Elegir hardware DAQ: placa PCI, I/O USB o I/O Ethernet

La misma tarea de medición puede resolverse a menudo con una placa DAQ PCI o PCI Express instalada en el PC de ensayo, un módulo de I/O USB junto a un portátil o un módulo de I/O Ethernet junto al objeto de ensayo. Los tres formatos se comportan de forma muy distinta en velocidad de muestreo, temporización, aislamiento y cableado. Este artículo repasa los criterios que importan al elegir hardware DAQ para un montaje de ensayo o de laboratorio, y muestra dónde encajan las placas y módulos de ICP DAS.

Velocidad de muestreo y muestreo simultáneo

El teorema de muestreo exige una frecuencia de muestreo superior al doble de la frecuencia más alta de la señal. En la práctica se muestrea varias veces más rápido, y se necesita un filtro antialiasing o una señal sin contenido por encima de la mitad de la frecuencia de muestreo.

Compruebe si la velocidad se indica por canal o en total. Muchas entradas multicanal comparten un único convertidor entre canales. El ET-2217H, por ejemplo, muestrea 8 kHz en total: 1 kHz por canal con los ocho canales activos, u 8 kHz en un único canal. Una entrada con barrido también introduce un pequeño desfase temporal entre canales, lo que importa al comparar fase, por ejemplo entre tensión e intensidad.

El muestreo simultáneo elimina ese desfase. Las placas PCIe-8620 y PCIe-8622 muestrean 8 o 16 canales simultáneamente a 200 kS/s por canal con resolución de 16 bits. Por Ethernet, el PET-7H16M ofrece 8 canales de 16 bits muestreados simultáneamente a 200 kS/s cada uno, y el PET-7H24M 4 canales diferenciales de 24 bits a 128 kS/s cada uno.

Ejemplo: ocho salidas de sensor de ±10 V con contenido de hasta 5 kHz requieren bastante más de 10 kS/s por canal, capturados en el mismo instante. El ET-2217H es demasiado lento para esto. Una PCIe-8620 en el PC de ensayo o un PET-7H16M junto al montaje lo cubren con margen.

Latencia y transferencia de datos

La velocidad de muestreo y la latencia son cosas distintas. Una placa o un módulo de streaming puede capturar datos a una velocidad precisa controlada por hardware y, aun así, entregarlos a su programa en bloques.

• Placas PCI y PCIe almacenan las muestras en una FIFO integrada, por ejemplo 8.192 muestras en la PCI-1802LU y la PCI-2602U, y se leen por sondeo, interrupción o DMA según el modelo. Es el camino más corto entre la señal y su software de ensayo.
• I/O USB, como el USB-2026, usa USB 2.0 a velocidad máxima (12 Mbps) y es adecuado para lecturas de decenas o cientos de muestras por segundo, como su modo rápido de 200 Hz, en lugar de la captura de formas de onda.
• I/O Ethernet suele funcionar en modo comando-respuesta: el módulo muestrea en su tabla de registros Modbus, y el host lee los valores más recientes cuando los pide. El ET-2217H y los módulos PET-7H también admiten streaming TCP de bloques continuos de muestras. El streaming ofrece un alto rendimiento, pero el tamaño del bloque añade retardo, así que es más adecuado para registro que para control en lazo cerrado rápido.

Aislamiento, distancia y número de canales

El aislamiento protege el PC y la medición frente a diferencias de potencial de tierra y transitorios de motores o electrónica de potencia. Ejemplos son el aislamiento de bus en la PCIe-8620 (2500 VDC) y la PISO-813U (3750 Vrms), el aislamiento de I/O de 3000 VDC en módulos analógicos ET-2200 como el ET-2217H, el aislamiento canal a canal de 3000 VDC en el ET-2217CI y el aislamiento interno del módulo de 3000 VDC en el USB-4018HS.

La distancia determina dónde deben estar los equipos electrónicos. Con una placa para PC, cada cable de sensor llega hasta el PC, que capta ruido en tramos largos de señales de bajo nivel. Los cables USB están limitados a unos 5 m sin extensores activos. Ethernet permite 100 m por segmento de cobre, y el switch de 2 puertos de los módulos ET-2200 permite encadenar módulos a lo largo de una línea de ensayo.

El número de canales es sencillo en una placa mientras una sola placa sea suficiente. La PCI-AD64SU admite 64 entradas de 16 bits en modo asimétrico o 32 diferenciales, con 1 MS/s en un canal fijo y 250 kS/s con barrido. Su interruptor de Card ID permite que el software distinga placas idénticas en un mismo PC.

Software y drivers

Compruebe el soporte de drivers antes de comparar especificaciones. Placas como la PCI-1802LU y la PCI-1602U son compatibles con Windows, Linux y DOS, con una DLL, un control ActiveX y programas de ejemplo para C++, Delphi, Visual Basic, C#.NET, VB.NET y LabVIEW. El USB-2026 incluye una biblioteca API para Windows y Linux; el USB-4018HS usa un puerto COM virtual y Modbus RTU. Los módulos Ethernet usan Modbus TCP, y los modelos ET-2200 añaden MQTT y un servidor web. Para el streaming TCP, el ET-2217H y el PET-7H16M disponen de SDK para Windows (con demos en Python y un toolkit para LabVIEW) y para Linux.

Elegir hardware DAQ: comparativa

Qué grupos de productos de ICP DAS encajan

• Placas DAQ: placas multifunción PCI universales (serie PCI-1202, PCI-1602 y PCI-1802, PCI-2602U), placas PCI Express (PEX-1202, PCIe-8620, PCIe-8622), la PCI-AD64SU de 64 canales y la PISO-813U aislada. Elíjalas para velocidades de muestreo altas y muestreo simultáneo.
• Módulos de I/O USB: el USB-2026 multifunción, los módulos de termopar USB-4018HS, módulos de I/O digital y de relés, y unidades de expansión USB-87P para módulos de I/O I-87K. Elíjalos para montajes portátiles y portátiles de trabajo.
• Módulos de I/O Ethernet: la serie ET-2200 con entradas analógicas de alta velocidad (ET-2217H), RTD (ET-2215H) y termopar (ET-2218HS-16), versiones PoE con prefijo PET- y los módulos DAQ PET-7H16M y PET-7H24M. Elíjalos cuando la medición deba situarse cerca del objeto de ensayo.

Envíe su lista de señales, rangos, velocidades de muestreo y distancias a nuestro equipo de ventas técnicas, y le propondremos una combinación adecuada.