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National Instruments hat seine CompactDAQ-Plattform um ein flexibles
Stand-alone-System für Messungen im Bereich Automotive und die Daten-
protokoll ierung im Allgemeinen erweitert. Das neue System verfügt nun
über integrierte Multicore-Verar-
beitung sowie Onboard-Speicher.
Dadurch ist es erstmals möglich,
ein Embedded-Betriebssystem
auf dem Gerät zu install ieren,
so dass Mess- und Proto-
koll ierungssoft-
ware unmittelbar
vor Ort einge-
setzt werden
kann.
Fahrzeuge werden immer intelligenter und komple-
xer. Sie stellen Funktionen wie z. B. eine automa-
tische Einparkhilfe, eine Fahrerzustandserken-
nung und einen aktiven Totwinkel-Assistenten bereit.
Da viele dieser neuen Funktionen einen direkten Ein-
fluss auf die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer haben,
ist ein sorgfältiger Test aller Systemkomponenten von
besonderer Bedeutung. Von Ingenieuren wird also
erwartet, dass sie komplexere Fahrzeuge mit höheren
Sicherheitsstandards testen, ohne dafür zusätzliche Zeit
und letztlich auch Geld in die gewissenhafte Prüfung zu
investieren. Aufgrund der steigenden
Komplexität und der Forderung nach
kürzeren Testzeiten werden intelligen-
tere Systeme für das Datenloggen
benötigt, die im Hinblick auf anspruchsvolle
Anforderungen im Bereich Datenerfassung erweitert
werden können.
Nicht nur, dass das Testen in diesem schnelllebigen Umfeld
eine Vielzahl unterschiedlichster Messungen und eine
sofortige Datenanalyse erfordert, den Systemen wird auch
ein extremes Maß an Flexibilität abverlangt. So müssen bei
Messungen im Fahrzeug in der Regel verschiedene CAN-
Nachrichten zusammen mit Temperatur-, Schwingungs-
und weiteren Sensormessungen durchgeführt werden.
Anforderungen können sich dahingehend ändern, dass
unterschiedliche Messungen, die Anzahl der Kanäle oder
auch die Integration von Messgeräten des Kunden erfor-
derlich sind. Da sich die Ansprüche im Bereich Test in
einem solch rasanten Tempo weiterentwickeln, muss eine
Datenlogging
der neuesten Generation
N E U E G E N E R A T I O N V O N P R Ü F S Y S T E M E N F Ü RT E S T S I N U N D A N F A H R Z E U G E N
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Lösung für das Datenloggen hohen Leistungsmaßstäben
genügen und sogleich jederzeit an sich ändernde Bedin-
gungen anpassbar sein.
Intelligente, robuste Plattform für das
Datenloggen
Mit der Weiterentwicklung und der zunehmenden Verbrei-
tung von Technologien wie der Cloud und mobilen Geräten,
wie Tablets und Smartphones, erhoffen sich Fahrzeugin-
genieure auch mehr von ihren Systemen für die Datenpro-
tokollierung. Mobile Geräte ermöglichen es, leichter und
von nahezu überall auf Informationen zuzugreifen. Deshalb
erwarten auch immer mehr Ingenieure denselben beque-
men Zugang zu ihren Messdaten und Testergebnissen. Ein
Beispiel hierfür sind Messungen am Fahrzeug auf einer
Teststrecke, in deren Verlauf der Fahrer Fehler oder Alarm-
meldungen mit einem mobilen Gerät in Echtzeit verfolgen
und überwachen kann. National Instruments treibt die Ent-
wicklung der nächsten Generation von Systemen für das
Datenloggen voran: Das neue Stand-alone-System des NI
CompactDAQ bietet in Kombination mit der Software NI
LabVIEW und NI DIAdem ein äußerst leistungsstarkes,
erweiterbares und offenes System für die Datenprotokol-
lierung.
NI-CompactDAQ-System
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat NI seine
NI-CompactDAQ-Plattform um ein sehr leistungsfähiges
und flexibles Stand-alone-System für Messungen im
Bereich Automotive und die Datenprotokollierung im All-
gemeinen erweitert. Das neue NI-CompactDAQ-System
verfügt nun über integrierte Multicore-Verarbeitung sowie
Onboard-Speicher. Dadurch ist es erstmals möglich, ein
Embedded-Betriebssystem auf dem Gerät zu installieren,
so dass Mess- und Protokollierungssoftware unmittelbar
vor Ort eingesetzt werden kann. Im Gegensatz zu vielen
alternativen Lösungen im Bereich Datenprotokollierung,
die einen separaten PC für die Auswertung und Weiter-
verarbeitung benötigen, wird dank des Intel Core i7 Dual-
core-Prozessors mit 1,33 GHz die Online-Analysesoftware
direkt mit den Messungen kombiniert. Die Verarbeitungs-
leistung der Stand-alone-Variante des NI-CompactDAQ-
Systems spielt ihre Stärken insbesondere bei anspruchs-
vollen Anwendungen voll aus. Das Unternehmen Drivven,
Inc. nutzt beispielsweise die Stand-alone-Variante des NI
CompactDAQ für Messungen zur Optimierung des Motor-
managements (Bild 2). Dabei werden Parameter wie die
Temperatur der Kühlflüssigkeit, die Drosselklappenstellung
und der Ladedruck aufgezeichnet. Dank des leistungsstar-
ken Embedded-Prozessors kann das Unternehmen Analy-
sen des Verbrennungsvorgangs online durchführen, wofür
eine Reihe von Sensoren und CAN-Nachrichten ausgewer-
tet werden müssen. Bisher konnte Drivven die erforder-
lichen Messungen samt prozessorintensiven Analysen
nicht auf nur einem System durchführen. Die Stand-alone-
Variante des NI CompactDAQ reduzierte den Kostenauf-
wand, den Platzbedarf und die Komplexität des Prüfmittel-
aufbaus, die durch den Einsatz mehrerer Systeme zuvor
bestanden.
Direkte Datenprotokollierung
Das zuverlässige Speichern der Messdaten ist ein wesent-
licher Bestandteil eines jeden Systems für die Datenproto-
kollierung. Deshalb beinhaltet die Stand-alone-Variante des
NI CompactDAQ eine robuste Solid-State-Festplatte (SSD)
zur dauerhaften Datenspeicherung. Da die Festplatte nicht
aus beweglichen Teilen besteht, ist das Risiko eines
mechanischen Ausfalls geringer. Die Zuverlässigkeit des
Systems wird so um ein Vielfaches gesteigert. Das Spei-
chermedium kann auch extremen Stoß- und Schwin-
gungsbelastungen standhalten und unter rauen Betriebs-
bedingungen, z. B. in großer Höhe, verwendet werden.
Zusätzlich zur verbesserten Robustheit bieten Solid-State-
Festplatten weiteres Einsparpotenzial im Hinblick auf Prüf-
zeiten. Dies ist vor allem durch schnellere Softwarelade-
zeiten und Datei-I/O zu begründen. Auch mehr Zuverläs-
sigkeit und somit eine höhere Verfügbarkeit des Systems
verringern die gesamte Prüfdurchsatzzeit. Die Kombination
aus Embedded-Betriebssystem und Solid-State-Festplatte
zur direkten Datenprotokollierung auf dem Gerät macht aus
der Stand-alone-Variante des NI CompactDAQ ein äußerst
zuverlässiges und effizientes Datenloggersystem.
Bild 1: Das neue Stand-alone-NI-CompactDAQ-System ist eine leistungsstarke und flexible Lösung für das Datenloggen im Fahrzeug.
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Skalierbare Lösung mit hoher
Messtechnikqualität
Das Stand-alone-System des NI CompactDAQ bietet eine
modulare Plattform für das Datenloggen, die Anwender
entsprechend ihren Anforderungen anpassen können,
gepaart mit herausragender Messtechnik. Mehr als 50
Module der C-Serie von NI stehen für analoge und digitale
Ein- und Ausgänge sowie für die CAN- und LIN-Kommuni-
kation zur Verfügung. Die große Variantenvielfalt der I/O
ermöglicht schon heute über fünf Milliarden I/O-Kombina-
tionen. Durch austauschbare Module kann jederzeit auf
sich ändernde Messanforderungen schnell und einfach
reagiert werden, wodurch die Investition in die Plattform
mehr als erhalten bleibt. Je nach Art der Messung, ob mit
oder ohne Sensor, beinhalten die Module der C-Serie
bereits die erforderliche Signalkonditionierung in einem
einzigen robusten Paket. Gängige Analogeingangsmodule
bieten Signalkonditionierung für Messungen von Beschleu-
nigungsaufnehmern, Dehnungsmessstreifen, Kraftmess-
dosen, Mikrofonen und Thermoelementen.
Erweiterungsmöglichkeiten
Sollten die acht vorhandenen Steckplätze und die daraus
resultierenden über fünf Milliarden I/O-Kombinationen für
bestimmte Anwendungen tatsächlich nicht ausreichen,
lässt sich das Stand-alone-System auf über 1500 synchro-
nisierte Kanäle erweitern. Dazu können ohne zusätzliche
Hilfsmittel wie Schaltmodule und/oder Hubs bis zu sechs
zusätzliche NI-CompactDAQ-Chassis direkt über vier High-
Speed-USB- und zwei Gigabit-Ethernet-Anschlüsse (GigE)
ergänzt werden. Die integrierten USB-, Ethernet- und
seriellen Schnittstellen können auch zur Anbindung weite-
rer Geräte, wie externe Speichermedien, Kameras oder
GPS-Empfängern, genutzt werden. Besonders Kamerasys-
teme lassen sich einfach mit dem Datenlogger kombinie-
ren, wodurch Mess- und Videodaten leicht synchronisiert
und gemeinsam gespeichert werden können.
Zur Optimierung des Motormanagements nutzt Drivven,
Inc. diese Peripherieanschlüsse und integriert eine GigE-
Kamera sowie einen GPS-Empfänger, um Bild- und Posi-
tionsdaten synchron zu erfassen. Dadurch können Bilder
der Kamera, GPS-Positionswerte und die zu messenden
Motorparameter in eine exakte zeitliche Beziehung zuein-
ander gesetzt werden. Die modularen I/O und integrierten
Peripherieanschlüsse machen aus dem NI-CompactDAQ-
System eine flexible, skalierbare Stand-alone-Plattform, die
jederzeit mit den Anwendungsanforderungen wachsen
kann.
Flexible Softwarewerkzeuge
Systeme für das Datenloggen der nächsten Generation
stellen flexible, leistungsstarke Softwarewerkzeuge bereit,
die eine zügige Anwendungsentwicklung unterstützen und
sich zugleich in mobile Geräte und Cloud-Technologien
nahtlos integrieren lassen. Die Systemdesignsoftware Lab-
VIEW unterstützt die Erstellung maßgeschneiderter An-
wendungen für die Datenprotokollierung. Mit LabVIEW
lässt sich innerhalb kürzerer Zeit mehr erreichen als mit her-
kömmlichen Programmierwerkzeugen. Grund dafür sind
seine umfangreiche Umgebung für die Systementwick-
lung, die grafische Programmierung, über 760 Datenanaly-
sefunktionen und die nativ integrierten Visualisierungs-
möglichkeiten. LabVIEW übernimmt die maschinennahen
Programmieraufrufe, so dass das System des Anwenders
an sich im Laufe der Zeit ändernde Anforderungen und
technologische Entwicklungen angepasst werden kann. So
können beispielsweise LabVIEW-VIs, die für die USB-
basierte Variante des NI-CompactDAQ-Systems geschrie-
Bild 2: Die Firma Drivven nutzt die Stand-alone-Variante des NI CompactDAQ und LabVIEW für die Online-Analyse desVerbrennungsvorgangs zur Optimierung des Motormanagements.
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T ITEL lA U T O M O T I V E 11. 2 0 12 l45www.hanser-automotive.de
ben wurden, ohne Änderungen an der Software für die
Stand-alone-Variante wiederverwendet werden. Das Unter-
nehmen Integrated Test & Measurement (ITM) nutzt
bereits seit etlichen Jahren USB-basierte NI-CompactDAQ-
Systeme. Ingenieure von ITM entschieden sich für Stand-
alone-NI-CompactDAQ, um Abgassysteme für Fahrzeuge
zu testen. Die bereits vorhandene Software konnte ohne
jegliche Änderungen am Programmcode direkt auf dem
neuen Zielsystem ausgeführt werden, so dass die getätig-
ten Softwareinvestitionen zu 100 Prozent gewahrt blieben.
Ein weiteres leistungsstarkes Softwarewerkzeug für die
Programmierung der Stand-alone-Variante des NI Com-
pactDAQ ist das DAC-Modul (Data Acquisition and Control)
in DIAdem. Mit DIAdem-DAC können für beliebige benut-
zerdefinierte Anwendungen Daten erfasst, Abläufe gesteu-
ert und Messdaten grafisch dargestellt werden. Bei diesem
Modul handelt es sich um eine grafische, konfigurations-
basierte Softwareumgebung mit zahlreichen integrierten
Funktionen für die Signalanalyse. Diese Umgebung abstra-
hiert gängige Programmierkonzepte wie Schleifen und
Arrays, so dass der Anwender auch ohne Expertenwissen
im Bereich Programmierung eine Lösung für stetig wech-
selnde Anwendungsanforderungen implementieren kann.
Nachdem die Messwerte erfasst wurden, können die
Daten sofort durch die interaktiven Module in NI DIAdem
weiterverarbeitet werden. So lassen sich Messdaten
schnell sichten, analysieren und in entsprechende Berichte
überführen, auf Wunsch auch vollständig automatisiert. Die
Visualisierungswerkzeuge erlauben eine Anzeige der Daten
in Diagrammen, Tabellen und dreidimensionalen Modellen.
Zahlreiche integrierte, konfigurationsbasierte Analysefunk-
tionen wie Statistik, Filterung, 3D-Datenmanipulation und
mehr ermöglichen eine erweiterte Signalverarbeitung ohne
Programmieraufwand. Ein Editor für die Berichterstellung
per Drag-and-drop bietet Unterstützung bei der Erstellung
professioneller Berichte, so dass Ergebnisse leicht mit
anderen Anwendern ausgetauscht werden können. Die
gesamte Nachbearbeitung und Berichterstellung in DIA-
dem kann interaktiv erfolgen oder mittels VBScript für
wiederkehrende Aufgaben automatisiert werden. Drivven,
Inc. nutzt eine Kombination aus LabVIEW für das Erfassen
der Testdaten und DIAdem für das Datenmanagement und
die Nachbearbeitung (Bild 3). Mithilfe der interaktiven
Module in DIAdem entwickelte Drivven, Inc. sowohl infor-
mative als auch intuitiv bedienbare Benutzeroberflächen
zur Anzeige synchronisierter GPS-Daten, Videodaten, zwei-
dimensionaler Diagramme und Anzeigen ohne Program-
mierung.
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Zugriff auf Daten von überall
Die weite Verbreitung mobiler Endgeräte hat bei deren
Anwendern die Erwartung verstärkt, unabhängig vom
Standort immer und überall Zugriff auf Informationen zu
erhalten. Diese Erwartungshaltung wird zunehmend auch
von Ingenieuren geteilt. Dank LabVIEW können Messdaten
dezentral visualisiert, bearbeitet und überwacht werden –
ganz gleich wo oder auf welchem Gerät. Fundierte Ent-
scheidungen lassen sich so erheblich schneller treffen.
National Instruments weist mit der aktuellen Version des NI
Data Dashboard für LabVIEW 2012 die Richtung, in die die
Entwicklung verlaufen wird. Mithilfe dieser App können
Anwender drahtlos auf einem mobilen Gerät z. B. die Daten
der Stand-alone-Variante des NI CompactDAQ veranschau-
lichen und mit dem Datenlogger interagieren. Bei der
Durchführung von Tests im Fahrzeug nutzt Drivven, Inc. die
App, um Live-Daten auf einem iPad anzuzeigen, während
sich der Fahrer zur Testfahrt auf der Strecke befindet.
Cloud-basierter Service
Anwendungen, die für Langzeittests ausgelegt sind, kön-
nen riesige Mengen kritischer Daten erfassen. Das
Zusammenführen und Speichern dieser Daten ist dabei oft
eine Herausforderung. Besonders schwierig gestaltet es
sich, wenn Systeme an mehreren dezentralen oder schwer
zugänglichen Orten eingesetzt werden, z. B. die Fahrten-
schreiber eines Fuhrparks. Technologien wie das Cloud
Computing, welches bereits in der IT-Branche große Ver-
breitung findet, verwenden dezentrale Server, die Dienste
und Speichermöglichkeiten bereitstellen, auf die über das
Internet zugegriffen wird. Bei der NI Technical Data Cloud
(TDC) handelt es sich um einen Cloud-basierten Service,
der die Möglichkeit bietet, Messdaten und analysierte
Ergebnisse sicher zusammenzuführen, zu speichern und
mit anderen Anwendern
auszutauschen. Die TDC ist
eine Anwendung mit vollem
Funktionsumfang, die in
Cloud-Datenzentren von
Drittanbietern untergebracht
ist. Über RESTful- oder nati-
ve LabVIEW-APIs kann von
überall aus auf sie zugegrif-
fen werden. In Kombination
mit LabVIEW können Daten,
die mit der Stand-alone-Vari-
ante des NI CompactDAQ
erfasst wurden, weltweit
über mobile Endgeräte und
das Cloud Computing abge-
rufen werden.
Fazit
Da die Anforderungen in
Bezug auf Datenprotokollie-
rungsanwendungen zuneh-
mend komplexer werden, ist
es für Ingenieure von ent-
scheidender Bedeutung,
neueste technische Fortschritte voll auszuschöpfen. Auf-
grund der Notwendigkeit, unterschiedlichste Messungen
durchzuführen und sofort Ergebnisse zu erhalten, bietet ein
modularer Hardwareansatz auf Basis von Multicore-Pro-
zessoren die Leistungsfähigkeit und Flexibilität, auch
schwierigsten Anwendungen zu begegnen. Eine leistungs-
starke Embedded-Verarbeitung in Kombination mit der
Systemdesignsoftware LabVIEW ermöglicht die Online-
Ausführung rechenintensiver Algorithmen, so dass Ergeb-
nisse umgehend sichtbar sind und zur Verfügung stehen.
Messwerte können nicht nur lokal aufgezeichnet, sondern
auch in die Cloud übertragen werden. Die Stand-alone-Vari-
ante des NI CompactDAQ, LabVIEW und DIAdem ist so
konzipiert, dass sie Anforderungen der modernen Daten-
protokollierung sowohl heute als auch in Zukunft erfüllen.
(oe)
Elizabeth Dolman ist Product Marketing
Manager für den Bereich Datenerfassung bei
NI mit Schwerpunkt NI CompactDAQ für
Embedded-Messungen und Datenloggen.
Stephanie Orci ist Product Marketing Engi-
neer bei NI mit Schwerpunkt NI DIAdem.
National Instrumentsni.com/compactdaq/stand-alone/de@@
Bild 3: Drivven nutzt DIAdem zur Nachbearbeitung und Synchronisation von Messdaten,die mit LabVIEW erfasst wurden, in verschiedenen grafischen Darstellungsvarianten.
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