Instrumentation + schnittstellen
1. Instrumentationen
1.1 Allgemein
Die computerbasierte Datenerfassung eröffnet neue Möglichkeiten für vielfältige Messungen.
Instrumentationen werden von Ingenieuren und Wissenschaftlern verwendet, um elektrische Signale (Spannung, Strom, Energie) und physikalische Phänomene wie Temperatur, Druck, Geschwindigkeit und Schwingungen zu erfassen.. Weiters werden sie eingesetzt um virtuelle Meßsysteme aufzubauen.
Diese Systeme werden in Forschung und Industrie eingesetzt, unter anderem für automatische Tests, Laborautomation, industrielle Steuerungen, Produktionssteuerungen und numerische Analysen.
Instrumentationen haben folgende Funktionen:
Daten erfassen/messen
eingehenden Daten analysieren
analysierte Daten mit der Software (z.B. LabVIEW) präsentieren
Die am meisten gemessenen Werte:
Messen von hohen Spannungen und Stromstärken
Frequenz, Druck und Dehnung
Messung von dynamischen Signalen
Temperaturmessung
1.2 Von Analog zu Digital
A/D- und D/A-Karten ermöglichen die Kommunikation des PCs mit analogen Geräten bzw. spannungs/stromgeführten Signalquellen.
Insbesondere A/D-Karten dienen der Digitalisierung, Messung und Visualisierung von Spannungen und Vorgängen. D/A-Karten wiederum setzen digitale Eingaben in analoge Spannungen bzw. definierte Ströme um.
A/D- und D/A-Karten finden ihren Einsatz bei :
Prozeßsteuerungen / Automatisierung
Prozeßüberwachungen / Protokollierung
Messungen im Labor
Messungen in der Qualitätssicherung
...
..
1.2.1 Typische A/D-D/A Karte
1.2.
2 Weitere A/D-D/A Karten für ISA- und PCI-Bus1.3 Alles Digital
Digitale I/O-Karten eignen sich, um Schaltvorgänge von Digitalschaltungen auszulesen und zu erfassen. Ohne besondere Treiber bzw. Schutzelemente sind sie ausschließlich für Niederstromlasten einsetzbar.
Digitale I/O- und Relaiskarten schalten externe Stromkreise vom PC aus und können Schaltvorgänge im PC erfassen. 1.
3.1 Digitale I/O und Relaiskarten1.4 Software
Was letztlich den entscheidenden Vorteil eines Computers in der Meß- und Automatisierungstechnik ausmacht, ist die Software, die zur Integration des Computers mit Meß- und Steuerungshardware eingesetzt wird. Ohne die Integrationssoftware können das Potential und die Vorteile von computerbasierten Meß- und Automatisierungssystemen nie ausgeschöpft werden.
1.5 Mikrosekundengenaue Echtzeit-Verarbeitung unter Windows?
1.
6 Kriterien für den Kauf von Instrumentationen
Einsatzort
Form (Länge: halb, dreiviertel oder voll; Bauhöhe; Abschirmung, Kontaktschutz)
Veränderbare I/O-Adressen, Interrupts und DMA´s (bei Laptops oft Einschränkungen)
Umsetzung des zu erfassenden Signals in die meßbare Spannungen (Verstärkermodule)
Programmtools
Beschreibung
Preis
Verfügbarkeit
ISA- oder PCI-Bus
2. Schnittstellen
2.1 Allgemeines über Schnittstellen
Schnittstellen (Interface) sind immer dann zu beachten, wenn zwei unterschiedliche Geräte zusammenarbeiten sollen, z.B. Computer und Drucker. Damit diese peripheren Geräte auch mit dem Computer kommunizieren können, müssen sie in der Regel über ein Kabel, dem sogenannten Schnittstellenkabel, mit diesem verbunden werden.
2.2 Asynchrone - Synchrone Übertragung
2.3 Parallele Schnittstelle
Aus historischen Gründen bezeichnet man diese Schnittstelle auch als Centronic- Schnittstelle; die Firma Centronic hatte diese Form zuerst definiert und firmenintern normiert. Aufgrund dieser Entwicklung wird auch die entsprechende Steckverbindung mit dem Namen Centronic versehen.
Vorteile:
Nachteile:
Einsatzbereiche der Parallelen Schnittstelle:
Vor allen Dingen beim Betrieb von Druckern und Plottern an einen Computer.
2.
4 Serielle Schnittstelle
Eine typische serielle Schnittstelle ist die Verbindung zwischen dem alten Morsetelegraph und den beiden Telegraphenleitungen. Die Übermittlung der in lange und kurze Töne kodierten Zeichen erfolgte nicht spontan (parallel), sondern nacheinander (seriell) durch Vorgabe von “kurz” oder “lang”. An der Empfangsstation steht das Zeichen somit erst nach einer gewissen Umwandlungszeit zur Verfügung; die seriell ankommende Information muß erst wieder in das richtige Format gebracht werden.
Vorteile:
Nachteile:
Einsatzbereiche der Seriellen Schnittstelle:
Drucker, Plotter, Diskettenlaufwerk, Joystick, weiterer Computer (zum Datenaustausch).
2.5 Schnittstellenkarten
2.
5 Universal Serial Bus - USB
Die benutzerfreundliche Anschlußtechnik für PC-Peripherie
Schon seit einigen Jahren diskutiert die PC-Branche über eine neue Verkabelungstechnik zwischen PC und Peripheriegeräten, die den Kunden das Leben leichter machen soll: der
Universal Serial Bus (USB). Die Idee ist bestechend: Mit einem einheitlichen Steckertyp lassen sich bis zu 126 Peripheriegeräte am PC anschließen und betreiben. Dies gilt nicht nur für klassische PC-Peripherie (Monitor, Tastatur, Maus, Drucker), sondern auch für z. B. Telefone, externe Fax- und Datenadapter oder Videokameras. Der heutige Kabelsalat mit unterschiedlichen Steckern hat mit USB ein Ende.
2.5.1 Kundennutzen
2.5.2 Technische Details
Einsatzbereiche der USB-Schnittstelle:
Überall dort wo die serielle und parallele Schnittstelle eingesetzt wird
2.6 IRDA
2.
6.1 Allgemeines über Infrarot
Infrarotstrahlung hat eine Lichtwelle mit einer Länge von 700 nm bis 1600 nm. Die Wellenausbreitung ist kontrollierter als Funkwellen und daher abhörsicherer. Die Reichweite dagegen ist wesentlich geringer. Infrarot beeinträchtigt keine anderen elektromagnetischen Geräte und ist demnach auch störungsunanfälliger gegen
elektromagnetische Störungen
Gewitter
Stromleitungen
andere Geräte
2.6.
2 Was ist IrDA ?2.7 Kriterien für den Kauf von Schnittstellen
Preis
Anzahl der Anschlüsse (z.B. 4 mal parallel, 2 mal seriell)
Übertragungsrate
ISA- oder PCI-Bus
Mitgelieferte Treiber
Bei paralleler Schnittstelle prüfen ob ECP/EPP fähig
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