MCC DAQ HATs

MCC 118 – 电压测试HAT模块
模拟输入 采样率 分辨率
8 通道 100 kS/s   12位
MCC 134 – 热电偶测量 HAT模块
模拟输入 采样间隔 分辨率
4 通道热电偶 1秒 24位
MCC 152 – 电压信号输出和数字IO HAT模块
模拟输出 数字 I/O 分辨率
2通道模拟 8通道 12位

支持基于树莓派(Raspberry Pi®)的OEM版本以及测试测量的应用

受欢迎的树莓派

MCC DAQ HATs树莓派平台获得的赞许越来越多。在设计领域中,凭借其强大的能力和低廉的价格,工程师正在研究它更多的应用方法。

在全球通用计算机平台范围内,树莓派的销量已经位列第三,它的排名仅次于 Microsoft® Windows® PC 和 Apple® Macintosh®;截至2017年已售出超过1250 万台。它成功的秘诀在于它的价格,性能和灵活性。对于只有220人民币的树莓派3 Model B+来说,它提供了64 位,四核 A R M 处理器,千兆以太网,无线连接,蓝牙,4个USB端口,micro SD插槽和HDMI接口。

尽管,树莓派的设计针对的是教育市场,旨在向全球学生传授计算机科学技术,但现在它已迅速扩展到教育市场以外的领域,并逐步扩展到工业/商业市场中。

MCC和树莓派产品设计

树莓派的强大功能和多样的能力已经广泛应用于整个工业中,其中Measurement Computing已经将树莓派集成到我们的 WebDAQ 系列 数据记录器中。基于树莓派3和数据采集设备,MCC已研发出高性能 WebDAQ 504 声学 /振动记录仪。该设备可获取并记录 24 位数据,具备4路通道,且每通道均可进行 FFT 数学分析,同时将数据显示在Web服务器的 UI界面上。树莓派在高性能处理器,专业工程应用中的成功,证明了它一直处于工业设计中OEM首选的地位。

树莓派在测试和测量中的地位

虽然树莓派本身并没有内置的测试和测量模块,如模数转换器(ADC),数模转换器(DAC)或条件数字输入和输出(DIO)。但是,可以通过USB 端口或支持SPI和I2C的 GPIO 的40-pin 接头扩展这些功能。直接和树莓派GPIO 进行堆栈式连接的设备称为HAT(Hardware Attached on Top)。

随着多年的发展,越来越多的创客发布开源的设计,以及小型公司开始出售多任务的低成本 HAT模块,包括支持模拟和数字的输入输出模块。这些设计和产品足以应对教育领域用户及爱好者,但在专业的测试和测量应用方面存在严重缺陷。现有的HATs中,多数产品是简单组装制成,没有详细说明或编程支持,同样不能进行产品的校准,从而保障产品的性能。

产品的验证是设计过程中至关重要的一步,因为产品的验证遵循质量指标并且产品按指定的方式执行。如果没有此过程,从产品中获取的数据是不精准的。如果将数据公布或用于关键设计决策,其结果是存在风险的。MCC与其它测试测量公司都进行了详细的设计与详尽的验证,使得具有开源设计且低成本的树莓派HATs在与商业测量产品的比较中凸显而出。

MCC 树莓派应用上的支持

为了将专业品质的测量产品带入树莓派平台,Measurement Computing发布了可适用于Linux的通用库(UL for Linux) 和专门针对专业测试和测量应用的HAT系列。

UL for Linux是一种开源的Linux库,支持MCC多数USB 设备,并为Python™和C/C++®提供了编译接口。该库已经在多个Linux发行版上得到验证,包括Raspbian®,这是树莓派计算机上最受欢迎的发行版。UL for Linux和 MCC丰富的USB DAQ设备选择,极大地扩展了树莓派计算机的功能。

虽然,USB是多应用领域中连接DAQ设备的首选方式,但它仍然需要额外的电缆和外壳。当外形尺寸因素对设 计显得至关重要时,HAT方案将是合适的选择。

MCC的 HAT系列专注于测试和测量和OEM/ODM市场。MCC DAQ HATs具有高质量的Python和C/C++的软件库,便于快速轻松地开发。与其它MCC产品一样,DAQ HATs在美国设计,采用通过验证的经销商提供的部件,整套产品经过全面测试,并提供1年保修服务。

适用于Linux的通用库 (UL for Linux)

UL for Linux UL for Linux 是一个易于使用的开源库,其结构类似于MCC的Windows产品 (UL库)。它支持多数MCC USB设备,并附带完整的文档和Python,C/C++的大量示例。通过详尽的验证流程确保 Linux通用库的质量,且在全部类型的设备上验证所有功能。验证流程可扩展到示例程序和受欢迎的Linux发行版的安装。

Hardware Attached on Top – MCC DAQ HATs模块

Measurement Computing现已宣布推出三款符合树莓派HAT标准的测试和测量应用产品。这些设备以小型,可堆叠的形式提供数据采集功能,新的产品一如既往的继承了MCC近30年的质量保证和全面的技术支持。

MCC 118 允许用户以100 KS/s的总吞吐量测量共计8路单端信号数据。同时可以在单个树莓派上堆叠8个 HAT,以创建一个64通道设备,最高以320KS/s的采样 组合速率读取数据。

MCC 152 提供2路12位模拟信号输出通道以及8路5V或 3.3V DIO通道,可以创建完整的多功能树莓派测量和控制系统。

MCC 134 提供4路24位热电偶输入,可测量多种最受欢迎的热电偶类型,包括J,K,R,S,T,N,E以及B型。每种通道类型都可以基于自身来选择。

构建与购买 – 决策因素

无论是个人使用还是团队使用,是自行构建还是购买,都需要清楚购买成本、理解设计原理、考虑对应风险、了解个人能力或团队技术水平。

如上所述,许多工程师利用树莓派HAT模块开源的设计构建系统。这样的开发过程需要多重的技术,其中包括理解SPI或I2C编程芯片,本地采购零件(或购买套件)和焊接等技能。不可否认的是,对于那些有信心并喜欢搜索交流平台以获得编程建议和示例的人来说,这是一个有趣的挑战。

用户的技能水平,设备的复杂性,完成项目所需的时间,预算和故障成本都会影响到构建与购买决策中。 由于学习是关键目标,因此选择搭建设备的用户更多倾向于个人和教育市场;然而工业/商业市场更多的是选择直接购买设备,其中有效使用资源和更快的上市时间则是关键因素。

构建与购买 – 波形采集设备

为了解释复杂器件的构建与购买决策,请参考MCC 118 HAT的设计,其中单个HAT采集速率为100 KS/s,堆叠板采集速率高达320 KS/s。虽然树莓派具有四核处理器,可提供足够的处理能力及单点测量, 但它仍然无法提供足够的处理能力来维持MCC 118的高采集速度。

想要以高速率采集数据的唯一解决方案是使用具有 MCC特有微处理器的MCC 118,以确保无间隙,准确的数据流。MCC 118提供了第二个处理器,这样增加了额外的复杂性。只有在系统设计,固件和软件开发方面非常熟练的团队才有能力做出这样的设计。

除了实施解决方案所需的高级技能之外,像MCC 118这样更复杂的电路板也需要相应数量的设备验证。在设备验证过程中,需要创建出完整的文档,以便他人可以有效地使用。

如上文提到,诸如MCC 118之类的产品,它的开发需要大量的时间和资源。因此,相对于独立构建设备,从具有高质量的供应商购买产品显得更加经济实惠。

更多信息

• 树莓派社区(树莓派技术支持): https://talk.quwj.com/

• 树莓派实验室(树莓派教程): http://shumeipai.nxez.com/