Bussysteme in der Messtechnik

So wählen Sie einen geeigneten Mess-Bus für ein Mess- und Testsystem

| Autor / Redakteur: Christian Korreng * / Hendrik Härter

Weitere Schnittstellen bei Messinstrumenten

Allgemeine Messinstrumente bieten häufig weitere Schnittstellen zum Anschluss an einen Steuerrechner. GPIB (IEEE488) gehört zu den älteren Schnittstellen, die in den 1960er Jahren von Hewlett-Packard zunächst als proprietärer HP-IB entwickelt wurden. In den 1970ern reichte HP den Bus zur Standardisierung bei IEEE ein, der sehr schnell als General Purpose Interface Bus seinen Siegeszug durch die Messtechnik antrat. Bis heute sind trotz überschaubarer Geschwindigkeit und eingeschränkter Möglichkeiten viele Instrumente mit dieser Schnittstelle ausgestattet.

Auch RS232 ist eine aus der Computerwelt bekannte Schnittstelle, die aus den 1960er Jahren stammt. Die Geschwindigkeit der Schnittstelle ist verglichen mit anderen verfügbaren Schnittstellen die langsamste und wurde bei Messinstrumenten wie in der Computerwelt nahezu komplett durch die USB-Schnittstelle ersetzt. In der Messtechnik gibt es ebenfalls komplette Messinstrumente, die auf USB 2.0 und in Zukunft sicherlich auf USB 3.x aufsetzen.

Die hohe Datenrate des aktuellen seriellen Busses ist eine günstige Schnittstelle für räumlich begrenzte Messaufbauten. Die Messtechnik hat USB mit dem Software-Protokoll USB TMC erweitert. Damit lassen sich USB-Instrumente auf die gleiche Art wie GPIB-Instrumente steuern. Häufig stellen GPIB, RS232 oder USB gute Alternativen dar, um LXI oder PXI basierte Systeme mit besonderen oder existierenden Messgeräten zu ergänzen.

Zahlreiche Varianten aus dem PCI-Standard

Bereits Anfang der 1990er Jahre wurde in der PC-Technik der PCI- (Peripheral-Component-Interconnect-)Standard vorgeschlagen, der bis Mitte der 1990er den zuvor vorherrschenden ISA-Bus ablöste. Bereits zu dieser Zeit begann man, PC-Einschubkarten mit messtechnischer Funktionalität zu entwickeln. Kleinere Aufgabenstellungen konnten so schnell und kostengünstig realisiert werden. Aus dem PCI-Standard wurden zahlreiche Varianten entwickelt, so der PCI-X, PC-Card/Cardbus für Notebooks.

Für die Messtechnik relevant sind heute Compact-PCI (cPCI) und PCI-Express (PCIe). Keiner dieser Standards hat Bedeutung für komplexere messtechnische Anforderungen. Einzig der Ableger ATCA wurde weiterentwickelt und wird in exotischen MTCA- und in AXIe-basierter Messtechnik eingesetzt. PXI(e) hat sich als messtechnische Spezialisierung auch für komplexe Aufgabenstellungen aus dem PCI-Bus entwickelt.

Der VXI-Bus bietet eine dynamische Adressierung

Der VME Extension for Instrumentation-Bus (VXI-Bus) war in der industriellen Messtechnik ein sehr verbreitetes Einschubsystem mit Modulen. Er geht auf die Entwicklung einiger Messtechnikfirmen aus dem Jahre 1985 für das US-Militär zurück. 1987 wurde der Bus vom IEEE standardisiert und im Rahmen des VXI-Konsortiums vorangetrieben. Der VXI-Bus stellt eine, für die Messtechnik, modifizierte Version des VME-Busses dar. Dieser war ursprünglich speziell für den Einsatz mit Motorolas 68000er Prozessoren entwickelt worden.

Im Gegensatz zum VME-Bus besitzt der VXI-Bus eine dynamische Adressierung mit manuellen Adress- und Interrupt-Vergaben. Damit sollen Fehlfunktionen aufgrund von Doppeladressierungen vermieden werden. Dieses Konzept wurde später auch für PCs beim Wechsel vom ISA zum PCI-Bus verfolgt. Heute sind noch einige VXI-Systeme im Einsatz. Neue Systemplattformen werden vermehrt auf allerdings Standards wie LXI und PXI aufgesetzt.

Im Jahr 2009 kam der jüngste Messtechnikbus auf den Markt: Mit Advanced TCA Extensions for Instrumentation and Test versuchte man, alles unter einen Hut zu bringen. Grundsätzlich auf ATCA aufbauend, dürfen PXI und LAN kombiniert werden, wobei die Kartenstruktur und die Selbstbezeichnung, als größerer Bruder von PXI, die Orientierung vorgeben. Adressaten des ATCA sind speziell die Märkte Aerospace Defense oder Halbleitertest, da beide besonders hohe Geschwindigkeiten fordern.

* Christian Korreng ist als Vertriebsspezialist für elektrische Sicherheits- und Funktionstests am Standort in Sindelfingen tätig.

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