УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ ЭВМ С ПРИБОРАМИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к вычислительной и измерительной технике, а именно, к устройствам сопряжения интерфейсов для обмена данными между измерительными приборами и персональной электронной вычислительной машиной (ЭВМ).
Из уровня техники известно устройство для сопряжения цифровых измерительных приборов с ЭВМ (Авторское свидетельство СССР №964617, опубликовано 07.10.1982 г., МПК: G06F 3/00, G06F 3/04). Устройство содержит дешифратор, выход которого соединен с первым входом регистра, первый триггер, счетчик, первый, второй и третий формирователи импульсов, второй триггер, элемент задержки и генератор синхроимпульсов, вход которого является первым входом устройства, а выход соединен с входом элемента задержки и первым входом счетчика, второй вход которого является вторым входом устройства и соединен с первыми входами первого и второго триггеров, первый выход счетчика соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен со вторым входом первого триггера, выход которого соединен со вторым входом регистра, третий вход которого соединен с выходом второго триггера, второй вход которого является третьим входом устройства, третий выход счетчика соединен с входом третьего формирователя импульсов, выход которого является первым выходом устройства, четвертый выход счетчика соединен с дешифратором, четвертый вход регистра является четвертым входом устройства, выход регистра является вторым выходом устройства, выход элемента задержки является третьим выходом устройства.
К недостаткам данного устройства можно отнести большое количество необходимых импульсных сигналов, требуемых для сопряжения.
Известно устройство для сопряжения магистрали приборного интерфейса с магистралью микро ЭВМ (Авторское свидетельство СССР №1368885, опубликовано 23.01.1988 г., МПК: G06F 13/10). Устройство содержит селектор адреса, регистр ввода-вывода, регистр состояний, блок дешифрации интерфейсных команд, адресов и функций, блок синхронизации обмена информацией, связанный с шиной синхронизации приборного интерфейса и с шиной управления магистралью микро ЭВМ. Блок синхронизации обмена информацией состоит из двух шифраторов, двух элементов И, триггера, регистра вектора прерываний, двух элементов задержки и двух элементов ИЛИ. При обмене информацией блок синхронизации обмена генерирует запросы прерывания с вектором прерывания, который соответствует либо режиму выдачи информации, либо режиму приема.
К недостаткам данного устройства можно отнести возможность сопряжения исключительно с приборами, имеющими стандартную магистраль приборного интерфейса.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство сопряжения двух электронно-вычислительных машин (Свидетельство на полезную модель РФ №18003, опубликовано 10.05.2001 г., МПК: G06F 13/00), которое выбрано в качестве прототипа. Устройство содержит шину ЭВМ-1, элемент оптронной развязки, шину ЭВМ-2, регистр состояний, регистр данных, дешифратор адреса, унифицированную схему управления, два блока оптронной развязки, схему питания. При этом шина ЭВМ-1 соединена с выходом регистра состояний, с первым входом регистра данных, с входом дешифратора адреса, с первым входом унифицированной схемы управления, выход дешифратора адреса соединен с первым входом регистра состояний и вторыми входами регистра данных и унифицированной схемы управления, выход которой соединен со вторым входом регистра состояний, первым входом элемента оптронной развязки, третьим входом регистра данных, выход которого соединен с первым входом первого блока оптронной развязки, выход второго блока оптронной развязки соединен с третьим входом регистра состояний, выход схемы питания соединен со вторыми входами первого и второго блоков оптронной развязки и элемента оптронной развязки, шина ЭВМ-2 соединена с выходами первого блока оптронной развязки и элемента оптронной развязки, с первым входом второго блока оптронной развязки и входом схемы питания.
К недостаткам данного устройства можно отнести невозможность его применения при подключении к современным ЭВМ.
Технический результат полезной модели заключается в обеспечении возможности использования приборов для измерения мощности в составе автоматизированных систем на основе современных ЭВМ.
Технический результат достигается тем, что устройство сопряжения ЭВМ с приборами для измерения мощности содержит блок оптронной развязки, а также оно включает интерфейс устройства USB, блок преобразования сигналов, микроконтроллер. При этом первый вход-выход интерфейса устройства USB подключен к входу-выходу электронной вычислительной машины (ЭВМ), а его второй вход-выход подключен к первому входу-выходу блока преобразования сигналов, а также первый выход интерфейса устройства USB соединен со вторым входом блока преобразования сигналов, выход которого соединен со вторым входом микроконтроллера. Второй вход-выход блока преобразования сигналов соединен с первым входом-выходом микроконтроллера. Выход микроконтроллера соединен с первым входом блока оптронной развязки, второй вход которого соединен с выходом прибора для измерения мощности. Первый выход блока оптронной развязки соединен с входом прибора для измерения мощности, второй выход блока оптронной развязки соединен с третьим входом микроконтроллера.
Причем блок преобразования сигналов и микроконтроллер выполнены с возможностью приема команд, формируемых ЭВМ под управлением программы ввода-вывода и, в зависимости от команды, считывания измеренных значений мощности в виде параллельного двоичного кода, передачи их в ЭВМ и вывода измеренных значений мощности на экран ЭВМ или формирования сигналов управления режимом работы прибора для измерения мощности.
Сущность полезной модели поясняется рисунками Фиг.1-Фиг.4, где
Фиг.1 - структурная схема устройства сопряжения ЭВМ с приборами для измерения мощности;
Фиг.2 - внешний вид передней панели измерительного блока Я2М-66;
Фиг.3 - внешний вид задней панели измерительного блока Я2М-66;
Фиг.4 - диалоговое окно программы для осуществления работы устройства.
Устройство сопряжения ЭВМ с приборами для измерения мощности включает интерфейс устройства USB 1, блок преобразования сигналов 2 интерфейса USB в сигналы интерфейса UART, микроконтроллер 3, блок оптронной развязки 4. При этом первый вход-выход блока преобразования сигналов 2 через интерфейс устройства USB 1 подключен к входу-выходу ЭВМ 5, второй вход-выход блока преобразования сигналов 2 связан с первым входом-выходом микроконтроллера сигналами интерфейса UART.
Блок преобразования сигналов 2, реализованный, например, на интегральной микросхеме FT232RL фирмы «Future Technology Devices International», преобразует команды от ЭВМ 5 в последовательные данные интерфейса UART микроконтроллера 3. Микроконтроллер 3 (например, ATMEGA16-16 фирмы «ATMEL»), в зависимости от поступившей команды, считывает или выводит данные через блок оптронной развязки 4, реализованный, например, на оптопарах TLP521-4 фирмы «TOSHIBA».
Напряжение питания +5В от интерфейса устройства USB 1 поступает на второй вход блока преобразования сигналов 2 и второй вход микроконтроллера 3. Выходные сигналы микроконтроллера 3 поступают на первый вход блока оптронной развязки 4, с первого выхода которого формируются входные сигналы прибора для измерения мощности 6. Выходные сигналы прибора для измерения мощности 6 поступают на второй вход блока оптронной развязки 4, со второго выхода которого формируются входные сигналы для микроконтроллера 3 и поступают на его третий вход.
Примером практического применения предлагаемой полезной модели может служить устройство сопряжения ЭВМ с прибором для измерения мощности М3-51 или М3-56. Ваттметры поглощаемой мощности типа М3-51 и М3-56, состоящие из термоэлектрического преобразователя на заданный диапазон мощностей и измерительного блока Я2М-66, широко используются при измерении мощности высокочастотных сигналов. Внешний вид передней панели измерительного блока Я2М-66 показан на Фиг.2, внешний вид задней панели - на Фиг.3.
Измерительный блок Я2М-66 имеет на передней панели цифровой индикатор измеряемой мощности 7 и переключатель управления режимом работы 8. При использовании в составе автоматизированных систем переключатель управления режимом работы 8 может устанавливаться в положение «ДИСТ.», а подключение к автоматизированной системе может осуществляться через разъем на задней панели измерительного блока Я2М-66 «ЦИФРОВОЙ ВЫХОД ДИСТ. УПР.» 9, в котором имеются потенциальные сигналы, с помощью которых можно дистанционно переключать пределы измерений (устанавливать режим работы) и считывать значения мощности в виде параллельного двоичного кода. Однако в комплекте приборов для измерения мощности М3-51 и М3-56 штатных средств для подключения измерительного блока Я2М-66 к какому-либо типу ЭВМ не предусмотрено.
Работа устройства сопряжения ЭВМ с приборами для измерения мощности осуществляется следующим образом.
Устройство сопряжения ЭВМ с приборами для измерения мощности принимает команды от ЭВМ 5, вырабатывает сигналы для переключения пределов измерений и считывает двоичный код значения мощности, передавая его в ЭВМ 5. Наличие блока оптронной развязки 4 позволяет обеспечить развязку общего провода сигналов разъема «ЦИФРОВОЙ ВЫХОД ДИСТ. УПР.» 9 от общего провода устройства и ЭВМ 5, что требуется по технической документации на измерительный блок Я2М-66.
Управление приборами для измерения мощности 6 в составе автоматизированной системы посредством предлагаемого устройства осуществляется при помощи программы ввода-вывода для ЭВМ (Фиг.4), поддерживающей работу с несколькими устройствами и, соответственно, несколькими приборами для измерения мощности 6. Каждое устройство определяется в операционной системе ЭВМ 5 как «виртуальный» СОМ-порт. Программа опрашивает подключенные устройства, передавая в каждый из СОМ-портов запрос, на который устройства должны ответить заранее известным правильным ответом. При наличии правильного ответа производится считывание заводского номера устройства, и в главном окне программы 10 для каждого ответившего устройства создается дочернее окно 11, в заголовке которого указывается номер СОМ-порта и заводской номер устройства. Считывание данных с приборов производится циклически, с периодом около 100 мс на один прибор (т.е. при десяти подключенных приборах их показания будут обновляться один раз в секунду). В дочернем окне 11 выводятся значения мощности, показанные прибором для измерения мощности 6 на цифровом индикаторе 7, с указанием единиц измерения. Необходимый режим работы прибора для измерения мощности 6 (1, 2 или 3) устанавливают одним из переключателей 12, расположенных внизу дочернего окна. Если необходимо сохранить текущие показания конкретного прибора для измерения мощности 6, в его окне включают переключатель 13 «Не обновлять показания».
Таким образом, устройство сопряжения ЭВМ с приборами для измерения мощности позволяет обеспечить возможность использования приборов для измерения мощности в составе автоматизированных систем на основе современных ЭВМ.