Принципы построения интеллектуальных и виртуальных измерительных устройств

Создание МП, а потом и ПК в 80-х годах привело к развитию аппаратно-программных средств обработки данных. Стало доступно огромное количество плат для сбора данных, обработки, анализа и отображения инфы. Стали появляться датчики с встроенными МП («интеллектуальные» либо «умные» датчики). Программное обеспечение с внедрением искусственного ума употребляется для интерпретации данных, приобретенных от датчиков. В датчиках осуществляется дискретизация данных и преобразование измерительного сигнала в цифровой код. Спец МП для цифровой обработки сигналов (ЦОС) используются для целей фильтрации, Фурье – анализа сигнала и т.п. Это позволяет создавать сбор данных с большой скоростью и потом передавать их на ПК. Это обеспечивает работу измерительных систем в режиме «реального» времени.

Для ввода измерительной инфы в ПК употребляют особые платы сбора данных. В текущее время на рынке представлено огромное обилие ПСД. Потому следует знать свойства, по которым необходимо создавать выбор плат. Разница в цены плат обоснована различием в скорости, разрешении и трудности систем сбора данных. В обычный плате обычно употребляется 12-разрядный АЦП с быстродействием в 1 мс без способности обработки измерительной инфы, а только для передачи ее в ПК. Более дорогие платы имеют свою память и средства обработки инфы с способности промежной записи данных на носитель. Определяющей стоимость платы чертой является скорость съема инфы. Высокоскоростные платы содержат в себе 16-разрядные АЦП с временем преобразования 10мкс. Имеют не достаточно каналов, что позволяет повысить их быстродействие (если отключить неработающие каналы, то быстродействие вырастет).

Аспекты выбора плат сбора данных:

· требуемая частота сбора данных;

· требуемое разрешение по напряжению, разрядность;

· количество каналов:

· спектр конфигурации измерительного сигнала;

· возможность конфигурации спектра измерений

· тип измерительного сигнала (одно- либо двухполярный;)

· наличие дифференциального входа;

· по виду напряжения;

· нужен ли аналоговый вход;

· уровень шумов;

· линейность;

· температурная стабильность.

Рис. 13.4 Структура встраиваемой платы сбора данных.

Сменная встраиваемая плата сбора данных и управления (ПСДУ) содержит обычно последующие главные элементы:

· мультиплексор, обеспечивающий параллельный ввод сигналов;

· устройство подборки и хранения (УВХ);

· АЦП;

· цифровой сигнальный МП.

Обмен информацией меж ПСДУ и компом происходит или через механизм прерываний, или в режиме прямого доступа к памяти.

Информационный сигнал поступает с датчиков на плату через устройство согласования сигналов (УСС), которые могут делать разные функции: усиление, питание датчиков, переключение, фильтрацию сигналов и т.п.

«Умные» датчики со встроенными МП позволяют создавать обработку инфы в самом датчике. Выходной сигнал может быть в аналоговой либо цифровой форме. Употребляют системы пожаро- и взрывозащиты. Для их употребляют особые процессоры с усеченным набором инструкций. Для увеличения производительности делают микроконтроллеры. Это МП с дополнительной памятью, ЦАП и АЦП, особое программное приложение с возможностью обкатки программ на симуляторе. Разрабатывают и спец ЦОС МП для цифровой фильтрации, резвого преобразования Фурье… Программируемые интегральные логические схемы (ПЛИС) употребляют для разработки обычных устройств, но есть и особые заказные ИС.

Рис. 13.5 Лицевая панель виртуального осциллографа.

В неких случаях требуется обрабатывать и рассматривать информацию, поступающую от нескольких датчиков, но при всем этом оператор не успевает оценить информацию с требуемой скоростью либо показания одних должны быть взаимоувязаны с другими и т.п. Задачки такового рода стимулировали развитие систем с искусственным умом на базе устройств с нечеткой логикой и искусственных нейронных сетей.