ПЗ (1204320), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рисунок 11 – АЦП последовательного приближения

Работа АЦП последовательного приближения имеет особенность, связанную с переходными процессами во внутреннем ЦАП. Теоретически, напряжение на выходе ЦАП для каждого из N внутренних тактов преобразования должно устанавливаться за одинаковый промежуток времени. Но на самом деле этот промежуток в первых тактах значительно больше, чем в последних. Поэтому время преобразования 16-разрядного АЦП последовательного приближения более, чем в два раза превышает время преобразования 8-разрядного АЦП данного типа.

1. АЦП ЛА-20USB

Устройство предназначено для создания переносных измерительных систем на базе компьютера. Пониженное энергопотребление и малые габариты в совокупности с высоким разрешением позволяют решать большинство задач мониторинга, контроля и диагностики. Подсоединить данное устройство можно к порту USB любого компьютера не открывая крышку корпуса и не думая об источнике питания [23].

Области применения:

– в системах сбора данных для полевых и натурных испытаний;

– в системах удалённого контроля;

– как многоканальный самописец;

– в переносных и мобильных регистраторах сигналов;

– как основа для построения радиомониторинговых систем.

Особенности:

– внешнее исполнение;

– не требует внешнего питания;

– подсоединение к любому компьютеру, имеющему интерфейс USB;

– поддерживаются режимы передачи данных Full-speed (USB 1.1) и High-speed (USB 2.0);

– максимальная длина USB кабеля для режима USB 2.0 не более 1.5 м, для режима USB 1.1 не более 3м;

– 32 однополюсных или 16 дифференциальных каналов с мультиплексированием;

– входное сопротивление не менее 5 МОм;

– программно переключаемые диапазоны входного напряжения АЦП: ± 10В, ± 5В, ± 2,5В, ± 1В,± 0,5мВ, ± 0,25В, ±0,1В,±0,05В. (индивидуально для каждого канала);

– режим внешнего старта и внешней частоты дискретизации;

– 16 цифровых линий: 8-ввода и 8-вывода;

– разъём DHS-26 для цифровых линий и DHS-44 для аналоговых;

– горячее подключение (подключение и отключение без выключения питания компьютера).

Рисунок 12 – Внешний вид ЛА-20USB

На рисунке 12 представлен внешний вид ЛА-20USB, а на таблице 1 его технические характеристики [29].

Таблица 1 – Технические характеристики ЛА-20USB

Вывод

Данного набора устройств достаточно для получения данных необходимых для реализации всех модулей программы. Драйвера идущие в комплекте с АЦП позволят реализовать возможность подключения аналогичных АЦП той же фирмы, что позволит изменять параметры необходимые для измерения в соответствии с задачей и бюджетом заказчика.

1. Программные средства и алгориты

   1. Алгоритм работы программного комплекса

Программный комплекс состоит из четырёх модулей:

– модуль сбора данных;

– модуль просмотра графиков (viewer);

– модуль анализа данных;

– модуль создания отчётов.

Для модулей сбора и анализа необходимо разработать устойчивые алгоритмы.

1. Алгоритм работы сбора данных

Для того чтобы собрать данные необходимо подготовить оборудование и настроить программное обеспечение.

Подготовка оборудования:

– закрепление датчиков на рельсы;

– подключение датчиков к устройству сопряжения;

– подключение АЦП к компьютеру;

– подключение устройства сопряжения через параллельный порт к АЦП;

– перевод устройства сопряжения в режим измерения.

Подготовка программы:

– запуск приложения;

– открытие модуля сбора данных;

– подключение программы к устройству и инициализация стандартных параметров сбора;

– проверка поджатия датчиков (приемлемый диапазон от 100 до 400);

– (при необходимости) изменение параметров сбора;

– ожидание приближения состава к датчикам.

Сбор данных (происходит в полуавтоматическом режиме):

– запуск сбора данных (за одну секунду до наезда колеса на датчик);

– ожидание окончания прохождения состава;

– отключение сбора данных (через одну секунду после окончания прохождения состава);

– сохранение данных на диск.

Сам сбор представляет собой сбор данных напряжения на тензодатчиках, получение этих данных компьютером происходит посредством драйверов АЦП.

АЦП настраивается на сбор в непрерывном режиме с двумя каналами и максимально-доступной частотой дискретизации. Установка размера буфера необходима для создания сигналов прерывания, сигнализирующих о заполнении буфера и возможности забора порции данных. Сигнал прерывания ожидается приложением и после его получения запускается метод получения данных из буфера АЦП.

Данные записываются в QVector до окончания сбора, после перемещаются в общий временный буфер из которого можно произвести запись в файл.

1. Алгоритм работы анализа данных

Анализ данных в автоматическом режиме возможно производить только при достаточной чистоте данных (отсутствие серьёзных шумов, излишних пиков, допустимое поджатие датчиков). Иначе необходимо производить выбор максимальных и минимальных значений на графиках в ручном режиме, и остальной анализ производить в автоматическом режиме (полуавтоматический режим).

Первые два шага следующего алгоритма выполняются только в автоматическом режиме, остальные шаги применимы в обоих.

1. С шагом просмотра 50 выборок продвигаемся по собранным данным до нахождения первого максимума (1 колеса), записываем номер выборки и значение и делаем его началом следующего шага.

2. Перебором следующих 50 выборок, находим второй максимум (2 колесо) и также записываем номера выборки и значение.

3. Зная, что между двумя максимумами находится минимум производим поиск минимального значения.

4. Производим суммацию значений максимумов, затем вычитание значение минимума, получаем битовый вес тележки по одной нити рельса. Умножая число выборок на временной интервал выборки, получаем время прохождения тележки. Поделив расстояние между колесными парами в тележке (для весов с 2-мя датчиками) на время прохождения тележки, получаю скорость прохождения первой тележки по одному борту. Записываем битовый вес и значение скорости в файл. Эта информация является основной.

5. Далее, последовательно находятся все битовые веса и значения скоростей всех тележек по одному борту (ближней нити рельса).

6. Суммируя битовые веса тележек и значения скоростей (попарно), получаем битовый вес вагонов и скорость их прохождения по ближней нити рельса.

7. Повторяя пункты 1-6, определяем битовый вес вагонов и скорость их прохождения по дальней нити рельса.

8. Суммируя битовые веса вагонов по обеим нитям рельсов, получаем конечные битовые веса вагонов и их скорости прохождения по датчикам. Все манипуляции с корректировкой веса каждого вагона выполняются с целочисленными значениями битовых весов.

9. Назначив вес для одного разряда, получаем массу каждого вагона.

Статические веса вагонов являются основными данными, что необходимо получить в ходе анализа. Дополнительно используя разницу между номерами выборок и частоты сбора можно рассчитать скорость каждой отдельной тележки.

1. Выбор языка программирования

Языки программирования часто классифицируют по уровню [28]. Уровень языка показывает, насколько язык близок к естественной для человека записи.

По градации их можно расположить следующим образом:

– процедурные языки;

– функциональные;

– логические языки.

Логические языки из-за высокой сложности теории, лежащей в их основе, разрабатываются довольно медленно. Широко распространённых в мире языков логической группы довольно мало.

Все языки программирования созданы для решения задач с использованием математики (практически всех её разделов). Наиболее близким к человеку является язык математической записи условия задачи и её решения. Имеется в виду не только строго формализованные правила математических обозначений, а изложение с применением естественных для людей приёмов оформления и комментирования. Возможно даже с применением фраз на обычных языках общения, подобно тому, как записывают задачи школьники или студенты.

В настоящее время в мире существует несколько сотен реально используемых языков программирования. Для каждого есть своя область применения.

Любой алгоритм, это последовательность предписаний, выполнив которые можно за конечное число шагов перейти от исходных данных к результату. В зависимости от степени детализации предписаний обычно определяется уровень языка программирования - чем меньше детализация, тем выше уровень языка.

По этому критерию можно выделить следующие уровни языков программирования:

– машинные;

– машинно-ориентированные (ассемблеры);

– машинно-независимые (языки высокого уровня).

Машинные языки и машинно-ориентированные языки – это языки низкого уровня или языки первого поколения, требующие указания мелких деталей процесса обработки данных.

С появлением ЭВМ 2-го поколения (транзисторных) появились языки второго поколения, в которых степень интеграции действий была на порядок выше. Это такие языки, как макроассемблер и автокод.

Языки высокого уровня или языки третьего поколения имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного языка и общепринятые математические символы. Эти языки более удобны для человека.

Языки высокого уровня делятся на:

– процедурные (алгоритмические) (Basic, Pascal, C и др.), которые предназначены для однозначного описания алгоритмов; для решения задачи процедурные языки требуют в той или иной форме явно записать процедуру ее решения;

– логические (Пролог, Lisp и др.), которые ориентированы не на разработку алгоритма решения задачи, а на систематическое и формализованное описание задачи с тем, чтобы решение следовало из составленного описания;

– объектно-ориентированные (Object Pascal, C++, Java и др.), в основе которых лежит понятие объекта, сочетающего в себе данные и действия над нами. Программа на объектно-ориентированном языке, решая некоторую задачу, по сути описывает часть мира, относящуюся к этой задаче. Описание действительности в форме системы взаимодействующих объектов естественнее, чем в форме взаимодействующих процедур.

Для разработки программного комплекса подходят объектно-ориентированные языки высокого уровня так как реализация отдельных модулей будет более удобна.

1. Java

Java представляет является одновременно языком программирования и платформой вычислений, которая была впервые выпущена Sun Microsystems в 1995 г. Существует множество приложений и веб-сайтов, которые так или иначе зависят от Java и не работают при её отсутствии, и с каждым днем число таких веб-сайтов и приложений увеличивается. Java отличается быстротой, высоким уровнем защиты и надежностью.

Программы на Java транслируются в байт-код Java, выполняемый виртуальной машиной Java (JVM) – программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор.

Достоинством подобного способа выполнения программ является полная независимость байт-кода от операционной системы и оборудования, что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. Другой важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности, в рамках которой исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. Любые операции, которые превышают установленные полномочия программы (например, попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим компьютером), вызывают немедленное прерывание.

Основные возможности:

– автоматическое управление памятью;

– расширенные возможности обработки исключений;

– богатый набор средств фильтрации ввода-вывода;

– наличие простых средств создания сетевых приложений (в том числе с использованием протокола RMI);

– наличие классов, позволяющих выполнять HTTP-запросы и обрабатывать ответы;

– встроенные в язык средства создания многопоточных приложений;

Характеристики

Список файлов ВКР