Messkarte

Als Messkarte bezeichnet man ein PC-gestütztes Datenerfassungsgerät zum Einbau in einen Computer. Das Gerät bildet zusammen mit weiteren Komponenten ein englisch data acquisition system (DAQ). Messkarten werden über verschiedene Bussysteme am Computer angeschlossen. Früher war es ISA, heute ist es PCI oder PCIe sowie die Variante PXI.

Messkarten finden als Teil der Messtechnik, dem Testing und der Automatisierungstechnik Anwendung in beispielsweise Labors oder Produktionsumgebungen. Sie werden in der Regel in der Industrie oder Forschung und Entwicklung eingesetzt, z. B. in Großforschungseinrichtungen im Bereich der experimentellen Hochenergiephysik (HEP) bzw. Teilchenphysik.

Entwicklungsgeschichte

Zu Zeiten analoger Oszilloskope und Handmessgeräte waren PC-Messkarten ein kleines Nischenprodukt. Mit der zunehmenden Verbreitung von PCs bzw. Desktopcomputern wurde die digitale Verarbeitung gemessener Signale immer wichtiger. Daher wurden die Messgeräte mit digitalen Schnittstellen ausgestattet.

Abgrenzung

Einige Hersteller bieten auch externe Geräte an, die per USB oder anderen Kommunikationsschnittstellen angeschlossen werden können. Die Eingabe-/Ausgabe wird teilweise mittels GPIO ermöglicht. Diese Geräte werden auch Datenlogger bezeichnet und sind häufig auch als Schnittstellenkarten verfügbar. Messkarten können als eine Untergruppe der Datenlogger verstanden werden.

Hersteller

Zu den Herstellern von Messkarten zählen Advantech, National Instruments (vgl. CompactDAQ, CompactRIO usw.), Keithley, Keysight oder Siemens. Auf softwareseitiger Ebene kommen umfangreich ausgestattete (und meist kostenpflichtige) Produkte wie LabVIEW zum Einsatz. Spezielle Halbleiterprodukte für DAQ stammen beispielsweise von Analog Devices.

Bewertung

Die Integration der Messgeräte direkt in den PC bringt weitere Vorteile, aber auch einige Nachteile mit sich:

Vorteile:

Möglichkeit zur Automatisierung von Messanordnungen unter Verwendung eines Rechners und einer digitalen I/O-Karte.
Getriggerte Messungen von mehreren Kanälen möglich (z. B. 8 Kanäle).
Hohe Datenerfassungsraten bis mehrere Gigasamples pro Sekunde (GS/s). Beispiel: digitaler Speicheroszilloskop oder ein Datenlogger.
Fast unbegrenzte Speicherung der Daten durch den Einbau zusätzlicher Speicherkapazitäten im PC – vorausgesetzt man hat fast unbegrenzt viel Speicher zur Verfügung, da bei 8 Bit Auflösung und einer Abtastrate von 1 GS/s ein knappes Gigabyte Speicher pro Sekunde benötigt wird, um die Daten zu erfassen.

Nachteile:

Geringere Mobilität des gesamten Messsystems (Messkarten sind oft Full-Length-Karten und lassen sich daher nicht in Laptops oder kompakte Gehäuse einbauen).
Kosten/Verkauf: Die Geräte sind für den industriellen Einsatz konzipiert und werden in der Regel nur an Geschäftskunden (B2B) verkauft.

Siehe auch

Instrumentierung
Operational Technology (OT)

Literatur

Staff: Data Acquisition and Control Handbook: A Guide to Hardware and Software for Computer-Based Measurement and Control. Band 1716. Keithley Instruments (Tektronix), Solon, Ohio 2002 (englisch, Online [PDF]).
Maurizio Di Paolo Emilio: Data Acquisition Systems: From Fundamentals to Applied Design. Springer New York, New York, NY 2013, ISBN 978-1-4614-4213-4, doi:10.1007/978-1-4614-4214-1 (englisch).

Einzelnachweise

↑ Rakesh Kumar Maurya: Computer-Aided Data Acquisition. In: Reciprocating Engine Combustion Diagnostics. Springer International Publishing, Cham 2019, ISBN 978-3-030-11953-9, S. 153–170, doi:10.1007/978-3-030-11954-6_4 (englisch, Online [abgerufen am 7. Oktober 2026]).
↑ Issam Abu-Mahfouz: Data Acquisition Systems. In: Instrumentation: Theory and Practice, Part 1. Springer International Publishing, Cham 2022, ISBN 978-3-031-15245-0, S. 115–138, doi:10.1007/978-3-031-15246-7_6 (englisch, Online [abgerufen am 7. Oktober 2026]).
↑ Understand How Data Acquisition Systems Work. In: Keysight. 12. Februar 2024, abgerufen am 7. Oktober 2026 (englisch).
↑ David Potter: Data Acquisition Fundamentals. In: Instrument Engineers' Handbook. CRC Press, 2011, ISBN 978-1-4398-1776-6, S. 330–341, doi:10.1201/b11093-23 (englisch, Online [abgerufen am 7. Oktober 2026]).
↑ Rajendra Mohan Panda, B. S. Daya Sagar: Data Acquisition. In: Encyclopedia of Mathematical Geosciences. Springer International Publishing, Cham 2022, ISBN 978-3-030-26050-7, S. 1–6, doi:10.1007/978-3-030-26050-7_73-2 (englisch, Online [abgerufen am 7. Oktober 2026]).
↑ F. Carena, W. Carena, S. Chapeland, V. Chibante Barroso, F. Costa, E. Dénes, R. Divià, U. Fuchs, A. Grigore, T. Kiss, G. Simonetti, C. Soós, A. Telesca, P. Vande Vyvre, B. von Haller: The ALICE data acquisition system. In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. Band 741, März 2014, S. 130–162, doi:10.1016/j.nima.2013.12.015 (englisch, elsevier.com [abgerufen am 9. Oktober 2026]).
↑ Giuseppe Avolio, Marc Dobson, Giovanna Lehmann Miotto, Matthias Wiesmann: The Process Manager in the ATLAS DAQ System. In: IEEE Transactions on Nuclear Science. Band 55, Nr. 1, Februar 2008, ISSN 1558-1578, S. 399–404, doi:10.1109/TNS.2007.910507 (englisch, ieee.org [abgerufen am 9. Oktober 2026]).
↑ Younes Otarid, Mathieu Benoit, Eric Buschmann, Hucheng Chen, Dominik Dannheim, Ilias Kamoisis, Thomas Koffas, Ryan St-Jean, Simon Spannagel, Shaochun Tang, Tomas Vanat, Changbum You: Advancements and future expansions of the Caribou DAQ system. 16. Februar 2026, abgerufen am 9. Oktober 2026 (englisch).

[1] Rakesh Kumar Maurya: Computer-Aided Data Acquisition. In: Reciprocating Engine Combustion Diagnostics. Springer International Publishing, Cham 2019, ISBN 978-3-030-11953-9, S. 153–170, doi:10.1007/978-3-030-11954-6_4 (englisch, Online [abgerufen am 7. Oktober 2026]).

[2] Issam Abu-Mahfouz: Data Acquisition Systems. In: Instrumentation: Theory and Practice, Part 1. Springer International Publishing, Cham 2022, ISBN 978-3-031-15245-0, S. 115–138, doi:10.1007/978-3-031-15246-7_6 (englisch, Online [abgerufen am 7. Oktober 2026]).

[3] Understand How Data Acquisition Systems Work. In: Keysight. 12. Februar 2024, abgerufen am 7. Oktober 2026 (englisch).

[4] David Potter: Data Acquisition Fundamentals. In: Instrument Engineers' Handbook. CRC Press, 2011, ISBN 978-1-4398-1776-6, S. 330–341, doi:10.1201/b11093-23 (englisch, Online [abgerufen am 7. Oktober 2026]).

[5] Rajendra Mohan Panda, B. S. Daya Sagar: Data Acquisition. In: Encyclopedia of Mathematical Geosciences. Springer International Publishing, Cham 2022, ISBN 978-3-030-26050-7, S. 1–6, doi:10.1007/978-3-030-26050-7_73-2 (englisch, Online [abgerufen am 7. Oktober 2026]).

[6] F. Carena, W. Carena, S. Chapeland, V. Chibante Barroso, F. Costa, E. Dénes, R. Divià, U. Fuchs, A. Grigore, T. Kiss, G. Simonetti, C. Soós, A. Telesca, P. Vande Vyvre, B. von Haller: The ALICE data acquisition system. In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. Band 741, März 2014, S. 130–162, doi:10.1016/j.nima.2013.12.015 (englisch, elsevier.com [abgerufen am 9. Oktober 2026]).

[7] Giuseppe Avolio, Marc Dobson, Giovanna Lehmann Miotto, Matthias Wiesmann: The Process Manager in the ATLAS DAQ System. In: IEEE Transactions on Nuclear Science. Band 55, Nr. 1, Februar 2008, ISSN 1558-1578, S. 399–404, doi:10.1109/TNS.2007.910507 (englisch, ieee.org [abgerufen am 9. Oktober 2026]).

[8] Younes Otarid, Mathieu Benoit, Eric Buschmann, Hucheng Chen, Dominik Dannheim, Ilias Kamoisis, Thomas Koffas, Ryan St-Jean, Simon Spannagel, Shaochun Tang, Tomas Vanat, Changbum You: Advancements and future expansions of the Caribou DAQ system. 16. Februar 2026, abgerufen am 9. Oktober 2026 (englisch).