NI DAQ

LabVIEW基本講座ハードウェア編2

この章では、LabVIEWを使用したデータ集録を学びます。
LabVIEWでは、多種の計測デバイスに対応しています。
今回は、NI社製のDAQデバイスを使用します。

DAQとは

Data AcQuisitionの略で、データ集録を意味します。​電圧、​電流、​温度、など​​を記録して​計測​する​プロセスのことです。​

NI DAQデバイス

NI社が販売しているDAQ装置です。​電圧、​電流、​温度、​圧力、​音など多用途に対応してデバイスが用意されています。プラットフォームはPCベースでPXI、PCI、FPGA、USBと用途に合わせて選択できます。
開発言語はLabVIEWを始め、Python、​ANSI C、​C#、.NETに対応しています。

NI DAQmx

NI社が提供しているデータ収集ドライバソフトになります。NI DAQデバイスを使用する場合は、使用するPCにインストールしておく必要があります。
NI DAQデバイスを購入するとインストーラCDが付属されています。NIサイトより無償でダウンロードすることもできます。

NI DAQmxドライバダウンロードページ

NI社サイト https://www.ni.com/ja-jp/support/downloads/drivers/download.ni-daqmx.html

ダウンロードしたexeファイルを実行します。表示されるインストール画面に従って「次へ」ボタンをクリックしていくとインストールできます。

USB-6008

今回、USBバスパワー仕様のDAQデバイスUSB-6008を使用します。
※2021年現在の最新モデルは、USB-6501となります。

USB-6008
モデルUSB-6008
ケースあり
バスコネクタUSB 2.0
シングルエンドアナログ入力チャンネル数8
差動アナログ入力チャンネル数4
最大サンプルレート100 kHz/秒
アナログ入力分解能12 ビット
アナログ出力チャンネル数2
最大アップデートレート10 kS/秒
入出力デジタルチャンネル数12
カウンタ/タイマ数1
前面接続タイプネジ留め式端子
対応電源入力バスパワー

構成

USB-6008ピン配置
名称説明
GNDグランド。シングルエンドアナログ入力測定、アナログ出力電圧、デジタル信号の基準となる電位
AIアナログ入力チャンネル。(かっこ)の表記は差動測定の場合の対となるチャンネルを表記しています。
AOアナログ出力チャンネル
Pポート。デジタルI/O チャンネル。
PFIトリガ信号を入力するチャンネル。
+2.5 V2.5Vの電圧信号を出力するチャンネル。(USB接続中常時出力)
+5 V5Vの電圧信号を出力するチャンネル。(USB接続中常時出力)

用語

シングルエンド

  • GND(0V)を基準に信号ラインと電位差を信号レベルとして扱う。
  • 基準を共通のGNDが使えるため、入力チャンネルを全て計測に使える。
  • ノイズの影響を受けやすい。

差動

  • 2つの信号ラインの電位差を信号レベルとして扱う。
  • 1つの測定に2本(+)(-)のチャンネルを使用するため、シングルエンド入力と比較して、使用できるチ入力チャンネル数が1/2になる。
  • ノイズの影響を受けにくい。

サンプリングレート

サンプリングレート(周波数)は、信号の取り込む率のことです。
信号を取り込むことをサンプリング(標本化)と言います。そのサンプリングを1秒間に行える回数がサンプリングレートです。

分解能

集録した信号などを計測できる能力値のことです。ビット数単位で表記されており、このビット数を2の累乗した値が分解単位になります。
例:分解能12ビットで0~10V範囲の電圧を測定した場合、10V÷ 4,096(2の12乗)=0.00244のため0.00244V(2.44mV)単位での測定可能です。2.44mV単位のため、4mVを集録した時は、4.88mVと表示されます。

シングルエンドと差動

シングルエンド 差動
1つ測定に(+)1チャンネルで、(-)はGNDで共通に使える。 1つの測定に対となる(+) (-)の2チャンネルを使う。使えるチャンネル数はシングルエンドの半分。
シングルエンド配線差動配線
(+) チャンネルとGND(0V)の電位差で測定結果を出力します。ノイズにより誤差が出ることがあります。(+) チャンネルと(-)チャンネルの電位差で測定結果を出力します。(+)チャンネルのノイズを(-)チャンネルで相殺できるため、ノイズによる誤差を抑えることが出来ます。
シングルエンドノイズ差動ノイズ

USB-DAQでは、隣チャンネルに入力された信号がノイズとなってしまうことがあるため、複数チャンネルでの測定は差動を推奨しています。

端子への接続

USB-6008の端子は、ネジ留め式端子となります。上部のネジを回すことでピンが上下します。

ネジ留め式端子

ピンを下部に下した状態で信号線/コネクタを挿入した後、ピンを上に上げて信号線を挟んで接続します。

ピンを上下

ネジ回し・ドライバー

ネジ回しは、先端3mmのマイナスドライバーを使用します。

ドライバー