İntellektual öLÇMƏ vasiTƏLƏRİ fənnindən mühüzirələr toplusu

Mövzu 4. İnformasiya-ölçmə və idarəetmə sisteminin strukturu
İnformasiya-ölçmə və idarəetmə sisteminin struktur sxemi
İnformasiya-ölçmə və idarəetmə sisteminin (İİS) struktur sxemi şəkil 4.1-də göstərilmişdir.

Müasir informasiya-ölçmə və idarəetmə sistemləri ölçmə kanalı və idarəetmə kanalına malik olur.

İnformasiya-ölçmə və idarəetmə sisteminin ölçmə kanalı
Ölçmə kanalına ölçmə obyektində yerləşdirilən fiziki kəmiyyətlər vericiləri (təzyiq, temperatur,sıxlıq, özlülük, nəmlik, konsentrasiya və s.), analoq siqnallar formalaşdırıcıları (ASF) (analoq siqnalları seçib-yaddasaxlama sxemləri, kommutatorlar, gücləndiricilər, vericilərin çıxış siqnalını Dövlət Standartlarının tələblərinə uyğun olaraq unifikasiya edən normallaşdırıcı çeviricilər), ölçmə siqnallarını obyekt tərəfdən dispetçer məntəqəsinə tərəf ötürmək üçün ötürücülər, rabitə xətləri və qəbuledicilər, analoq-rəqəm çeviriciləri (ARÇ), mikrokontrollerlər və lazımi periferiya qurğuları olan əsas kompüter (displey, printer, klaviatura və s.) daxildir.
Obyektdə gedən prosesin idarə olunan parametrləri vericilər vasitəsilə elektrik siqnalına çevrilir. Bir çox vericilərin çıxış siqnalları – gərginlik, cərəyan, müqavimət və s. kiçik səviyyəyə malik olur və yaxud kiçik diapazonlarda dəyişir. Ona görə də bu siqnalların analoq və yaxud rəqəmli emalını icra etməzdən əvvəl onları Dövət Standartlarına uyğun sistem tələblərinə uyğunlaşdırmaq lazım gəlir. Bu məqsədlə ölçmə kanalına analoq siqnallar formalaşdırıcıları (ASF) adı altında birləşdirilmiş bir sıra ölçmə dövrələri daxil edilir. ASF-in icra etdiyi əsas funksiyalara siqnalların gücləndirilməsi, mövcud standartlara uyğunlaşdırılması, süzgəcləndirilməsi (filtrlənməsi), giriş və çıxışına birləşdirilmiş modulların fiziki cəhətdən (siqnalların səviyyəsinin, giriş və çıxış müqavimətlərinin və s.) uzlaşdırılması, qalvanik ayırma, çevirmə xarakteristikasının xəttiləşdirilməsi və s. daxildir.
Analoq siqnallar formalaşdırılmasının hansı üsulunun icra edilməsindən asılı olmayaraq İnİİS-in keyfiyyət göstəriciləri vericilərin metroloji xarakteristikalarından – dəqiqlik, həssaslıq, çıxış gərginliyi və cərəyanın səviyyəsi, dreyfi, tam müqaviməti, zaman sabiti, çevirmə xarakteristikasının xəttiliyi və s.-dən asılıdır.
Vericinin çıxış siqnalı 4÷20 mA səviyyəsində formalaşdırıldıqdan sonra ötürücü vasitəsilə rabitə xəttinə verilir və dispetçer məntəqəsinə ötürülür. Dispetçer məntəqəsində qəbul edilən siqnallar ASF blokunda maneələrdən təmizlənmək məqsədilə filtrlənir, sistemin analoq və rəqəm hissələri bir-birindən qalvanik ayırıcı sxemlərlə ayrılır və digər vacib olan formalaşdırma funksiyaları icra edildikdən sonra analoq-rəqəm çeviricisi (ARÇ) tərəfindən rəqəmə (koda) çevrilir.
Yüksək inteqrallaşma səviyyəsinə malik olan müasir inteqral sxemlər siqnalların analoq və rəqəm şəklində formalaşdırılmasında mühüm rol oynayır. Xüsusi olaraq, ölçmə sistemləri üçün nəzərdə tutulmuş ARÇ modullarının daxilində çox hallarda proqramlaşdırılan dəyişən əmsallı gücləndiricilər, vericiləri məsafədən 4÷20 mA cərəyan ilgəyi vasitəsi ilə qidalandırmaq üçün cərəyan mənbələri və bu kimi vacib ölçmə dövrələri yerləşdirilir.
ARÇ-nin çıxışında alınan kod interfeys vasitəsilə mikrokontrollerə (MK) daxil edilir, uyğun proqramlar əsasında emal edilir və ölçülən kəmiyyətin qiyməti hesablanaraq öz ölçü vahidində alınır. Sonra bu informasiya əsas kompüterə daxil olur. Əsas kompüterdə İnİİS-in həll etməli olduğu əsas məsələyə uyğun olaraq informasiya emalının sonrakı mərhələsi yerinə yetirilir və nəticə təqdimetmə qurğusunun köməyi ilə istifadəçiyə (operatora) verilir. Alınan qiymət obyektdə gedən texnoloji proses üçün norma kimi qəbul edilmiş və əsas kompüterin yaddaş qurğusunda saxlanılan qiymətlərlə müqayisə edilir. Hesablanmış qiymət qəbul edilmiş normadan yuxarı və ya aşağı olduqda obyektdə gedən prosesin idarəolunan parametrinin azaldılması və yaxud yüksəldilməsi haqda qərar qəbul edilir.
İnformasiya-ölçmə və idarəetmə sisteminin idarəetmə kanalı
İdarəetmə kanalına (informasiya əks-əlaqə kanalı) mikrokontrollerdən verilən kodu analoq siqnala çevirən rəqəm-analoq çeviricisi (RAÇ), ASF, ötürücü-qəbuledici, rabitə xətti ilə yanaşı həm də obyektdə gedən prosesin idarə olunan parametrlərini verilmiş alqoritmə uyğun idarə etmək üçün içra bloku daxildir.
Qəbul edilən qərara uyğun olaraq əsas kompüterdən verilən əmrlə idarəetmə kanalındakı RAÇ-ın girişinə mikrokontrollerdən kod verilir. RAÇ-ın çıxışında yaranan analoq siqnal idarəetmə kanalı vasitəsilə icra blokuna verilir.
Beləliklə, obyektin idarəolunan parametri dəyişdirilir, yəni idarə edilir. Ölçmə,
idarəetmə və verilənləri yığma sistemlərində vericilərin çıxış siqnallarını emal edərkən rəqəm texnikasından geniş istifadə olunur. Bir çox tətbiq sahələri üçün 8-mərtəbəli mikrokontrollerlər (məsələn, 8051 ilə birgə işləyə bilən PIC və s. tipli) kifayət qədər emal sürətinə malikdir.
Baxılan struktur sənayenin müxtəlif sahələrində texnoloji proseslərin avtomatlaşdırılmış idarəetmə sistemləri üçün xarakterikdir.
Texnoloji proseslərin mürəkkəb avtomatlaşdırılmış idarəetmə sistemlərində fiziki kəmiyyətlərə nəzarət etmək üçün obyektlərə qoyulan vericilərin sayı çox (yüzlərlə) olur. Vericilər və onların ölçmə dövrələri temperaturu, qüvvəni, təzyiqi, axın parametrlərini, fəzada tutduğu mövqe parametrlərini, işığın intensivliyini və bu kimi fiziki kəmiyyətləri ölçən sistemlərin əsas vasitələrindəndir. Onlar əlahiddə fəaliyyət göstərmir və adətən, inforınasiya–ölçmə və idrəetmə sistemlərinin strukturunda ilkin çevirici funksiylarını yerinə yetirir.
İnformasiya-ölçmə və idarəetmə sisteminin vericiləri
Fiziki kəmiyyətlərin ilkin vericiləri (sensorlar) və onların İnİİS-ə
qoşulma üsulları haqqında müəyyən biliklərin əldə olunması zəruridir.
Vericilər mütəxəssislər tərəfindən iki qrupa bölünür [Məmmədov R.Q., Həsənov T.Ə., Abbasov V.A., Məmmədov U.Q. İnformasiyanın alınmasının fiziki əsasları. Dərslik.- Bakı: ADNA nəşriyyatı, 2014.- 480 səh.]:
- generator tipli vericilər;
- parametrik vericilər.
Generator tipli vericilər
Generator tipli vericilər ölçülən kəmiyyətin təsirindən cərəyan, gərginlik, elektrik yükləri, tezlik və s. kimi elektrik siqnalları generasiya edir. Onlar aktiv vericilər sayılır. Aktiv vericilərdə daha çox termoelektrik, pyezoelektrik, fotoelektrik və elektromaqnit induksiyası və s. effektlərdən istifadə olunur.
Generator tipli vericilər kiçik güclü ölçmə çeviricilərıdır. Fiziki kəmiyyətlərin təsirindən onların çıxışında yaranan siqnallar aşağıda göstərilən diapazonlarda dəyişir [[Топильский В.Б. Схемотехника измерительных устройств. Москва.: Бином, 2006.- 232 с.]:

• 
  gərginlik çıxışlı generator vericilər – 10^-6÷10_­­^-10 V;
  
• 
  cərəyan çıxışlı generator vericilər – 10^-6÷10_­­^-15 A;
  
• 
  elektrik yükləri çıxışlı generator vericilər – 10^-6÷10_­­^-12 KL.
  

Parametrik vericilər
Parametrik vericilərdə ölçülən kəmiyyətin təsirindən elektrik, maqnit və optik dövrələrin parametrləri –müqaviməti, induktivliyi, tutumu, işıq selini buraxması və s. dəyişir. Onlar passiv vericilər sayılır və fiziki kəmiyyətin qıymətini ölçmək üçün uyğun ölçmə dövrələri və qida mənbələri ilə təmin edilir. Passiv vericilərdə aktiv müqavimətin dəyişməsi effektindən (termorezistiv, fotorezistiv, maqnitrezistiv effektlər), dielektrik nüfuzluğunun dəyişməsindən və maddələrdən keçən işığın miqdarının dəyişməsindən və s. daha çox istifadə olunur.
Vericiləri informasiya-ölçmə və idarəetmə sisteminə qoşarkən həll edilən məsələlər
Vericiləri İnİİS-ə qoşarkən bir çox vacib məsələləri həll etmək lazım gəlir:

• 
  qoşulma sxeminin əsaslandırılması və seçilməsi;
  
• 
  siqnal gücləndiricisinin və yaxud normallaşdırıcı çeviricinin seçilməsi;
  
• 
  həssaslığı ilə çevirmə xarakteristikasının xəttiliyinin səmərəli nisbətini əldə etmək məqsədi ilə vericinin yük müqaviməti ilə uyğunlaşdırılması;
  
• 
  vericinin çıxış siqnalına sinfaz siqnalların (maneələrin) təsirinin maksimal azaldılması;
  
• 
  vericinin çevirmə xarakteristikasının qeyri-xəttiliyinin təshih (korreksiya) edilməsi;
  
• 
  ölçmə obyektinin və ətraf mühitin qeyri-informativ parametrlərinin təsirinin maksimal azaldılması və s.
  

Vericilərin intellektual informasiya-ölçmə sisteminə qoşulma sxemlərini təhlil edərkən onların ekvivalent sxemlərindən istifadə edilməsi daha məqsədəuyğun sayılır.
Bir kristalda yerləşdirilmiş intellektual vericinin struktur sxemi
Mikroelektron texnikasının və inteqral texnologiyanın inkişafı nəticəsində analoq funksional blokları, analoq-rəqəm çeviricilərini, proqramlaşdırılan mikrokontroller modullarını və s. vericinin daxilində yerləşdirməklə özünükalibrləmə, siqnalları filtrləmə, özünüdiaqnostika, çevirmə xarakteristikasını xəttiləşdirmə və s. funksiyaları icra edən intellektual vericilər (“smart sensor”- lar) yaradılmışdır.
Bir neçə inteqral sxemdən ibarət olan intellektual vericinin struktur sxemi şəkil 4.2- də göstərilmişdir.

Analog Devices firmasının MicroConverter™ məmulatlarında bu sxemdə göstərilən modulların hamısı bir kristalda yerləşdirilmişdir [Методы практического конструирования при нормировании сигналов с датчиков. ANALOG DEVICES AUTEX Ltd. http://www.autex.ru].