- •Автоматизация измерений, контроля и испытаний
- •Введение. Основные определения и термины
- •1. Принципы построения измерительных систем
- •1.1. Ввод аналоговых сигналов в измерительных системах
- •1.1.1. Датчики измерительных систем и устройства согласования
- •1.1.2. Измерительные коммутаторы
- •1.1.3. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •1.2. Оценка системных параметров многоканальных измерительных систем
- •1.3. Каналы передачи данных (интерфейс)
- •1.4. Устройства и системы ввода/вывода фирмы National Instruments
- •1.4.1. Системы согласования сигналов scxi и scc
- •1.4.2. Многофункциональные платы и устройства для сбора данных
- •1.4.3. Модульные измерительные системы стандарта pxi
- •1.4.4. Система распределенного ввода/вывода и промышленного управления FieldPoint
- •1.4.5. Реконфигурируемая контрольно-измерительная система CompactRio
- •1.5. Система дистанционного измерения и сбора измерительно-диагностической информации
- •1.5.1. Общая структура системы
- •1.5.2. Измерительная часть автоматизированной системы дистанционных измерений
- •1.5.3. Алгоритмы работы автоматизированной системы дистанционных измерений
- •1.5.4. Разработка схем подключения средств измерения
- •2. Сигналы и методы их исследования
- •2.1. Общие характеристики электрических сигналов
- •2.2. Методы исследования прохождения сигналов
- •2.3. Динамические модели преобразователей сигналов
- •2.4. Механические, тепловые и электрические аналогии
- •2.4.1. Механические элементы
- •2.4.2. Тепловые элементы
- •2.4.3. Электрические элементы
- •2.5. Фильтры
- •2.5.1. Фильтры нижних частот
- •2.5.2. Фильтры верхних частот
- •2.5.3. Полосовые фильтры
- •2.5.4. Полосно-подавляющие фильтры
- •3. Аналоговая обработка сигналов
- •3.1. Операционные усилители. Основные свойства
- •3.2. Параметры и характеристики оу
- •3.3. Обратная связь в усилителях
- •3.4. Влияние ос на параметры усилителей
- •3.5. Применение операционных усилителей
- •3.5.1. Инвертирующий усилитель
- •3.5.2. Неинвертирующий усилитель
- •3.5.3. Суммирующий усилитель
- •3.5.4. Дифференциальный усилитель
- •3.5.5. Измерительный усилитель
- •3.5.6. Интеграторы
- •3.5.7. Дифференциаторы
- •3.5.8. Нелинейные преобразователи на оу
- •3.6. Активные фильтры
- •4. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи
- •4.1. Электронные ключи и коммутаторы
- •4.2. Цифро-аналоговые преобразователи
- •4.2.1. Общие положения
- •4.2.2. Цап с суммированием токов
- •4.2.3. Цап с внутренними источниками тока
- •4.2.4. Сегментированные цап
- •4.4.5. Цифровые потенциометры
- •4.2.6. Цап прямого цифрового синтеза
- •4.2.7. Параметры цап
- •4.3. Аналого-цифровые преобразователи
- •4.3.1. Общие положения
- •4.3.3. Ацп последовательного приближения
- •4.3.4. Последовательно-параллельные ацп конвейерного типа
- •4.3.5. Сигма-дельта ацп
- •5. Цифровая обработка сигналов
- •5.1. Общая характеристика цифровых сигналов и цифровых микросхем
- •5.2. Основы алгебры логики
- •5.3. Логические элементы
- •5.3.1. Типы логических элементов
- •5.3.2. Параметры логических элементов
- •5.4. Построение комбинационной логической схемы по заданной функции. Минимизация логических функций
- •5.5. Типы выходных каскадов цифровых элементов
- •5.6. Сложные логические элементы
- •6. Функциональные устройства на цифровых микросхемах
- •6.1. Системы счисления
- •6.2. Дешифраторы и шифраторы
- •6.3. Мультиплексоры и демультиплексоры
- •6.4. Компараторы кодов
- •6.5. Сумматоры
- •6.6. Триггеры
- •6.7. Регистры
- •6.8. Счетчики импульсов
- •6.9. Автоматизированные измерительные системы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
1.4. Устройства и системы ввода/вывода фирмы National Instruments
При разработке и создании автоматизированных измерительных и управляющих систем неизбежно возникает проблема выбора оборудования. Инженеру нужно ясно представлять весь многообразный спектр оборудования, особенности его эффективного применения при решении конкретной задачи.
Рис. 1.24. Типовая функциональная
схема компьютерной измерительной
системы, включающей датчики, блоки
согласования сигналов и плату сбора
данных
Сопряжение большинства устройств ввода/ вывода организовано по магистрально-модульному принципу. Для сопряжения устройств ввода/вывода используются шины PCI, PXI, Compact PCI, PCMCIA USB, Fire Wire (IEEE 1394). Для удаленных устройств сбора данных используется подключение к компьютеру через сеть Ethernet.
Скорость ввода и вывода информации во многом определяется пропускной способностью шины. Шина PCI, которая лежит в основе открытого промышленного стандарта PXI, имеет пропускную способность 132 Мб/с. По сравнению с ней традиционный интерфейс IEEE 488 (GPIB), или «приборная шина» по ГОСТ, используемая для организации систем измерения, имеет почти 100-кратную меньшую производительность.
Для максимально скоростного ввода и вывода больших объемов информации используется режим прямого доступа к памяти (ПДП, английский эквивалент — DMA). Данные в режиме ПДП записываются напрямую в память, минуя процессор. Поэтому в режиме ПДП вычислительные и управляющие функции процессора не прерываются. Режим ПДП реализуется аппаратно с помощью специального контроллера, что освобождает процессор машины от функций управления передачей данных.
1.4.1. Системы согласования сигналов scxi и scc
National Instruments предлагает модульную систему согласования сигналов SCXI и портативную систему согласования SCC для малоканальных измерительных систем. Основное назначение этих систем — согласование и унификация измерительных сигналов с различных датчиков и источников сигналов. Программное обеспечение всех этих устройств поддерживается LabVIEW, SignalExpress, TestStand, Measurement Studio, LabWindows/CVI.
Система SCXI позволяет выполнять следующие функции: согласование и унификацию сигналов с различных датчиков (термопар, термометров сопротивления, термисторов, тензодатчиков, акселерометров и т. д.); коммутацию сигналов; программируемое усиление сигналов; гальваническую развязку; фильтрацию; электропитание датчиков; выборку и хранение сигналов.
Конструктивно выполнена в виде шасси с 4 и 12 слотами с принудительной вентиляцией для экранированного размещения модулей. Подключение сигналов осуществляется с помощью винтовых соединителей, съемных коннекторов, BNC-разъемов или термопарных вилок. В каталоге фирмы насчитывается широкий выбор — свыше 30 различных модулей SCXI, позволяющих сконфигурировать систему ввода под конкретную измерительную задачу.
Система SCC по функциям аналогична системе SCXI. По назначению система SCC ориентирована на портативные и мобильные измерительные устройства, имеющие небольшое количество аналоговых и цифровых каналов.
Конструкция SCC представляет компактный низкопрофильный экранированный корпус, вмещающий до 20 модулей. Имеются модули гальванической развязки линий аналогового и цифрового ввода-вывода. Цифровые линии ввода-вывода имеют оптическую развязку.