Зміст
Введення
Канали зв'язку та інтерфейси
Приладові інтерфейси
Машинні інтерфейси
Висновок
Література
Список скорочень
АЦП - аналого-цифровий перетворювач
ВІП - вторинний вимірювальний перетворювач
ІВК - вимірювально-обчислювальний комплекс
ІІС - вимірювальна інформаційна система
ІК - вимірювальний канал
ИО - досліджуваний (вимірюваний) об'єкт
МО - метрологічне забезпечення
(Н) МХ - (нормовані) метрологічні характеристики
ПИП - первинний вимірювальний перетворювач (Датчик)
ПК - персональний комп'ютер
ПМВ - програмно-математичне забезпечення
САК - системи автоматичного контролю
СІ - засоби вимірювань
СКО - середньоквадратичне відхилення (Стандартне відхилення)
ЦАП - цифро-аналоговий перетворювач
ЕОМ - електронна обчислювальна машина
Введення
Тема контрольної роботи з дисципліни "Інформаційні вимірювальні системи" "Канали зв'язку та інтерфейси".
Поява ІВС обумовлено в першу чергу конкретними завданнями виробництва та наукових досліджень, що вимагають отримання, обробки, відображення і зберігання великих обсягів вимірювальної інформації. Практичне вирішення цих завдань виявилося можливим завдяки бурхливому розвитку обчислювальної техніки та вимірювальної техніки, зокрема первинних вимірювальних перетворювачів (датчиків). В даний час електроніка та обчислювальна техніка настільки змінили ІВС, що ряд проблем, які відзначалися у фундаментальній книзі М.П. Цапенко [45] як предмет майбутніх досліджень, виявилися в основному дозволеними. Наприклад, швидкодія та обсяги пам'яті сучасних електронних обчислювальних машин (ЕОМ) не лімітують реалізовуваність найскладніших вимірювальних задач. Це дало можливість використовувати для обробки інформації алгоритми, практично не реалізовуються на малих ЕОМ 20-30 років тому. Серійно випускаються датчики дозволяють використовувати електричні методи вимірювання всіх фізичних величин. При цьому вартість засобів обчислювальної техніки, вимірювальних перетворювачів та інших компонентів ІВС знизилася до рівня, який робить економічно доцільним застосування ІВС у виробництві, наукових дослідженнях і моніторингу самих різних об'єктів. Тому в даний час ІВС застосовуються практично повсюдно. Вони дозволяють вирішувати задачі, недоступні для інших засобів вимірювання, і забезпечують високий рівень автоматизації процесу вимірювань, високу достовірність отримуваних результатів, високоінформативних і зручну індикацію результатів.
ІІС є симбіозом апаратних засобів і алгоритмів обробки вимірювальної інформації. Тому як проектування ІВС, так і їх застосування неможливі без правильного теоретичного обгрунтування і розуміння цих алгоритмів. При цьому, завдяки наявності у складі ІВС ЕОМ, можлива подальша обробка результатів вимірювань, отриманих шляхом обробки первинної вимірювальної інформації. Це дозволяє вирішувати за допомогою ІВС широкий спектр інших завдань, що не є чисто вимірювальними, в Зокрема контроль якості, розпізнавання образів і ін
Канали зв'язку та інтерфейси
Організацію зв'язку для будь-яких застосувань, в тому числі і в ІВС, слід розглядати в різних аспектах [4, 29]: апаратна реалізація каналів, структура системи зв'язку та забезпечення інформаційної сумісності джерел і споживачів інформації (інтерфейси).
Апаратно використовуються в основному три види каналів:
провідні канали, застосовувані в локально зосереджених ІВС, коли довжина каналів не перевищує десятків метрів;
радіоканали, в основному в УКХ діапазоні з частотною модуляцією, до яких примикають і мобільні телефонні канали;
оптоволоконні канали.
Радіоканали і оптоволоконні канали використовуються в просторово розподілених ІВС. Оптоволоконні канали більш завадостійкості і мають меншу вартість. Однак радіоканали зручніше для зв'язку з переміщаються об'єктами. Ці два види каналів використовуються і в телеізмерітельних системах, які за визначенням є просторово розподіленими.
У рамках однієї ІВС можуть використовуватися різні канали; наприклад, активні ПИП, не формують ніякого вихідного сигналу, можуть бути пов'язані з ВІП тільки проводами. У цій системі для зв'язку АЦП як з вторинними перетворювачами, так і з ЕОМ можуть використовуватися канали інших видів.
В залежності від того, який параметр несучого сигналу використовується для передачі інформації, розрізняють наступні види систем передачі:
системи інтенсивності, в яких несучим параметром є значення струму або напруги;
частотні (частотно-імпульсні), в яких передана величина змінює частоту синусоїдального сигналу або частоту проходження імпульсів;
канал зв'язок інтерфейс інформація
времяімпульсние, в яких несучим параметром є тривалість імпульсів; до них же відносяться фазові системи, в яких передана величина змінює фазу синусоїдального сигналу або зрушення у часу між двома імпульсами;
кодові (кодоімпульсние), в яких передавана величина передається якими кодовими комбінаціями.
Системи інтенсивності підрозділяються на системи струму і системи напруги в залежності від того, який вид сигналу використовується для передачі інформації по провідним каналам. Ці системи, які передають аналогові сигнали, мають порівняно низьку перешкодостійкість, що призводить до додаткових погрішностей переданої інформації. Такі системи найчастіше використовуються для зв'язку первинних і вторинних перетворювачів і для зв'язку останніх з АЦП. При цьому доводиться застосовувати звичайні методи підвищення завадостійкості: використання кручених пар і екранованих проводів, постановка блокувальних конденсаторів, розв'язка землі і нульового дроту і т.д.
Частотні, времяімпульсние і кодові системи передачі мають істотно більшу перешкодостійкість і практично не вносять похибки в передану інформацію.
При узгодженні інформаційних потоків і пропускної спроможності каналів широко використовуються методи теорії інформації [29], яка з'явилася саме в зв'язку з потребами теорії зв'язку. При цьому слід з обережністю застосовувати теоретико-інформаційні поняття в тих сферах, для яких вони не призначені, наприклад при оцінці невизначеності результатів вимірювання.
Як видно зі сказаного, ІІС в даний час проектуються на основі агрегатного (модульного) принципу, відповідно з яким пристрої, що входять в систему, являють собою окремі самостійні вироби (прилади, блоки). Для позначення уніфікованих систем сполучення пристроїв, беруть участь в обміні інформації, використовується термін інтерфейс. Під інтерфейсом (Або сполученням) розуміють сукупність схемотехнічних засобів, що забезпечують безпосередню взаємодію складових елементів системи. Поняття інтерфейсу в принципі застосовне і до систем інтенсивності. Однак у цьому простому випадку воно включає в себе лише вимоги до рівнів сигналів та вхідним і вихідним імпедансом пристроїв прийому-передачі. Основне ж застосування це поняття знаходить при організації передачі інформації в кодових системах. У цьому випадку розрізняють два поняття: інтерфейсні системи та інтерфейсні пристрої.
Під інтерфейсної системою розуміють сукупність логічних пристроїв, об'єднаних уніфікованим набором зв'язків і призначених для забезпечення інформаційної, електричної та конструктивної сумісності. Інтерфейсна система також реалізує алгоритми взаємодії функціональних модулів відповідно до встановлених норм і правил.
Інтерфейсні пристрої під'єднуються до шини системи сполучення і об'єднуються за певними правилами, що належать до фізичної реалізації сполучення. Конструктивне виконання цих пристроїв, характеристики вироблюваних і прийнятих блоками сигналів і узгодження їх послідовності в часі дозволяють упорядкуват...
