Đo lường công cụ ảo là gì?

Việc sử dụng rộng rãi PC trong 20 năm qua đã tạo ra một cuộc cách mạng trong lĩnh vực công cụ kiểm tra. Một trong những phát triển quan trọng là kết quả của sự phổ biến của PC là khái niệm về các công cụ thực tế ảo. Điều này mang lại một số lợi ích cho các kỹ sư và nhà khoa học muốn tăng năng suất, độ chính xác và hiệu suất.

Một công cụ ảo bao gồm một máy tính hoặc máy trạm tiêu chuẩn công nghiệp được trang bị phần mềm ứng dụng mạnh mẽ. Phần cứng chi phí thấp, chẳng hạn như bo mạch plug-in và phần mềm trình điều khiển, hoạt động cùng nhau để thực hiện các chức năng của các công cụ truyền thống. Thiết bị đo lường ảo đại diện cho sự thay đổi cơ bản từ hệ thống thiết bị đo lường truyền thống dựa trên phần cứng sang hệ thống dựa trên phần mềm. Mặc dù công nghệ PC và mạch tích hợp đã phát triển vượt bậc trong hai thập kỷ qua, nhưng phần mềm mới là động lực thực sự để tạo ra các công cụ ảo dựa trên phần cứng mạnh mẽ này. Điều này cho phép đổi mới và giảm đáng kể chi phí. Với các thiết bị ảo, các kỹ sư và nhà khoa học có thể tạo ra các hệ thống đo lường và tự động hóa đáp ứng chính xác nhu cầu của họ (do người dùng xác định) thay vì bị giới hạn bởi các công cụ chức năng cố định truyền thống (do nhà sản xuất xác định).

Tài liệu này mô tả các công cụ lập trình mạnh mẽ. Phần cứng thu thập dữ liệu linh hoạt và máy tính cá nhân là những thành phần thiết yếu cho các phép đo ảo. Sức mạnh tổng hợp giữa các thành phần này mang lại những lợi thế mà các phép đo truyền thống không thể sánh kịp.

Công cụ ảo so với nhạc cụ truyền thống

Các công cụ truyền thống có thể được sử dụng một mình, chẳng hạn như máy hiện sóng và máy tạo dạng sóng, có hiệu quả cao, đắt tiền và được thiết kế để thực hiện một hoặc nhiều tác vụ cụ thể theo chỉ định của nhà sản xuất. Tuy nhiên, người dùng thường không thể mở rộng hoặc tùy chỉnh các công cụ này. Các nút và núm trên dụng cụ, mạch bên trong và các chức năng có sẵn cho người dùng đều dành riêng cho các đặc điểm của công cụ. Ngoài ra, các công nghệ đặc biệt và các thành phần đắt tiền phải được phát triển để tạo ra các công cụ này. Điều này làm cho nó rất tốn kém và chậm thích nghi.

Các thiết bị ảo, vì chúng hoạt động trên PC, được hưởng lợi từ công nghệ mới nhất được cài đặt trong PC thông thường. Những tiến bộ về công nghệ và hiệu suất này đang nhanh chóng thu hẹp khoảng cách giữa các thiết bị độc lập và PC. Nó bao gồm các bộ vi xử lý mạnh mẽ như Pentium 4 và các hệ điều hành và công nghệ khác nhau như Microsoft Windows XP, .NET và Apple Mac OS X. Các nền tảng này cũng cung cấp khả năng truy cập dễ dàng vào các công cụ mạnh mẽ như internet. Các nhạc cụ truyền thống thường thiếu tính di động. Trong khi các thiết bị ảo chạy trên máy tính xách tay tự động di động.

Các kỹ sư và nhà khoa học có nhu cầu Các ứng dụng và yêu cầu thay đổi nhanh chóng. Cần có sự linh hoạt để xây dựng các giải pháp của riêng họ. Bạn có thể tùy chỉnh công cụ ảo theo nhu cầu cụ thể của mình mà không cần phải thay đổi hoàn toàn thiết bị, vì phần mềm ứng dụng được cài đặt trên PC và có nhiều lựa chọn phần cứng plug-in.

Linh hoạt

Ngoài các thành phần và mạch chuyên dụng được tìm thấy trong các nhạc cụ truyền thống, Kiến trúc chung của một công cụ độc lập rất giống với một công cụ ảo trên PC. Cả hai đều yêu cầu ít nhất một bộ vi xử lý. Cổng giao tiếp (ví dụ: cổng nối tiếp và GPIB) và khả năng hiển thị, bao gồm cả các mô-đun thu thập dữ liệu. Điều làm nên sự khác biệt của nó là tính linh hoạt và thực tế là bạn có thể chỉnh sửa và tùy chỉnh công cụ để đáp ứng nhu cầu cụ thể của mình. Các thiết bị truyền thống có thể có mạch tích hợp để thực hiện một tập hợp các chức năng xử lý dữ liệu cụ thể. Trong các công cụ ảo, các chức năng này được thực hiện bởi phần mềm chạy trên bộ xử lý của PC. Bạn có thể dễ dàng mở rộng bộ chức năng. Nó chỉ giới hạn ở sức mạnh của phần mềm được sử dụng.

Chi phí thấp hơn

Bằng cách sử dụng giải pháp thiết bị đo lường ảo. Bạn có thể giảm chi phí đầu tư, chi phí phát triển hệ thống và chi phí bảo trì hệ thống. Đồng thời giúp cải thiện thời gian đưa ra thị trường và chất lượng sản phẩm của chính bạn.

Phần cứng plug-in và nối mạng

Nhiều loại phần cứng để lựa chọn Hoặc cắm vào máy tính hoặc truy cập qua mạng. Các thiết bị này có khả năng thu thập nhiều loại dữ liệu với chi phí thấp hơn đáng kể so với các thiết bị chuyên dụng, khi công nghệ mạch tích hợp phát triển và các thành phần hoàn thiện trở nên rẻ hơn và hiệu quả hơn. Các bo mạch sử dụng các thành phần đó đã phát triển tương ứng. Những tiến bộ công nghệ này đã giúp cải thiện tốc độ thu thập dữ liệu, độ chính xác của phép đo, độ phân giải và tách tín hiệu.

Nó phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể. Phần cứng bạn chọn có thể bao gồm đầu vào hoặc đầu ra tương tự. Đầu vào hoặc đầu ra kỹ thuật số Bộ đếm Nhiều loại bo mạch và phần cứng có thể có một hoặc nhiều tính năng này.

Phần mềm đo lường ảo

Phần mềm là thành phần quan trọng nhất của một công cụ thực tế ảo. Với các công cụ phần mềm phù hợp Các kỹ sư và nhà khoa học có thể tạo ra các ứng dụng của riêng họ một cách hiệu quả. Bằng cách thiết kế và tích hợp các quy trình làm việc mà một quy trình cụ thể yêu cầu. Họ cũng có thể tạo giao diện người dùng phù hợp nhất với mục đích của ứng dụng và ai sẽ tương tác với nó. Họ có thể xác định cách thức và thời điểm ứng dụng sẽ nhận dữ liệu từ thiết bị. Cách dữ liệu được xử lý, quản lý và lưu trữ cũng như cách hiển thị kết quả cho người dùng.

Với phần mềm mạnh mẽ Bạn có thể xây dựng trí thông minh và khả năng ra quyết định vào các thiết bị của mình để chúng có thể thích ứng khi tín hiệu đo được thay đổi vô tình hoặc khi cần nhiều hơn hoặc ít hơn sức mạnh xử lý.

Một trong những ưu điểm chính của phần mềm là khả năng phân đoạn Khi xử lý các dự án lớn. Các kỹ sư và nhà khoa học thường chia công việc của họ thành các tiểu đơn vị có thể được giải quyết theo chức năng của chúng. Các phân khu này dễ quản lý hơn và dễ kiểm tra hơn vì chúng làm giảm sự phụ thuộc lẫn nhau có thể gây ra hành vi không mong muốn. Bạn có thể thiết kế một công cụ ảo để giải quyết từng vấn đề phụ này. Sau đó, chúng được kết hợp thành một hệ thống hoàn chỉnh để giải quyết các vấn đề lớn. Sự dễ dàng mà công việc này được phân chia phụ thuộc rất nhiều vào kiến trúc cơ bản của phần mềm.

Ứng dụng phân tán

Các công cụ ảo không chỉ giới hạn ở PC độc lập. Trên thực tế, với những tiến bộ mới nhất trong công nghệ mạng và Internet, Internet là một nơi tuyệt vời để bắt đầu. Tạo ra nhiều công cụ khác nhau. Khai thác sức mạnh của kết nối để chia sẻ công việc nhiều hơn. Các ví dụ phổ biến bao gồm siêu máy tính. Các thiết bị giám sát và điều khiển phân tán, bao gồm hiển thị dữ liệu hoặc kết quả từ nhiều vị trí.

Các phép đo ảo trong các quy trình kỹ thuật

Các công cụ ảo mang lại những lợi thế đáng kể ở mọi giai đoạn của quy trình kỹ thuật, từ nghiên cứu và thiết kế đến thử nghiệm sản xuất.

Nghiên cứu và thiết kế

Trong nghiên cứu và thiết kế Các kỹ sư và nhà khoa học cần có khả năng phát triển và tạo nguyên mẫu nhanh chóng. Với các công cụ ảo, bạn có thể phát triển các chương trình. Đo từ thiết bị để kiểm tra nguyên mẫu và phân tích kết quả một cách nhanh chóng, tất cả chỉ bằng một phần nhỏ thời gian cần thiết để tạo thử nghiệm bằng thiết bị truyền thống. Khi bạn cần sự linh hoạt Đó là lý do tại sao một nền tảng mở mở rộng quy mô là điều cần thiết, từ máy tính để bàn đến hệ thống nhúng đến mạng phân tán.

Các yêu cầu nghiêm ngặt của nghiên cứu và phát triển (R&D) đòi hỏi tích hợp phần mềm và phần cứng liền mạch. Cho dù bạn muốn kết nối một thiết bị độc lập bằng GPIB hay nhận tín hiệu trực tiếp vào máy tính có bo mạch thu và phần cứng điều hòa tín hiệu, bạn có thể sử dụng tín hiệu để cải thiện hệ thống của mình.

Thử nghiệm và xác nhận phát triển

Với sự linh hoạt và hiệu suất của các công cụ thực tế ảo. Bạn có thể dễ dàng tạo các quy trình kiểm tra phức tạp. Để kiểm tra xác minh thiết kế tự động Bạn có thể tạo quy trình kiểm tra và tích hợp phần mềm như National Instruments TestStand, cung cấp các tính năng quản lý kiểm tra mạnh mẽ. Một trong những lợi ích của các công cụ này trong toàn tổ chức là sử dụng lại mã. Bạn phát triển mã trong quá trình thiết kế, và sau đó áp dụng các chương trình tương tự này vào một công cụ thực tế để xác thực. Thử nghiệm hoặc sản xuất

Thử nghiệm sản xuất

Giảm thời gian kiểm thử và đơn giản hóa quy trình kiểm thử là mục tiêu chính trong kiểm thử sản xuất. Các công cụ ảo hóa được tích hợp với phần mềm quản lý kiểm thử hiệu suất cao cung cấp hiệu suất cao để đáp ứng những nhu cầu đó. Các thiết bị này đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về thông lượng với động cơ đa luồng tốc độ cao để chạy đồng thời nhiều trình tự thử nghiệm.

Công cụ ảo vượt trội so với máy tính cá nhân

Gần đây, Công nghệ PC thương mại đang ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong các hệ thống nhúng. Ví dụ: Windows CE, bộ xử lý Intel x86, bus PCI và CompactPCI và Ethernet để phát triển nhúng. Điều này đã dẫn đến việc mở rộng nhiều hơn cho các khả năng nhúng và thời gian thực.

Một ví dụ về một thay đổi công nghệ lớn đã ảnh hưởng đến sự phát triển của các hệ thống nhúng là mạng và web. Ethernet đã trở thành cơ sở hạ tầng mạng tiêu chuẩn cho các công ty trên toàn thế giới. Ngoài ra, sự phổ biến của giao diện web trong thế giới PC đã mở rộng sang sự phát triển của điện thoại di động, PDA và hiện bao gồm các hệ thống thu thập và điều khiển dữ liệu công nghiệp.

Trong quá khứ Hệ thống nhúng đề cập đến hoạt động biệt lập, hoặc tốt nhất là kết nối cấp thấp với các thành phần bên ngoài thông qua bus thời gian thực. Nhưng bây giờ, Nhu cầu ngày càng tăng về thông tin ở tất cả các cấp của tổ chức (và trong các sản phẩm tiêu dùng) Điều này làm cho nó cần thiết để kết nối một hệ thống nhúng với mạng. Đồng thời, nó vẫn đảm bảo hoạt động đáng tin cậy và thường xuyên theo thời gian thực.

Bởi vì phần mềm công cụ ảo có thể kết hợp một môi trường phát triển duy nhất cho cả máy tính để bàn và hệ thống thời gian thực bằng cách sử dụng công nghệ biên dịch đa nền tảng, bạn có thể tận dụng máy chủ web tích hợp của phần mềm máy tính để bàn và các chức năng mạng thân thiện với người dùng, đồng thời nhắm mục tiêu các hệ thống nhúng và thời gian thực.

Phát triển hệ thống nhúng là một trong những lĩnh vực kỹ thuật phát triển nhanh nhất và nó sẽ tiếp tục phát triển trong tương lai gần, khi người tiêu dùng yêu cầu ô tô, thiết bị, nhà cửa thông minh hơn, v.v.

Các thiết bị đo lường thực tế ảo thế hệ mới cần tích hợp công nghệ mạng để có thể tích hợp Bluetooth, Ethernet không dây và các tiêu chuẩn khác một cách nhanh chóng và dễ dàng. Ngoài việc sử dụng các công nghệ này, Phần mềm đo lường ảo cũng yêu cầu cách tiếp cận tốt hơn để mô tả và thiết kế các mối quan hệ thời gian và đồng bộ hóa giữa các hệ thống phân tán một cách dễ sử dụng. Để giúp tăng tốc độ phát triển và kiểm soát các hệ thống nhúng này.

Khái niệm đo lường ảo tích hợp phần mềm và phần cứng Vì ảo hóa cung cấp nhiều tùy chọn và khả năng để phát triển nhúng, điều quan trọng là các nhà phát triển nhúng phải hiểu và xem xét các công cụ này.

Kết luận

Các hệ thống thiết bị đo lường ảo không ngừng phát triển với công nghệ máy tính tiên tiến và cho phép bạn xây dựng và tùy chỉnh hệ thống của riêng mình dựa trên một khuôn khổ mở. Khái niệm này không chỉ đảm bảo rằng công việc của bạn sẽ vẫn tồn tại trong tương lai mà còn mang lại sự linh hoạt để thích ứng và mở rộng phạm vi của nó theo nhu cầu thay đổi.