Parametry i opis działania systemu

 

 

W warstwie sprzętowej urzšdzenie wykorzystuje procesor z rdzeniem AVR (planowana jest wersja z ARM - pozwalajšca uzyskać zdecydowanie większš wydajnoœć urzšdzenia). Skromne zasoby i moc obliczeniowa ograniczajš wiele parametrów urzšdzenia, jednak w stosunku do zamierzonego zastosowania i przewidywanych wymagań pomiarowych - jest wystarczajšce.

 

System w aktualnej wersji posiada następujšce parametry:

-          cztery termoparowe czujniki temperatury o zakresie pracy min. -20 - 180C i rozdzielczoÂści ok. 0,05C

-          cztery wejÂścia do czujnikĂłw przepĹ‚ywu ciepĹ‚a (o zakresie pracy i czuĹ‚oÂści do dobrania w zaleĹĽnoÂści od typu czujnika)

-          pomiar napiÄ™cia i pršdu dla dwĂłch niezaleĹĽnych moduĹ‚Ăłw Peltiera (na tej podstawie wyliczana jest od razu moc elektryczna dostarczona do kaĹĽdego z moduĹ‚Ăłw) o dokĹ‚adnoÂści dla napięć

-          dwa niezaleĹĽne regulatory napiÄ™cia podawanego na moduĹ‚y Peltiera z regulacjš rÄ™cznš i automatyczna (typu PID)

 

Urzšdzenie zostało wyposażone w specjalne oprogramowanie, które pozwala na pełnš jego kontrolę i ustawienie parametrów pracy (jest to ponad 100 różnych ustawień). Kontakt z użytkownikiem odbywa się z wykorzystaniem dwóch ekranów graficznych, z których jeden informuje użytkownika o wykonywanych pomiarach, drugi pełni także funkcję interfejsu ustawień. Do swojej dyspozycji użytkownik ma w sumie ok. 20 treœci podekranów (nie liczšc specjalnych, ukrytych ekranów diagnostyczno-serwisowych). Wszystkie ustawienia sš wykonywane z wykorzystaniem dwóch impulsatorów i kilku mikroprzełšczników.

 

Urzšdzenie wykorzystuje samodzielnie opracowanš, rozwijanš i wykorzystywanš od lat przez Autora (ZK) wersję systemu operacyjnego ZKOS (w tym urzšdzeniu w wersji bez wywłaszczeń, raczej o charakterze rozbudowanego monitora - tablicy zadań czasowych) oraz przerwania od timerów. Pozwala to na osišgnięcie dużej płynnoœci pracy urzšdzenia i stałoœci pomiarów.

 

NajwaĹĽniejsze konfigurowane przez uĹĽytkownika parametry to:

-          współczynniki dla charakterystyk czujnikĂłw temperatury i przepĹ‚ywu ciepĹ‚a (indywidualne współczynniki kalibracyjne dla kaĹĽdej termopary i czujnika przepĹ‚ywu ciepĹ‚a) - aktualnie korekcja wykonywana jest liniowo: y=K*x+Z, ze wzglÄ™du na ochronÄ™ zasobĂłw obliczeniowych procesora, jednakĹĽe planowane jest wprowadzenie korekcji drugiego lub trzeciego stopnia (o ile zajdzie taka potrzeba, gdyĹĽ jak wiadomo dla termopar charakterystyki pomiarowe sš w duĹĽym zakresie liniowe)

-          analogicznie jak powyĹĽej - współczynniki dla kalibracji wartoÂści pomiarowych napięć i pršdĂłw kaĹĽdego z moduĹ‚Ăłw Peltiera (aktualnie liniowe)

-          parametry regulatorĂłw PID - przede wszystkim współczynnikĂłw P, I, D dla kaĹĽdego z dwĂłch regulatorĂłw, a takĹĽe wyboru i ustawienia poddawanego regulacji parametru - w zasadzie dowolnego (dla przyszĹ‚ych wersji), choć w aktualnej wersji jest moĹĽliwoœć wybrania osišgania-stabilizacji nastawianej wartoÂści temperatury (na kaĹĽdej z 4 termopar) lub przepĹ‚ywu ciepĹ‚a (na kaĹĽdym z 4 czujnikĂłw przepĹ‚ywu ciepĹ‚a)

-          parametry pomiarowe i zapisywania wynikĂłw (patrz dalej)

-          parametry interfejsĂłw komunikacyjnych i kart pamiÄ™ci

-          rÄ™czna regulacja napiÄ™cia na moduĹ‚ach Peltiera

 

Współczynniki można ustawić ręcznie a następnie zapamiętać w wewnętrznej pamięci EEPROM, dlatego proces kalibracji urzšdzenia jest jednorazowy, ale w każdej chwili możliwa jest zmiana tych ustawień. Urzšdzenie może na życzenie użytkownika zapamiętać w pamięci EEPROM także aktualnš konfigurację i parametry pracy, co ułatwia jego obsługę i pozwala np. na szybkie przywrócenie stanu urzšdzenia po cyklu wyłšczenia zasilania.

 

Podstawowe parametry pomiarowe to:

-          niezaleĹĽne nastawianie w duĹĽym zakresie czÄ™stotliwoÂści pomiarĂłw poszczegĂłlnych parametrĂłw, przeliczanie wynikĂłw, sterowanie moduĹ‚ami Peltiera, załšczanie pÄ™tli regulacji PID, czÄ™stoÂści zapisu wynikĂłw; pomiar moĹĽe odbywać siÄ™ co sekundÄ™; maksymalna dopuszczalna czÄ™stotliwoœć pomiarĂłw temperatur i przepĹ‚ywu ciepĹ‚a jest ograniczona wydajnoÂściš stosunkowo szybkich przetwornikĂłw i wynosi ok. 10000 razy na sekundÄ™, jednakĹĽe zarĂłwno sam charakter mierzonego obiektu i zjawisk termicznych w przewidzianej skali, jak i ograniczona moc procesora - każš ograniczyć pasmo do praktycznych 100 pomiarĂłw na sekundÄ™.

-          pomiary pršdĂłw i napięć moduĹ‚Ăłw Peltiera - od 1 sekundy do 100 pomiarĂłw na sekundÄ™

-          wszelkie pomiary mogš być uÂśredniane - na wypadek wystšpienia ew. zakĹ‚ĂłceĹ„; uÂśrednianie wynosi od 2 do 16 prĂłbek (jest to ograniczone rozmiarem pamiÄ™ci urzšdzenia)

-          zapis danych regulacji (DAC) do moduĹ‚Ăłw Peltiera - 1 do 10000 razy na sekundÄ™

-          zapis danych do portĂłw komunikacyjnych i na kartÄ™ pamiÄ™ci (w trakcie realizacji) - 1 do 1000 razy na sekundÄ™

-          załšczenie regulatora PID - 1 do 1000 razy na sekundÄ™

 

Parametry zapisu pozwalajš w szerokim zakresie programować urzšdzenie:

-          po nastawieniu i załšczeniu urzšdzenie moĹĽe automatycznie zapisywać wyniki do portĂłw komunikacyjnych, a nastÄ™pnie zakoĹ„czyć pomiar i wyłšczyć moduĹ‚y Peltiera

-          nastawa moĹĽe dotyczyć zarĂłwno liczby zebranych prĂłbek, czasu pomiaru lub wzglÄ™dem czasu koĹ„ca pomiaru; urzšdzenie automatycznie przelicza te wartoÂści i w zaleĹĽnoÂści od nastawy podaje liczbÄ™ prĂłbek, czas trwania lub zakoĹ„czenia pomiaru itp.

-          w przypadku korzystania z portĂłw szeregowych istnieje moĹĽliwoœć konfiguracji transmitowanych danych pomiarowych, tak aby przekazywaĹ„ tylko aktualnie uĹĽyteczne dane - tym samym zwiÄ™kszajšc przepĹ‚ywnoœć kanaĹ‚u komunikacyjnego; wyniki przedstawiane sš w przystÄ™pnej formie - od razu w przeliczonych wartoÂściach temperatur, przepĹ‚ywĂłw ciepĹ‚a lub elektrycznych parametrĂłw pracy moduĹ‚Ăłw Peltiera

-          podstawowe porty komunikacyjne to dwa EIA-232 z szybkoÂściš transmisji od 9600 do 115200 bitĂłw na sekundÄ™ (tyle testowano, teoretycznie do 920000), przy czym standardowa to szybkoœć 115200, co typowo pozwala na przekazywanie 100 pomiarĂłw na sekundÄ™; dodatkowo do jednego z portĂłw dołšczony jest konwerter USB - co pozwala na transmisjÄ™ danych do komputera przez ten interfejs.

 

Urzšdzenie posiada także kilka innych interesujšcych właœciwoœci:

-          uĹĽytkownik moĹĽe rÄ™cznie włšczać i wyłšczać moduĹ‚y Peltiera oraz regulować wartoœć i kierunek pršdu przez nie pĹ‚ynšcego

-          bieżšce wskazywanie stanu systemu, stanu pomiaru, zgĹ‚aszanie ewentualnych bĹ‚Ä™dĂłw itp.

-          szacowanie obcišżenia procesora, uĹĽyteczne podczas projektowania parametrĂłw pomiaru

-          obliczanie na bieżšco wiele innych interesujšcych parametrĂłw jak np. rezystancjÄ™ termicznš badanych obiektĂłw (na podstawie uzyskanych pomiarĂłw temperatur i przepĹ‚ywĂłw ciepĹ‚a) - aktualnie to wersja eksperymentalna, nadal rozwijana

-          moĹĽliwoœć wyboru realizacji regulatora PID, w tym wyboru funkcji przejÂścia (aktualnie testowana jest funkcja tgh)

 

 

 

 

 

 

Powrót na stronÄ™ gĹ‚ównÄ… - Informacje o stronie, prawa autorskie, legalność itd. tutaj Informacje o przetwarzaniu i ochronie danych osobowych, kontakt i zapytania itd. tutaj Prywatne serwery Zbigniewa Kuleszy zjk.pl. Aktualny dostawca Internetu - Vectra.pl, Wszelkie prawa zastrzeĹĽone. ZespóĹ‚ redakcyjny zjk.pl: zjk7@wp.pl W sprawie treĹ›ci i dziaĹ‚ania strony oraz w sprawie funkcjonowania i udostÄ™pniania treĹ›ci na serwerach zjk.pl - kontakt z administratorem: webmaster@zjk.pl lub zjk7@wp.pl