Cum să transformați un computer într-un complex de măsurare. Patrick Göll - Cum să transformi un computer personal într-un complex de măsurare. Rolul software-ului

Un computer modern este cel mai complex dispozitiv electronic. Combinând complexitatea tehnică a componentelor individuale și simplitatea constructivă a combinării și extinderii acestora, utilizatorul, ca niciodată, are libertatea de a conecta diverse periferice la acesta, extinzându-și capacitățile la infinit. Una dintre aceste posibilități este utilizarea unui computer ca complex de măsurare. Într-adevăr, este suficient să îi transferați un anumit semnal sau o valoare măsurată, întrucât se deschid oportunități pentru procesarea lor digitală, precum și pentru afișarea lor într-o formă arbitrară, convenabilă pentru utilizator. Cartea lui Patrick Goll „Cum să transformi un computer personal” într-un complex de măsurare este totul despre asta.

Cartea începe cu o scurtă introducere, în care cititorul este introdus la elementele de bază ale sistemelor de măsurare a clădirilor. Autorul atrage atenția asupra principalelor etape ale măsurătorilor, împărtășește cu elementele de bază ale procesării semnalului analog-digital. Tema ADC este tratată în detaliu în capitolul corespunzător. Ce este un ADC, cum funcționează un ADC, pe ce se bazează principiul transformării unei valori analogice în formă digitală, cu ajutorul căruia se poate face acest lucru, este descris în această carte.

Sarcina de măsurare a diferitelor cantități este foarte frecventă în producție. Ce standarde și soluții standard există pentru rezolvarea acestei probleme în producția profesională, este descris în capitolul al treilea al cărții. Autorul se oprește asupra dezvoltărilor industriale dedicate acestui subiect. Prezintă caracteristicile tipice ale acestor dispozitive.

Al patrulea capitol al cărții se referă la dispozitivele de casă pentru digitalizarea valorilor analogice. Sunt propuse circuite și plăci de circuite imprimate ale acestor dispozitive. Acesta spune despre principiile muncii, astfel încât, în viitor, cititorul să poată crea un dispozitiv similar cu propriul său design.

Bineînțeles, un computer de măsurare complex nu poate funcționa fără software special. Acesta din urmă ar trebui să poată citi semnalul, să evalueze valoarea sa absolută și să prezinte valoarea obținută pe ecranul computerului într-o formă convenabilă. Modul în care sunt dezvoltate astfel de aplicații este descris în capitolul al cincilea al cărții.

Senzorii sau convertoarele primare care sunt conectate la un computer joacă un rol important în fiabilitatea măsurătorilor. O prezentare generală a acestor senzori este dată în capitolul șase.

Introducere
1. Conceptul de construire a unui complex virtual de măsurare
2. Conversia analog-digitală a semnalelor
3. Produse industriale
4. Asamblarea interfeței de măsurare
5. Software-ul complexului virtual de măsurare
6. Senzori și accesorii
7. Aplicații

Goell Patrick

„Cum să transformi un computer personal într-un complex de măsurare”

PC-ul dvs.: tester, osciloscop, înregistrator de date ...

Introducere

Orice computer personal (PC) compatibil IBM, chiar dacă a fost așezat în adâncul unui dulap ca fiind inutil de câțiva ani, se poate transforma într-un complex de măsurare puternic dacă este echipat cu una sau mai multe intrări analogice. Tastatura și ecranul său sunt mult mai puternice decât un multimetru sau osciloscop, iar unitatea de disc și imprimanta sunt excelente pentru a captura orice proces îndelungat. În plus, puterea de calcul a unui computer vă permite să supuneți informațiile colectate cu ajutorul acestuia la orice procesare, chiar foarte complexă. Până acum câțiva ani, transformarea unui PC într-un contor virtual necesită instalarea uneia sau mai multor plăci complexe și costisitoare în computer.

Această abordare este utilizată și astăzi în laboratoare industriale și științifice, dar astăzi puteți obține rezultate decente pur și simplu conectând convertoare mici A / D la porturi standard sau paralele. Există pe piață produse gata preparate care sunt oferite la un preț accesibil, dar puteți asambla și voi astfel de dispozitive, ghidat de diagrame și recomandări date în această carte.

Datorită bibliotecii de drivere destinate dispozitivelor descrise, această carte și fișiere aflate pe serverul www.dmk.ru vor permite cititorului să treacă rapid la lucrări practice, indiferent de nivelul său de cunoștințe în domeniul electronicii.

Pentru toate sarcinile discutate aici, există programe gata de utilizare și le puteți adapta pentru a satisface alte nevoi, doar schimbând câteva linii în limbajul BASIC. Astfel, ceea ce este foarte important, complexul virtual de măsurare este reprogramabil.

Astăzi este obișnuit să numim „virtuale” toate cel puțin într-o oarecare măsură aplicații nestandardizate pentru computerele personale. Multe lucruri utile pot fi simulate pur și simplu pe un ecran color de înaltă rezoluție, iar rezultatul va arăta adesea „mai bine decât este în realitate”.

Deci, pe ecranul unui dispozitiv de măsurare virtual, probabil va fi prezentată o imagine complexă, saturată, pe care există butoane, și diferiți indicatori, și scale, și chiar ecrane oscilografice. Capacitățile interfețelor grafice, cum ar fi Windows, oferă o gamă mult mai largă de aplicații decât poate avea un contor tipic - fără a menționa utilizarea potențială a imprimantelor, a unităților de disc și a unui modem conectat la Internet.

Dispozitivul virtual în sine este un software mai mult sau mai puțin complex instalat pe un computer personal și un fel de dispozitiv de interfață care permite computerului să acceseze acele cantități fizice și procese pe care va trebui să le proceseze. De regulă, o astfel de interfață este un convertor analog-digital cu una sau mai multe intrări, eventual echipat cu un dispozitiv de condiționare a semnalului de intrare.

În principiu, se poate conta pe faptul că instrumentul virtual îi va oferi proprietarului posibilități mult mai largi, iar prețul va fi comparabil cu un instrument de măsurare clasic cu același nivel de caracteristici tehnice.

Această abordare ne permite să ne restrângem la costuri minime dacă cerințele pentru complexul de măsurare nu sunt foarte stricte. Această soluție se potrivește în mod ideal nevoilor radioamatorilor, profesorilor și chiar a unor laboratoare de cercetare care se ocupă de procese fizice relativ lente. În plus, face posibilă revenirea la munca activă și utilă a celor mai vechi PC-uri compatibile IBM, care, s-ar părea, sunt condamnate să adune liniștit praful în adâncurile dulapurilor și dulapurilor datorită evoluției uluitoare a tehnologiei de calcul (și politicile producătorilor și software-ului de PC-uri).

Goell Patrick

„Cum să transformi un computer personal într-un complex de măsurare”

PC-ul dvs.: tester, osciloscop, înregistrator de date ...

Introducere

1. CONCEPTUL DE CONSTRUCȚIE A UNUI COMPLEX DE MĂSURARE VIRTUALĂ

Mai jos este conceptul de a construi un complex de măsurare virtual bazat pe un computer personal și a luat în considerare sarcinile care pot fi rezolvate folosind componentele acestui complex.

ROLUL COMPUTERULUI

Un computer (cel mai adesea compatibil IBM, desktop sau portabil), ca organ central al oricărui sistem de măsurare virtual, îndeplinește în primul rând funcțiile interfeței „om - obiect de măsură”. Ecranul oricărui monitor oferă mult mai multe posibilități de indicare decât ecranul unui osciloscop (chiar dacă este unul de stocare) și, bineînțeles, ecranul unui monitor este mult mai mare decât afișarea unui multimetru. Tastatura și mai ales mouse-ul sunt mult mai convenabile de utilizat decât butoanele, iar o imprimantă - chiar și cea mai simplă - oferă oportunități neprețuite pentru imprimarea rezultatelor pe hârtie. În plus, orice PC, chiar și unul foarte „vechi”, are multă putere de calcul care poate fi utilizată pentru a aplica diverse tipuri de procesare a rezultatelor măsurătorilor: normalizare (reducere scară), liniarizare, sincronizare, calcul mediu, statistici etc. În cele din urmă, o unitate de disc va fi foarte convenabilă pentru a acumula cantități mari de date în scopul procesării, arhivării sau transmiterii lor ulterioare pe liniile de comunicație folosind un modem.

ROLUL DISPOZITIVELOR DE INTERFAȚĂ

Măsurarea parametrilor fizici, cum ar fi tensiunea, curentul, temperatura sau presiunea, presupune o estimare exactă a valorilor analogice. Pe de altă parte, computerul funcționează exclusiv cu cantități discrete. Prin urmare, este clar că procesul de conversie a unui PC într-un dispozitiv de măsurare virtual implică conectarea unui convertor analog-digital (ADC). ADC poate comunica cu computerul fie prin porturi seriale sau paralele, fie direct prin magistrale dacă ADC este proiectat ca o placă de expansiune sau o placă PCMCIA.

Prima opțiune garantează o simplitate maximă și un cost redus, iar atunci când utilizați a doua, puteți obține performanțe excelente, dar numai în detrimentul complexității și al prețului ridicat. Dispozitivul de interfață poate îndeplini și alte funcții necesare, de exemplu, izolarea galvanică a surselor de semnal din circuitele computerului, coordonarea semnalelor generate de unele tipuri de senzori în impedanță, tensiune, polaritate etc., precum și comutarea mai multor canale de intrare.

ROLUL SOFTWARE-ULUI

Domeniul de aplicare al dispozitivului virtual este aproape complet determinat de caracteristicile software-ului, în timp ce caracteristicile dispozitivelor de interfață sunt, în majoritatea cazurilor, destul de clare pentru utilizator.

Produsele industriale de acest tip sunt aproape întotdeauna utilizate atunci când se lucrează cu o interfață grafică mai mult sau mai puțin dezvoltată (apropo, nu întotdeauna sub Windows), care vă permite să selectați unul sau alt mod folosind tastatura sau mouse-ul prin diferite meniuri (Fig. 1.1).

Fig 1.1. Exemplu de meniuri pe ecran ale unui contor virtual

După cum se va arăta mai târziu, este foarte convenabil să creați programe mici special concepute pentru a îndeplini o anumită sarcină practică. Ele sunt adesea scrise într-un limbaj atât de popular și simplu ca BASIC. O ușoară structurare a acestor programe va permite utilizarea atât a dispozitivelor de interfață industrială, cât și a dispozitivelor asamblate independent de elementele individuale prin simpla reinstalare a driverului corespunzător. Mai jos va fi o comparație a ambelor opțiuni, astfel încât cititorii să poată alege soluția care se potrivește cel mai bine nevoilor lor personale, capacităților tehnice și financiare și, în cele din urmă, talentelor de programare.

În plus față de rularea programelor de achiziție de date, utilizatorul contorului virtual va putea deseori să exporte rezultatele măsurătorilor în aplicații mai avansate, cum ar fi foi de calcul sau programe de graficare. Aceste aplicații de birou fac cele mai abstracte înregistrări sau seturi de date de înțeles, evidențiind tendințele sau relațiile care sunt subtile la prima vedere. Și, desigur, fișierele de date digitale obținute la înregistrarea parametrilor fizici măsurați pot fi transmise pe liniile de comunicație folosind un modem, în special prin e-mail și prin internet.

EXACTITATE ȘI VITEZĂ

Atunci când se compară între dispozitivele reale și cele virtuale, pe lângă capacitățile și modurile de operare furnizate, trebuie să se țină cont și de caracteristicile lor principale, și anume acuratețea și viteza.