簡(jiǎn)化您的數(shù)字萬用表：五大工具和技巧

概覽

盡管數(shù)字萬用表(DMM)已成為當(dāng)前眾多自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中常見的儀器，但并不是所有DMM都是為了程序化處理和自動(dòng)化測(cè)試測(cè)量而設(shè)計(jì)的。NI DMM專為自動(dòng)化測(cè)試特別量身定制，提供各種工具幫助用戶更輕松地實(shí)現(xiàn)編程測(cè)量，使得開關(guān)切換變得更簡(jiǎn)單也更可靠。本技術(shù)白皮書介紹了NI DMM提供的五大工具以及如何高效利用這些工具的技巧。

1. 基礎(chǔ)配置和校準(zhǔn)

在開發(fā)一個(gè)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，用戶須先確保系統(tǒng)中的硬件可被正常識(shí)別、功能性完好且經(jīng)專業(yè)校準(zhǔn)后，才能開始系統(tǒng)開發(fā)。

正如其他NI硬件一樣，NI DMM包括了Measurement Automation Explorer (MAX)來幫助您完成這些基本的配置任務(wù)。如此，用戶即可在同一窗口中識(shí)別所有的萬用表、開關(guān)、以及其他各種測(cè)量?jī)x器;亦可在必要時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試和重置;還可查看設(shè)備相關(guān)的幫助文檔和接線文檔。

圖1. Measurement Automation Explorer (MAX)中NI DMM的快捷菜單選項(xiàng)

技巧 - NI 407x設(shè)備的自校準(zhǔn)

為保持?jǐn)?shù)字萬用表設(shè)備的測(cè)量精度，所有DMM須周期性地進(jìn)行校準(zhǔn)。大多數(shù)設(shè)備的校準(zhǔn)周期是一年，而NI 407x DMM獨(dú)有兩年的校準(zhǔn)周期可有效延長(zhǎng)用戶的使用時(shí)間。同時(shí)又為用戶提供了“自校準(zhǔn)”功能，用以補(bǔ)償因溫漂所導(dǎo)致的直流參考電壓漂移和電阻模式中阻值變化引起的誤差。在兩年的外部校準(zhǔn)周期內(nèi)，用戶可使用自校準(zhǔn)功能以維持不同環(huán)境溫度下設(shè)備的最佳性能。

圖2. MAX中NI DMM設(shè)備自校準(zhǔn)信息的顯示

如需在MAX中使用此功能，請(qǐng)右鍵點(diǎn)擊所需校準(zhǔn)的DMM設(shè)備，然后選擇自校準(zhǔn)。該流程需要一分鐘左右的時(shí)間來完成。同樣，用戶可通過NI-DMM驅(qū)動(dòng)使用程序化的方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行自校準(zhǔn)。

2. 交互式控制和調(diào)試

在開發(fā)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，另一個(gè)重要的步驟是對(duì)于信號(hào)連接的初始測(cè)試和調(diào)試。在此期間，用戶可進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)量以確保所有儀器已連接正確，能夠正常運(yùn)行、且測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。對(duì)此NI提供一款獨(dú)立的應(yīng)用軟件 – 軟件前面板(Soft Front Panel，簡(jiǎn)稱SFP)，可幫助用戶更簡(jiǎn)單地進(jìn)行交互式的硬件監(jiān)測(cè)和控制。圖3中展示了NI-SWITCH和NI-DMM的軟件前面板。

圖3. NI-SWITCH(上方)和NI-DMM(下方)軟件前面板

如圖3所示，用戶可使用NI-DMM前面板對(duì)當(dāng)前DMM設(shè)備進(jìn)行測(cè)量類型、測(cè)量范圍、分辨率和其他各種參數(shù)的設(shè)定。與之類似，用戶也可通過NI-SWITCH前面板來識(shí)別開關(guān)模塊、配置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及進(jìn)行獨(dú)立繼電器的連接等操作。

技巧 - 查看獨(dú)立繼電器的狀態(tài)和計(jì)數(shù)

由于機(jī)械繼電器通常具有有限的開關(guān)壽命(通常在十萬次的數(shù)量級(jí)甚至更多)，所以為確保測(cè)試系統(tǒng)的功能完好，對(duì)于繼電器開關(guān)次數(shù)進(jìn)行精確的統(tǒng)計(jì)顯得十分重要。許多NI開關(guān)模塊自帶繼電器計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)功能，用戶可通過NI-SWITCH前面板對(duì)此進(jìn)行查看。圖4所示的是NI-SWITCH前面板上顯示的矩陣開關(guān)的繼電器計(jì)數(shù)。

圖4. NI-SWITCH軟面板中的繼電器狀態(tài)和計(jì)數(shù)

除此之外，您也可使用NI LabVIEW軟件或其它支持編程語言中的NI-SWITCH API函數(shù)通過編程方式查詢繼電器使用情況。在進(jìn)行程序化查詢時(shí)，您可以設(shè)定一個(gè)閾值，當(dāng)繼電器的開關(guān)次數(shù)達(dá)到該值后會(huì)對(duì)用戶發(fā)出報(bào)警，提示用戶需要檢查開關(guān)觸點(diǎn)的健康狀況。

3. 自動(dòng)化測(cè)量和開關(guān)切換

當(dāng)用戶完成自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的各部件連接且經(jīng)過必需的測(cè)量驗(yàn)證后，下一步就是通過編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量。在使用傳統(tǒng)的開發(fā)方式時(shí)，測(cè)試開發(fā)者可能需要幾天甚至幾周的時(shí)間完成這項(xiàng)任務(wù);但如使用LabVIEW中的NI-DMM/Switch Express VI，可讓用戶在幾分鐘內(nèi)即完成自動(dòng)化測(cè)量和開關(guān)切換的任務(wù)。圖5展示了NI-DMM/Switch Express VI的配置主窗口，用戶可在此選擇對(duì)應(yīng)的DMM設(shè)備且對(duì)所有標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。

圖5.LabVIEW中NI-DMM/Switch Express VI的配置窗口

當(dāng)用戶正確配置DMM后，即可進(jìn)入Switching選項(xiàng)卡通過為每一個(gè)開關(guān)設(shè)備選取各自對(duì)應(yīng)的通道，來實(shí)現(xiàn)為NI多路復(fù)用器添加開關(guān)通道的操作。

圖6.在NI-DMM/Switch快速VI中添加開關(guān)通道

一旦完成了DMM測(cè)量和開關(guān)通道的配置后，用戶即可在Express VI窗口中測(cè)試數(shù)據(jù)，然后單擊OK按鈕保存配置信息，稍后便可在LabVIEW程序框圖中使用測(cè)試數(shù)據(jù)。

技巧 - 高級(jí)觸發(fā)配置

為了最優(yōu)化開關(guān)切換和測(cè)量的速度，基于PXI總線的NI DMM和多路復(fù)用器可以自動(dòng)在PXI機(jī)箱背板上傳輸觸發(fā)信號(hào)。如此一來避免了掃描多路復(fù)用器的多個(gè)通道時(shí)與上位機(jī)軟件的交互，從而提升測(cè)試速度。用戶也可在NI-DMM/Switch Express VI中修改觸發(fā)握手方式并直接選擇需要使用的觸發(fā)線，從而更為直接地控制這種內(nèi)部觸發(fā)機(jī)制。

圖7.在NI-DMM/Switch Express VI中設(shè)置DMM/Switch同步的高級(jí)觸發(fā)選項(xiàng)

4. 完全的硬件控制

雖然NI-DMM/Switch Express VI能滿足大部分自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的需求，但是有時(shí)用戶可能需要更底層地去控制測(cè)試硬件的配置和執(zhí)行。使用諸如NI-DMM或NI-SWITCH等各儀器各自的應(yīng)用程序接口(API)即可實(shí)現(xiàn)。為了幫助用戶更簡(jiǎn)單地熟悉并使用這些API函數(shù)的功能，所有的NI硬件都會(huì)隨附預(yù)先編寫好的范例程序，用于演示相關(guān)API函數(shù)的特性及功能實(shí)現(xiàn)。圖8中僅顯示了LabVIEW范例查找器中NI-DMM API的一小部分范例。

圖8. LabVIEW范例查找器中的NI-DMM LabVIEW范例程序

您可在LabVIEW菜單欄中選擇幫助>>查找范例...來獲取這些范例程序。NI-DMM和NI-SWITCH API同樣也提供NI LabWindows™/CVI、Microsoft Visual C++以及Microsoft Visual Basic編程語言下支持的范例程序。Windows系統(tǒng)的用戶可在以下路徑中找到范例Start>>Program Files>>National Instruments>>NI-DMM>>Examples。

技巧 - NI開發(fā)者社區(qū)范例庫

如需更多范例程序和產(chǎn)品文檔，請(qǐng)?jiān)L問NI開發(fā)者社區(qū)。在社區(qū)中，用戶可根據(jù)儀器類型和應(yīng)用領(lǐng)域來搜索以所有支持編程語言編寫的特定范例。

5. 測(cè)試系統(tǒng)管理

最后，隨著自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的尺寸和復(fù)雜度不斷提升，更高級(jí)別的測(cè)試配置和管理工具對(duì)于系統(tǒng)來說顯得至關(guān)重要。使用多開關(guān)模塊的高通道數(shù)系統(tǒng)尤其難于編程、維護(hù)和調(diào)試。為了讓此變得更為簡(jiǎn)單且更具可重復(fù)性，推薦用戶使用NI Switch Executive來進(jìn)行開關(guān)系統(tǒng)的配置和管理。圖9中展示了多開關(guān)模塊連接至多個(gè)儀器和多個(gè)待測(cè)設(shè)備(DUT)的配置范例。

圖9. NI Switch Executive主窗口中的配置示意圖

技巧 - NI TestStand與NI Switch Executive結(jié)合使用

復(fù)雜的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)通常需要NI TestStand或其他測(cè)試管理軟件來控制序列、執(zhí)行測(cè)試和報(bào)告測(cè)試。由于在大型系統(tǒng)中，開關(guān)切換是測(cè)試序列中十分重要的部分，用戶可在NI TestStand軟件環(huán)境中的每項(xiàng)測(cè)試之間調(diào)用NI Switch Executive來控制開關(guān)硬件的切換。這意味著用戶在編寫每一個(gè)測(cè)試代碼時(shí)可忽略開關(guān)配置的問題，從而使得測(cè)試更加便于修改。

圖10. 在NI TestStand測(cè)試步驟類型中與NI Switch Executive相集成

6. 結(jié)論

當(dāng)用戶為自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)選擇數(shù)字萬用表時(shí)，在考慮硬件參數(shù)的同時(shí)也應(yīng)當(dāng)對(duì)開發(fā)策略進(jìn)行關(guān)注。NI DMM專為自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，提供了各種工具使得測(cè)試測(cè)量的編程和自動(dòng)化變得更為快捷、簡(jiǎn)單和可靠。