SISTEMI AUTOMATICI DI MISURA. Programma

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1 Corso di Affidabilità e Controllo di Qualità SISTEMI AUTOMATICI DI MISURA seminario Programma CARATTERISTICHE SPECIFICHE (Riduzione dei tempi di misura e di elaborazione dei risultati. Molteplicità di misure eseguibili in un unico processo. Uniformità delle misure. Flessibilità e adattabilità del sistema da un tipo di misura ad un altro.) CLASSIFICAZIONI Struttura/funzione DEFINIZIONE DI strumento di misura virtuale IL PROCESSO DI SVILUPPO DELLA STRUMENTAZIONE VIRTUALE (Collegamento degli strumenti numerici con il calcolatore. Integrazione tra l architettura realizzata e l ambiente software di sviluppo.) EVOLUZIONE DELLO STANDARD IEEE 488 CENNI SULLA STRUTTURA DEL PROTOCOLLO IEEE 488 BUS IEEE488 (IEC 625) STRUTTURA DEL PROTOCOLLO SCPI AMBIENTI DI PROGRAMMAZIONE (Sistemi "orientati verso i comandi" e sistemi "orientati verso le funzioni". LabView.) R.Singuaroli Sistemi automatici di misura 1

2 SISTEMI AUTOMATICI DI MISURA CARATTERISTICHE SPECIFICHE Riduzione dei tempi di misura e di elaborazione dei risultati. Molteplicità di misure eseguibili in un unico processo. Elevato numero di elaborazioni, sia di tipo analitico (conversione di unità di misura, ecc.) sia di tipo statistico (medie, varianze, correlazioni, ecc.). Uniformità delle misure. CLASSIFICAZIONI A) Secondo la struttura: Sistemi integrati (ATE - Automatic Test Equipment), costituiti da strumenti distinti, connessi da uno o più fili per la trasmissione dei dati e dei comandi Sistemi preconfigurati (BITE - Built-In Test Equipment), progettati specificatamente per una determinata applicazione. B) Secondo la funzione: Prove statiche Prove dinamiche Prove analogiche Prove funzionali R.Singuaroli Sistemi automatici di misura 2

3 STRUMENTAZIONE VIRTUALE uno strumento controllato da calcolatore tramite interfaccia un pannello grafico di controllo di una scheda di acquisizione dati un pannello grafico di elaborazione e analisi dei dati ricavati da files o da altri calcolatori Il processo di sviluppo della strumentazione virtuale si può schematizzare nelle seguenti fasi: 1. collegamento degli strumenti numerici con il calcolatore 2. apertura dell architettura degli strumenti 3. integrazione tra l architettura realizzata e l ambiente software di sviluppo R.Singuaroli Sistemi automatici di misura 3

4 1. COLLEGAMENTO DEGLI STRUMENTI CON IL CALCOLATORE tramite interfacce standard parallele e seriali tramite interfaccia progettata dall utilizzatore tramite bus standard VME,CAMAC,IEEE EVOLUZIONE DELLO STANDARD IEEE 488 Nel 1965, la Hewlett-Packard progetta il bus HP Interface Bus (HP-IB) Accettata come norma dall IEEE e designata come bus IEEE Standard IEEE National Instrument General Purpose Interface Bus (GPIB) STRUTTURA DEL PROTOCOLLO IEEE 488 I dispositivi GPIB comunicano attraverso messaggi sul bus che, in base alla loro funzionalità si possono dividere in: messaggi device-dependent, chiamati anche dati messaggi d interfaccia chiamati anche comandi Il bus 488 è simile ad un comune bus di calcolatore; le connessioni delle unità sono effettuate per mezzo di un cavo standardizzato BUS IEEE 488 (allegato) 1.4. EVOLUZIONE DEL PROTOCOLLO SCPI (Standard Command for Programmable Instruments) R.Singuaroli Sistemi automatici di misura 4

5 1.5. STRUTTURA DEL PROTOCOLLO SCPI Il protocollo SCPI definisce un modello di strumento programmabile applicabile a tutti i differenti tipi di strumenti SIGNAL ROUTING - controlla la connessione di un segnale alla funzionalità interna dello strumento. MEASUREMENT FUNCTION - converte questo segnale in una forma tale da potere essere elaborato. SIGNAL GENERATION - converte i dati interni in segnali real-words. MEMORY - immagazzina i dati nello strumento. FORMAT - converte i dati accumulati nello strumento in modo tale da potere essere trasmessi attraverso un bus standard. TRIGGER - sincronizza le varie fasi di misura dello strumento con funzioni interne, esterne o con altri strumenti Esempio Il seguente comando programma un multimetro numerico per configurarlo in modo da effettuare una misura di tensione in c.a. di un segnale di 20 V, con una risoluzione di 0,001 V. :MEASure:VOLTage:AC? 20, I due punti iniziali indicano che sta arrivando un nuovo comando. Le parole chiave MEASure:VOLTage:AC informano il multimetro che deve effettuare una misura di tensione in c.a. Il punto interrogativo? istruisce il multimetro di trasmettere la sua misura al calcolatore/controllore. Le cifre 20, specificano il campo di misura e la risoluzione della misura Esempio Il seguente comando programma genera una forma d onda sinusoidale di frequenza 5 khz, ampiezza pari a 3 Vpp e offset di -2,5 V :FUNCtion:SHAP SIN :FREQuency 5.0 :VOLTage 3.0 :VOLTage:OFFSet 2.5 R.Singuaroli Sistemi automatici di misura 5

6 2.APERTURA DELL ARCHITETTURA DEGLI STRUMENTI 2.1 COLLEGAMENTO DELLE INTERFACCE PCI initiator target 2.2 OTTIMIZZAZIONE DEL TRASFERIMENTO 2.3 TECNICA SCATTER-GATHER link-chain 3.INTEGRAZIONE TRA L ARCHITETTURA REALIZZATA E IL SOFTWARE 3.1 AMBIENTI DI PROGRAMMAZIONE Interpreti 488 HP VEE CAD. Sistemi di sviluppo "orientati verso i comandi" (command oriented) Sistemi di sviluppo "orientati verso le funzioni" (function oriented). I primi sono realizzati essenzialmente per consentire al programmatore di attuare lo scambio di messaggi fra i diversi strumenti collegati; i secondi sono studiati per attuare essi stessi l'esecuzione delle diverse funzioni degli strumenti. LabWindows e LabView (National Instruments) Bibliografia: GPIB Tutorial, LabView tutorial - catalogo National Instruments Winter Sales Conference - National Instruments 1997 IEEE 488 General Purpose Instrumentation Bus Manual - A.J. Caristi - Academic Press 1989 Sistemi automatici di misura e acquisizione dati - S.Pirani - Esculapio 1990 R.Singuaroli Sistemi automatici di misura 6