MCC DAQ HATs

MCC 118 – 12 Bit Spannungsmessung
Eingänge Erfassungsrate Auflösung
8 SE analog 100 kS/s   12 Bit
MCC 128 – 16 Bit Spannungsmessung
Eingänge Erfassungsrate Auflösung
8 SE/4 DIFF analog 100 kS/s   16 Bit
MCC 134 – Thermoelemente erfassen
Eingänge Aktualisierungsintervall Auflösung
4 Thermoelemente 1 Sek.   24 Bit
MCC 152 – Spannungsausgabe & Digital I/O
Ausgänge Digital I/O Auflösung
2 analog 8 12 Bit
MCC 172 – Schall- und Schwingungsmessung mit IEPE-Sensoren
Eingänge Erfassungsrate Auflösung
2 IEPE 51,2 kS/s/Kanal 24 Bit

Unterstützung für den Raspberry Pi® in OEM / Mess- und Prüfanwendungen

Geschichte und Popularität des Raspberry Pi

MCC DAQ HATsUrsprünglich zielte der Raspberry Pi nicht auf die typischen Aufgabenfelder im Ingenieurbereich. Er wurde als billiger Computer gleich einem Wegwerfprodukt entworfen, um bei Kindern Interesse für das Programmieren zu wecken. Seit seiner Einführung im Jahre 2012 entwickelte sich der Raspberry Pi zu einer universellen Computerplattform, die sich bei den Verkaufszahlen nur hinter dem Microsoft Windows® PC und Apple Macintosh® einreihen muss. Über 35 Millionen Einheiten wurden bis heute verkauft und es wird geschätzt, dass bis zu 44 % der Raspberry Pis heute von "industriellen" Kunden gekauft werden. Ein leistungsstarker Funktionsumfang, die Raspberry Pi Fangemeinde und das 35€-Preisschild sind die Treiber für dieses enorme Wachstum. Der Raspberry Pi hat sich schnell gewandelt, von einem billigen Computer für Kinder über ein Hobby/Maker-Werkzeug zu zunehmendem Einsatz in industriellen/gewerblichen Bereichen.

Auch die aktuelle Pandemie hat zum Wachstum des Raspberry Pi beigetragen. Da immer mehr Menschen von zu Hause aus arbeiten, ist die Nachfrage nach kleinen kostengünstigen Engineering-Projekten in die Höhe geschnellt. Der Raspberry Pi ist zu einer idealen Ergänzung für diese Art von Anwendungen geworden und hat Programmieren und Engineering noch zugänglicher gemacht.

Messtechnik für den Raspberry Pi

Der Raspberry Pi besitzt keine integrierten Funktionen für Prüf- und Messaufgaben wie Analog/Digital-Wandler (ADCs), Digital/Analog-Wandler (DACs) oder geeignete Digital Ein- und Ausgänge (DIO). Diese Funktionen können jedoch über die 40-polige GPIO-Schnittstelle ergänzt werden. Ein Gerät, das direkt über die 40-polige Steckerleiste auf dem Raspberry Pi angebunden ist, wird als HAT (Hardware Attached on Top) bezeichnet.

Mit den Jahren wurden meist von Einzelpersonen Open Source Entwicklungen veröffentlicht. Kleine Unternehmen haben preisgünstige HATs für die unterschiedlichsten Aufgaben verkauft, auch inklusive Unterstützung für analog und digital I/O. Diese Entwicklungen und Produkte genügen den Anforderungen in Ausbildung, im Hobbyumfeld und für den Maker-Markt, für den professionellen Einsatz in Prüf- und Messanwendungen besitzen sie jedoch einige ernst zu nehmende Unzulänglichkeiten. Die meisten dieser Geräte werden teilmontiert geliefert, ohne Spezifikationen und Programmierunterstützung und ohne ein Leistungsversprechen, das nur durch eine sorgfältige Gerätevalidierung garantiert werden kann.

MCC DAQ HATs

Um Messtechnikprodukte in professioneller Qualität auf der Raspberry Pi-Plattform einzuführen, hat Measurement Computing (MCC) die DAQ HATs entwickelt. Diese HATs bieten Spezifikationen und Genauigkeiten vergleichbar zu den MCC-Messgeräten mit USB- und Ethernet-Schnittstellen mit Auflösungen bis 24 Bit und Abtastraten bis zu 100 kS/s.

MCC hat fünf Produkte für Aufgaben in der Prüf- und Messtechnik entsprechend dem Raspberry Pi HAT Standard entwickelt. Diese Geräte bieten Funktionen zur Messdatenerfassung wie analog und digital I/O in einem kompakten stapelbaren Format.

HATs für Spannungsmessung
MCC 118 ist ein 8-Kanal-HAT für Spannungsmessung. Es erlaubt die Erfassung von Messdaten mit 12 Bit Auflösung und einer Summenabtastrate von 100 kS/s. Acht Module können auf einem einzelnen Raspberry Pi übereinander gestapelt werden zu einem System mit bis zu 64 Kanälen zur Erfassung von Messdaten mit einer Gesamtrate von 320 kS/s.

MCC 128 besitzt 8 analoge Eingänge mit einer Auflösung von 16 Bit und einer maximalen Abtastrate von 100 kS/s. Für präzise Messungen können mehrere Eingangsbereiche ausgewählt werden.
HAT für Spannungsausgabe und Digital I/O
MCC 152 bietet zwei analoge Ausgabekanäle mit 12 Bit und zusätzliche acht 5 V bzw. 3,3 V DIO-Kanäle zum Aufbau eines multifunktionalen Raspberry Pi Mess- und Steuerungssystems.

HAT für Thermoelement-Messungen
MCC 134 wurde für Temperaturmessungen entwickelt und bietet vier Eingänge für den Direktanschluss von Thermoelementen. 24-Bit Auflösung und die Kaltstellenkompensation garantieren hohe Genauigkeit. Der Thermoelement-Typ kann für jeden Kanal ausgewählt werden. MCC besitzt langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von Messgeräten für Thermoelemente. Thermoelemente stellen eine preisgünstige und flexible Möglichkeit zur Temperaturmessung dar, die präzise Erfassung von Thermoelementen ist jedoch schwierig. Durch innovatives Design und umfangreiche Tests beherrscht MCC die Herausforderung, Thermoelemente in der unregulierten Umgebung des Raspberry Pi präzise zu messen.

HAT für IEPE-Sensoren
MCC 172 ist ausgelegt für Schall- & Schwingungsanwendungen. Das Modul bietet zwei Kanäle zur Erfassung von IEPE-kompatiblen Sensoren wie Beschleunigungsaufnehmer und Mikrofone ohne zusätzliche Signalkonditionierung. Die Eingänge werden simultan mit 24 Bit und Abtastraten bis 51,2 kS/s pro Kanal erfasst.

DAQ HATs können in einfachen Applikationen mit nur wenigen Spannungseingängen genauso verwendet werden wie in anspruchsvolleren Anwendungen mit bis zu 64 Kanälen und unterschiedlichen Signaltypen.

UL for Linux Die MCC DAQ HATs werden mit Software-Bibliotheken geliefert, die Python™ und C/C++® unterstützen und eine schnelle und einfache Entwicklung ermöglichen, sowie mit einer umfangreichen Dokumentation der Hardware und Softwareschnittstellen. Die DAQ HAT Software-Bibliothek wird von MCC entwickelt und supportet. Das Repository befindet sich auf GitHub, wo Benutzer die Bibliotheken, Beispiele, Firmware-Updates und mehr finden können:
https://github.com/mccdaq/daqhats

DAQ Anwendungen mit dem Raspberry Pi

Der Raspberry Pi ist eine gute Wahl für zahlreiche Anwendungen mit Messdatenerfassung. MCC DAQ HATs werden in unterschiedlichen Anwendungen und Branchen eingesetzt - in Labors, in Remote- und IoT-Lösungen, sowie OEM- und Embedded Systemen. Einige Einsatzgebiete und Beispiele im industriellen Umfeld sind angesiedelt in der Biomechanik, Windenenergie, Energieüberwachung, beim Condition Monitoring oder der vorausschauenden Wartung.

AC Energieüberwachung - IoT-Lösung mit MCC 118 und Raspberry Pi
Ein Mobilfunkunternehmen nutzte das MCC 118 für eine IoT-Lösung zur Überwachung und Analyse der externen Stromversorgung seiner Einrichtungen.

Permeameter mit MCC 118, MCC 134 und Raspberry Pi
RO Scientific verwendete das MCC 118 HAT für Spannungsmessung und das MCC 134 HAT für Thermoelementmessung bei der Entwicklung eines Permeameters, der zur Prüfung von Gesteinsproben in der Öl- und Gasindustrie verwendet wird.

Maschinenüberwachung und Predictive Maintenance mit MCC 172, MCC 134 und Raspberry Pi
MCC 172 HAT für IEPE-Sensoren und MCC 134 HAT für Thermoelemente kommen zur Messung und Erfassung von Schwingungen und Temperaturen zum Einsatz, erforderlich für eine präzise Analyse und Überwachungsstrategie.

Neuromuskuläres Biomechanik-Testsystem mit MCC 172 und Raspberry Pi
Der Raspberry Pi und MCC 172 ermöglichten es Forschern, eine leichte und wearable Lösung zur Messung und Erfassung von dynamischen Bewegungen in der neuromuskulären Biomechanik zu entwickeln.