Применение информационно-измерительных систем для приема-передачи и обработки сигналов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение информационно-измерительных систем для приема-передачи и обработки сигналов

Поиск новых перспективных информационных технологии радиотехники и электроники. тесно связан с исследованиями электронных и автоматизационных систем управления. На основе этого явления теории и подходы могут привести к появлению новых возможностей в различных областях знаний и к созданию новых технологий.

В настоящее время использование компьютеров в научных исследованиях не ограничивается имитационным моделированием на основе математических моделей. Все чаще современная вычислительная техника применяется для приема, обработки и анализа сигналов от реальных физических объектов и управления ими.

Среда программирования LabVIEW является удобным программно-аппаратным комплексом для разработки приложений, позволяющих осуществлять опрос датчиков, установленных на объекте исследования, обработку полученной информации, генерацию сигналов для его управления в диапазоне 10 В.

Для настройки каналов ЦАП/АЦП необходимо запустить приложение Measurement & Automation Explorer (рис. 2) и убедиться, что плата установлена и определена верно. При этом в папке Devices and Interfaces появится ЦАП/АЦП, а в скобках будет указан номер данного устройства (например, Device 1). В папке Data Neighborhood содержится список настроенных каналов. Выделив ЛКМ интересующий канал, можно запустить его тест (кнопка Test), просмотреть свойства (кнопка Properties…) или удалить его (кнопка Delete). Для настройки нового канала необходимо кликнуть ПКМ на папке Data Neigh- borhood, выбрать пункт Create New…, пункт Virtual Channel и затем нажать кнопку Finish. Далее будет предложено выбрать тип настраиваемого канала: аналоговый вход (Analog Input); аналоговый выход (Analog Output); цифровой вход/выход (Digital I/O).

Для Analog Input и Analog Output указываются далее: тип датчика (напряжение, температура, частота и др.); единицы измерения (Units) и диапазон измерения (Range); возможное масштабирование (Scaling); устройство, для которого данный канал настраивается (What DAQ hardware will be used?); номер канала и его соответствие по таблице 1 (Which channel on your DAQ hardware? и Pins); тип Analog Input (Which analog input mode will be used?) дифференциальный (Differential); с общим проводом, заземленным в конце (Referenced Single Ended); с общим проводом, незаземленным в конце (Nonreferenced Single Ended).

Для Digital I/O указываются: тип цифрового входа/выхода (Read from Port, Read from Line, Write to Port, Write to Line); устройство, порт и номер линии; линии, по которым осуществляется инвертирование цифрового сигнала (Invert Line).

После настройки канала его можно использовать при создании виртуальных инструментов. Функции для получения и формирования аналоговых и цифровых сигналов располагаются в панели Function-Data Acquisition. Перечислим основные из них:

Аналоговый вход (указываются номер устройства, имя одного или нескольких каналов): однократное считывание по одному из каналов (AI Sample Channel) - выдает значение полученного сигнала по одному каналу в виде числа; однократное считывание из группы каналов (AI Sample Channels) - выдает значения полученных сигналов по группе каналов в виде одномерного массива чисел; синхронное считывание по одному из каналов (AI Acquire Waveform) - выдает значения полученного сигнала по одному каналу в виде одномерного массива чисел (указывается число выборок и частота сканирования за секунду (1/с)); синхронное считывание из группы каналов (AI Acquire Waveforms) выдает значения полученных сигналов по группе каналов в виде двумерного массива чисел (указывается число выборок и частота сканирования (1/с)).

Также немаловажно для удаленного мониторинга за происходящим процессом удаленные метеостанции, которые могут предоставить полезную и значительную информацию пользователю при исследовании некого космического объекта. Они могут быть использованы для определения текущей информации о погоде для области, а также использоваться для сбора данных в течение периода времени, чтобы использовать для различных исследований. Во многих текущих метеорологических станциях информация извлекается вручную. Это может стать проблемой, когда необходимые данные находится в отдалённых местах от метеостанции. Так что это приводит к проблеме, как извлечь данные с удаленных метеостанций в настоящем времени?

Для того чтобы создать метеостанцию для обсерватории, которая передает данные в базовую станцию в режиме реальном времени мы использовали датчик влажности, датчик светимости и датчик движения ветра в качестве регистратора состояние погоды. Принципы работы датчиков состоит из двух частей, сенсорный блок принимает данные окружающей среды и передает в базовую станцию, подключенную в ПК с помощью USB кабеля. Сенсорный блок - сверхширокополосные приемо-передатчик ППС 40 предназначен для создания беспроводных сенсорных измерительных сетей с низким потреблением мощности. Используют частотный диапазон 3,1-5,0 (4,2-4,6)ГГц. Датчики передают сигналы на базовую станцию, сверхширокополосный приемо-передатчик ППС 40 в режиме связи с компьютером через USB в интерфейс. На рисунке 5 приведен спектральный анализ сверхширокополосных датчиков с помощью векторного анализатора ВЧ сигналов NI. PXIe-5665. Как видно из рисунка спектр датчиков широкополосный, и находится в районе от 4 ГГц до 5 ГГц.

Интерфейс построен в программной среде Labview. Программирование на языке LabVIEW происходит в поле двух синхронизированных виртуальных окон, в которых закладывается тело программы.

Рисунок 6 - Интерфейс автоматизированной метеостанции

Передняя панель (Front panel) - предназначена для создания внешнего образа виртуального инструмента. Эта панель может содержать различные циферблаты, отображающие исследуемые или вводимые показания, графики всевозможных зависимостей, переключатели, регуляторы сигналов, цветовые решения для внешнего вида инструмента.

В интерфейсе представлены показатели датчиков в виде шкал с соответствующими минимальными и максимальными значениями, и их графические отображения в зависимости от времени. По середине пользовательского интерфейса расположена видеокамера наблюдения текущей состояний неба, в качестве дополнительного контроля горизонта. Использовался окно String для выявления окончательной обработанной информации на лицевую панель. В данной работе разработаны лицевая панель и блок схема управления телескопом в среде LabVIEW.

На основе экспериментально-исследовательских работ были изучены протоколы передачи данных этих датчиков. Построена блок-схема с применением специальных блоков, связывающих базовую станцию с персональным компьютером для приема и обработки данных. Созданный интерфейс является удобным для пользователя (оператора) этой метеостанции, при этом обеспечивается контроль за объектом (телескопом) и его окружением, что обеспечивает его сохранность.

Литературы

программирование интерфейс телескоп

1. Велеховский Р. Программные среды АСУ ТП. -- М.Тринити, 1998.228 с.

2. Анисимов Б.В., Голубкин В.Н. Аналоговые и гибридные вычислительные машины. -- М.: Высшая школа, 1990., -- 289 с.

3. ,BorgninoJ.,ZiadA.,MartinF.,2000,JOSA(A),A17,1807-1818.

Размещено на Allbest.ru