Egy könyv arról, hogyan lehet a számítógépet mérőrendszerré alakítani. Göll P
A modern számítógép rendkívül összetett elektronikus eszköz. Az egyes komponensek műszaki összetettségét és kombinálásuk és bővítésük szerkezeti egyszerűségét ötvözve a felhasználó minden eddiginél nagyobb szabadságot élvez, hogy különféle perifériákat csatlakoztasson hozzá, korlátlanul bővítve ezzel a képességeit. Az egyik ilyen lehetőség a számítógép mérőrendszerként történő alkalmazása. Valóban, elég egy adott jelet vagy mért értéket ebbe továbbítani, és megnyílnak azok digitális feldolgozásának lehetőségei, illetve tetszőleges, felhasználóbarát formában történő megjelenítése. Patrick Goell „Hogyan változtassunk egy személyi számítógépet mérőrendszerré” című könyve erről szól.
A könyv egy rövid bevezetővel kezdődik, amely bevezeti az olvasót a mérőrendszerek tervezésének alapjaiba. A szerző felhívja a figyelmet a mérések főbb szakaszaira, és megosztja az analóg-digitális jelfeldolgozás alapjait. Az ADC témáját részletesen a megfelelő fejezet tárgyalja. Ez a könyv leírja, hogy mi az ADC, hogyan működik az ADC, mire épül az analóg érték digitális formába konvertálásának elve, és hogyan lehet ezt megtenni.
A termelésben igen gyakori a különféle mennyiségek mérésének feladata. Hogy milyen szabványok és szabványos megoldások léteznek a probléma megoldására a professzionális termelésben, azt a könyv harmadik fejezete ismerteti. A szerző kitér a témának szentelt ipari fejlesztésekre. Feltárja az ilyen eszközök jellemző tulajdonságait.
A könyv negyedik fejezete az analóg mennyiségek digitalizálására szolgáló házi készítésű eszközökkel foglalkozik. Javasoljuk az ilyen eszközök sémáit és nyomtatott áramköri lapjait. Leírjuk a működési elveket, hogy a jövőben az olvasó saját tervezésű hasonló eszközt készíthessen.
Természetesen egy számítógépes mérőrendszer nem működik speciális szoftver nélkül. Ez utóbbinak képesnek kell lennie a jel leolvasására, annak abszolút értékének kiértékelésére, és az eredményül kapott érték kényelmes formában történő megjelenítésére a számítógép képernyőjén. Az ilyen alkalmazások fejlesztésének módját a könyv ötödik fejezete írja le.
A mérések megbízhatóságában nagy szerepe van a számítógéphez csatlakoztatott szenzoroknak, vagyis elsődleges jelátalakítóknak. Az ilyen érzékelők áttekintése a hatodik fejezetben található.
Bevezetés
1. Virtuális mérőkomplexum felépítésének koncepciója
2. Analóg-digitális jelátalakítás
3. Ipari termékek
4. A mérőfelület összeszerelése
5. A virtuális mérőkomplexum szoftvere
6. Érzékelők és tartozékok
7. Alkalmazások
Göll Patrick
"Hogyan alakítsunk egy személyi számítógépet mérőkomplexummá"
Az Ön számítógépe: teszter, oszcilloszkóp, adatgyűjtő...
Bevezetés
Bármely IBM-kompatibilis személyi számítógép (PC), még akkor is, ha több éve szükségtelenül hever a szekrény hátsó részében, egy vagy több analóg bemenettel felszerelve nagy teljesítményű mérőrendszerré válhat. Billentyűzete és képernyője lényegesen nagyobb lehetőségeket nyújt a multiméterrel vagy oszcilloszkóppal nyújthatóakhoz képest, lemezmeghajtója és nyomtatója pedig kiválóan alkalmas bármilyen hosszadalmas folyamat rögzítésére. Ezen túlmenően a PC számítási teljesítménye lehetővé teszi, hogy a segítségével összegyűjtött információs adatokat bármilyen, akár nagyon összetett feldolgozásnak is alávehessük. Néhány évvel ezelőtt ahhoz, hogy a számítógépet virtuális mérőműszerré alakítsák, egy vagy több bonyolult és drága táblát kellett beszerelni a számítógépbe.
Ezt a megközelítést még mindig használják az iparban és a tudományos laboratóriumokban, de ma már az is lehetséges, hogy tisztességes eredményeket érjünk el egyszerűen kis analóg-digitális átalakítók szabványos soros vagy párhuzamos portokhoz való csatlakoztatásával. Vannak kész termékek a piacon elérhető áron, de ezek az eszközök önállóan is összeszerelhetők, a jelen könyvben található diagramok és ajánlások alapján.
A leírt eszközökhöz szánt illesztőprogram-könyvtárnak köszönhetően ez a könyv és a www.dmk.ru szerveren található fájlok lehetővé teszik az olvasó számára, hogy gyorsan áttérjen a gyakorlati munkára, függetlenül attól, hogy milyen szintű tudása van az elektronika területén. .
Az itt tárgyalt problémák mindegyike használatra kész programokkal van ellátva, és a BASIC néhány változtatásával más igényekhez igazítható. Így, ami nagyon fontos, a virtuális mérőkomplexum újraprogramozható.
Manapság szokás a személyi számítógépekhez készült, legalább némileg nem szabványos alkalmazásokat „virtuálisnak” nevezni. Sok hasznos dolog egyszerűen szimulálható egy jó, nagy felbontású színes képernyőn, és az eredmény gyakran "jobban fog kinézni, mint amilyen".
Tehát a virtuális mérőműszer képernyője nagy valószínűséggel összetett, gazdag képet fog mutatni, amelyen gombok, különféle indikátorok, skálák, sőt oszcilloszkóp képernyők is találhatók. A grafikus interfészek, például a Windows képességei sokkal szélesebb körű alkalmazási lehetőségeket kínálnak, mint egy hagyományos mérőműszer – nem beszélve a nyomtatók, lemezmeghajtók és az internethez csatlakozó modem lehetséges felhasználásáról.
Maga a virtuális eszköz egy többé-kevésbé összetett szoftver, amely egy személyi számítógépre van telepítve, és egy bizonyos interfész eszköz, amely lehetővé teszi a PC számára, hogy hozzáférjen azokhoz a fizikai mennyiségekhez és folyamatokhoz, amelyeket feldolgoznia kell. Az ilyen interfész általában egy analóg-digitális átalakító egy vagy több bemenettel, esetleg bemeneti jelkondicionáló eszközzel.
Elvileg számíthat arra, hogy egy virtuális műszer sokkal nagyobb képességekkel látja el tulajdonosát, és az ára egy ugyanolyan szintű műszaki jellemzőkkel rendelkező klasszikus mérőműszerhez fog hasonlítani.
Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy minimális költségekre korlátozzuk magunkat, ha a mérőkomplexumra vonatkozó követelmények nem túl szigorúak. Egy ilyen megoldás ideálisan megfelel a rádióamatőrök, tanárok, sőt egyes kutatólaboratóriumok igényeinek, amelyek viszonylag lassú fizikai folyamatokkal foglalkoznak. Ezen túlmenően ez lehetővé teszi az IBM-kompatibilis PC-k legrégebbi, aktív és hasznos munkához való visszatérését, amelyek a számítástechnika elképesztő fejlődésének köszönhetően csendben port gyűlnek a szekrények és szekrények mélyén (és a PC-gyártó cégek és szoftverek politikája).
1. A VIRTUÁLIS MÉRÉSI KOMPLEX ÉPÍTÉSÉNEK FOGALMA
Az alábbiakban egy személyi számítógépre épülő virtuális mérőkomplexum felépítésének koncepcióját mutatjuk be, és áttekintjük a komplex komponenseinek felhasználásával megoldható feladatokat.
A SZÁMÍTÓGÉP SZEREPE
A számítógép (leggyakrabban IBM-kompatibilis, asztali vagy hordozható) minden virtuális mérőrendszer központi szerveként elsősorban a „személy-mérési objektum” interfész funkcióit látja el. Bármely monitor képernyője sokkal több lehetőséget biztosít a kijelzésre, mint az oszcilloszkóp képernyője (még ha tárolóról is van szó), és természetesen a monitor képernyője sokkal nagyobb, mint egy multiméter kijelzője. A billentyűzet és főleg az egér használata sokkal kényelmesebb, mint a gombok, a nyomtató pedig - a legegyszerűbb is - felbecsülhetetlen lehetőségeket biztosít a papírra történő nyomtatáshoz. Ezen kívül minden PC, még egy nagyon „ősi” is, nagy számítási teljesítménnyel rendelkezik, amivel a mérési eredmények különféle feldolgozási módjai alkalmazhatók: normalizálás (skálacsökkentés), linearizálás, időzítés, átlagszámítás, statisztika. stb. d. Végül a lemezmeghajtó nagyon kényelmes lehet nagy mennyiségű adat felhalmozására a későbbi feldolgozás, archiválás vagy kommunikációs vonalakon keresztül történő modem segítségével történő továbbítás céljából.
AZ INTERFÉSZ ESZKÖZÖK SZEREPE
A fizikai paraméterek, például feszültség, áram, hőmérséklet vagy nyomás mérése magában foglalja az analóg mennyiségek pontos becslését. A számítógép kizárólag diszkrét mennyiségekkel működik. Ebből világosan látszik, hogy a PC virtuális mérőműszerré alakításának folyamata egy analóg-digitális átalakító (ADC) csatlakoztatásával jár. Az ADC kommunikálhat a számítógéppel soros vagy párhuzamos porton keresztül, vagy közvetlenül buszokon keresztül, ha az analóg-digitális átalakító bővítőkártya vagy PCMCIA kártya formájában van.
Az első lehetőség maximális egyszerűséget és alacsony költséget garantál, a második használatakor pedig kiváló teljesítményt érhet el, de csak a bonyolultság és a magas ár rovására. Az interfész eszköz más szükséges funkciókat is elláthat, például a PC áramkörök jelforrásainak galvanikus leválasztását, bizonyos típusú érzékelők által generált jelek impedancia, feszültség, polaritás stb. szerinti illesztését, valamint több bemeneti csatorna kapcsolását.
A SZOFTVER SZEREPE
Egy virtuális műszer alkalmazási körét szinte teljes mértékben a szoftver jellemzői határozzák meg, míg az interfész eszközök jellemzői a legtöbb esetben teljesen egyértelműek a felhasználó számára.
Az ilyen típusú ipari termékeket szinte mindig használják többé-kevésbé fejlett grafikus felülettel (egyébként nem mindig Windows alatt), amely lehetővé teszi az egyik vagy másik mód kiválasztását a billentyűzet vagy az egér segítségével különböző menükön keresztül (2. 1.1).
1.1. ábra. Példa a Virtual Meter OSD menüire
Amint azt később látni fogjuk, nagyon kényelmes kis programokat létrehozni, amelyeket kifejezetten egy adott gyakorlati feladat elvégzésére terveztek. Gyakran olyan népszerű és egyszerű nyelven íródnak, mint például a BASIC. E programok enyhe strukturálása lehetővé teszi az ipari interfész eszközök és az egyes elemektől függetlenül összeállított eszközök használatát a megfelelő illesztőprogram egyszerű újratelepítésével. Az alábbiakban mindkét lehetőséget összehasonlítjuk, hogy az olvasók személyes igényeiknek, technikai és pénzügyi adottságaiknak, végül programozói tehetségüknek leginkább megfelelő megoldást válasszák.
Az adatgyűjtő programok futtatása mellett a virtuális műszer felhasználója gyakran exportálhatja a mérési eredményeket fejlettebb alkalmazásokba, például táblázatokba vagy diagramokba. Ezek az irodai alkalmazások érthetővé teszik a legelvontabb rekordokat vagy adatkészleteket, kiemelve az első pillantásra láthatatlan trendeket vagy kapcsolatokat. És természetesen a mért fizikai paraméterek rögzítésével kapott digitális adatfájlok modem segítségével kommunikációs vonalakon továbbíthatók, különösen e-mailen és az interneten keresztül.
PONTOSSÁG ÉS GYORSSÁG
A valós és a virtuális eszközök összehasonlításakor a biztosított képességeken és üzemmódokon túl figyelembe kell venni azok főbb jellemzőit is, nevezetesen a pontosságot és a sebességet.
Göll Patrick
"Hogyan alakítsunk egy személyi számítógépet mérőkomplexummá"
Az Ön számítógépe: teszter, oszcilloszkóp, adatgyűjtő...
Bevezetés
Bármely IBM-kompatibilis személyi számítógép (PC), még akkor is, ha több éve szükségtelenül hever a szekrény hátsó részében, egy vagy több analóg bemenettel felszerelve nagy teljesítményű mérőrendszerré válhat. Billentyűzete és képernyője lényegesen nagyobb lehetőségeket nyújt a multiméterrel vagy oszcilloszkóppal nyújthatóakhoz képest, lemezmeghajtója és nyomtatója pedig kiválóan alkalmas bármilyen hosszadalmas folyamat rögzítésére. Ezen túlmenően a PC számítási teljesítménye lehetővé teszi, hogy a segítségével összegyűjtött információs adatokat bármilyen, akár nagyon összetett feldolgozásnak is alávehessük. Néhány évvel ezelőtt ahhoz, hogy a számítógépet virtuális mérőműszerré alakítsák, egy vagy több bonyolult és drága táblát kellett beszerelni a számítógépbe.
Ezt a megközelítést még mindig használják az iparban és a tudományos laboratóriumokban, de ma már az is lehetséges, hogy tisztességes eredményeket érjünk el egyszerűen kis analóg-digitális átalakítók szabványos soros vagy párhuzamos portokhoz való csatlakoztatásával. Vannak kész termékek a piacon elérhető áron, de ezek az eszközök önállóan is összeszerelhetők, a jelen könyvben található diagramok és ajánlások alapján.
A leírt eszközökhöz szánt illesztőprogram-könyvtárnak köszönhetően ez a könyv és a www.dmk.ru szerveren található fájlok lehetővé teszik az olvasó számára, hogy gyorsan áttérjen a gyakorlati munkára, függetlenül attól, hogy milyen szintű tudása van az elektronika területén. .
Az itt tárgyalt problémák mindegyike használatra kész programokkal van ellátva, és a BASIC néhány változtatásával más igényekhez igazítható. Így, ami nagyon fontos, a virtuális mérőkomplexum újraprogramozható.
Manapság szokás a személyi számítógépekhez készült, legalább némileg nem szabványos alkalmazásokat „virtuálisnak” nevezni. Sok hasznos dolog egyszerűen szimulálható egy jó, nagy felbontású színes képernyőn, és az eredmény gyakran "jobban fog kinézni, mint amilyen".
Tehát a virtuális mérőműszer képernyője nagy valószínűséggel összetett, gazdag képet fog mutatni, amelyen gombok, különféle indikátorok, skálák, sőt oszcilloszkóp képernyők is találhatók. A grafikus interfészek, például a Windows képességei sokkal szélesebb körű alkalmazási lehetőségeket kínálnak, mint egy hagyományos mérőműszer – nem beszélve a nyomtatók, lemezmeghajtók és az internethez csatlakozó modem lehetséges felhasználásáról.
Maga a virtuális eszköz egy többé-kevésbé összetett szoftver, amely egy személyi számítógépre van telepítve, és egy bizonyos interfész eszköz, amely lehetővé teszi a PC számára, hogy hozzáférjen azokhoz a fizikai mennyiségekhez és folyamatokhoz, amelyeket feldolgoznia kell. Az ilyen interfész általában egy analóg-digitális átalakító egy vagy több bemenettel, esetleg bemeneti jelkondicionáló eszközzel.
Elvileg számíthat arra, hogy egy virtuális műszer sokkal nagyobb képességekkel látja el tulajdonosát, és az ára egy ugyanolyan szintű műszaki jellemzőkkel rendelkező klasszikus mérőműszerhez fog hasonlítani.
Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy minimális költségekre korlátozzuk magunkat, ha a mérőkomplexumra vonatkozó követelmények nem túl szigorúak. Egy ilyen megoldás ideálisan megfelel a rádióamatőrök, tanárok, sőt egyes kutatólaboratóriumok igényeinek, amelyek viszonylag lassú fizikai folyamatokkal foglalkoznak. Ezen túlmenően ez lehetővé teszi az IBM-kompatibilis PC-k legrégebbi, aktív és hasznos munkához való visszatérését, amelyek a számítástechnika elképesztő fejlődésének köszönhetően csendben port gyűlnek a szekrények és szekrények mélyén (és a PC-gyártó cégek és szoftverek politikája).