Meßtechnik mit dem Personal Computer: Meßdatenerfassung und -verarbeitung

ISBN-13: 9783540560883 / Niemiecki / Miękka / 1993 / 329 str.

Harald Schumny

Opis

Personal Computer (PC) werden immer h{ufiger als "Arbeitsplatzcomputer" auchin technischen Bereichen eingesetzt. Ihre Verwendung in Labor, Versuchs- undPr}ffeld st- t jedoch auf Schwierigkeiten oder f}hrt gar zu Fehlschl{gen, weil M-glichkeiten und Grenzen dieser Ger{te falsch eingesch{tzt werden, weil die Anpassung an den technischen Proze unzureichend ist oder die Programmierung des Rechners unzweckm{ ig. Hiersetzt das Buch an, vermittelt Grundlagen, zeigt Wege und Beispiele auf, wie bislang "von Hand" nur unvollst{ndig oder m}hsam zu bew{ltigende Me aufgabenmit Hilfe eines PC erfolgreich, effizient und "richtiger" gel-st werden k-nnen. Ziel des Buches ist es, dem Leser Entscheidungshilfen zur Auswahl geeigneter Personalcomputer, von Peripherie-Hardware und Software an die Hand zu geben und ihm wichtige Voraussetzungen mitzugeben, um die vielf{ltigen Eigenschaften von Personalcomputern wirkungsvoll zu nutzen und Me probleme souver{n bearbeiten zu k-nnen.

Spis treści

I Computer und Schnittstellen.- 1 Instrumentierung mit Arbeitsplatzcomputern.- 1.1 Computerfamilien.- 1.1.1 Hardware-Aspekte.- 1.1.2 Benutzeroberfläche.- 1.1.3 PC für Messen, Steuern und Regeln (MSR).- 1.2 Instrumentierung.- 1.3 Software.- 1.3.1 Entwicklung, Situation.- 1.3.2 Betriebssysteme für (MSR).- 2 Schnittstellen und Vernetzung.- 2.1 Einteilung von Schnittstellen.- 2.2 Die “klassischen” Standardschnittstellen.- 2.3 IEC-Bus und Weiterentwicklungen.- 2.3.1 IEEE-488 und SCPI.- 2.3.2 VXIbus.- 2.4 Serielle Busse.- 2.5 Vom Ethernet zum FDDI.- 2.5.1 Ethernet und Token-Ring.- 2.5.2 TCP/IP.- 2.5.3 FDDI.- 3 Messen und Steuern mit IEC-Bus.- 3.1 So arbeitet der IEC-Bus.- 3.1.1 IEC-Bus-Hardware.- 3.1.2 IEC-Bus-Software.- 3.2 Meß- und Steuerungssystem mit PC als IEC-Bus-Controller.- 3.2.1 Vielstellen-Meßsysteme mit Scanner.- 3.2.2 Hardware des USUS-Geräts.- 3.2.3 Software für ein automatisches Meß- und Steuerungssystem.- 3.3 Zusammenfassung.- 4 Grundlagen der Gerätesteuerung mit IEEE-488.2 und SCPI.- 4.1 Grenzen der IEEE-488.1-Norm.- 4.2 IEEE-488.2-Norm.- 4.2.1 Zielsetzung und Kennzeichen.- 4.2.2 Bezeichnungen.- 4.2.3 Notwendige Schnittstellenausrüstung.- 4.2.4 Generell verfügbare Befehle (Common Commands).- 4.2.5 Protokoll für Gerätenachrichten.- 4.2.6 Datenformate und Syntax.- 4.2.7 Verwaltung des Gerätezustands (Status Report).- 4.3 SCPI-Standard.- 4.3.1 Zielsetzung und Kennzeichen.- 4.3.2 Funktionsblöcke der Geräte.- 4.3.3 Syntax.- 4.3.4 Grundzustand nach Rücksetzen Gerät.- 4.3.5 Verwaltung des Gerätezustands (Status Report).- 4.3.6 Erweiterbarkeit des SCPI-Standards.- 4.4 Einsatz der IEEE-488.2-Norm und des SCPI-Standards in der Meßplatzsoftware.- II Signalerfassung, Verarbeitung, Darstellung.- 5 Grundlagen der Meßdatenerfassung und Meßdatenauswertung.- 5.1 Definition analoger und digitaler Signale.- 5.1.1 Wert- und zeitkontinuierliche Signale.- 5.1.2 Wertkontinuierliche und zeitdiskrete Signale.- 5.1.3 Wert- und zeitdiskrete Signale.- 5.2 A/D-Umsetzer für die Meßdatenerfassung.- 5.2.1 A/D-Umsetzer nach dem Parallelverfahren.- 5.2.2 A/D-Umsetzer nach dem Wägeverfahren.- 5.2.3 Integrierende Mehr-Rampen-Verfahren (Beispiel Dual-Slope-ADU).- 5.3 Fehler von A/D-Umsetzern.- 5.3.1 Quantisierungs-Fehler.- 5.3.2 Offset-Fehler.- 5.3.3 Verstärkungs-Fehler.- 5.3.4 Linearitäts-Fehler.- 5.4 Wie schnell ist “schnell” — oder die Notwendigkeit von Abtast/Halte-Verstärkern (Sample and Hold).- 5.5 Mehrkanalige Meßdatenerfassung; Meßdaten-Erfassungssystem (Data Acquisition System DAS).- 5.6 Das Abtasttheorem — Die Notwendigkeit von Antialiasingfiltern.- 5.7 Digitale System- und Signalanalyse.- 5.7.1 Definition der Laplace-Transformation.- 5.7.2 Definition der diskreten z-Transformation.- 5.8 Strukturen digitaler Filter.- 5.8.1 Differenzengleichungen für Tiefpässe.- 5.8.2 Differenzengleichungen für Hochpässe.- 5.8.3 Differenzengleichungen für Bandpässe.- 5.8.4 Differenzengleichungen für Bandsperrfilter.- 6 Meßdatenauswertung und Meßunsicherheit.- 6.1 Einige Grundbegriffe des Messens.- 6.2 Ermittlung des Meßergebnisses.- 6.3 Angabe der Meßunsicherheit.- 6.4 Programmbeispiel.- 6.5 Zweck eines allgemeinen Auswertungsverfahrens.- 6.6 Begriffe.- 6.7 Ansätze für die Eingangsdaten.- 6.8 Fortpflanzung von Unsicherheiten.- 6.9 Programmbeispiel zum Gauß-Verfahren.- 6.10 Ausgleichsrechnung.- 6.11 Programmbeispiel zur Ausgleichsrechnung.- Anhang 6.1 Programm DIN1319T3.- Anhang 6.2 Programm DIN1319T4.- Anhang 6.3 Programm AUSGLEICHUNG.- III Praktische Instrumentierung und Anwendungen.- 7 Meßtechnische Instrumentierung von PCs.- 7.1 Möglichkeiten zur meßtechnischen Instrumentierung von PCs.- 7.2 Personal Instrumentation mit Zusatzkarten im PC.- 7.2.1 Vier-Kanal-Transientenrecorder.- 7.2.2 PC als digitales Speicheroszilloskop: Computerscope.- 7.2.3 Digitale Bildverarbeitung.- 7.3 Personal Instrumentation mit externen Zusatzgeräten (PIB).- 7.3.1 Keithley DAS Serie 500.- 7.3.2 Logikanalysator.- 8 Erfassung und Verarbeitung dynamischer Meßwerte mit dem PC.- 8.1 Problemstellung.- 8.2 Meßwerterfassung.- 8.2.1 Grundlagen.- 8.2.2 Architektur von Off-line-Meßwerterfassungssystemen.- 8.2.3 Triggerverfahren.- 8.2.4 Kontinuierliche Meßwerterfassung.- 8.2.5 Der Speicheroszillograph im PC.- 8.2.6 Auswahl des optimalen Systems.- 8.3 Meßwertverarbeitung.- 8.3.1 On-line-Verarbeitung.- 8.3.2 Off-line-Verarbeitung.- 9 PP2 — Eine typische Prozeßperipherie.- 9.1 Einleitung.- 9.2 Allgemeiner Aufbau.- 9.3 Systembusanschaltung.- 9.3.1 Software.- 9.3.2 Hardware.- 9.4 IEC-Bus-Anschaltung.- 9.4.1 Software.- 9.4.2 Hardware.- 9.5 DMA-Anschaltung.- 9.5.1 Software.- 9.5.2 Hardware.- 9.5.3 Anwendungsbeispiele.- 9.6 Funktionen.- 9.6.1 Digitale Ein-/Ausgabefunktionen.- 9.6.2 Analogfunktionen.- 9.6.3 Zähler-Timer-Funktionen.- 9.7 Meß- und Datenverarbeitungssoftware.- 9.7.1 Befehle.- 9.7.2 Softwaremodule.- 9.7.3 Anwenderprogramme.- 10 Die neue Generation von Meßdateninterfaces — Gezeigt an den Unterschieden zwischen Datenlogger, Datenakquisition und Prozeßkontroller.- 10.1 Einleitung.- 10.1.1 Trend Off-line /On-line.- 10.2 Systemunterschiede.- 10.2.1 Unterschiede Laborbetrieb/Industriebetrieb.- 10.2.2 Multiplexer.- 10.3 Anforderungen an moderne Systeme.- 10.3.1 Befehlssyntax, Systemintelligenz.- 10.3.2 Anschluß an den Computer.- 10.3.3 Ausblicke.- 10.4 Auswahl des Computertyps.- 10.5 Standard-Programmiersprachen BASIC, Pascal.- 10.5.1 Maschinenprogrammierung.- 10.5.2 Software.- 10.5.3 Tendenzen.- 10.6 Erläuterungen anhand eines modernen Meßwerterfassungssystems.- Tell IV Software für Erfassung und Verarbeitung.- 11 Software für Datenerfassung und Datenauswertung.- 11.1 Standardsoftware.- 11.2 Software-Spektrum.- 11.3 Tabellarische Übersichten.- 12 Meßtechnik-Software — Anforderungen, Varianten, Lösungen.- 12.1 Einleitung.- 12.2 Anforderungen und Aufgaben.- 12.2.1 Software-Einsatz in der Meßtechnik.- 12.2.2 Spezielle (inhaltliche) Anforderungen.- 12.2.3 Allgemeine (formale) Anforderungen.- 12.2.4 Plattformen für Meßtechnik-Software.- 12.3 Softwaresysteme für die Meßtechnik, mögliche Varianten.- 12.3.1 Meßtechnik-Standardsoftware.- 12.3.2 Eigenentwicklung.- 12.3.3 Fremdentwicklung.- 12.3.4 Entwicklungssysteme für die Meßtechnik.- 12.3.5 Allgemeine Standardsoftware.- 12.3.6 Kombinationen daraus.- 12.4 Eine mögliche Lösung: PowerLab — offenes Entwicklungssystem für Meßtechnik-Applikationen.- 12.4.1 Problematik bei der Erstellung von Applikationen.- 12.4.2 Lösung mit PowerLab.- 12.4.3 Arbeit mit PowerLab — einige Einsatzmöglichgkeiten.- 12.4.4 Eigene Module in PowerLab integrieren.- 12.4.5 PowerLab-Gerätetreiber.- 12.4.6 ME_DRV: Das univers. Treiberkonzept für PC-Meßkarten.- 12.4.7 Eine typische Anwendung von PowerLab.- 12.4.8 Übersicht über die verfügbaren Funktionen.- 12.4.9 Fazit.- 13 Zur Konzeption von Standardsoftware für die Meßdatenverarbeitung.- 13.1 Einleitung.- 13.2 Generelle Anforderungen an Standardsoftware.- 13.2.1 Was ist Standard an Standardsoftware.- 13.2.2 Wer nutzt Standardsoftware?.- 13.2.3 Wie ist Standardsoftware aufgebaut?.- 13.3 Funktionen in Standardsoftware.- 13.3.1 Online-Funktionen zur Erfassung.- 13.3.2 Offline-Funktionen zur Analyse und Dokumentation.- 13.4 Benutzeroberfläche und Bedienung von Standardsoftware.- 13.5 Automatisierbarkeit und “Customizing”.- 13.6 Wirtschaftlichkeit und Kriterien für die Beschaffung.- 13.7 Zusammenfassung.- 14 ASYST — Eine Programmiersprache zur Meßdatenverarbeitung.- 14.1 Einleitung.- 14.2 Compiler/Interpreter/Assembler.- 14.3 Was ist ASYST?.- 14.4 Programmierung.- 14.5 Strukturelemente.- 14.6 Schnittstellen.- 14.7 Datentransfer.- 14.8 Datenverarbeitung, Datenanalyse.- 14.9 Darstellung von Ergebnissen.- 14.10 Handhabung von Datenfiles.- 14.11 Hardware-Kompatibilität.- 14.12 Menügeführte Software.- 14.13 ASYST-Menüs.- 14.14 Zusammenfassung.- Normen-Verzeichnisse.- 1 Grundlagen-Normen.- 2 Normen für Elektrische Eigenschaften.- 3 Anwender-Normen.- 4 Außerdem.- 5 Internationale Normen.- 6 CCITT.- 7 Amerikanische Normen.- Sachwortverzeichnis.