Микроконтроллерные проблемно-ориентированные подсистемы и устройства (логгеры).

В отечественном и зарубежном приборостроении все большее распространение получают логгеры (data loggers). Это новый класс устройств, используемых для автоматизации технологических процессов, стендовых испытаний и лабораторных исследований. Средний выпуск логгеров возрастает ежегодно на 20%, что значительно превышает средний показатель для изделий зарубежной приборостроительной промышленности.

Отметим особенности логгеров, позволяющие выделить их в самостоятельный класс:

1. Функциональная законченность в рамках одного конструктива, позволяющая автономно решать задачу автоматического измерения, контроля и управления. Для выполнения этих целей к прибору подключают первичные преобразователи и задают необходимый режим работы. Прибор может измерять текущие значения контролируемых параметров, представлять оператору результаты измерений в физических единицах, регистрировать их на бумаге, сравнивать с установками и нормами, вырабатывать сигналы отклонений от нормы.

2. Возможность одновременного подключения датчиков разнородных параметров (температуры, движения, расхода и др.), что обеспечивает решение задачи автоматизации отдельного агрегата или технологического процесса с помощью одного прибора.

3. Программируемость прибора для выбора в конкретных условиях оптимального режима работы. При этом осуществляется определенного алгоритма опроса, индикации, регистрации требуемых типов и характеристик обрабатываемых параметров, количества и величин установок для каждого канала измерения. Программа задается при помощи кнопок, расположенных на передней панели. Для многих моделей от потребителя не требуется знаний в области программирования и дополнительных затрат на математическое обеспечение.

4. Наличие микропроцессорного контроллера позволяет снизить аппаратные затраты, перенеся на программные средства выполнение ряда сложных функций, таких как линеаризация характеристик датчиков, компенсация влияния температуры холодных слоев термопар, сравнение с установками, выработка сигналов отклонений, масштабирование, коррекция дрейфа нуля и коэффициентов передачи АЦП. Наряду с вычислительными операциями по обработке результатов с помощью микропроцессора реализуются установленные режимы работы (управление) и интерфейсные функции. Многие специфические функции в логгерах выполняются с помощью стандартных подпрограмм, при этом аппаратные и программные средства остаются ненужными для большинства модификаций.

5. Функционирование логгера не только в качестве автономного устройства, но и в качестве оконечного терминального устройства ввода аналоговой информации в сложных информационных системах. Логгеры имеют соответствующие средства сопряжения с магистралями информационных сетей и систем. ЭВМ верхнего уровня общается с логгером на языке высокого уровня. В таких распределенных системах центральный процессор служит для выполнения сложных вычислительных задач по сбору и обработке данных. Один центральный процессор ЭВМ может при этом контролировать большое число логгеров, связываясь с ними, например, посредством модемов. Каждый логгер может опрашиваться и при необходимости перепрограммироваться, будучи таким образом элементом локальной информационной системы.

Конструктивно логгеры создаются по модульному принципу, что позволяет оперативно формировать различные конфигурации устройств, исходя из конкретных требований. Предназначенные для промышленного применения логгеры обладают высокими метрологическими и технико-экономическими показателями: высокой точностью, помехозащищенностью, надежностью, экономичностью.

Структурная схема типового устройства фирмы Fluk (США), занимающей одно из ведущих мест по выпуску логгеров на мировом рынке, показана ниже на рисунке.

Логгер состоит из входных соединителей для различного вида датчиков, коммутаторов, аналого-цифровых преобразователей, двунаправленной системной шины данных, микропроцессорного контроллера, набора модулей для масштабирования, линеаризации, программирования и других процедур, передней панели, дисплея, печатающего устройства и модулей интерфейса для подключения внешних устройств.