7.4. Prosessorlu ölçmə vasitələri
Bir kristallı mikro EHM-in (xarici terminologiyada
quraşdırılmaqla tətbiq üçün mikronəzarətçi, sonra –
mikronəzarətçi (MN) meydana gəlməsi və nomenklaturunun
daim genişlənməsini işləmələrin müddətlərinə və qiymətinə
artan tələblərlə izah etmək olar. Bununla belə işləyib
hazırlayanların rastlaşdıqları problemlər demək olar ki,
dəyişməmişdir:
eyniylə
layihəni
qiymətinə
görə
optimallaşdırmaq
məqsədi
ilə
məhdud
ehtiyatları
bölüşdürmək lazım gəlir. Məsələn, informasiya ölçmə
sistemlərində (İÖS) və tərkibinə tezlik çıxışlı ilkin ölçmə
çeviriciləri (İÖÇ) daxil olan cihazlarda qoşulan taymerləri
period və tezliyi ölçən kanallarla tarixini müəyyən etməklə
ölçmələri təmin edən saatlar arasında bölmək lazım gəlir.
Müasir mikronizamlayıcıların tərkibinə daxil olan analoq-
rəqəmsal çevirici hər şeydən əvvəl dərəcələr üzrə
müvazinətlənmə prinsipini realizasiya edir. Bu prinsip
standart tətbiqlər üçün tam yararlıdır, ancaq nə cəld
işləməyə, nə də maneələrdən qorunmasına görə rekord
deyildir. Kristalda yerləşən daimi yaddaş qurğusunun
(DYQ) böyük tutumu tez-tez xarici DYQ-dan imtina etməyə
imkan verir. Lakin sistem tətbiqli ölçmə vasitələrinin
qurulmasını çətinləşdirən əsas problemlərdən biri təkcə
hesablama prosedurunun realizə edilməsi üçün yox, həm də
nəticələrin yadda saxlanması üçün vacib olan verilənlərin
253
operativ yaddaş tutumunun məhdudluğudur (onlarla, yaxud
yüzlərlə bayt).
Ölçmə dövrəsinə prosessor qoşulan ölçmə vasitələri -
prosessorlu ölçmə vasitələri (P
r
ÖV) - sadə halda şək. 7.5-də
verilən struktura malikdir.
Şə
k. 7.5. Sadə strukturlu prosessorlu ölçmə vasitələri:
F-fiziki kəmiyyət; İÖÇ-ilkin ölçmə çeviricisi; NÇ-normalaşdırıcı
çevirici; ARÇ-analoq-rəqəmsal çevirici; Pr-prosessor; OYQ-operativ
yaddaş qurğusu; DYQ-daimi yaddaş qurğusu; HQ-hesabat qurğusu;
SƏQ-yuxarı səviyyə sistemi ilə əlaqə qurğusu
Müasir ölçü cihazlarında tez-tez bir neçə fiziki
kəmiyyətin, əsas fiziki kəmiyyətin və əlavə xətaları
azaltmaq üçün bir neçə təsir edən kəmiyyətin ölçülməsi kimi
məsələlər həll olunur. Bundan başqa, avtokalibrləmə və
cihazın ölçmə nəticələrinə təsir edən xüsusi qurğularının
idarə edilməsi kimi məsələ də yaranır. Məsələn,
qazoanalizatorlarda pnevmatik traktın klapanlarının, sərfə
vadar edənin idarə olunmasına, onun işinin stabilliyinin
təminatına zərurət vardır. Sayılan səbəblərə görə ölçü cihazı,
hətta o, istifadəçi üçün birkanallı olsa belə, faktiki olaraq bir
neçə fiziki kəmiyyəti ölçür və daxili təşkilinə görə ölçmə
sisteminə oxşayır.
Elektron komponentlərin (ARÇ, mikro
nizamlayıcı)
qurulma prinsiplərinin dəyişməsi, fiziki kəmiyyətin ölçülən
qiymətinə uyğun paralel və ya ardıcıl kod verən bir
korpusda birləşdirilmiş ölçmə kanallarının meydana çıxması
PrÖV-nin təşkili strukturuna təsir edən digər amillərdir.
254
Bir neçə fiziki kəmiyyətin ölçülməsini yerinə yetirən
P
r
ÖV-nin
strukturu
şə
k.7.6-da
verilmişdir.
Buraya
prosessora nəzərən xarici ARÇ, ardıcıl sistem interfeysi üzrə
prosessorla (Pr) mübadilə olunan verilənləri uzun müddət
saxlamaq üçün xarici DYQ, paralel interfeysli xarici
operativ yaddaş qurğusu (OYQ) olan tarixini müəyyən
etməklə ölçməyə imkan verən sistem taymeri (ST) daxildir.
Şə
k.7.6. Bir neçə fiziki kəmiyyəti ölçmək
üçün PrÖV-nin strukturu
Çox sayda müxtəlif növ kəmiyyətləri ölçən mürəkkəb
sistemləri qurmaq üçün ardıcıl interfeys şində aparıcı və
aparılan qurğular arasında ünvan mübadiləsini təşkil etməli,
ünvanları dəyişmək imkanını təqdim etməlidir. Cihazın
(sistemin) elementləri arasında mübadilə üçün ardıcıl
interfeysdən istifadə rabitə xətlərinə, lövhələrin ölçülərinə
qənaət etməyə imkan verir, lakin o, xarici yaddaşla
verilənlərin mübadiləsinə böyük vaxt sərfini ehtimal edir.
Prosessor ölçmə dövrəsinə qoşulduqda dərəcələmə
xarakteristikalarına, yaxud sisetmatik xətaları korreksiya
üçün tətbiq olunan və cədvəl formasında verilən sərhəd və
255
düzəliş massivlərinə tez daxil olmaya zərurət yarana bilər.
Bu halda ÖC-yə qoşulmaq üçün ünvanlar/verilənlər xarici
paralel şinlərinə, yaxud konstant massivlərini proqramların
rezident yaddaşında yerləşdirmək imkanına malik olan
mikronizamlayıcılar daha üstün görünür.
Ardıcıl interfeysli DYQ OYD-yə nisbətən daha çox
yayılmışdır. Belə ki, ardıcıl kanalla bufer registrinə ünvan
və verilənlərin yazılışı ümumilikdə millisaniyələr çəkən
proqramlaşma tsiklində ən uzun əməliyyat deyildir. Paralel
interfeysli yaddaşla müqayisədə tutuşdurulub yoxlanmada
zamana görə 10-20 dəfə uduzmaq sistemin strukturunun
layihələndirilməsi
və
element
bazasının
seçilməsi
mərhələsində nəzərə alınmalıdır.
Ə
lavə (xarici) operativ yaddaşın tətbiqi haqqında
məsələyə o halda baxıla bilər ki, işlənib hazırlanan cihaz,
periferiya nizamlayıcı, ölçmə informasiyasını toplayan
yarımsistem verilənlərin yuxarı səviyyə yarımsisteminə
ötürülmədən qabaq toplanması və ya arxivlənməsi
funksiyalarını yerinə yetirməli olsun.
Paralel interfeyslə həllin üstünlüyü - sistemin daha
yüksək cəld işləməsidir, onun çatışmazlığı isə - mikro
nizamlayıcı diskret daxiletmə-çıxarma və kristalda yerləşən
periferiya
qurğularından
istifadə
üzrə
imkanlarını
məhdudlaşdırmadır. Ardıcıl interfeysli yaddaşın tətbiqi
halında cəldişləmədə uduzmaqla (xüsusilə tək-tək baytların
yazılması zamanı) barışmaq lazım gəlir - blokların yazılması
zamanı ünvanların avtomatik çoxalması hesabına əlavə
xərclər ixtisar olunur, lakin diskret daxiletmə-çıxarma və
periferiya qurğuları üçün xətlərə qənaət etmək mümkün
olur.
Öz tərkibində inteqrallanmış ARÇ ilə mikro
nizamlayıcı, xarici periferiya qurğuları və yaddaşla əlaqə
üçün ardıcıl magistral interfeys, İOÇ-nin idarə edilməsi
üçün paralel interfeys istifadə edən PrÖV-nin strukturu şək.
7.7-də verilmişdir. Daxili cihaz magistralı kimi ardıcıl
256
interfeysin tətbiqi iqtisadi və konstruktiv mülahizələrə görə
özünü doğrultmuşdur.
Şə
k. 7.7. MK-da ARÇ quraşdırılan və ardıcıl
magistral interfeysli PrÖV-nin strukturu
7.5. Virtual ölçmə vasitələri
Ümumi anlayış lar. Virtual ölçmə vasitə si (VÖV) -
bu, ölçü cihazının və ya ölçmə prosedurunun (alqoritminin)
proqram modelidir. Virtual cihaz (VC) ölçmə alqoritminin
modelləşdirilən cihazın bütün iş rejimlərini, idarəetmə
orqanlarını (dəyişdirici açarlar, düymələr, tənzimləmələr və
s.), çevirmə funksiyalarını və informasiyanı (ölçmələrin
nəticələrini) təqdimetmə üsullarını, interfeysi (girişdə və
çıxışda verilənlərin növü və təqdimatı) əks etdirən proqram
modelidir.
Virtual ölçmə proseduru - bu, girişdə və çıxışda
informasiyanın təqdim olunma növü verilən (analoq
kəmiyyəti, verilmiş dərəcəli rəqəm kəmiyyəti, rəqəm və ya
məntiqi idarəedici siqnal) ölçmə çeviricisinin funksiyasını
realizasiya edən ölçmə strukturunun və ya alqoritminin
proqram modelidir. Əgər bütün elementləri dəqiqliyə
tələbləri ödəyərsə, onda model adekvatdır. VÖV-nin bütün
elemetləri
proqramların
köməyi
ilə
realizasiya
olunduğundan təsdiq etmək olar ki, onlar ölçmə cihazının
257
aparat, yaxud aparat-proqram realizəedilməsinin müvafiq
elementlərinin modelləşdirmə alqoritmlərini əks etdirir.
Virtual ölçmə vasitəsi LabView, GENIE və s. tip
obyekt
modelləşdirilməsinin
proqramlı
sistemlərinin
yaradılması nəticəsində meydana gələn anlayışdır.
Belə proqram sistemlərin yaradılmasında ilkin məqsəd
ölçmə aparatlarının istehsalçısı olan firmaların bazarda öz
təsir
dairəsini
genişləndirmək
cəhdi
olmuşdur.
Modelləşdirmə sistemi optimallaşdırma məqsədi ilə
müxtəlif ölçmə strukturlarının konstruksiya edilməsini
təmin edən ölçü cihazları modellərinin, verilənlərin
çevrilməsi və işlənməsinin funksional modullarının
kitabxanasına əsaslanır. Mühitlə işləyərək istifadəçi
firmanın buraxdığı ölçmə vasitələrinin imkanlarını öyrənir,
onların tətbiq üsullarını mənimsəyir, “işgüzar oyun”
rejimində qarşıya qoyulan məsələnin həllini təmin edən
virtual strukturlar yaradır. İstifadəçi hazır ölçü cihazlarını
tətbiq etmək, öz cihazının strukturunu yaratmaq,
kitabxanada olan verilənlərin işlənməsi və çevrilməsi
modullarından istifadə etmək və ya öz ölçmə alqoritmlərini
(prosedurlarını) yaratmaq imkanına malikdir.
Mühitin fərqli cəhəti odur ki, qurulmuş ölçmə
strukturu istifadəçinin özü tərəfindən yaradılan giriş
siqnalları modellərinin (vericilərin) köməyi ilə ətraflı tətbiq
oluna bilər. Yaradılan struktur real siqnalların ölçülməsi
üçün tətbiq edilə bilər. Qurulan ölçmə kanalı həm real ölçmə
cihazlarının bazasında, həm də virtual ölçmə modullarının
və ya onların birləşdirilməsinin bazasında reallaşa bilər.
Virtual strukturların belə imkanları böyük dairədə ölçmə
məsələlərinin həlli üçün onların geniş tətbiqinə təkan
vermişdir.
Verici - normalaşdırıcı çevirici - analoq-rəqəmsal
çevirici - virtual ölçmə kanalı sxemi üzrə qurulan sistem
böyük çevikliyə, siqnalların işlənməsi və informasiya
258
təqdimatı metodlarının bütün ehtiyatlarından istifadə
imkanına malikdir.
Virtual
ölçmə
vasitə sinin
metroloji
xarakteristikaları. VÖV xətalarının təhlilini alqoritmlərin
və onların reallaşmasının xətalarının təhlilinə gətirmək olar.
Alqoritm görülən işlər arıdcıllığı olduğundan metroloji
xarakteristikaların analizi üçün ölçmələrin alqoritmik
nəzəriyyəsinin elementlərindən istifadə edək.
Ölçü cihazı müəyyən ölçmə metodunun real (ideal
olmayan) reallaşmasıdır. Ölçmə cihazının köməyi ilə
naməlum kəmiyyətin x ölçülməsinin nəticəsi:
( )
x
R
K
R
x
q
q
q
1
2
*
=
,
burada
q
R
2
,
q
K
,
q
R
1
- ölçmə alqoritminin qeyri-ideal (real)
operatorlarıdır.
Bu zaman ölçmə nəticəsinin xətası:
( )
( )
x
R
K
R
x
R
K
R
x
h
h
h
q
q
q
1
2
1
2
−
=
∆
,
burada
h
R
2
,
h
K
,
h
R
1
- hipotetik alqoritmin reallaşma
operatorlarıdır.
Məlum proqram sistemlərində ölçü cihazının modeli
bu cihazda istifadə edilən ölçmə alqoritmini (metodunu)
reallaşdırır, yəni cihazın ancaq ideal xarakteristikasını
modelləşdirir. Ona görə də ölçmənin nəticəsinin qiymətini
yazırıq:
( )
x
KR
R
x
1
2
*
=
,
virtual cihazın köməyi ilə ölçmə nəticəsinin xətası isə:
( )
( )
x
R
K
R
x
KR
R
x
h
h
h
VC
1
2
1
2
−
=
∆
.
Bu, xətanın metodik tərkib hissəsinə uyğun gəlir:
( )
x
x
M
VC
∆
=
∆
.
Bu zaman nəzərə alınmayan aləti tərkib hissəni yazaq:
( )
( )
x
KR
R
x
R
K
R
x
q
q
q
A
1
2
1
2
−
=
∆
,
yəni model ölçmə nəticəsinin tam xətasını əks etdirmir:
( )
( )
x
x
x
A
M
∆
+
∆
=
∆
.
259
Beləliklə, müasir proqram sistemlərində mövcud olan
virtual ölçmə vasitələri kitabxanaları ölçmə cihazlarının
ancaq ideal xarakteristikalarını reallaşdırır və onların
adekvat təqdimatını vermir. Bu zaman vasitənin statik
xarakteristikasının ancaq metodik tərkib hissəsi nəzərə
alınır, reallaşmadan xətalar (aləti) və dinamik xətalar nəzərə
alınmır.
Bu çatışmazlıq cihazın modelinə səhv funksiyalarını
ə
lavə etmək yolu ilə düzəldilə bilər. Lakin VÖV bilavasitə
ölçmə
dövrəsində
istifadə
olunduqda
göstərilən
çatışmazlıqlar təsir etmir. Bu, virtual ölçmə sistemlərinin
yayılma səbəblərindən biridir.
Virtual ölçmə kanalı xətalarının mənbələri. Virtual
ölçmə kanalının xətaları verilənlərin təqdimatının növündən
və ölçmə vasitələrinin modelindən asılıdır.
Verilənlərin təqdimatı
. Verilənlər analoq, rəqəmsal və
idarəetmə siqnalları şəklində təqdim oluna bilər.
Verilənlər
analoq
siqnalları
şə
klində
təqdim
olunduqda modelləşmə mühiti verilənləri 64 bit dərəcəli
həqiqi ədədlər (real) şəklində təqdim etmək imkanına malik
olur,
yəni
ə
dədlərin
təqdim
edilmə
diapazonu:
63
63
63
63
2
...
2
...
0
...
2
...
2
+
+
−
−
−
. Bu, analoq siqanllarının
xarakteristikalarının geniş diapazonda formalaşmasını təmin
edir. Belə ki, siqnalın ani qiymətlərinin dəyişmə funksiyası
ə
dədlərin ixtiyari determinə olunmuş ardıcıllığı ilə (seçimlə)
və ya verilmiş statistik xarakteristikalı (riyazi gözləmə,
dispersiya, korrelyasiya funksiyası, spektral sıxlıq və s.)
seçimlə təqdim oluna bilər. Modelləşmənin diskretlənmə
tezliyi miqyas əmsalı ilə müəyyən olunur. Həmin əmsal
modelləşdirilən prosesdən və tələb edilən dəqiklikdən asılı
olaraq nanosaniyə, mikrosaniyə, saat, il ilə ölçülə bilər.
Beləliklə, analoq siqnalının modeli onun funksional
xarakteristikalarının təzələnməsindən metodik xətalara
260
malikdir - fasiləsiz fiziki prosesin modelinin qeyri-
adekvatlıq xətası -
s
a
.
∆
.
Verilənlər rəqəmsal şəklində olduqda dərəcələri və
təqdim olunma diapazonu (adətən ikilik və ikilik-onluq)
göstərilən verilənlər modelləşdirmə mühitində əlavə səhvsiz
təqdim oluna bilər.
İ
darəedici siqnallar üçün iki və çoxmövqeli dəyişdirici
açarlardan, düymələrdən “qoşulma - ayrılma “ gərginlik tipli
analoq siqnallar şəklində və ya idarəedici kodlar şəklində
götürülən verilənlər ya məntiqi dəyişənlər şəklində, ya da
ə
dədi qiymətlər şəklində təqdim olunur. Bu zaman
modelləşdirmədən əlavə xəta daxil edilmir.
Ölçmə vasitə lə rinin modellə ri
. Ölçmə kanalını təşkil
edən ölçmə vasitələrini aşağıdakı qruplar üzrə birləşdirmək
olar:
• modeli fiziki prosesin - informasiya mənbəyinin
modelini (fiziki prosesin ölçülən parametrlərinin riyazi
modeli) və ölçmə vericisinin (ilkin ölçmə çeviricisinin
(İÖÇ)) modelini - İÖÇ-nin dərəcələnmə xarakteristikasını
ə
ks etdirən vericilər;
• ölçmə çeviriciləri - analoq çevirməsi; analoq-
rəqəmsal çevirməsi; rəqəmsal çevirməsi kimi mümkün
üsullardan biri ilə ölçmə funksiyasını (prosedurunu)
reallaşdıran ikinci ölçmə çeviriciləri;
• hesabat qurğuları - bu, bir qayda olaraq, ölçülən
vahidlərdə bölgü qiymətinə malik şkalalı analoq qurğuları,
indikator işıq şkalalarıdır; belə qurğuların modelləri
xətaların
elektromexaniki
reallaşmadan
irəli
gələn
(sürtünmədən, boş gedişdən, ətalətdən, yayların, dartqıların
xassələrindən və s.) tərkib hissələrini nəzərə almır;
• rəqəmsal indikatorları - bunlar rəqəmsal hesabat
qurğularıdır və ölçmə nəticələrinin təqdim olunma dəqiqliyi
dərəcələr sayı ilə müəyyənləşir;
261
•
ossilloqraflar
-
ölçülən
siqnalların
xarakteristikalarının
( )
t
x
və
( )
y
x
tipli funksional
asılılıqlarını əks etdirən qurğulardır. Bu zaman ikiölçülü
məkan oxları üzrə kvantlamadan xətalar yaranır.
Sadalanan vasitələrin metroloji xarakteristikalarının
müxtəlif tip verilənləri təqdimetmə imkanları nəzərə
alınmaqla təhlilinin nəticələri cədvəl 7.1-də verilmişdir.
Virtual ölçmə vasitələrinin tətbiqi. Virtual
vasitələrin mövcud kitabxanaları ölçü cihazının bütün
rejimlərinin modelləşməsini təmin edir ki, bu da onun
tətbiqi üsullarını hərtərəfli öyrənməyə, onun əsasında ölçmə
kanallarını və sistemlərini layihələndirməyə imkan verir. Bu
nöqteyi-nəzərdən onlar aparat istehsalçı firmalarının
sorğularını tam təmin edir. Belə ki, “işgüzar oyun”
rejimində vasitələrin imkanlarının öyrənilməsini, deməli,
həm də reklamını təmin edir.
Cədvəl 7.1.
Virtual mühit
Mövcud modellə-rin
xətaları
Adekvat model almaq üçün
lazım olan xətalar
İ
ÖÇ
Mİİ Ö
s
a
∆
+
∆
.
Aİİ Ö
∆
,
Dİİ Ö
s
a
d
∆
<<
∆
.
.
Analoq ÖC
MÖC
∆
AÖC
∆
,
DÖC
∆
Analoq-
rəqəmsal ÖC
MÖC
∆
,
kv
∆
AÖC
∆
,
DÖC
∆
Rəqəmsal ÖC
MÖC
∆
,
kv
∆
DÖC
∆
Analoq hesabat
qurğusu
MHQ
∆
AHQ
∆
,
DHQ
∆
Rəqəmsal
indikator
kv
∆
-
Ossilloqraf
o
xv
o
e
x
.
.
∆
>
∆
,
o
yv
o
e
y
.
.
∆
>
∆
DEO
∆
-
Qeyd.
MİİÖ
∆
,
MÖC
∆
,
MHQ
∆
- müvafiq virtual vasitələrin
xətasının metodiki,
Aİİ Ö
∆
,
AÖC
∆
,
AHQ
∆
Dostları ilə paylaş: |