Evoluţii în sistemele de măsurat

Transcription

1 Evoluţii în sistemele de măsurat

2 Schema generală a unui sistem de măsurat I Sistem observat Sensor Procesor de informaţie Actuator Executant

3 Procesorul de informaţie(1) În 1904 John Ambrose Fleming, inventează primul tub electronic vidat, numit mai târziu diodă

4 Procesorul de informaţie(2) 1906 Lee De Forest trioda, primul dispozitiv electronic ce a permis amplificarea

5 Procesorul de informaţie(3) ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), - dat în folosinţă în 1946 continea tuburi Masa: peste 30 tone, Volum: trei etaje ale unei clădiri Cosum: peste 200 kilowaţi

6 Procesorul de informaţie(4) În 1947 este inventat tranzistorul,, de câtre John Bardeen, Walter Brattain şi Wiliam Shockley. Pentru această invenţie, cei trei primesc Premiul Nobel în fizică.

7 Procesorul de informaţie(5) În 1958 Jack Kilby de la Texas Instruments inventează primul circuit integrat. Pentru această invenţie Kilby primeşte Premiul Nobel pentru Fizică în anul 2000.

8 Procesorul de informaţie(6) Anul 1971 este considerat anul apariţiei primului microprocesor: INTEL 4004, (pe 4 biţi) realizat de Faggin, Hoff şi Mazor

9 Procesorul de informaţie(7) În primul microprocesor pe 8 biţi INTEL 8008, precursorul luiintel Microprocesorul de 8 biţi cu cel mai mare succes este Z80 (1976) În Texas Instrument -microprocesor pe 16 biţi, într-un singur cip cu 64 pini Din septembrie 2003 apare pentru utilizarea largă microprocesorul pe 64 biţi AMD64, urmat în scurt timp de produsul Intel x86-64

10 Procesorul de informaţie(8) În martie 2005, cel mai rapid calculator din lume a fost considerat IBM Blue Gene/L ce conţine procesoare şi care are o viteză de 135,5 TFLOP, iar din iunie 2006 calculatorul Lowrence Livermore National Laboratory (LLNL) cu procesoare şi o viteză de 207,3 TFLOP.

11 Jaloane în evoluţia sistemelor de măsurat 1940 Aplicaţii militare (servomecanisme de ghidare bombe sau avioane, sisteme giro), 1963 Control numeric direct (Texaco) 1970 Piaţa este dominată de sisteme numerice PID 1974 Protocoalele TCP/IP, Reţele de calculatoare Reţele de sensori, Sisteme de măsurat integrate,

12 Actuatori 1 Regulatorul centrifugal de turatie (Maxwell 1868) Liniarizare

13 Actuatori 2 Amplificatorul cu reacţie

14 Acuatori 3. Evoluţii actuale

15 Actuatori 4. Tendinţe Direcţii de dezvoltare Evoluţii ale tipurilor de actuatori existenţi Micro-actuatori (Piezo, MEMS) Integrarea actuatorului alături de sensor şi sistem informaţional (embeded) Actuatori de alt tip decât mecanic (ex.- în comunicaţii)

16 Sensor 1 Corectarea neliniarităţilor Y Caracteristica reala X SENSOR Y=f(X) Y Y 2 Y 1 E 1 E 2 Y 1 =X + E 1 X 2 =Y 1 Circuite auxiliare Y 2 =X 2 +E 2 X=f -1 (Y) X X X 2 Y = 2*Y 1 Y2 = 2(X + E 1 ) - (X 2 +E 2 ) = = 2(X + E 1 ) - (X + E 1 +E 2 ) = X+(E 1 -E 2 )

17 Sensor 2 Eliminarea erorilor de decalaj şi de amplificare Tensiune de decalaj Amplificare Convertor masurandtensiune U i 3 U 0 G 2 Tensiune de referinta U R 1 Amplificator in cadrul sensorului VN U = G U 1 0 ( ) U = G U + U 2 R 0 ( ) U = G U + U 3 i 0 Voltmetru numeric cu procesor incorporat U U N = 3 1 = e U U 2 1 U U i R

18 Sensor 3 Reţea de sensori wireless

19 Sensori inteligenti 4 Accelerometru cu autotestare (Analog Devices)

20 Sensori 5 Evoluţia sistemului de ghidare spaţială

21 Schema de control electronic al unui motor

22 Interfeţe 1. RS IBM realizează comunicarea între două calculatoare prin linia telefonică

23 Interfeţe 2. RS 232

24 Interfeţe 3. I2C Arie de circuite logice Convertoare CAN/CNA Microprocesor A I 2 C BUS SDA SCL Driver LCD RAM static sau EEPROM SDA (Linia serial@de date) SCL (Linia serial@de tact) SCLK N1 OUT SCLK DATA N1 OUT R p R p SCLKN2 OUT SCLK +V DD rezistoare "pull-up" DATA N2 OUT Microprocesor B SCLK IN DATA IN SCLK IN DATA IN Dispozitiv 1 Dispozitiv 2 SDA SCL S START ADRESA R/W ACK 1-7 DATA 8 9 ACK 1-7 DATA 8 9 ACK P STOP

25 Interfeţe 4. USB - USB 1.1 realizează transferuri de 1,5 Mb/s (viteză joasă) si 12 Mb/s (viteză ridicată) - USB 1.1 aduce imbunatăţiri - USB 2.0 (2002) realizează transferuri pe 480 Mb/s - Se configurează automat - Banda USB este alocata pentru transmiterea cadrelor la fiecare interval de 1 ms - Se face o lista cu Descriptori de Transfer - o programare a tranzacţiilor ce se fac in fiecare cadru - NRZI, bit stuffing

26 Interfeţe 5. USB Fiecare tranzacţie USB este constituită din: Token Packet (antet care defineşte ceea ce va urma) Data Packet (datele propriu-zise) Status Packet (folosit pentru validarea tranzacţiei şi pentru a furniza metodele de corecţie a erorilor) Câmpurile unui pachet USB: Sync (8bit) constituie începutul fiecărui pachet şi constă din 8 biţi alternativi, utilizaţi la sincronizarea tactului receptorului cu gazda PID (4/8bit) Packet ID. Este utilizat la identificarea pachetului care este transmis ADDR (7bit) specifica adresa dispozitivului căruia îi este adresat pachetul. Adresa 0 nu este validă ENDP (4bit) Este un câmp pe 4 biţi, permiţând adresarea a maximum 16 endpoints CRC (5/16bit) sumă de control (5 biţi pentru un token packet şi 16 biţi pentru un data packet) EOP (3bit) semnifică sfârşitu pachetului curent.

27 Interfeţe 6. CAN- LIN

28

29 Interfeţe 7. LIN

30 Interfeţe 8. CAN

31 Interfeţe 9. CAN

32 Interfeţe 10. CAN

33 Interfeţe 11. CAN

34 Interfeţe 12. CAN

35 Interfeţe 13. CAN

36 Interfeţe 14. CAN

37 Interfeţe 15. CAN

38 Interfeţe 16. FlexRay

39 Interfeţe 17. Bluetooth short range wireless comunication Internet Ccomunicaţii pe distanţe scurte (nominal 10 m), un consum foarte redus de putere, Banda de frcvenţe: 2.4 GHz- 79 canale radio - 1MHz fiecare împrăştiere spectrală cu salt de frecvenţă, 1600 salturi pe secundă Scheme de corecţie a retransmission (data link) erorilor (Forward Error Correction, Packet

40 Interfeţe 18. Ethernet

41 Interfeţe 19. Ethernet

42 Interfeţe 20. Controlul fluxului in cadrul TCP

43 Exemplu - Avion solar

44 Exemplu - Avion solar