WZMACNIACZ POMIAROWY

ZASTOSOWANIE SYSTEMU POMIAROWEGO Z INTERFEJSEM IEC625

1.Oprogramowanie

Bardzo ważnym elementem systemu pomiarowego jest jego oprogramowanie. W typowym systemie pomiarowym poszczególne przyrządy pomiarowe połączone są z komputerem za pomocą systemu interfejsu, który organizuje wymianę informacji między elementami tego systemu. W tak zorganizowanym systemie komputer wykonując program steruje praca przyrządów, zbiera dane pomiarowe, przetwarza je i prezentuje wyniki. Tworzenie programów sterujących systemem pomiarowym z punktu widzenia użytkownika może być zrealizowane w dwojaki sposób.

Pierwszy sposób (klasyczny, stosowany w początkowym etapie rozwoju komputerowych systemów pomiarowych) polega na samodzielnym pisaniu od podstaw programu sterującego z użyciem do tego języków wysokiego poziomu (Basic, Pascal, C), wzbogaconych o zestaw instrukcji do komunikacji z kontrolerem, umożliwiających w prosty sposób wysyłanie i odbiór informacji od urządzeń. Stopień trudności i przejrzystość pisanego programu zależą od tego, na jakim poziomie są dostępne dla programisty instrukcje kontrolera (np. karty interfejsu) i jak są one udokumentowane. Podobnie jest z tekstami służącymi do programowania przyrządów pomiarowych.

Drugi sposób (stosowany obecnie najczęściej) opiera się na wykorzystaniu dużych środowisk programowych, które integrują funkcje sterowania pracą systemu, gromadzenia i przetwarzania danych pomiarowych i prezentacji wyników, a także oferują języki programowania wyższego rzędu (w tym graficzne), i rozbudowane mechanizmy wspomagające, upraszczające obsługę aparatury pomiarowej oraz ułatwiające pisanie własnych programów sterujących pracą całego systemu.

2. Standard interfejsu IEC-625

Zadaniem systemu interfejsu GPIB (IEEE 488, IEC-625) jest sprzęganie aparatury pomiarowej z kontrolerami (komputerami). Przykładowy sposób takiego sprzęgania przedstawia rys.1.

Rys.1 System pomiarowy z interfejsem GPIB

Na początku lat siedemdziesiątych firma Hewlett-Packard wprowadziła rozwiązanie bezpośredniej współpracy przyrządów pomiarowych i sprzętu informatycznego przez wyposażenie współpracujących urządzeń w odpowiednie układy cyfrowe, tzw. Interfejsy HPIB. Ze względu na prostotę i elastyczność system rozpowszechnił się i został znormalizowany przez IEEE (Institute of Elektrical and Elektronic Engineers) w roku 1975 z poprawkami przyjętymi w roku 1978 jako IEEE 488. Standard IEEE 488 jest nazwany także GPIB (General Purpose Interface Bus). W Polsce znany jest pod nazwą IEC-625 (International Electrotechnical Commission). Polska wersja różni się od amerykańskiej tylko rodzajem złącza interfejsu. Zalecenia IEEE 488 określają następujące elementy systemu interfejsu: sygnały interfejsowe, funkcje interfejsowe, protokoły wymiany informacji, kody i formaty informacji, parametry elektryczne i mechaniczne..

Struktura systemu w standardzie GPIB opiera się na konfiguracji magistralowej, w której wszystkie urządzenia dołączone są równolegle do wspólnej magistrali interfejsowej. Rys2 przedstawia przykładowe konfiguracje systemu pomiarowego z interfejsem IEEE 488: liniową, w gwiazdę i mieszaną.

Rys. 2 Przykłady konfiguracji systemu pomiarowego z interfejsem IEEE 488; a) liniowa, b) w gwiazdę, c) mieszana.

Do magistrali może być jednocześnie dołączonych najwyżej 15 urządzeń (z dodatkowymi układami do 32). Długość kabla między dwoma dowolnymi przyrządami nie powinna przekroczyć 2 m., zaś całkowita długość wszystkich kabli 20 m. Informacje mogą być przesyłane z szybkością 250-500 kbajtów/s. Szybkość ta może być zwiększona do 1000. kbajtów/s przy dwukrotnym skróceniu kabli. Magistrala systemu składa się z 16 linii sygnałowych (8 linii danych i 3 linie synchronizacji, 5 linii sterowania) i 8 linii uziemienia (Rys. 4.). Wszystkie linie są kompatybilne ze standardem TTL, wszystkie sygnały są aktywne w stanie niskim. Urządzenia mają wbudowane układy interfejsowe odpowiedzialne za realizację wymiany informacji z innymi urządzeniami. Cechą każdego urządzenia z interfejsem IEEE 488 jest możliwość jego pracy zarówno w systemie jako urządzenia zdalnie sterowanego przez komputer, jak również jako samodzielnego, autonomicznego przyrządu pomiarowego sterowanego ręcznie z płyty czołowej.

Dla umożliwienia dołączenia kolejnych przyrządów do dowolnego miejsca magistrali wszystkie kable łączące współpracujące urządzenia są obustronnie zakończone złączami posiadającymi w jednej obudowie wtyk i gniazdo.

Przepływ informacji odbywa się między urządzeniami systemu, które kwalifikuje się jako nadajniki (N), odbiorniki (O) i kontrolery (K). Właściwości nadajnika, odbiornika i. Przepływ informacji odbywa się między urządzeniami systemu, które kwalifikuje się jako nadajniki (N), odbiorniki (O) i kontrolery (K). Właściwości nadajnika, odbiornika i kontrolera mogą występować w urządzeniach pojedynczo lub łącznie. Kontroler zarządza systemem interfejsu. Zarządzanie to polega na organizowaniu i kierowaniu przepływem informacji w systemie (m.in. przez wysyłanie adresów i rozkazów) oraz na sterowaniu magistralą systemu. Kontroler systemu IEEE 488 tworzy komputer z kartą interfejsu i odpowiednim oprogramowaniem. Tworzy on konfigurację urządzeń w celu przeprowadzenia transmisji

Rys 3. Struktura magistrali interfejsu GPIB.

danych, adresując je do nadawania lub odbioru. Każde z urządzeń ma swój indywidualny adres (liczba od 0 do 30), zwany adresem urządzenia. Sposób ustawiania adresów zależy od producenta urządzenia. Adresy urządzeń ustala się w trakcie zestawiania tych urządzeń w system.

3.Charakterystyka zadnia pomiarowego

W ćwiczeniu należy między innymi wyznaczyć charakterystykę amplitudową oraz podstawowe parametry wzmacniacza selektywnego. Charakterystykę amplitudową wzmacniacza selektywnego można opisać za pomocą parametrów takich jak: częstotliwość środkowa, wzmocnienie i dobroć. Przykładową charakterystykę oraz znaczenie poszczególnych parametrów przedstawia rys 4 .

Parametry wzmacniaczy i filtrów selektywnych:

K_U - wzmocnienie jest to stosunek amplitudy sygnału wyjściowego do amplitudy sygnału wejściowego,

f₀ - częstotliwość środkowa - częstotliwość przy której występuje maksymalne wzmocnienie

Q - dobroć - określa selektywność charakterystyki wzmacniacza i jest stosunkiem częstotliwości środkowej do szerokości pasma przy 3-decybelowym spadku wzmocnienia
.

,

gdzie:

U₂ - amplituda napięcia na wyjściu czwórnika,

U₁ - amplituda napięcia na wejściu czwórnika.

Rys. 4. Przykładowa charakterystyka amplitudowa wzmacniacza selektywnego.

5555

---