Аппаратно-программный измерительный комплекс типа АРМЭКС: Руководство пользователя

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Аппаратно-программный

измерительный комплекс

 с удаленным доступом

АРМЭКС

Руководство пользователя

Красноярск

2006

Аппаратно-программный измерительный комплекс

 с удаленным доступом

типа АРМЭКС

Руководство пользователя

1. Назначение комплекса

Аппаратно-программный измерительный комплекс (АПК) типа АРМЭКС предназначен для автоматизированного измерения параметров и характеристик объектов в локальном режиме и режиме сетевого удаленного доступа «клиент-сервер».

2. Состав комплекса

В состав комплекса (рис. 1) входят инструментальный блок, персональный компьютер (ПК), сетевое и измерительное программное обеспечение (ПО). Программное обеспечение в сетевом варианте комплекса состоит из ПО сервера и ПО клиента. Клиентское ПО представлено сетевой программой «Сетевой клиент (Клиент)» и измерительной программой «m7xs(Клиент)».

 

Рис. 1. Состав аппаратного и программного обеспечения комплекса

Работа комплекса заключается в подготовке удаленным пользователем (клиентом) задания в соответствии с решаемой измерительной задачей, передаче задания по вычислительной сети на ПК-сервер, сопряженный через СОМ-порт с инструментальным блоком и исследуемым объектом, проведении измерений на стороне сервера и передаче клиенту их результатов.

            Инструментальный блок (ИБ)  (рис. 2) включает входной и выходной фильтры нижних частот (ФНЧ), модуль аналого-цифрового преобразователя (АЦП), модуль синтеза сигналов, модуль цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), модуль управления и интерфейса, связывающий блок с СОМ-портом ПК.

            Инструментальный блок на аппаратном уровне решает задачи синтеза периодических тестовых сигналов, вывода их на исследуемый объект и ввода аналоговых сигналов с исследуемого объекта в ПК.

Цифровые отсчеты синтезируемого сигнала, соответствующие его одному или большему числу периодов, вычисляются ПК и через модуль интерфейса и управления записываются в запоминающее устройство модуля синтеза, из которого с частотой дискретизации вывода f_дс циклически считываются на цифро-аналоговый преобразователь, преобразующий их в ступенчатое аналоговое напряжение, которое сглаживается ФНЧ с программно управляемой полосой пропускания и выводится на выход инструментального блока. В состав модуля ЦАП входит также аттенюатор с программируемым коэффициентом ослабления, дискретно управляющий  амплитудой выходного сигнала канала вывода инструментального блока.

 

Рис. 2. Структура инструментального блока АПК

Входные аналоговые сигналы через входной ФНЧ с программно управляемой полосой пропускания поступают в модуль АЦП, где дискретизируются во времени с частотой дискретизации f_да и преобразуются в последовательность цифровых двоичных кодов, вводимых через интерфейсный модуль в ПК. В состав модуля АЦП входит также усилитель с программно управляемым коэффициентом усиления, определяющим чувствительность канала ввода инструментального блока.

2. Измерительные функции комплекса

Совокупность аппаратных и программных средств комплекса реализует функции виртуальных измерительных приборов – синтезатора сигналов, цифрового осциллографа, анализатора спектра, вольтметра, измерителя амплитудно-частотных и фазочастотных  характеристик (АЧХ и ФЧХ). Путем конфигурирования АПК может быть обеспечена совместная работа синтезатора сигналов и осциллографа, синтезатора сигналов, осциллографа и анализатора спектра, синтезатора сигналов и измерителя АЧХ и ФЧХ. Осциллограф одновременно выполняет функции вольтметра, измеряющего напряжения постоянного и переменного токов. В локальном (несетевом) варианте АПК может работать также от внешнего источника сигналов. Измерение АЧХ и ФЧХ в обоих режимах выполняется с использованием собственного синтезатора сигналов.

3. Применение комплекса в системе АЛП УД ОТЦ

Аппаратно-программный комплекс при использовании в системе автоматизированного лабораторного практикума по дисциплине «Основы теории цепей» (АЛП УД ОТЦ) размещается на сервере системы совместно с исследуемым автоматизированным лабораторным макетом АЛМ-ОТЦ. Схема соединения виртуальных приборов и АЛМ приведена на рис. 3.

	.
	.

 

Рис. 3. Схема соединения виртуальных приборов и АЛМ

Выход синтезатора сигналов подключен на сервере ко входу АЛМ-ОТЦ, а входы осциллографа,  анализатора спектра и измерителя АЧХ-ФЧХ – к выходу АЛМ-ОТЦ. Ключи К1, К2 на схеме рис. 3, управляемые программно, являются внутренними элементами АЛМ-ОТЦ и вынесены для того, чтобы показать возможность непосредственного подключения пользователем выхода синтезатора сигналов к входам осциллографа,  анализатора спектра и измерителя АЧХ-ФЧХ в режиме самотестирования АПК (в положении 2 ключей К1, К2). Выбор измерительного прибора осуществляется программным переключателем П режима работы АПК. Запуск измерительного прибора синхронизируется во времени цифровым синхросигналом, формируемым синтезатором.

Клиентское ПО системы АЛП УД включает дополнительно программу управления лабораторным макетом «Маket (Клиент)».

4. Технические характеристики АПК

4.1. Синтезатор сигналов

            Количество каналов: 1.

            Виды синтезируемых сигналов: косинус, меандр, пила, треугольник, импульсный, радиоимпульсный, случайный (шум).

            Диапазон частот: 10 Гц – 100 кГц.

            Диапазон амплитуд: 10 мВ – 5 В.

            Диапазон задаваемых фазовых сдвигов: (0–360)⁰.

            Скважность видео и радиоимпульсов: от 1,1 до 10⁴.

            Вид и параметры шума: белый с полосой частот 147 кГц и розовый с полосой частот от 10 Гц до 40 кГц; эффективное значение шума – до 1 В.

            Полоса пропускания выходного фильтра нижних частот: 115 кГц; 22,4 кГц.

            Погрешность задания частоты сигнала: не более 10^–3.

4.2. Осциллограф

            Количество каналов – 1.

            Диапазон рабочих частот: от нуля до 100 кГц.