6. ČÍSLICOVÉ MERACIE SYSTÉMY
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 44

6. ČÍSLICOVÉ MERACIE SYSTÉMY PowerPoint PPT Presentation


  • 65 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

6. ČÍSLICOVÉ MERACIE SYSTÉMY. Pod pojmom číslicový merací systém rozumieme takú zostavu zariadení a ich prepojení, ktorá umožňuje komplexné riešenie meracích úloh včítane ich automatizovaných realizácií.

Download Presentation

6. ČÍSLICOVÉ MERACIE SYSTÉMY

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


6 slicov meracie syst my

6. ČÍSLICOVÉ MERACIE SYSTÉMY

Pod pojmom číslicový merací systém rozumieme takú zostavu zariadení a ich prepojení, ktorá umožňuje komplexné riešenie meracích úloh včítane ich automatizovaných realizácií.

Najjednoduchšia zostavameracieho systému môže pozostávať z číslicového meracieho prístroja a riadiaceho počítača, ktorá umožňuje iba automatické odmeranie danej meranej veličiny, prenos výsledkov merania do počítača, a následné číslicové spracovanie, vrátane prezentácie výsledkov.

Zložitý merací systémje vhodný napr. pre úplné testovanie komplikovaných zariadení v priemysle, kedy sa jedná o riadenie komplexného meracieho postupu vrátane nastavenia potrebných akčných veličín na základe už nameraných hodnôt.

1


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Zložitý merací systém pre meranie a skúšanie distribučných transformátorov po oprave

2


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

  • S požiadavkami, ktoré na merací systém kladieme, úzko súvisí aj výber:

  • vhodnej štruktúry meracieho systému,

  • vhodného programovacieho prostriedku.

  • S tým súvisí aj používaná štruktúra systému:

  • hviezdicová ,

  • zbernicová

  • stromová,

  • kruhový typ.

  • Pre moderné laboratórne meracie systémy je typické:

  • jednoduchá rekonfigurovateľnosť,

  • väčšia odolnosť voči rušivým vonkajším vplyvom (ako klimatickým vplyvom, tak rušivým elektromagnetickým poliam),

  • krátke komunikačné vzdialenosti,

  • vyššie nároky z hľadiska dynamiky meraných veličín,

  • jednoduché a zrozumiteľné ovládanie pomocou vhodného softwaru

3


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

6.2 PROGRAMOVÉ PROSTRIEDKY

6.2.1 Vývojové prostredie pre tvorbu aplikačných programov

6.2.2 Virtuálna inštrumentácia

Obsah kapitoly

6.1 ROZDELENIE MERACÍCH SYSTÉMOV A ICH ŠTRUKTÚRA

6.1.1 Používané štruktúry systému:

hviezdicová , zbernicová, stromová, kruhový typ

6.1.2 Meracie systémy so zbernicou IEEE 488 (GP-IB)

6.1.3 Meracie systémy využívajúce rozhranie RS-232-C

6.1.4 Meracie systémy so zbernicou USB

6.1.5 Prepojenie meracích systémov zbernicou RS-485

6.1.6 Meracie systémy na báze zásuvných meracích dosiek

4


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Riadiaca jednotka

R

R

R

R

Funkčná

jednotka

Funkčná

jednotka

Funkčná

jednotka

6.1 Používané štruktúry systému

  • Hviezdicová štruktúra systému:

  • jednotlivé funkčné jednotky sú pripojené sériovými linkami RS-232-C k samostatným sériovým portom počítača označovaným obvykle COM1, COM2,... .

  • to výrazne obmedzuje ako možný počet pripojených funkčných jednotiek, tak rýchlosť prenosu dát.

5


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Riadiaca jednotka

R

R

R

R

Funkčná

jednotka

Funkčná

jednotka

Funkčná

jednotka

Zbernicová štruktúra systému:

Pre pripojenie číslicových meracích prístrojov k PC sa častejšie používa s normalizovanou paralelnou zbernicou IEEE 488 (označovanou tiež IEC 625, IMS2, HP-IB, GP-IB), umožňujúcu ako pripojenie väčšieho počtu funkčných jednotiek, tak väčšej rýchlosti prenosu dát.

6


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Pri niektorých typoch meracích prístrojov môže byť vonkajšia zbernica prepájajúca jednotlivé funkčné jednotky nahradená vnútornou zbernicou kompaktného modulárneho meracieho systému či priamo vnútornú zbernicu riadiaceho počítača.

Týmto spôsobom je možné realizovať jedny z najlacnejších typov meracích systémov - systémy na báze zásuvných meracích dosiek do PC.

Pre nasadenie týchto systémov v priemyselných aplikáciách je nutné pre zaistenie dostatočnej spoľahlivosti a odolnosti voči vonkajším vplyvom použiť priemyselnú verziu PC.

Veľkosť týchto systémov však značne obmedzuje počet voľných pozícií v PC pre zásuvné meracie dosky.

7


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Pre náročnejšie aplikácie (najmä z hľadiska počtu meracích miest, nároku na rozsah spracovávaných dát apod.) sapreto používajú kompaktné modulárne meracie systémy na báze zbernice VME, VXI príp. PXI.

8


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Pri použití vyššie uvedených systémov sa predpokladá, že meracie miesta nebudú príliš vzdialené od riadiacej jednotky či kompaktného modulárneho systému.

Pri prenose analógových veličín (najmä malého napätia) od senzora do meracieho systému na väčšiu vzdialenosť je totiž odolnosť proti vonkajšiemu rušeniu typickému pre priemyselné prostredie veľmi nízka.

Z tohto dôvodu je podstatne výhodnejší prenos informácie v číslicovej forme.

Pri realizácií z hľadiska vzdialenosti rozsiahlejších systémov sa preto používa obvykle tzv. inteligentných senzorov s číslicovým výstupom a sériového prenosu dát v sietiach zbernicového typu

so stromovou štruktúrou(c)či kruhového typu(d).

9


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Riadiaca jednotka

Riadiaca jednotka

R

R

R

R

R

R

R

R

R

Funkčná

jednotka

Funkčná

jednotka

Funkčná

jednotka

Funkčná

jednotka

Funkčná

jednotka

Funkčná

jednotka

Funkčná

jednotka

R

Riadiaca

jednotka

R

R

Funkčná

jednotka

Tieto distribuované meracie systémy sa označujú v zahraničnej literatúre obvykle názvom FIELDBUS (FELDBUS). Jedná sa napríklad o systémy s jednou alebo viac riadiacimi jednotkami (MASTER) a radou podriadených jednotiek (SLAVE).

Vo väčšine prípadov sú tieto jednotky prepojené sériovou zbernicou štandardu RS-485, v niektorých prípadoch využívajú tiež prenosu po optických vláknach.

10


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

V súčasnosti sa čoraz viac využíva v meracích prístrojoch obľúbená sériová zbernica USB.

U nej je možné použiť tak jednoduchú hviezdicovú štruktúru ako aj štruktúru zbernicovú s použitím USB rozbočovačov (je možné tak pripojiť až 127 meracích prístrojov).

Okrem toho zbernica má jednotný kábel obsahujúci okrem dátových liniek i napájacie vodiče (odber až 500 mA).

11


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

1.1 Meracie systémy so zbenicou IEEE 488 (GP-IB)

Štandard IEEE 488 vznikol v roku 1972 na základe firemnej prepojovacej sústavy HP-IB firmy Hewlett Packard a medzinárodne bol normalizovaný v r. 1975. V technickej a firemnej literatúre je možné sa stretnúť i s inými názvami tohto štandardu, ako napr. HP-IB, IMS2, GP-IB.

Maximálna rýchlosť prenosu dát po tejto zbernici môže dosahovať až 1 Mbyte/s. Tejto rýchlosti je možné dosiahnuť iba vtedy, pokiaľ celková dĺžka zbernice nepresiahne 20 m a vzdialenosť medzi jednotlivými funkčnými jednotkami 2 m.

12


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Funkčné jednotky(meracie prístroje a ďalšie potrebné zariadenia - prepínače meracích miest, programovateľné zdroje apod.)sú podľa obr. pripojené paralelne špeciálnymi dvojitými konektormi s 24 kontaktmi.

To umožňuje pripojiť na zbernicu väčší počet funkčných jednotiek (max. 15) a zbernica má pritom voči riadiacemu počítači charakter jednej periférie.

Funkčné jednotky i riadiaci počítač môžu byť podľa potreby naadresované buď na vysielanie dát, alebo na ich príjem. Vlastná zbernica sa skladá z 24 vodičov, z nich 16 je aktívnych a 8 je uzemnených.

13


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

  • Ku zbernici je možné pripojiť priamo maximálne 15 funkčných jednotiek.

  • Každej z funkčných jednotiek je priradená 5 bitová adresa, ktorá je nastavená buď miniaturným prepínačom, umiestneným na zadnom panely prístroja, alebo sa u prístroja so vstavaným procesorom nastavuje z ovládacieho panela.

  • Táto hodnota je uložená v zálohovej pamäti spoločne napr. s kalibračnými konštantami.

14


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

1.2 Meracie systémy využívajúce rozhranie RS-232-C

Medzi najbežnejšie rozhranie pre komunikáciu medzi zariadeniami na krátku vzdialenosť je sériové rozhranie RS-232-C (štandardizované Electronic Industries Association EIA).

Používa sa pre pripojenie dátových zariadení komunikujúcich maximálnou rýchlosťou 115,2 kBd na vzdialenosť maximálne 15 m.

Komunikujú po ňom hlavne periférie rozširujúce počítač, napr. externé modemy, myši, tlačiarne a pod.

15


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

V súčasnosti, napriek všetkým jeho nedostatkom (obmedzená komunikačná vzdialenosť, dvojbodové spojenie, nízka prenosová rýchlosť), má veľmi výrazné postavenie aj v meracej technike.

Je aplikovanýnajmä pri lacnejších meracích prístrojoch, špeciálnych meracích moduloch, inteligentných snímačov a plotterov.

Pri sériovej komunikácií sú dáta vysielané ako postupnosti jednotlivých bitov, pričom v jednom časovom okamihu je prenášaný vždy jediný bit.

Prenášané bity nadobúdajú logických hodnôt 0 alebo 1.

V prípade RS-232-C odpovedá log.1 napäťovej úrovni –3 až –15 V,

log.0 úrovní +3 až +15 V.

Obvody rozhraní sú nesymetrické, preto sa uvedené úrovne vzťahujú voči potenciálu nulového signálového vodiča.

16


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

  • Pri používaní sériovej komunikácie RS-232 je potrebnézhodne nastaviť formát prenosu dát a prenosovú rýchlosť u komunikujúcich zariadení:

  • prenosovú rýchlosť (...1200, 2400, 4800, 9600, 19200 Baud),

  • počet dátových bitov (5, 6, 7, 8, 9),

  • paritu: N – none (bez parity), E – even (párna), O – odd (nepárna), M – mark (značka), S – space (medzera),

  • počet stop bitov (1; 1,5; 2),

  • spôsob riadenia toku (žiadne, hardvérové, Xon/Xof).

17


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

V prípade meracích prístrojov a osobných počítačov sa používa 9 základných signálov a jeden z dvoch typov štandardných dvojradových konektorov – D9 a D25 (viď.tab.).

18


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Blokové zapojenie dvoch prístrojov pri štandardnej modemovej komunikácií zobrazuje obr.

19


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Príklady bezmodemových prepojení sú na obr.

Najjednoduchšie je tzv. trojvodičové zapojenie (obr.a), v ktorom sú použité len dátové vodiče a signálová zem.

Riadenie prenosu dát je v tomto zapojení možné len programovo (angl. software handshaking).

V prevažnej väčšine aplikácií RS-232-C v meracej technike sú prepojované dve zariadenia typu DTE (spravidla osobný počítač a merací prístroj alebo merací prístroj a tlačiareň) na krátku vzdialenosť (rádové jednotky, maximálne desiatky metrov).

Často používanou metódou programového riadenia je tzv. protokol Xon/Xoff, kedy prístroj prijímajúci dáta ovláda komunikáciu vysielaním špeciálnych riadiacich znakov. Nevýhodou uvedenej metódy je jej obmedzenie na dáta kódované v ASCII kóde a relatívne dlhá reakčná doba.

20


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Hardwarovo riadený prenos dát (angl. hardware handshaking) umožňuje napr. zapojenie na obr.b

V konkrétnej aplikácií je vždy nutné preštudovať dokumentáciu obidvoch zariadení a až potom použiť vhodné prepojenie.

21


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

1.3 Meracie systémy so zbernicou USB

Zbernica USB je sériovou zbernicou, ktorá sa vyznačuje týmito základnými výhodami v oblasti merania:

  • jednotný zbernicový kábel obsahuje okrem dátových liniek i napájacie vodiče (odber až 500 mA),

  • zbernica má relatívne veľkú prenosovú rýchlosť (12 Mb/s v štandarde USB 1.1 alebo 480 Mb/s v štandarde USB 2.0),

  • je možné pripojiť veľký počet pripojiteľných meracích prístrojov (pri použití rozbočovačov až 127),

  • obsahuje skutočný plug&play (po pripojení vyhľadá operačný systém žiadaný ovládač; možnosť odpojovať a pripojovať zariadenie za chodu počítača).

Pomerne podstatnou zvláštnosťou je skutočnosť, že sa jedná o sériovú zbernicu.

Dáta sa prenášajú po linkách D+ a D- vo vzájomne invertovanej podobe.

Jedná sa teda o diferenčné signály.

Týmto spôsobom sa výrazne zmenší rušenie prenášaných dát, takže prípojná vzdialenosť môže byť až 5 m.

Napäťové úrovne na dátových linkách sú v rozmedzí 0 až 3,3 V.

22


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Typ A

Typ B

2

1

4

1

2

3

3

4

Číslo vývodu

Význam

+5 V (UCC)

1

Dáta + (priame dáta)

2

Dáta - (negované dáta)

3

GND (zem)

4

Konektory USB sa vyrábajú v dvoch variantoch – obr.

Konektor typu A nájdeme v počítači, konektor B je možné nájsť na strane zariadenia.

Oba konektory majú 4 vývody.

Okrem dátových signálov sú k dispozícii napájacie vodiče GND a UCC.

Napätie sa podľa špecifikácie môže pohybovať v rozmedzí 4,4 V až 5,25 V.

23


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Hostiteľ je pán (Host is Master)

Heslo „Hostiteľ je pán“ je základná koncepcia funkcie USB.

Zbernica USB má jediný riadiaci obvod (pán, master), t.j. od neho vychádzajú všetky aktivity.

V prípade meracích prístrojov pripojených k počítaču je „pánom zbernice“ radič USB v počítači.

Takže žiadne zariadenie pripojené na zbernicu USB nemôže vysielať samo, ale až na pokyn, ktorý vyjde z počítača.

Tento spôsob komunikácie dosť mení klasický pohľad na ovládanie zariadení.

Na rozdiel od zariadení pripojených na sériové alebo paralelné porty, nie je možné používať prerušenia.

Merací prístroj so zbernicou USB si nemôže vyžiadať prednostnú pozornosť zo strany počítača.

24


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Enumerácia

Enumerácia (vyčítanie charakteristík zariadenia) je jedným z „magických prvkov“ funkcie zbernice USB.

Po pripojení zariadenia sa najprv zistí prenosová rýchlosť a tou sa zo strany počítača vyšle požiadavka na zistenie charakteristík zariadenia.

Podľa zistených informácií potom systém nahrá do pamäte počítača odpovedajúci ovládač.

Pokiaľ nie je ovládač nainštalovaný, vyzve operačný systém k jeho inštalácii.

Po odpojení zariadenia je ovládač uvoľnený z pamäti.

Skutočnosť, že systém zisťuje typ zariadenia, potom dovoľuje pripojovať/odpojovať zariadenia USB na ľubovolný port počítača kedykoľvek potrebujeme.

25


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

1.4 Prepojenie meracích systémov zbernicou RS-485

Zbernica RS-485 je priemyslová zbernica pre sériový prenos dát.

Prenosovým médiom je krútený dvojvodič s prípadným tienením (twisted pair).

Na zbernici môže byť pripojených až 32 prijímačov, počet vysielačov norma neobmedzuje.

Nízka impedancia a symetrické usporiadanie zvyšuje odolnosť proti rušeniu v priemyslových prevádzkach.

  • zbernica môže byť vedená až na vzdialenosť 1600 m (vodiče s kapacitou do 65 pF/m),

  • maximálna prenosová rýchlosť je 10 Mbit/s.

26


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

U rozhrania RS-485 môže byť na jedno vedenie pripojených viac zariadení (obr.) obdobne ako u koaxiálnych ethernet sietí.

Pri tomto rozhraní sa využívajú Master a Slave (riadiace a riadené) zariadenia. Master odosiela periodicky pakety pre jednotlivé Slave zariadenia.

Pre každý signál sa používa krútený dvojvodič. Tento typ vedenia eliminuje šum, ktorý sa vytvára hlavne na dlhších vzdialenostiach a v priemyselnom prostredí.

Oproti rozhraniu RS-232-C je rozhranie RS-485 odlišné.

Pre každý signál sa používajú dva vodiče.

Ak je signál aktívny, je na prvom vodiči záporné a na druhom vodiči kladné napätie.

Ak je signál neaktívny je to naopak.

Jedná sa teda o rozdiely medzi vodičmi 1 a 2, ktoré udávajú logické úrovne.

27


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

1.5 Meracie systémy na báze zásuvných meracích dosiek

Štruktúra systému

Vonkajšie zbernice pre prepojenie jednotlivých funkčných jednotiek môže byť v niektorých prípadoch nahradená vnútornou zbernicou modulárneho systému či dokonca vnútornou zbernicou riadiaceho počítača.

Týmto spôsobom je možné realizovať napr. jeden z najjednoduchších meracích systémov na báze zásuvných meracích dosiek do osobných počítačov (angl. personal computer – PC) resp. ich priemyselných verzií.

V ponuke rady výrobcov sú rôzne zásuvné meracie dosky pre zbernice ISA, EISA, PCI, NuBus, atď. a karty s rozhraním PC-card (PCMCIA).

Do voľných slotov PC (konektorov vnútornej zbernice počítača) je možné zasunúť dosky obsahujúce napr. analógovo- číslicové či číslicovo-analógove prevodníky (ďalej AČP či ČAP), čítače, filtre apod.

S príslušnými obvodmi rozhraní môžeme vytvoriť

jednoduchý merací systém.

28


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

  • Spájajú funkcie:

  • viackanál. analóg. vstupu,

  • analóg. výstupu,

  • čítača impulzov TTL úrovne,

  • číslicové vstupy a výstupy

  • (ďalej ako DIO).

Typická bloková schéma multifunkčnej dosky

Najrozšírenejším typom zásuvných meracích dosiek do PC

- multifunkčné zásuvné meracie dosky:

29


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Vstupný multiplexor (MUX) umožňuje pripojiť - ku vstupu diferenčného prístrojového zosilňovača s programovateľným zosilnením

- viac zdrojov meraného signálu (obvykle 8 až 16).

(S/H)- vzorkovací obvod s pamäťou

Vzorkovací obvod s pamäťou:

- definuje okamih odberu vzorky vstupného napätia,

- zaisťuje, aby počas prevodu bolo na vstupe AČP konštantné napätie.

30


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

  • Základné časovanie je riadené čítačo-časovačom, ktorý je v rade prípadov možno využiť pre meranie:

  • frekvencie impulzov TTL úrovne,

  • meranie doby trvania impulzov,

  • generovanie impulzu - definovaného dĺžkou, či postupnosti impulzov definovanej

  • frekvencie.

  • Referenčné frekvencie časovača (obvykle v rozmedzí 100 kHz až 10 MHz) je dodávané z interného kryštálom riadeného oscilátora.

31


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

  • Kanál číslicových vstupov a výstupov (DIO):

  • pre prípad, že je nutné riadiť (externé) prepínače v meracej sústave,

  • ovládať výkonové spínače,

  • čítať číslicové výstupy z premeriavaného zariadenia.

32


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

  • Analógové výstupy:

  • multifunkčná karta ako generátor signálu:

  • - zmena frekvencie/napätia,

  • - zmena tvaru signálu

33


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Je možné ich rozdeliť do dvoch základných skupín:

  • vývojové prostredie pre generovanie zdrojového textu programov,

  • grafické vývojové prostredie.

6.2 PROGRAMOVÉ PROSTRIEDKY PRE MERANIE, ZBER A SPRACOVANIE DÁT

2.1 Vývojové prostredie pre tvorbu užívateľských aplikačných programov

  • Vývojové prostredia pre tvorbu užívateľských aplikačných programov sú programové prostriedky schopné generovať:

  • jednotlivé inštrukcie,

  • sekvencie inštrukcii,

  • celé programy pre zber alebo spracovanie dát v meracích systémoch.

34


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

  • Knižnice LabWindows/CVI :

  • podstatne zjednodušujú vytváranie programového vybavenia pre všetky zložky meracieho procesu – riadenie meraní, zber dát, ich spracovanie a interpretácia výsledkov,

  • majú grafické užívateľské rozhrania – „funkčné stromy“ a „grafické panely“, do ktorých programátor len zadáva potrebné parametre,

  • výsledkom je príslušný podprogram v jazyku C

LabWindows/CVI

  • Vývojové prostredie pre generovanie zdrojového programu

  • produkt americkejfirmy National Instruments

  • je určený pre vývoj aplikačného programového vybavenia v jazyku

  • C/C++ pre meracie systémy riadené počítačom rady IBM PC.

Týmto spôsobom je možné naprogramovať aj grafické užívateľské rozhranie – virtuálny panel meracieho prístroja či celého systému.

35


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Grafické vývojové prostredia

Sú určené predovšetkým pre užívateľov s nízkou úrovňou znalostí

Programovania.

Vývoj meracieho či testovacieho programu v podstate spočíva v zostavení blokového diagramu z preddefinovaných objektov a ich prepojenia cestami signálových tokov.

To oproti klasickému spôsobu programovania na úrovní vyšších programovacích jazykov umožňuje podstatným spôsobom urýchliť aj vývoj odladenia aplikačného programu.

36


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Grafické vývojové prostredia

  • Jednotlivé objektyumožňujú:

  • generovanie a zber dát,

  • matematické spracovanie a analýzu nameraných hodnôt,

  • ukladanie či predávanie dát na rôzne výstupné zariadenia,

  • riadenie behu programu, 

  • vlastnú grafickúprezentáciu výsledkov.

Typickým predstaviteľom môže byť napr. grafické vývojové prostredie LabVIEW od firmy National Instruments

37


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

2.2 Virtuálna inštrumentácia

Meracie systémy a systémy zberu dát, vytvorené pomocou moderných technických a programových prostriedkov, sú pre užívateľa mimoriadne pohodlné.

Využíva sa pri tom obrovský výkon, ktorý výrobcovia výpočtovej techniky vložili do počítačov a obslužného softvéru.

Za tohto stavu stačí užívateľovi vybaviť jeho výpočtové prostriedky rozhraniami s fyzikálnym prostredím a z počítača sa stane virtuálny merací prístroj, dispečerské pracovisko technologickej linky alebo monitorovací pult stavu sledovaných veličín.

Výrobcovia ponúkajú širokú škálu zariadení a vývojových programovacích prostredí, ktoré zjednodušujú návrh a realizáciu virtuálneho meracieho systému. Hlavným kritériom je pomôcť užívateľovi zostaviť systém vzájomne kompatibilný.

38


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Virtuálny merací prístroj, (v ďalšom označovaný medzinárodne zaužívanou skratkou "VI" z anglického "Virtual Instrument") je prístroj, ktorého všeobecné funkcie a schopnosti sú definované do značnej miery softwarom.

Inými slovami virtuálny prístroj je prístroj, ktorý v skutočnosti "neexistuje".

Napríklad jednoduchý multimeter vo forme samostatného meracieho prístroja je potrebné zapnúť, nastaviť meraciu veličinu a merací rozsah a iba potom môže prístroj vykonať samotné meranie.

Tú istú meraciu úlohu je však možné vykonať pomocou osobného počítača (PC), vybaveného vhodným hardwarom a softwarom, jednoducho vybratím príslušnej ikony v grafickom prostredí pomocou klávesnice alebo myši.

Teda počítač pracuje ako merací prístroj hoci ním v skutočnosti nie je.

39


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Front Panel generátora VI

Blokový diagram generátora VI (zobrazí sa stlačením CTRL+T)

Implementáciou viacerých súčasne alebo následne vykonávaných meracích funkcií v PC vzniká virtuálny merací systém, ako je napr. podľa obr.1 a 2 generátor VI vytvorenom v programe LabVIEW

40


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

41


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

42


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Za autorov konceptu virtuálnych prístrojov je možné považovať dvoch Američanov J. J. Tuchar-da a J. L. Kodovskeho - prezidenta a viceprezidenta firmy National Instruments Corp., Austin, Texas, ktorí v roku 1987 vytvorili projekt grafického programovacieho prostredia nazvaného LabVIEW ("Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench").

Toto prostredie pomocou jednoduchých grafických symbolov umožňovalo vytvoriť a riadiť rôzne virtuálne prístroje počítačom.

Mnohé práce nevyhnutné pre vznik LabVIEW boli vykonávané už dlho predtým v rôznych firmách a výskumných pracoviskách, napr. Hewlett Packard, IBM, Microsoft, štandardizačný inštitút IEEE

43


6 slicov meracie syst my

6. Číslicové meracie systémy

Za hlavnú výhodu VI je možné považovať veľmi efektívne využité realizačné náklady - ten istý počítač môže okrem zvyčajných úloh vykonávať aj meranie. Ďalšou nemenej významnou výhodou je flexibilita, napríklad ten istý hardvér môže byť použitý raz ako voltmeter alebo teplomer inokedy ako osciloskop či spektrálny analyzátor atď. a to jednoducho len malou zmenou v softvére.

Osobný počítač svojimi veľkými výpočtovými výkonmi umožňuje následne vykonať ľubovoľnú analýzu získaných meracích dát.

Veľmi efektívne a jednoducho je pritom možné využiť metódy číslicového spracovania signálov.

Výber použitých metód ako aj celkové ovládanie meracieho procesu je možné jednoducho a rýchlo vykonávať pomocou štandardných ovládacích prostriedkov počítača - klávesnice, polohovacieho zariadenia (myš), a pod.

Výsledky spracovania dát je možné prehľadne v grafickom formáte prezentovať na obrazovke PC, vytlačiť vo forme protokolu merania na tlačiarni alebo súradnicovom zapisovači či uschovať pre budúce potreby na pamäťovom médiu

44


  • Login