SYSTEMY POMIAROWE
Definicja i klasyfikacja
systemów pomiarowych
SYSTEMY POMIAROWE
Definicja i klasyfikacja
systemów pomiarowych
System pomiarowy
System pomiarowy jest definiowany jako
zbiór jednostek funkcjonalnych tworz
ą
cych
cało
ść
organizacyjn
ą
, obj
ę
tych wspólnym
sterowaniem przeznaczony do realizacji
okre
ś
lonego celu metrologicznego.
W zale
Ŝ
no
ś
ci od przeznaczenia rozró
Ŝ
nia
si
ę
trzy klasy systemów pomiarowych:
badawcze, pomiarowo-kontrolne i
pomiarowo-diagnostyczne
.
Systemy pomiarowe
Systemy badawcze
stosowane s
ą
w
pomiarach naukowych, do empirycznej
weryfikacji hipotez naukowych.
Systemy te s
ą
wykorzystywane w wielu
dziedzinach nauki, jak:
elektronika, fizyka, chemia,
mechanika, biologia, medycyna.
Systemy pomiarowe
Systemy pomiarowo-kontrolne
u
Ŝ
ywane s
ą
w przemy
ś
le do automatyzacji procesów
technologicznych.
W systemach takich stosuje si
ę
zwykle
znaczne ilo
ś
ci czujników rozmieszczonych
na całym kontrolowanym obiekcie i
przetworników formuj
ą
cych sygnały
wykorzystywane dalej przez regulatory
steruj
ą
ce procesem technologicznym.
Systemy pomiarowe
Systemy pomiarowo-diagnostyczne
słu
Ŝą
do
detekcji i lokalizacji uszkodze
ń
.
Celem diagnozowania jest nie tylko
stwierdzenie stanu obiektu, ale cz
ę
sto
równie
Ŝ
wskazanie uszkodzonego
elementu.
Konfiguracje systemów
pomiarowych
• Konfiguracja systemu pomiarowego jest to
sposób poł
ą
cze
ń
jednostek funkcjonalnych
w systemie pomiarowym.
Konfiguracja okre
ś
la układ dróg przepływu
informacji w systemie.
• Aktualnie s
ą
stosowane trzy podstawowe
konfiguracje systemów pomiarowych:
- gwiazdowa,
- magistralowa
- p
ę
tlowa,
- a tak
Ŝ
e ich kombinacje
.
Konfiguracjensystemów
pomiarowych
• W
konfiguracji gwiazdowej
centralna
pozycja jest zarezerwowana dla kontrolera
systemu.
- Kontroler po
ś
redniczy w przekazywaniu
ka
Ŝ
dej informacji mi
ę
dzy pozostałymi
jednostkami funkcjonalnymi.
- Przesyłanie informacji jest mo
Ŝ
liwe jedynie
mi
ę
dzy kontrolerem a jednostkami
funkcjonalnymi.
Konfiguracja gwiazdowa
Konfiguracja gwiazdowa
• Jednostka funkcjonalna nie mo
Ŝ
e
przesła
ć
informacji do innej jednostki
bezpo
ś
rednio, tylko za po
ś
rednictwem
kontrolera.
• Konfiguracja gwiazdowa jest stosowana
w prostych systemach pomiarowych, o
niewielkiej i ustalonej liczbie jednostek
funkcjonalnych.
• Rozbudowa systemu o konfiguracji
gwiazdowej, jest utrudniona.
Konfiguracja magistralowa
• W
konfiguracji magistralowej
wszystkie
współpracuj
ą
ce w systemie urz
ą
dzenia s
ą
doł
ą
czone równolegle do magistrali
cyfrowej.
• Magistrala jest zespołem linii, po których
przekazywane s
ą
wszystkie informacje
przesyłane pomi
ę
dzy dowolnymi
urz
ą
dzeniami pracuj
ą
cymi w systemie.
• W konfiguracji tej
Ŝ
adne z urz
ą
dze
ń
systemu nie ma wyró
Ŝ
nionej pozycji.
Konfiguracja magistralowa
• Kontrolerem systemu mo
Ŝ
e by
ć
ka
Ŝ
de z
urz
ą
dze
ń
doł
ą
czonych do magistrali i
maj
ą
ce zdolno
ść
sterowania systemem.
•
• W praktyce najcz
ęś
ciej stosuje si
ę
systemy pomiarowe o konfiguracji
magistralowej, w których przesyłanie
informacji odbywa si
ę
za po
ś
rednictwem
wieloprzewodowej magistrali
.
Konfiguracja magistralowa
W systemie o konfiguracji magistralowej zachodzi
konieczno
ść
udzielania zezwole
ń
poszczególnym
urz
ą
dzeniom na nadawanie informacji, jak i
powiadamianie o konieczno
ś
ci przyj
ę
cia nadawanej
informacji.
Te czynno
ś
ci organizacyjne nazywa si
ę
odpowiednio:
adresowaniem do nadawania
i
adresowaniem do
odbioru.
Konfiguracja p
ę
tlowa
• W
konfiguracji p
ę
tlowej
wszystkie linie
sygnałowe s
ą
w tej konfiguracji
jednokierunkowe, wskutek czego kierunek
obiegu informacji w p
ę
tli jest ustalony.
• Podobnie jak w konfiguracji magistralowej,
kontroler systemu nie zajmuje tu wyró
Ŝ
nionego
miejsca.
• Informacja nadawana przez kontroler wysyłana
jest do najbli
Ŝ
szej jednostki funkcjonalnej, w
kierunku zgodnym z obiegiem p
ę
tli, gdzie
zostaje ona przyj
ę
ta i przeanalizowana.
Konfiguracja p
ę
tlowa systemu
pomiarowego
Konfiguracja p
ę
tlowa
• Powrót informacji do kontrolera oznacza,
Ŝ
e przeszła ona
przez wszystkie urz
ą
dzenia i została wykorzystana przez te z
nich, które były wcze
ś
niej wyznaczone (zaadresowane) do
odbioru. (
Jest to wi
ę
c jednocze
ś
nie potwierdzenie odbioru i
zezwolenie na nadanie nast
ę
pnej informacji
).
• W systemach o konfiguracji p
ę
tlowej, podobnie jak w
magistralowej, zachodzi konieczno
ść
adresowania urz
ą
dze
ń
do nadawania i odbioru informacji.
• W porównaniu z innymi konfiguracjami, konfiguracja p
ę
tlowa
ma:
- najmniejsz
ą
szybko
ść
działania,
- najmniejsz
ą
liczb
ę
linii sygnałowych.
Struktury systemów pomiarowych
Struktura typowego systemu pomiarowego
Elementy struktury systemu
pomiarowego
W jego skład wchodzi:
• kontroler
steruj
ą
cy prac
ą
systemu oraz zespół
jednostek funkcjonalnych,
• czujniki pomiarowe
przetwarzaj
ą
ce wielko
ś
ci
pomiarowe pochodz
ą
ce z obiektu pomiaru na
sygnały elektryczne,
• blok akwizycji sygnałów
umo
Ŝ
liwiaj
ą
cy zbieranie
sygnałów pomiarowych i przetwarzanie
analogowo-cyfrowe (A/C),
•
blok przetwarzania danych
realizuj
ą
cy cyfrowe
przetwarzanie sygnałów,
• blok generacji wymusze
ń
umo
Ŝ
liwiaj
ą
cy zwrotne
oddziaływanie na obiekt,
• blok komunikacji
z
u
Ŝ
ytkownikiem.
• Kontroler systemu
jest odpowiedzialny za
czasowo-przestrzenn
ą
koordynacj
ę
działa
ń
systemu, a wi
ę
c
wybór punktów pomiarowych
,
ustalenie warunków pomiaru
,
okre
ś
lenie
momentu rozpocz
ę
cia pomiaru
oraz
organizacj
ę
przepływu informacji.
•
Kontroler systemu
wykonuje czynno
ś
ci
steruj
ą
ce w systemie pomiarowym zgodnie z
programem zawartym w
pami
ę
ci
.
• Rozró
Ŝ
nia si
ę
kontrolery realizuj
ą
ce wył
ą
cznie
stały algorytm pomiarowy
(sterowniki układowe)
oraz kontrolery realizuj
ą
ce
ró
Ŝ
ne algorytmy
,
przez zmian
ę
programów wpisanych do pami
ę
ci
kontrolera.
Zadania elementów systemu
• Blok komunikacji z u
Ŝ
ytkownikiem
jest
przeznaczony do wprowadzania i odbierania
informacji z systemu przez u
Ŝ
ytkownika.
• W systemach bez komputera wprowadzanie
informacji mo
Ŝ
e by
ć
dokonywane np. za pomoc
ą
przeł
ą
czników,
• W systemach komputerowych wprowadzanie
danych za pomoc
ą
klawiatury, stacji dyskietek,
myszki, pióra
ś
wietlnego.
• Wyprowadzanie informacji mo
Ŝ
e odbywa
ć
si
ę
za
pomoc
ą
rejestratorów cyfrowych b
ą
d
ź
analogowych, monitorów ekranowych, drukarek
oraz z u
Ŝ
yciem wpisu do pami
ę
ci dyskowej.
• Czujniki pomiarowe
przekształcaj
ą
wielko
ś
ci
nieelektryczne, lub trudno mierzalne wielko
ś
ci
elektryczne, na łatwo mierzalne wielko
ś
ci elektryczne,
takie jak napi
ę
cie stałe, cz
ę
stotliwo
ść
czy przedział
czasu.
• Post
ę
p w mikroelektronice przyczynił si
ę
do powstania
tzw.
czujników inteligentnych
, które zintegrowane s
ą
z
układem przetwarzania i standaryzacji sygnału.
•
Czujniki te potrafi
ą
realizowa
ć
funkcje autokalibracji,
linearyzowa
ć
charakterystyk
ę
przetwarzania, a tak
Ŝ
e
eliminowa
ć
wpływ zakłóce
ń
.
Zadania elementów systemu
• Blok akwizycji
po
ś
redniczy mi
ę
dzy czujnikami
pomiarowymi a blokiem przetwarzania danych.
Jego zadaniem jest zbieranie sygnałów
pomiarowych i przekształcenie ich na posta
ć
cyfrow
ą
.
• W bloku akwizycji wykonywana jest wst
ę
pna
normalizacja sygnału analogowego (cz
ę
sto
nazywana kondycjonowaniem sygnału) oraz
przetwarzanie napi
ę
cie-cyfra b
ą
d
ź
czas-cyfra.
• Przetwarzanie napi
ę
cie-cyfra jest stosowane przy
pomiarach napi
ę
cia, pr
ą
du, rezystancji itp.
• Przetwarzanie czas-cyfra stosowane jest przy
pomiarach odst
ę
pu czasu, cz
ę
stotliwo
ś
ci, okresu,
przesuni
ę
cia fazowego.
Konfiguracja bloku akwizycji
• Blok przetwarzania danych
jest odpowiedzialny
za cyfrow
ą
obróbk
ę
sygnałów pomiarowych
zgodnie z przyj
ę
tym algorytmem.
• Je
Ŝ
eli kontrolerem w systemie pomiarowym jest
komputer, to na ogół, oprócz sterowania
systemem, pełni on jednocze
ś
nie funkcje bloku
przetwarzania danych.
• W przypadku systemów wymagaj
ą
cych
przetwarzania w czasie rzeczywistym (real time
processing) przyspieszenie oblicze
ń
zapewniaj
ą
wydzielone bloki funkcjonalne z procesorami
sygnałowymi, realizuj
ą
ce zło
Ŝ
one i pracochłonne
algorytmy przetwarzania danych.
Zadania elementów systemu
• Blok generacji sygnałów
wykorzystywany jest do
wytwarzania sygnałów wymuszaj
ą
cych
(programowane
ź
ródła napi
ęć
i pr
ą
dów), do
generacji sygnałów wzorcowych oraz do
wytwarzania sygnałów steruj
ą
cych elementami
wykonawczymi obiektu pomiarowego.
• Blok ten wymaga jednego lub kilku
przetworników C/A w celu wytworzenia
sygnałów analogowych.
Wirtualne przyrz
ą
dy pomiarowe
• Wirtualne przyrz
ą
dy pomiarowe
składaj
ą
si
ę
z
komputera ogólnego przeznaczenia i
doł
ą
czonych do niego sprz
ę
towych bloków
funkcjonalnych.
• Funkcje i mo
Ŝ
liwo
ś
ci takich przyrz
ą
dów
okre
ś
lone s
ą
zarówno przez sprz
ę
t, jak i
oprogramowanie, a ich obsługa odbywa si
ę
za
pomoc
ą
ekranu komputerowego, klawiatury i
myszy z wykorzystaniem graficznego interfejsu
u
Ŝ
ytkownika.
• Jako komputer najcz
ęś
ciej wykorzystywany jest
komputer typu PC.
• Kluczow
ą
cz
ęś
ci
ą
przyrz
ą
du jest
oprogramowanie
,
które integruje komputer i bloki pomiarowe, tworz
ą
c z
nich przyrz
ą
d.
• Na oprogramowanie przyrz
ą
du wirtualnego składa si
ę
panel graficzny
przyrz
ą
du oraz
sterownik
cz
ęś
ci
sprz
ę
towej.
• Panel graficzny na ekranie komputera odwzorowuje
płyt
ę
czołow
ą
przyrz
ą
du wirtualnego.
• Panel ten zawiera zbiór symboli graficznych,
słu
Ŝą
cych do obsługi przyrz
ą
du takich jak przeł
ą
czniki,
pokr
ę
tła, wska
ź
niki analogowe i cyfrowe, pola
znakowe lub numeryczne, pola wykresów i inne.
Przyrz
ą
d wirtualny
• Kluczow
ą
cz
ęś
ci
ą
przyrz
ą
du jest
oprogramowanie
,
które integruje komputer i bloki pomiarowe, tworz
ą
c z
nich przyrz
ą
d.
• Na oprogramowanie przyrz
ą
du wirtualnego składa
si
ę
panel graficzny
przyrz
ą
du oraz
sterownik
cz
ęś
ci
sprz
ę
towej.
• Panel graficzny na ekranie komputera odwzorowuje
płyt
ę
czołow
ą
przyrz
ą
du wirtualnego.
• Panel ten zawiera zbiór symboli graficznych,
słu
Ŝą
cych do obsługi przyrz
ą
du takich jak
przeł
ą
czniki, pokr
ę
tła, wska
ź
niki analogowe i
cyfrowe, pola znakowe lub numeryczne, pola
wykresów i inne.
Panel wirtualnego przyrz
ą
du pomiarowego
• Cech
ą
wirtualnego przyrz
ą
du pomiarowego jest:
- funkcjonalna elastyczno
ść
,
- rekonfigurowalno
ść
.
• Umo
Ŝ
liwia to stworzenie na bazie danego
sprz
ę
towego bloku funkcjonalnego szerokiego
zbioru przyrz
ą
dów wirtualnych realizuj
ą
cych
ró
Ŝ
norodne funkcje i redukcj
ę
kosztów przyrz
ą
dów
oraz skrócenie czasu ich opracowania i dalszych
modyfikacji.
Przyrz
ą
d wirtualny
• Cech
ą
wirtualnego przyrz
ą
du pomiarowego jest:
- funkcjonalna elastyczno
ść
,
- rekonfigurowalno
ść
.
• Umo
Ŝ
liwia to stworzenie na bazie danego
sprz
ę
towego bloku funkcjonalnego szerokiego
zbioru przyrz
ą
dów wirtualnych realizuj
ą
cych
ró
Ŝ
norodne funkcje i redukcj
ę
kosztów przyrz
ą
dów
oraz skrócenie czasu ich opracowania i dalszych
modyfikacji.
Interfejsy systemów pomiarowych
• Sterowanie prac
ą
ka
Ŝ
dego systemu pomiarowego, a
tak
Ŝ
e przesyłanie informacji pomiarowych
, odbywa
si
ę
za po
ś
rednictwem
systemu interfejsu
.
• Jest to
układ komunikacyjno-informacyjny
systemu
pomiarowego.
• Obowi
ą
zuje w nim ustalony zbiór reguł obejmuj
ą
cych
zasady zarz
ą
dzania systemem pomiarowym przez
kontroler, a tak
Ŝ
e ustalaj
ą
cych sposób kodowania
informacji i jej przesyłania.
• Reguły te okre
ś
laj
ą
parametry elektryczne sygnałów
i metody transmisji, protokoły komunikacyjne i
metody kodowania sygnałów, wymagania
mechaniczne na gniazda poł
ą
czeniowe i
rozmieszczenie w nich poszczególnych sygnałów.
Interfejsy
Ze wzgl
ę
du na
rodzaj transmisji
interfejsy mo
Ŝ
emy
podzieli
ć
na szeregowe i równoległe.
• W
interfejsie szeregowym
poszczególne bity
danego słowa przesyła si
ę
kolejno, bit po bicie.
Ze wzgl
ę
du na niskie koszty okablowania, gdzie
wykorzystuje si
ę
tylko dwa lub trzy przewody,
interfejsy szeregowe stosuje si
ę
przy przesyłaniu
sygnałów na du
Ŝ
e odległo
ś
ci.
Najbardziej znanym interfejsem szeregowym jest
interfejs
RS-232C
oraz jego zmodyfikowana
wersja
RS-485.
Interfejsy
• W
interfejsach równoległych
przesyłan
ą
informacj
ę
dzieli si
ę
na słowa (np. po 8 lub 16
bitów). Wszystkie bity danego słowa przesyła si
ę
jednocze
ś
nie (równolegle), natomiast
poszczególne słowa przesyłane s
ą
szeregowo,
jedno po drugim (
dzi
ę
ki temu transmisja
równoległa jest znacznie szybsza od
szeregowej
).
• Wad
ą
interfejsów równoległych jest wi
ę
kszy
koszt okablowania – ka
Ŝ
dy bit danego słowa
wymaga oddzielnej linii.
Interfejs RS 232C
• Standard interfejsu
RS-232
został okre
ś
lony ju
Ŝ
w 1962
roku.
• Jego poprawion
ą
wersj
ę
RS-232C zdefiniowano w 1969
roku.
• W standardzie RS-232 okre
ś
lono sposób poł
ą
czenia
urz
ą
dze
ń
w celu szeregowego przesyłania danych.
•
W skład ogólnej struktury układu transmisyjnego
wchodz
ą
dwa urz
ą
dzenia ko
ń
cowe dla danych
DTE
(ang.
Data Terminal Equipment
) np. komputery
poł
ą
czone kanałem teletransmisji.
• Poniewa
Ŝ
bezpo
ś
rednie poł
ą
czenie takich urz
ą
dze
ń
z
kanałem teletransmisji jest niemo
Ŝ
liwe, wykorzystuje si
ę
dodatkowe urz
ą
dzenia komunikacyjne dla przesyłu
danych
DCE
(ang.
Data Communication Equipment
)
Interfejs RS 232C
Celem interfejsu RS-232 jest poł
ą
czenie urz
ą
dzenia DTE z
urz
ą
dzeniem DCE.
• Przykład najprostszego poł
ą
czenia przyrz
ą
du
pomiarowego z komputerem z u
Ŝ
yciem interfejsu RS-
232.
Wykorzystane w nim s
ą
tylko 3 linie spo
ś
ród ogólnej liczby
21 linii interfejsu.
Interfejs RS 232C
Przy wykorzystaniu interfejsu RS 232 najcz
ęś
ciej
stosuje si
ę
transmisj
ę
asynchroniczn
ą
start-
stopow
ą
, w której słowa w postaci ci
ą
gu bitów
przesyłane s
ą
asynchronicznie, natomiast bity w
poszczególnym słowie przesyłane s
ą
synchronicznie.
Interfejs RS 232C
• Maksymalna pr
ę
dko
ść
transmisji zale
Ŝ
y od długo
ś
ci
poł
ą
cze
ń
.
• Zaleca si
ę
pr
ę
dko
ś
ci
do 20 kb/s
, m.in. 150, 300, 600,
1200, 2400, 4800, 9600, 19200 kb/s.
• Długo
ść
poł
ą
cze
ń
nie powinna przekracza
ć
zwykle
15 m
.
• Przy krótkich poł
ą
czeniach pr
ę
dko
ść
transmisji
mo
Ŝ
na zwi
ę
kszy
ć
do 112 kb/s
.
• Zwi
ę
kszenie zasi
ę
gu ponad 15 m umo
Ŝ
liwia
zastosowanie tzw. p
ę
tli pr
ą
dowej.
Stan „1” reprezentuje pr
ą
d o warto
ś
ci 20 mA,
stan „0” – brak przepływu pr
ą
du.
Interfejs RS 232C
• Zastosowanie interfejsu RS-232 w
warunkach przemysłowych jest
ograniczone.
• Przyczyn
ą
tego jest brak dostatecznych
zabezpiecze
ń
przed zakłóceniami oraz
ograniczona szybko
ść
i odległo
ść
transmisji.
• Ograniczenia te spowodowały powstanie
nowych standardów transmisji szeregowej.
Interfejs RS 485
• Najbardziej popularnym z nich stał si
ę
opracowany
w 1983 roku standard
RS-485
.
• Najwa
Ŝ
niejsze cechy tego standardu to mo
Ŝ
liwo
ść
doł
ą
czenia
do 32 odbiorników i nadajników
oraz
zwi
ę
kszenie pr
ę
dko
ś
ci transmisji
do 10 Mb/s
przy
maksymalnej odległo
ś
ci
1200 m
.
Standard GPIB
• Przesyłanie przez magistral
ę
informacji w
postaci bajtów odbywa si
ę
asynchronicznie, ze
zwrotnym potwierdzeniem odbioru
.
• Do magistrali mo
Ŝ
na doł
ą
czy
ć
jednocze
ś
nie
do
15 urz
ą
dze
ń
.
• Długo
ść
kabla mi
ę
dzy dwoma s
ą
siednimi
przyrz
ą
dami nie powinna przekracza
ć
2 m
,
• Całkowita długo
ść
wszystkich kabli
20 m
.
• Przez magistral
ę
mo
Ŝ
na przesyła
ć
dane z
szybko
ś
ci
ą
do 1000 kb/s
.
Architektura systemu pomiarowego z
magistral
ą
GPIB
System pomiarowy z magistral
ą
GPIB
• Magistrala składa si
ę
z 16 linii sygnałowych: 8 linii danych, 3
linii synchronizacji i 5 linii sterowania.
• Linia
IFC
(ang. Interface Clear – zerowanie interfejsu) słu
Ŝ
y do
wprowadzenia wszystkich przył
ą
czonych do magistrali
urz
ą
dze
ń
w okre
ś
lony stan pocz
ą
tkowy.
• Linia
REN
(ang. Remote Enable – sterowanie zdalne) słu
Ŝ
y do
przeł
ą
czania przyrz
ą
dów na zdalne sterowanie, dokonywane z
magistrali GPIB.
• Linia
SRQ
(ang. Service Request –
Ŝą
danie obsługi)
sygnalizuje kontrolerowi,
Ŝ
e jedno lub wi
ę
cej urz
ą
dze
ń
przył
ą
czonych do magistrali
Ŝą
da obsługi, np. w celu przesłania
wyniku pomiaru.
System pomiarowy z magistral
ą
GPIB
• Linia
EOI
(ang. End or Identify – koniec lub
identyfikacja) w trybie przesyłania danych sygnalizuje
bajt ko
ń
cz
ą
cy transmisj
ę
natomiast w trybie przesyłania
instrukcji sygnalizuje,
Ŝ
e kontroler dokonuje
sprawdzenia, które z przył
ą
czonych urz
ą
dze
ń Ŝą
dało
obsługi.
Grupa trzech linii synchronizacji umo
Ŝ
liwia asynchroniczne
przesyłanie informacji ze zwrotnym potwierdzeniem
odbioru.
• Linia
DAV
(ang. Data Valid – dane wa
Ŝ
ne) słu
Ŝ
y
nadajnikowi do poinformowania,
Ŝ
e na liniach DIO jest
nowy bajt danych.
• Linia
NRFD
(ang. Not Ready for DATA – nie gotowy na
dane) podaje informacj
ę
,
Ŝ
e nie wszystkie urz
ą
dzenia s
ą
gotowe do odbioru danych. Przesłanie danych mo
Ŝ
e
rozpocz
ąć
si
ę
gdy wszystkie urz
ą
dzenia wytypowane
jako odbiorniki zgłosz
ą
swoj
ą
gotowo
ść
.
Urz
ą
dzenia zewn
ę
trzne GPIB
Urz
ą
dzenie doł
ą
czone do magistrali GPIB mo
Ŝ
na
podzieli
ć
na cztery grupy
:
-
odbiorcy
- mog
ą
jedynie odbiera
ć
dane (np.
zasilacz programowany, komutator, drukarka),
-
nadawcy
– mog
ą
jedynie wysyła
ć
dane (np.
licznik, termometr),
-
nadawcy/odbiorcy
– mog
ą
wysyła
ć
lub odbiera
ć
dane (np. multimetr, oscyloskop cyfrowy),
-
kontroler
– jednostka steruj
ą
ca, która mo
Ŝ
e
równie
Ŝ
spełnia
ć
rol
ę
nadawcy lub odbiorcy (np.
komputer).
Procedura wymiany informacji nadawcy z
kilkoma odbiorcami na magistrali GPIB
Magistrale komputerowe w
zastosowaniach pomiarowych
Uniwersalna magistrala szeregowa USB
• Uniwersalna magistrala szeregowa
USB
(ang.
Universal Serial Bus
) została
wprowadzona do komputerów w 1995 roku.
• Charakteryzuje si
ę
ona łatw
ą
instalacj
ą
doł
ą
czonych do niej urz
ą
dze
ń
– doł
ą
czone
do portu USB urz
ą
dzenia mog
ą
by
ć
z niego
zasilane oraz mo
Ŝ
na je ł
ą
czy
ć
i rozł
ą
cza
ć
w
trakcie pracy komputera.
Magistrala USB
• Magistrala USB
wykorzystuje
kabel
cztero
Ŝ
yłowy
, w którym s
ą
dwa przewody
sygnałowe
i
dwa przewody zasilania
.
• Maksymalna szybko
ść
transmisji to
12
Mb/s
, a w wersji
USB 2.0 480 Mb/s
.
• Zalet
ą
magistrali jest łatwa rozbudowa –
przy pomocy koncentratorów magistrala
pozwala na
doł
ą
czenie do 127 urz
ą
dze
ń
.
Magistrala szeregowa
IEEE-1394 Fire Wire
• Magistrala szeregowa Fire Wire została
wprowadzona przez firm
ę
Apple Computer w
1986 r.
• Magistrala słu
Ŝ
y do ł
ą
czenia zarówno urz
ą
dze
ń
domowych (cyfrowe kamery, aparaty
fotograficzne, magnetowidy) jak i urz
ą
dze
ń
przemysłowych, w tym przyrz
ą
dów
pomiarowych.
Magistrala szeregowa
IEEE-1394 Fire Wire
• Magistrala Fire Wire jest
czteroprzewodowa
(dwa przewody sygnałowe i dwa przewody
zasilana) oraz umo
Ŝ
liwia doł
ą
czanie i odł
ą
czanie
urz
ą
dze
ń
w trakcie pracy bez konieczno
ś
ci
wył
ą
czania zasilania.
• Maksymalna liczba urz
ą
dze
ń
doł
ą
czonych do
magistrali wynosi
64
.
• Szybko
ść
transmisji wynosi
do 3200 Mb/s
dla
magistrali w wersji IEEE1394b.
Interfejs równoległy Centronics
• Interfejs równoległy Centronics wykorzystywany
jest w komputerze do doł
ą
czenia drukarki.
Mo
Ŝ
na go równie
Ŝ
wykorzysta
ć
do doł
ą
czenia
urz
ą
dze
ń
pomiarowych.
• Posiada on
8 bitow
ą
równoległa szyn
ę
danych
oraz
kilka linii steruj
ą
cych
, które mo
Ŝ
na równie
Ŝ
wykorzysta
ć
do przesyłania danych.
• Maksymalna szybko
ść
przesyłanych danych w
najnowszym trybie pracy interfejsu
EPP
(ang.
Enhanced Parallel Port
) i
ECP
(ang.
Enhanced Capability Port
) wynosi
do 500 kB/s
.
Transmisja danych pomiarowych na du
Ŝ
e
odległo
ś
ci
Ł
ą
czenie sprz
ę
tu pomiarowego przez sie
ć
Ethernet
• Ethernet jest rodzajem sieci lokalnej, opracowanej w
1976 roku. Ethernet umo
Ŝ
liwia
przesyłanie danych
przez skr
ę
tk
ę
, kabel współosiowy lub
ś
wiatłowód
, z
pr
ę
dko
ś
ci
ą
10 Mb/s
, a w wersji Fast Ethernet
100 Mb/s
.
•
Poł
ą
czenie przyrz
ą
dów pomiarowych z
wykorzystaniem Ethernetu pozwala na budow
ę
rozproszonych systemów pomiarowych o du
Ŝ
ym
zasi
ę
gu.
• Przyrz
ą
dy pomiarowych wyposa
Ŝ
one w jeden ze
standardowych interfejsów pomiarowych ł
ą
czy si
ę
z
sieci
ą
Ethernet z wykorzystaniem odpowiednich
modułów po
ś
rednicz
ą
cych. Dost
ę
pne s
ą
moduły
GPIB/Ethernet, RS-232/Ethernet/, RS-485/Ethernet.
Systemy pomiarowe z
wykorzystaniem radiomodemów
• W przypadku gdy obiekt pomiaru znajduje si
ę
w
trudnodost
ę
pnym miejscu, lub budowa linii
przewodowej jest kosztowna, stosuje si
ę
w
systemach pomiarowych przesyłanie danych
przez wydzielone kanały radiowe z
wykorzystaniem radiomodemów.
• Zadaniem radiomodemów jest emitowanie i
odbieranie sygnałów radiowych,
przetwarzanie danych cyfrowych na
emitowane sygnały oraz przetwarzanie
odebranych sygnałów na dane cyfrowe.
Systemy pomiarowe z
wykorzystaniem radiomodemów
• Radiomodemy wyposa
Ŝ
one s
ą
najcz
ęś
ciej w
interfejs RS-232 lub RS-485
, przez który ł
ą
cz
ą
si
ę
z przyrz
ą
dami pomiarowymi.
• Systemy radiomodemowe umo
Ŝ
liwiaj
ą
transmisj
ę
danych na odległo
ść
od ok. 100 m do
100 km
.
•
Radiomodemy wykorzystuj
ą
wybrane pasma
cz
ę
stotliwo
ś
ci dla radiokomunikacji
przemysłowej i wymagaj
ą
zezwolenia
Pa
ń
stwowej Agencji Radiokomunikacji (PAR).
Systemy pomiarowe z wykorzystaniem
telefonii komórkowej GSM
• Gdy obiekt pomiaru lub odbiorca wyników
znajduj
ą
si
ę
w ruchu np. w poruszaj
ą
cym si
ę
poje
ź
dzie lub gdy odległo
ść
mi
ę
dzy obiektem
pomiaru i odbiorc
ą
wyników jest bardzo du
Ŝ
a
mo
Ŝ
na zastosowa
ć
w systemie pomiarowym
cyfrowy system telefonii ruchomej GSM
(ang.
Global System of Mobile Communications
).
• Funkcje bezprzewodowego terminala oprócz
telefonu komórkowego mo
Ŝ
e równie
Ŝ
realizowa
ć
komputer typu laptop z kart
ą
PCMCIA
pełni
ą
c
ą
funkcj
ę
telefonu komórkowego.
Przesyłanie danych mo
Ŝ
na realizowa
ć
z
wykorzystaniem jednej z kilku metod:
1.
Transmisja bez zestawiania poł
ą
cze
ń
SMS
. Transmisja
umo
Ŝ
liwia realizacj
ę
usługi
SMS
(ang.
Short Message
Service
), czyli przesyłania krótkich komunikatów
alfanumerycznych o długo
ś
ci
do 160 znaków
do innych stacji
ruchomych.
2. Transmisja z komutacj
ą
ł
ą
czy (w skrócie transmisja
komutowana).
-
SDT
(ang.
Switched Data Transfer
) - standardowa
transmisja danych realizowana w jednym kanale rozmównym,
szybko
ść
transmisji
9.6 kb/s
.
-
HSCD
(ang.
High Speed Circuits Switched Data
) – szybka,
wielokanałowa transmisja danych realizowana przez jeden do
czterech kanałów rozmównych, z szybko
ś
ci
ą
od
14.4 kb/s
przy
wykorzystaniu jednego kanału rozmównego do
57.6 kb/s
z
wykorzystaniem czterech kanałów.
Przesyłanie danych mo
Ŝ
na realizowa
ć
z
wykorzystaniem jednej z kilku metod:
3.
Transmisja z komutacj
ą
pakietów
(w skrócie
transmisja pakietowa). Umo
Ŝ
liwia realizacj
ę
usługi
GPRS
(ang.
General Packed Radio
Service
), czyli nadawania i odbioru pakietów
danych z adresem internetowym w nagłówku.
Maksymalna pr
ę
dko
ść
transmisji danych wynosi
115.2 kb/s
.
Zalet
ą
transmisji GPRS jest koszt proporcjonalny
do liczby przesyłanych danych , a nie do czasu
poł
ą
czenia.