Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс

Для защиты от отрицательного напряжения, появляющегося на выводах порта RS 232 и также воздействующего на светодиоды через резистор сопротивлением 2,7 кОм, в схему добавлены диоды D1 и D2 1N4148.

Фототранзисторы оптронов ОР1 и ОР2 формируют управляющие сигналы, которые воздействуют на входы АЦП, соединенные с общим проводом резисторами сопротивлением 82 Ом. Такой номинал, необычно малый и вызывающий потребление большой мощности, необходим для повышения крутизны фронтов управляющих сигналов.

Таким образом, гальваническая развязка целиком обеспечена со стороны цифровой части, а схема аналогового входа осталась абсолютно идентичной схеме, показанной на рис. 4.1.

В остальной части устройства тоже есть несколько особенностей.

Так, для подачи напряжения питания ни в коем случае нельзя использовать порт RS 232, иначе будет нарушена созданная гальваническая изоляция. Поэтому необходим внешний источник питания (например, гальваническая 9-вольтовая батарея). В качестве стабилизатора выбран компонент LM 2931, имеющий очень малое падение напряжения на регулирующем элементе, что позволяет при необходимости обойтись источником питания 5 В. Если же есть уверенность, что внешнее напряжение питания будет всегда больше 5 В, то можно применить обычный стабилизатор 78L05, при условии уменьшения емкости конденсатора на выходе стабилизатора до 10 мкФ. При использовании внешнего источника питания требования к энергопотреблению становятся менее жесткими, поэтому источник опорного напряжения REF 25 Z может быть заменен на менее экономичный, но более дешевый и при этом имеющий точность 0,2 %, а не 1 % (например, LT 1009 CZ производства компании Linear Technology).

При изготовлении этого модуля использована односторонняя печатная плата, чуть более длинная, чем предыдущие, но имеющая ту же ширину. Ее топологическая схема показана на рис. 4.14.

Рис. 4.14.Топологическая схема платы последовательного АЦП с оптронной развязкой

Можно заметить, что одна контактная площадка ИОН LT1009 CZ, предназначенная для включения схемы точной подстройки, никуда не подключена. Вероятно, такое же изменение понадобится внести в рисунок печатной платы, приведенный на рис. 4.3, если возникнет необходимость применить этот компонент вместо REF 25 Z. Это представляет определенный интерес для 10- и 12-разрядных версий АЦП.

Расположение элементов схемы на печатной плате показано на рис. 4.15 и 4.16.

Рис. 4.15.Монтажная схема последовательного АЦП с оптронной развязкой

Рис. 4.16.Внешний вид платы последовательного АЦП с оптронной развязкой

Подключение устройства к ПК производится таким же кабелем с разъемами DB9, какой использовался в предыдущих случаях.

5. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

Выбор того или иного коммерческого программного обеспечения (ПО) для виртуального измерительного комплекса определяется как конкретным типом аналогового интерфейса, имеющегося в наличии, так и особенностями измерений, которые необходимо проводить.

В целом программы, поставляемые с промышленными интерфейсами, являются лучшими, если говорить о возможной частоте дискретизации, и часто могут работать в таких сложных режимах как спектральный анализ сигналов. Их адаптация для некоторых задач иногда требует значительных усилий, так что в подобных случаях предпочтительнее написать несколько строк программы на языке ВАSIС, чтобы достичь желаемой цели.

В этой главе будут последовательно рассмотрены эти два разных, но взаимодополняющих способа практического воплощения концепции построения виртуального измерительного комплекса.

КОММЕРЧЕСКОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Рассмотрим вначале программное обеспечение, поставляемое в комплекте с АЦП ADC 10 и ADC 12.

Пакет PICOSCOPE

PICOSCOPE — это универсальное приложение, в котором при помощи меню можно в любой момент выбрать тип прибора, нужного пользователю:

• цифровой вольтметр постоянного или переменного тока (среднеквадратичный);

• цифровой частотомер;

• запоминающий осциллограф (от 1 мсек/дел до 5 сек/дел);

• низкочастотный анализатор спектра.

Версия пакета для DOS позволяет использовать одновременно только один виртуальный прибор или несколько мультиметров, тогда как версия для Windows допускает многооконность (рис. 5.1), хотя этот режим заметно замедляет работу всей системы.

Рис 5.1.Иллюстрация многооконного режима программы PICOSCOPE