ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данная книга посвящена традиционным методам и средствам измерений электро- и радиотехнических величин и оценке результатов измерений. Ее содержание является фундаментом понимания новых тенденций электрорадиоизмерений, бурно развивающихся в последней четверти XX века. Опережающие темпы этого развития продиктованы необходимостью увеличения эффективности использования материальных ресурсов, повышения производительности труда, качества продукции и улучшения условий труда. Эти задачи можно решить только путем автоматизации и комплексной механизации производства, для обеспечения которых нужны средства (системы) управления и контроля.

Широко внедряемые в настоящее время автоматические системы управления (АСУ) охватывают следующие стадии: научный эксперимент; автоматическое проектирование (САПР); автоматическое конструирование и технологическая подготовка производства; управление агрегатами, объектами, предприятиями, объединениями и отраслями промышленности; управление комплексными испытаниями объектов новой техники и др. АСУ предусматривает получение измерительной, контрольной и диагностической информации в определенные моменты времени или непрерывно и с нужной точностью. Эта количественная информация подвергается математической обработке в соответствии с заданной программой с целью выработки оптимальных решений — команд.

Нетрудно представить всю сложность и громоздкость аппаратурных решений АСУ, учитывая многообразие исходных данных и

разнообразие требований к их обработке. Выполнение в полном объеме этой сложнейшей задачи стало возможным и экономически целесообразным только с появлением нового класса цифровых приборов — микропроцессоров и микро-ЭВМ, в которых реализованы достижения современной микроэлектроники.

Микропроцессором (МП) называется процессор ЭВМ, выполненный в виде большой интегральной схемы (БИС) или на одном кристалле. МП, так же как и обычный процессор ЭВМ, управляется наперед заданной программой, в соответствии с которой в нем производится математическая и логическая обработка цифровой информации [16].

Микро-ЭВМ состоит из МП и внешних для последнего блоков: генератора тактовых импульсов; устройства входа-выхода; оперативного запоминающего устройства (ОЗУ); ОЗУ, снабженного автономным питанием (для сохранения в памяти информации при перерыве подачи централизованного питания); постоянного и перепрограммирующего запоминающих устройств; устройства приоритетного прерывания; программируемого таймера; шин — адреса, данных и управления.

Применение МП обеспечивает значительный прогресс средств измерений, выражающийся в создании нового поколения программируемых приборов, о которых всего десять лет тому назад не было и речи. Например, с помощью программируемого цифрового комбинированного прибора (мультиметра), кроме обычных пяти измеряемых величин — постоянного и переменного тока, напряжения постоянного и переменного тока и сопротивления, можно измерять температуру, емкость, проводимость, частоту следования импульсов, мощность и фазовый сдвиг.

В цифровых вольтметрах, мультиметрах и частотомерах с помощью встроенного МП обеспечиваются автокалибровка, самодиагностика, математическая обработка, статистический анализ, линеаризация характеристик преобразования, выбор пределов измерения. Математическая обработка предусматривает умножение и деление результатов измерений на постоянное число; вычисление отношений двух измеряемых величин; определение отклонения от номинала в процентах; сдвиг результата на константу; определение минимальных и максимальных значений измеряемых величин; контроль заданных значений.

В цифровых мостах с МП вырабатываются выходные сигналы, пропорциональные процентным значениям отклонений от заданных номиналов измеряемых значений R, L, С, что позволяет сортировать эти элементы по заданным допускам. Высокая скорость обработки больших объемов данных позволяет выполнять многократные измерения в небольшие интервалы времени и производить статистическую оценку результатов, что обеспечивает снижение влияния помех и повышение точности измерений.

Еще большую роль сыграли МП и микро-ЭВМ в создании информационно-измерительных систем и АСУ. Для выполнения функций АСУ средства измерений объединяются в системы и используются комплексно. Например, измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) решают следующие задачи: первичную обработку измерительной информации (масштабирование, линеаризация, алгоритмические преобразования и т. п.); статистическую обработку измерительной информации; автоматизацию процесса измерения (установка пределов, уравновешивание, сравнение, формирование калибровочных сигналов и др.); улучшение метрологических характеристик (калибровка, самоконтроль, введение поправок и т. п.); управление блоками и узлами внутри приборов управление взаимосвязью приборов — друг с другом и с ЭВМ. Следовательно, ИВ К состоит из двух частей — измерительной и вычислительной.

В измерительную часть входят: аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи; кодеры и декодеры; коммутаторы; буферные устройства; счетчики импульсов; устройства управления отдельными приборами; устройства отображения информации (цифровые табло, цифропечатающие устройства, графопостроители и т. п.); калибраторы и генераторы. Вычислительная часть содержит: процессор, оперативное запоминающее устройство, накопители на магнитной ленте или дисках, таймер, периферийные устройства ввода-вывода цифровой информации и дисплей.

Перечисленные приборы, узлы и устройства, входящие в ИВК, должны быть соединены между собой. Однако эти соединения в зависимости от конкретной задачи, поставленной перед ИВК, должны изменяться как структурно, так и функционально.

Теория разработки и практика эксплуатации таких сложных систем доказали целесообразность их составления методом компоновки из отдельных модулей, сопряжение (стыковка) между которыми допускало бы их пересоединение без конструктивных изменений. Для этого сопряжение должно быть унифицированным. Унифицированная система сопряжения между модулями, объединенными в систему, называется интерфейсом.

Интерфейс — стыкующая часть между модулями, устройствами или их частями, через которую проходят информативные, управляющие и коммутирующие сигналы. В интерфейсе выполняются определенные, наперед заданные регламентированные функции, которые обеспечивают функциональную совместимость сопряженных модулей (приборов), объединенных в ИВК. Физически интерфейс представляет собой совокупность связанных с модулями (приборами) конструктивных, электрических и функциональных элементов и узлов, необходимых для осуществления передачи соответствующих сигналов между приборами (модулями). Сигналы передаются по линиям сигналов (линия данных, линия «Запрос на обслуживание», «Готов к приему», «Данные приняты», «Конец передачи»). Несколько линий, выполняющих определенную функцию, объединяются в шину интерфейса (шина данных, шина синхронизации, шииа управления). Совокупность шин объединяется в магистраль.

Взаимодействие соединенных магистралью модулей (приборов) осуществляется путем реализации набора интерфейсных функций, таких, как синхронизация передачи; синхронизация приема; источник информации; приемник информации; запрос на обслуживание; дистанционное или местное управление; параллельный опрос; очистить устройство; запуск прибора; контроллер. Описание процедуры, выполняемой при реализации каждой функции, подробно изложено в ГОСТ 26.003-80 «Система интерфейса для измерительных устройств».

Ознакомление с понятием «интерфейс» позволяет сделать важный вывод о том, что в каждом приборе (модуле), предназначенном для работы в системе, должна быть предусмотрена возможность выполнения следующих функций: функции назначения и применения (установка пределов измеряемых величин, области частот и др.); функции кодирования дистанционно получаемой информации от других устройств в значения сигналов на линиях интерфейса; функций интерфейса, реализуемых аппаратно или программно для обеспечения взаимодействия приборов (модулей), соединенных магистралью.

Реализация перечисленных функций обеспечивается выбором соответствующей программы, хранимой в памяти микро-ЭВМ. При необходимости изменения взаимодействия вводится новая программа.