2. Компьютерные системы сбора информации с датчиков на базе микро- эвм

Для автоматизированного сбора и обработки электрических сигналов, поступающих с различного рода датчиков (температуры, давления, счетчиков количества жидкости или газа, вибрации и т.п.) широко используются компьютерные системы, оснащенные преобразователями таких сигналов в цифровую форму (АЦП, таймерами/счетчиками, коммутаторами и др.)- информационно-вычислительные системы ( ИВС ).

Обобщённый алгоритм ИВС представляет совокупность функционально связанных между собой частных алгоритмов, реализующих единую задачу обработки информации с требуемой точностью. Основными особенностями ИВС является использование в них методов цифровой обработки информации, оптимальных алгоритмов оценивания измеряемых процессов.

Эти системы конструируются на базе одноплатных микроЭВМ, наиболее совершенными из которых на настоящее время являются так называемые микроPC.

В состав микроPC входит материнская плата IBM-совместимого компьютера, уменьшенная в несколько раз, оснащенная современным мощным и быстродействующим процессором X86.

С материнской платой сопрягается плата, предназначенная для сбора сигналов с датчиков, которые удалены от компьютера.

С компьютером микроPC обычно сопрягается с помощью какого-либо последовательного интерфейса.

Удаленные системы сбора на базе одноплатных микроPC не лишены недостатков, одним из которых является очень высокая стоимость самой микроPC (как минимум равная стоимости стандартного IBM-совместимого компьютера, а подчас в несколько раз больше).

Применение таких удаленных систем целесообразно лишь в случае сбора сигналов с очень большого количества датчиков (100 и более), когда требуется высокоскоростная обработка поступающих сигналов.

В случае, когда сигналов немного - десятки или даже единицы, применять системы на базе микроPC нецелесообразно.

С другой стороны, существует масса задач, где как раз и требуется именно удаленная компьютерная система сбора сигналов с небольшого количества датчиков. Здесь на помощь приходят однокристальные микроЭВМ.

Однокристальные микроЭВМ - микрокомпьютеры, расположенные в одной микросхеме.

В состав такой микроЭВМ входят основные атрибуты компьютера - память, процессор, различные периферийные устройства, интерфейсы (например, для связи с другим компьютером).

В последнее время в такую микросхему стали встраивать даже многие атрибуты систем сбора (АЦП, счетчики и генераторы импульсов, параллельные и последовательные порты и др.). Стоимость однокристальных микроЭВМ невысокая.

Они не обладают такими колоссальными быстродействием и памятью, как микроPC, но это от них и не требуется.

Применение однокристальных микроЭВМ в удаленных системах сбора сигналов с небольшого количества датчиков наиболее целесообразно и оптимально.

Основная идея применения однокристальных микроЭВМ в удаленных системах сбора заключается в том, что программа их работы передается в нее из компьютера по последовательному интерфейсу (кабелю), а результаты работы этой программы передаются в компьютер поэтому же кабелю и полноценно обрабатываются компьютером.

Удаление системы сбора от компьютера может достигать десятков и даже сотен метров; при этом, поскольку передача информации осуществляется в цифровом виде, потерь информации нет.

Основой системы является устройство сбора и предварительной обработки аналоговых и частотных сигналов, к которому подсоединяются кабели от датчиков, и которое сопрягается с компьютером с помощью оптронной развязки на максимальное пробивное напряжение до 3000 вольт.

В устройстве применяется однокристальный микроконтроллер со встроенным АЦП. Устройство содержит внешнюю память программ и данных.

Отличительная особенность системы сбора - ее программируемость, т.е. возможность оперативного изменения программы однокристального микроконтроллера, которая передается из компьютера и записывается в память.

Это позволяет приспосабливать устройство сбора к самым различным задачам (т.е. оно достаточно универсально). Программное обеспечение, написанное на компьютере, также может легко изменяться, и поэтому вся система сбора является исключительно гибкой в программном отношении и может использоваться для самых различных целей.