Лекция №25. ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

Качество радиоэлектронных изделий, как правило, оценивают несколькими параметрами, определяемыми в процессе комплексных измерений, выполняемых по заданной программе. Комплексные измерения охватывают все этапы производства – от научных исследований до выпуска готовой продукции.

Соответственно совокупность аппаратурных и программных средств, предназначаемых для реализации комплексных измерений, называют измерительно-вычислительным комплексом (ИВК). ИВК осуществляет (ГОСТ 26.203 – 81): управление процессом измерений согласно заданному алгоритму; формирование нормированных электрических сигналов, являющихся входными для средств воздействия на объект контроля; прямые, косвенные, совместные и совокупные измерения электрических величин; преобразование и обработку электрических сигналов, поступающих от первичных источников измерительной информации, и представление результатов измерений в стандартной форме.

Структурная схема ИВК содержит: аппаратуру подключения к объекту контроля (адаптеры, первичные измерительные преобразователи, коммутаторы); измерительные приборы и аналого-цифровые преобразователи; источники стимулирующих воздействий (цифро-аналоговые преобразователи, измерительные генераторы); интерфейсную систему; аппаратуру обработки (мини-ЭВМ, программируемые микропроцессоры и др.); аппаратуру индикации и регистрации (табло, дисплеи, графопостроители, цифропечатающие устройства и др.); устройство управления (контроллер).

Контроллер осуществляет общее управление функциональными элементами ИВК в соответствии с заданной программой измерений.

Так как производительность подобных комплексов велика, то их применение эффективно в тех случаях, когда требуется либо длительное исследование сложных объектов с большим числом контролируемых параметров и нормируемых стимулирующих воздействий, либо тогда, когда объем измерений сравнительно невелик, но повторяется на большом числе однотипных объектов. В обоих случаях требуется получить и обработать большие массивы первичной измерительной информации.

Гибкая организация современного массового производства радиоэлектронных изделий предопределяет необходимость в блочно-модульной структуре построения измерительно-вычислительных комплексов, собираемых из серийно выпускаемых агрегатных средств измерения и автоматики. Основой комплекса служит набор унифицированных приборов, необходимых для выполнения наиболее распространенных измерений. Затем к этим приборам подключают другие унифицированные функциональные элементы. Совместная работа унифицированных элементов в автоматическом режиме нуждается в их информационной, электрической и конструктивной совместимости, которая обеспечивается с помощью стандартных интерфейсов.

Под интерфейсом для измерительной техники понимают совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструктивных средств, обеспечивающих нормальное функционирование комплекса в режиме автоматического сбора, обработки, отображения и хранения измерительной информации. В соответствии со схемой объединения функциональных элементов различают радиальный, каскадный и магистральный тип интерфейса.

В интерфейсе первого вида информационный обмен происходит непосредственно от периферийного устройства к центральному (например, мини-ЭВМ), и наоборот; во втором – от одного функционального элемента к другому и в третьем – от функционального элемента через общую магистраль к центральному устройству или, возможно, к другому элементу (элементам).

По способу передачи сигналов различают интерфейсы: 1) с параллельной передачей, при которой для каждого сигнала используют отдельную линию (шину); 2) с последовательной передачей, когда отдельные сигналы в заданном порядке передают по двухпроводной линии; 3) с комбинированной передачей, при которой двоичные сигналы передают как параллельно, например байтами, так и последовательно.

По способу передачи данных во времени интерфейсы делят на интерфейсы: 1) с синхронной; 2) асинхронной передачами. В первом случае темп передачи данных задают тактовые импульсы; во втором – источник информации передает данные в темпе, определяемом скоростью их приема абонентом – приемником.

В последние годы в сложных автоматизированных измерительно-вычислительных комплексах распространены интерфейсы магистрального типа. К подобным системам относится интерфейс, рекомендованный Международной электротехнической комиссией (МЭК), и интерфейс КАМАК.

Преимущество магистральных интерфейсов состоит в том, что один источник информации может одновременно работать с несколькими приемниками.

Интерфейс (рисунок 79) состоит из общей магистрали для скоростной передачи приборных (информационных) и интерфейсных сообщений; интерфейсной части измерительных приборов (функциональных элементов); устройства управления (контроллера).

Приборными (информационными) называют сообщения о результатах и единицах измерения, последовательности (программе) измерений и т. д. К интерфейсным относятся сообщения, предписывающие функциональным элементам комплекса реализацию тех или иных служебных функций (быть источником или приемником информации, их адреса, запросы на обслуживание и т.д.).

В качестве примера рассмотрим совокупность интерфейсных сообщений, поступающих на цифровой частотомер перед началом измерения частоты. Команды (таблица 5) должны определить режим работы прибора и предел измерения. Эти команды имитируют действия оператора при ручном управлении прибором. Обычно группу измерений, реализуемых универсальным цифровым частотомером, кодируют буквой F с добавлением цифры, уточняющей вид измерения (частота, период, временной интервал и т. д.). Выбор предела измерения предваряется буквой G, за которой также следует цифра. Так, если на прибор поступили сообщения F1 и G5, то это означает, что прибор должен измерить частоту колебаний, период которых меньше 100 мс.

Таблица 5. Команды, подаваемые на цифровой частотомер

перед началом измерения частоты