گفته شد شاسی یکی از 3 جزء اصلی یک دستگاه PXI است. شاسی در سیستم PXI تقریبا نقشی مانند کیس کامپیوتر دارد. یعنی وظیفه نگهداری کنترلر و ماژول‌ها، ارتباط بین ماژول‌ها با هم و ماژول‌ها با کنترلر و در نهایت سیستم خنک‌کاری (Cooling) دستگاه PXI است.

هنگام انتخاب شاسی اولین نکته‌ای که باید مورد توجه قرار داد تعداد اسلات‌های مورد نیاز است. تعداد اسلات‌ها، نشان دهنده تعداد ماژول‌هایی است که به طور همزمان می‌توان از آنها استفاده کرد.

تصویر فوق دو شاسی 4 اسلات و 18 اسلات را نشان می‌دهد.

دومین نکته‌ای که هنگام انتخاب یک شاسی باید به آن توجه کرد، تعداد هر یک از انواع اسلات‌های PXI و Hybrid PXI و PXI Express بر روی شاسی است. برای مثال شاسی PXIe-1071 چهار عدد اسلات دارد که یکی از این اسلات‌ها برای کنترلر بوده و سه اسلات دیگر از نوع Hybrid PXI هستند. درحالی که شاسی PXIe-1062Q دارای 8 اسلات است که یکی برای کنترلر بوده و به ترتیب 1 اسلات PXI Express و 2 اسلات Hybrid PXI و 3 اسلات Standard PXI دارد. جدول زیر مشخصات انواع شاسی‌های شرکت NI را نشان می‌دهد.

در کنار دو نکته فوق که مهمترین عوامل در انتخاب شاسی هستند عوامل دیگری مانند ظرفیت سیستم خنک‌کاری، نوع منبع تغذیه (AC-DC) و پهنای باند سیستم سایر پارامترهای مهمی هستند که هنگام انتخاب شاسی باید به آنها توجه کرد. جدول زیر اطلاعاتی کلی از انواع شاسی‌ها را ارائه می‌دهد.

در تصویر زیر اجزای مختلف یک شاسی PXI را مشاهده می‌کنید. برخی از شاسی‌ها قابلیت نصب منبع تغذیه و سیستم خنک‌کاری اضافی را نیز دارا هستند.

2- انتخاب کنترلر (Controller)

یکی دیگر ازاجزای اصلی یک سیستم PXI کنترلر است. وظیفه کنترلر علاوه بر پردازش داده‌های دریافتی مدیریت عملکرد ماژول‌ها و اجزای مختلف شاسی است. کنترلر دستگاه‌های PXI به دو صورت هستند:

1- ماژول کنترلرهای ریموت با قابلیت اتصال به کامپیوترهای شخصی (Remote controller)
2- کنترلرهای داخلی (PXI Embedded Controller)

2-1- ماژول ریموت کنترلر

هانطور که قبل از این گفته شد، در یک دستگاه PXI وظیفه کنترلر مدیریت ماژول‌ها، شاسی و پردازش اطلاعات است. با توسعه و دسترس‌پذیری کامپیوتر‌های شخصی شرکت NI به منظور کاهش هزینه‎‌ها برای مشتریان این امکان را فراهم آورده است تا کنترل دستگاه PXI توسط رایانه شخصی امکانپذیر باشد. برای این منظور باید یک PXI Remote Control Module در شاسی نصب شود تا قابلیت اتصال بین شاسی و کامپیوتر شخصی را فراهم آورد. قابلیت اتصال کامپیوتر با ماژول ریموت هم به صورت اتصال USB (بیشتر برای لپ‌تاپ‌ها) و هم به صورت اتصالات PCI , PCIe (برای کامپیوتر‌های رومیزی) امکانپذیر است. فقط باید توجه داشت به دلیل محدودیت پهنای باند پورتهای USB، در صورتی که با داده‌برداری‌هایی بسیار پرسرعت سروکار داریم که حجم اطلاعات زیادی در لحظه باید به کامپیوتر انتقال داده شود پیشنهاد می‌شود از ریموت‌های USB استفاده نشود.

تصویر زیر اجزای یک کنترلر ریموت از نوع اتصال PCI را نمایش می‌دهد.

یک پارامتر مهم در ماژول‌های کنترلر ریموت، کابل اتصال بین ماژول و کامپیوتر است. کابلهای اتصال ریموت کنترلر‌ها از دو نوع کابل‌های مسی یا کابل‌های فیبر نوری هستند. کابل‌های مسی قابلیت انتقال داده‌ بیشتری دارند اما داری محدودیت طولی (1 تا 10 متر) هستند. در حالیکه کابل‌های فیبر نوری (Fiber Optic) پهنای باند کمتری دارند، اما برای فاصله‌های طولانی حتی تا 100 متر نیز قابلیت استفاده دارند.

برخی از ماژول‌های ریموت از هر دو نوع کابل‌ها پشتیبانی می‌کنند درحالیکه برخی دیگر تنها از یک نوع کابل پشتیبانی‌ می‌کنند. بنابراین به هنگام انتخاب ماژول بایستی به نوع کابلی که ماژول پشتیبانی می‌کند نیز توجه کرد.

علاوه بر قابلیت اتصال به کامپیوتر‌های شخصی ماژول‌های ریموت کنترلر، قابلیت اتصال چند دستگاه PXI به صورت یک شبکه به یکدیگر را نیز فرآهم میاورند.

2-2- کنترلر‌های داخلی (Embedded Controller)

با پیشرفت تکنولوژی و کوچکتر شدن قطعات کامپیوتری امکان ساخت کنترلر‌هایی با قدرت بالا و ابعاد کوچک فراهم شد. در نتیجه شرکت NI با بهره‌گیری از این فرصت Embedded Controller را ارائه داد. مهمترین ویژگی کنترلرهای داخلی اتصال مستقیم آنها به شاسی است، در نتیجه این اتصال پهنای باند دریافت و انتقال اطلاعات بسیار بالا (در حدود GB/s 24) خواهد بود. برای داده‌برداری‌های بسیار پرسرعت و یا داده‌برداری با سرعت بالا و بصورت همزمان از چند ماژول مختلف استفاده از سیستم‌های PXI با کنترلر داخلی پیشنهاد می‌شود.

در کنار توسعه روز افزون پردازنده‌ها (CPU)، شرکت NI همگام با این توسعه حرکت کرده است تا حداکثر قدرت پردازش را در اختیار کاربران قرار دهد.

علاوه بر موارد فوق، بهره‌گیری از درگاه‌های USB و LAN بر روی این کنترلر‌ها این امکان را به کاربران می‌دهد تا بدون هیچ محدودیتی دستگاه‌های مختلف را به این کنترلر‌ها متصل نمایند. همچنین در embedded controller ها از هارد درایو‌ها (در بعضی مدل‌های قابل تعویض هم هستند) و RAMهایی با ظرفیت بالا استفاده شده تا کاربران کمترین محدودیتی به هنگام استفاده از این دستگاه‌ها احساس نکنند. تصویر زیر اجزای مختلف یک کنترلر داخلی را نمایش می‌دهد:

3- ماژول‌ها جانبی (Modules)

آخرین مرحله در تهیه یک دستگاه PXI انتخاب ماژول‌های اندازه‌گیری مورد نیاز است. شرکت NI تنوع بسیار زیادی در ماژول‌های اندازه‌گیری برای سیستم‌های PXI دارد. ماژول‌های PXI شرکت NI در 12 دسته‌بندی کلی هستند. این تنوع دسته‌بندی تقریبا کلیه نیاز‌های اندازه‌گیری در حوزه‌های مهندسی مکانیک، الکترونیک، مخابرات، سخت‌افزار، علوم پایه و بسیاری از حوزه‌های نظامی را پوشش می‌دهد. تصویر زیر انواع دسته‌بندی ماژول‌های PXI شرکت NI را نمایش می‌دهد.

در مطالب فوق سعی شد نکات مهم که در زمان سرهم‌بندی (Configure) یک دستگاه PXI بایستی در نظر داشت ارائه شود. کارشناسان ما آماده پاسخگویی به سوالات شما هستند، تنها کافیست با ما تماس بگیرید.

منبع: سایت ni-daq.ir