Автоматизация измерений презентация

АВТОМАТИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ Профессиональная задача: Можно ли у себя иметь ПК и создать средство измерения частоты, АЧХ, фазо-частотной характеристики.

Функции автоматизированных СИ Измерение Преобразование Обработка Представление в удобном для потребителя виде Информационно-измерительная система(ИИС)-это совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, её преобразование, обработка с целью представления потребителю в требуемом виде.

Обобщенная структурная схема ИИС ПП-первичный преобразователь ОИ-объект исследования ИП-измерительный преобразователь АЦП-аналого-цифровой преобразователь

Микропроцессорные средства измерения ФУНКЦИИ: Сервисные(выбор диапазона измерений, определение полярности, коммутация входных цепей, калибровка, коррекция смещения нулевого уровня в усилителе постоянного тока) Вычислительные(определение среднего значения и среднеквадратического отклонения, получение математических функций измеряемой величины)

ОПРОС 1) К функциям автоматизированных СИ относят ... преобразование измерительной информации; Индикация физической величины; Калибровка Сбор информации Правильный ответ: а)

2) Информационно-измерительная система это … 2) Информационно-измерительная система это … Система работы с базами данных это совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных технических средств Правильный ответ: b)

3) К функциям микропроцессорных средств измерения относят: 3) К функциям микропроцессорных средств измерения относят: Сервисные Преобразовательные Вычислительные Измерительные Правильный ответ: a),c)

Виртуальные приборы

ТЕСТ 1) Виртуальный прибор (ВП) представляет собой : a) комбинацию компьютера универсальных аппаратных средств ввода-вывода сигналов и специализированного программного обеспечения (ПО); b) цветной LCD-дисплей; c) систему, состоящую из программ; d) измерительную плату.

2)Виртуальный прибор в отличие от обычного прибора содержит: 2)Виртуальный прибор в отличие от обычного прибора содержит: a)микропроцессор b)ПК c)АЦП

3) ВП в отличие от микропроцессора содеожит: 3) ВП в отличие от микропроцессора содеожит: a) датчики b) индикатор c) измерительную плату d) ПК

Классификация ИИС (информационных измерительных систем)

информационно измерительная система- это совокупность технических средств, выполненных в блочно-модульном исполнении, объединенных общим алгоритмом функционирования, обладающих набором нормированных метрологических характеристик и предназ­наченных для автоматического (автоматизированного) по­лучения информации непосредственно от объекта, преобразования ее, передачи, измерения, обработки, хранения и представления в форме, доступной для восприятия оператором и (или) ввода в управляющую систему

САК(система автоматического контроля) Предназначена для контроля технологических процессов . Осуществляет контроль соотношения между текущим (измеренным) состоянием объекта и установленной нормой поведения по известной математической модели.

Измерительная ИИС Используется для работы с объектами , характеризующимися до начала эксперимента минимумом априорной информации. Информационно-измерительные системы выполняют следующие функции: -     получение исходной информации через первичные измерительные преобразователи (сенсорв) от объекта измерения; -     преобразование измерительной информации с заданной и гарантированной точностью; -     представление в виде, удобном для потребителя.

СТД(система технической диагностики) предназначены : для контроля фактического технического состояния различных технических устройств, в том числе устройств автоматики, вычислительной техники, радиотехники для организации его правильной эксплуатации технического обслуживания и ремонта при обнаружении их отказов и определении неисправных элементов. Для таких систем характерно применение специальных методов поиска неисправностей. 

СРО(система распознавания образов) Предназначена для определения степени соответствия между исследуемыми объектами и эталонным образом.

Примеры таких систем : - системы детектирования движений, - распознавания штриховых кодов, - распознавания автомобильных номеров, - неразрушающего контроля, основанные на распознавании некоторых, характеризующих объект признаков.

Примеры систем с обратной связью: - системы оптического трекинга объектов, где предыдущее расположение объектов влияет на определение текущего местоположения, - системы распознавания в подвижных роботах.

Уникальные вторичные созвездия

Тест 1.САК предназначена для… a)для контроля технологических процессов. b)получения исходной информации в результате взаимодействия первичных измерительных преобразователей. c)для контроля фактического технического состояния различных технических устройств. Правильный ответ: a

2.СТД предназначена для … 2.СТД предназначена для … a) для контроля технологических процессов. b) для контроля фактического технического состояния различных технических устройств. с) для работы с объектами , характеризующимися до начала эксперимента минимумом априорной информации. Правильный ответ b

Измерительная система это… Измерительная система это… а) это совокупность функционально объеди-нённых технических средств измерений и технических устройств. b) Совокупность объекта управления и управляющего устройства; с) совокупность функционально объеди-нённых вычислительных и технических устройств. Правильный ответ: с

Компьютерно - измерительные системы

Обобщённая структурная схема

Особенности и возможности КИС В качестве встроенных мер напряжения в КИС, как и в большинстве других измерительных приборов, используют стабилитроны, температурный коэффициент напряжения которых составляет около Большие вычислительные возможности позволяют реализовать в КИС анализ полученной информации в ходе эксперимента и менять алгоритм обработки в зависимости от предварительных данных В ряде случаев, если вид математической модели исследуемого процесса задан, вычислительные методы позволяют сократить время измерений Возможности КИС можно использовать для прогнозирования отказов некоторых элементов аппаратуры

Примеры современных КИС Компьютерная измерительная система Naja  Celette Проверяемый автомобиль устанавливается на базовой раме (стапеле) или подъемника. Измерение координат контрольных точек кузова автомобиля производится с помощью электронно-измерительной каретки с ощупывающей головкой по трем направлениям. Данные по заводским координатам контрольных точек находятся в базе данных компьютера измерительной системы. Измерение координат контрольных точек проводится автоматически при перемещении ощупывающей головки вместе с измерительной кареткой по контрольным точкам. Программное обеспечение, входящее в состав устройства, позволяет не только управлять его работой, но и оперативно проводить сравнение измеренных координат контрольных точек с заводскими координатами, хранящимися в банке данных устройства.

Примеры современных КИС Компьютерная измерительная система С-Tronix Компьютерная измерительная система С-Tronix представляет собой измерительный комплекс на основе лазерного сканера, управляемого компьютером, и специальных лазерных мишеней.  Принцип измерения расстояний между контрольными точками основан на приеме отраженного от мишеней модулированного лазерного излучения, его обработки и последующего сравнения полученных данных с референсными расстояниями, приводимыми производителями автомобилей.

Тест 1 Определение КИС : представляет собой микроЭВМ со встроенной в нее измерительной платой средство измерений, представляющее собой в общем случае совокупность измерительных приборов совокупность определенным образом соединенных между собой средств измерений и других технических устройств средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне ее измерения и выработки сигнала измерительной информации

Тест 2

Тест 3

Тест 4

Измерительно- вычислительные комплексы (ИВК)

ИВК ИВК - автоматизированное средство измерения электрических величин, на основе которого возможно создание ИИС путём присоединения ко входу измерительных сигналов датчиков измеряемых величин с унифицированным электрическим выходным сигналом и генерация на основе программных компонентов ИВК программ обработки информации и управления экспериментом, ориентированных на применение конкретных задач. Отличие ИВК от ИИС: Содержит несколько средств измерений Измерительные приборы и ИИС Совокупность ИИС Измерение производят под управлением ПК.

Функции ИВК Измерение параметров производственного процесса Регистрация информации в реальном времени Хранение и последующая обработка информации Передача информации для сложной обработки и накопления в ЭВМ Обеспечение работы эксперимента с символьной и графической информацией

Классификация ИВК Типовые широкого применения (широкий круг задач автоматизации исследований и испытаний) Проблемно-ориентированные (специфичные задачи автоматизации измерений) Специализированные (уникальные задачи автоматизации измерений)

Обобщённая структурная схема ИВК

Тест Что не входит в структурную схему ИВК Датчики Объект исследования Устройство связи с объектом Калькулятор Правильный ответ: Калькулятор

Тест Какой элемент отсутствует? Датчики АЦП ЦАП Исполнительное устройство Правильный ответ: Датчики

Тест Какой элемент отсутствует? АЦП Монитор Устройство воздействия на объект Процессор Правильный ответ: Устройство воздействия на объект

Опрос ИВК – это… Измерительный прибор Система автоматического управления Автоматизированное средство измерения электрических величин Инженерно-вычислительная система Правильный ответ: Автоматизированное средство измерения электрических величин

Опрос Какого типа ИВК не существует? Проблемно-ориентированные Специализированные Объектно-ориентированные Типовые Правильный ответ: Объектно-ориентированные

Опрос Отличия ИВК от ИИС ИВК Содержит несколько средств измерений ИВК строится без использования контроллеров Комплексы ИВК не имеют встроенной памяти ИВК не имеют блочно-модульной структуры. Правильный ответ: Содержит несколько средств измерений

Интерфейсы с каналом общего пользования (КОП)

Структура интерфейса

Интерфейс КАМАК (CAMAC - Computed Aided for Measurement, Automation and Control) разработан комитетом по стандартам в области ядерной электроники (ESONE) в 1968 году. Он представляет собой первую в мире магистрально – модульную (функционально-модульного типа) агрегатную систему, предназначенную для связи измерительных устройств с цифровой аппаратурой обработки данных. Цель - применение в физике элементарных частиц для автоматизации экспериментов. Утвержден стандартом IEEE 583 и ГОСТ 26.201-80, 26.201.1-94 и 26.201.2-94. Интерфейс КАМАК (CAMAC - Computed Aided for Measurement, Automation and Control) разработан комитетом по стандартам в области ядерной электроники (ESONE) в 1968 году. Он представляет собой первую в мире магистрально – модульную (функционально-модульного типа) агрегатную систему, предназначенную для связи измерительных устройств с цифровой аппаратурой обработки данных. Цель - применение в физике элементарных частиц для автоматизации экспериментов. Утвержден стандартом IEEE 583 и ГОСТ 26.201-80, 26.201.1-94 и 26.201.2-94.

Интерфейс КАМАК (вид передней панели )

Стандарт КАМАК – это функционально-модульная система агрегатного типа, объединенная единым магистральным интерфейсом и едиными конструктивными параметрами. Предназначена для сбора, накопления , преобразования и обработки измерительных и управляющих сигналов в ИС реального времени, соединенных с ЭВМ (компьютером).

Особенности системы КАМАК: модульный принцип построения; конструктивная однородность системы за счет унификации несущих конструкций и конструкций модулей; магистральная структура интерфейса; программное управление ИС.

Конструктив системы КАМАК

Основой структуры КАМАК является крейт. Конструктивно крейт — это ящик, в который можно вставлять платы-модули, расположение которых в крейте может быть любым. Для модулей в крейте имеется 25 гнезд с верхней и нижней направляющими. Место 24 и 25 в крейте обязательно занимает блок контроллер крейта. Ширина модуля 17.2 мм. Функциональные блоки могут занимать 1,2,3,4,6 или 8 модульных мест. На обеих поверхностях заднего конца платы должно быть по 43 ламели печатного разъема. Шаг между осями ламелей 2.54 мм.

Платы модулей входят в розетки двухрядных 86-контактных разъемов, укрепленных на задней плате крейта. Платы модулей входят в розетки двухрядных 86-контактных разъемов, укрепленных на задней плате крейта. Крейт может быть снабжен источниками питания, выходы которых соединяются с линиями питания модулей, расположенными на задней плате. Основной конструктивно завершенный функциональный элемент системы - -модуль. Для обеспечения совместимости модулей стандартом КАМАК регламентирован ряд условий этой совместимости: функционирования, электрических и конструктивных. Модуль – это наименьшая конструктивная единица системы . Выпущено более 20 типов унифицированных модулей КАМАК (АЦП, ЦАП, усилитель, мультиплексор и др.).

Модуль представляет собой вставную кассету. Тыльная часть модуля заканчивается 86-контактным разъемом, соединенным с горизонтальной магистралью крейта. Входные аналоговые сигналы вводятся через разъемы на передней панели модулей. Допустимый ток питания отдельного модуля ограничен 2А, а рассеиваемая мощность – 8 Вт. Максимальная мощность рассеивания в крейте 200 Вт. Охлаждение воздушное. Обмен информацией между модулями и контроллером происходит по магистрали крейта.

Программирование систем КАМАК осуществляют на языке низкого уровня (ассамблере), Бейсике и на языке программирования IML (Intermediate Language), предназначенным для программного управления модулями КАМАК внешним компьютером. Программирование систем КАМАК осуществляют на языке низкого уровня (ассамблере), Бейсике и на языке программирования IML (Intermediate Language), предназначенным для программного управления модулями КАМАК внешним компьютером. Достоинства - высокая степень унификации (на международном уровне), значительная скорость передачи информации, простота реализации новых систем, высокая точность - большое слово данных. Недостатки - сложное программирование (обычно на Ассемблере), громоздкость (особенно для многоканальных измерений), 24-битное слово не сопрягается с используемыми в компьютерах 16- и 32- разрядными словами, плохая совместимость с другими интерфейсами.

Структура измерительной системы на основе аппаратуры КАМАК

Интерфейс МЭК 625.1 Интерфейс МЭК предназначен для создания небольших локальных ИС, например, в рамках научных лабораторий. Он обеспечивает возможность согласованной работы входящих в систему устройств в соответствии с заложенной в ЭВМ программой. К КОП можно подключить до 15 устройств.

Достоинство интерфейса – невысокая цена создаваемых на его основе ИВК. На обращение к одному прибору расходуется до единиц миллисекунд, общее же быстродействие интерфейса определяется главным образом инерционными свойствами измерительных приборов. Передача данных происходит побайтно в асинхронном режиме. Достоинство интерфейса – невысокая цена создаваемых на его основе ИВК. На обращение к одному прибору расходуется до единиц миллисекунд, общее же быстродействие интерфейса определяется главным образом инерционными свойствами измерительных приборов. Передача данных происходит побайтно в асинхронном режиме. Для управления интерфейсом применяют микроЭВМ , программируемые на языках высокого уровня. Для работы с интерфейсом существуют специальные версии языков, например Бейсик, дополненный необходимыми для работы с интерфейсом инструкциями.

Тест Правильный ответ: ИМ, магистрали

Тест Правильный ответ: По магистрально-модульному принципу

Тест Правильный ответ: Крейты