Автоматизированная Измерительная Система

На говнофорумах мне часто встречается вопрос «нафига любителю мультиметр 6.5 разряда?». Даже к постановке данного вопросу уже можно в значительной степени «доебаться», но сегодня я не изолью на Вас кучу флуда на тему «6.5», как я обычно это делаю laugh а постараюсь продемонстрировать один из многих ответов на поставленный вопрос.

Но давайте сперва договоримся называть все своими словами, и отнесем всю технику «6.5» к инженерному классу, где ей самое место rtfm

И тогда, вопрос плавно переходит из плоскости разрядности в плоскость области применения. И вопрос надо перефразировать «нафига любителю инженерный мультиметр?».

Вполне очевидно, что один лишь инженерный мультиметр любителю нафиг не нужен, ему как минимум нужна целая современная лаборатория с техникой инженерного класса! crazy

В прошлом посте предо мной встала до боли простая и знакомая задача: исследовать линейность управления ново-купленного Тайваньского блока питания. Чтобы оценить возможность его применения в моей очередной поделке и получить данные для расчета схемы управления. Для решения этой задачи мне потребовалось собрать полноценную АИС (Автоматизированную Измерительную Систему) вида:

Сразу на этом этапе у нас отметаются все ручные мультики и все лоу-кост измерительное оборудование, поскольку во первых для объединения в единую АИС, нужно унифицированное управляемое оборудование. В данном случае все измерительные узлы поддерживают унифицированный стандарт коммуникации LAN eXtensions for Instrumentation (LXI) с поддержкой набора команд SCPI.

Для малинки 3B пару лет назад мною был написан логгер, в конфиг которого я внес параметры старта эксперимента(включение нагрузки и запуск Keithley 2450), а так-же команды сбора данных:

Предварительно Keithley 2450 был настроен на генерацию ЛИН от 0В до 5В с шагом 1мВ и паузой 0.1 сек между шагами. Почему был применен именно 2450 для генерации управляющего напряжения, спросите Вы? Потому-что его линейность достаточно высокая, на уровне ppm-ок.

Выходное напряжение БП измерялось с помощью DMM6500, линейность которого меньше 1 ppm. И БП параллельно еще был нагружен на нагрузку.

Ручные операции при этом были сведены до минимума: настройка ЛИН на 2450, настройка базовых параметров нагрузки, выбор диапазона на мультиметре, указание пары команд в конфиге малинки.

После запуска АИС, как обычно это и бывает, произошла черная магия, пока я около часа распивал литр кофе Vergnano Espresso Crema и болтал с дружбаном радиолюбителем по скайпуbeach….на выходе к тому времени вылез CSV файл с комплексными данными собранными сразу со всех приборов:

Итого 14 000 точек, синхронизированные по единой временной шкале. С указанием на каждую точку:

  • Точных временных меток.
  • Показаний упаковки термодатчиков, щедро распиханных везде где нужно.
  • Значение управляющего напряжения.
  • Значение выходного напряжения.
  • Значение тока нагрузки.

По основным параметрам был получен график:

Далее его оставалось обработать его в Excel простой одноэтажной формулой и получить график линейности который вы ранее уже видели.

А теперь вернемся к первоначальному вопросу, и попробуем ответить почему на технике класса ниже чем «инженерный», такая задача не выполнима:

  • Линейность приборов не нормируется.
  • Разрешение приборов недостаточно чтобы получить отсчеты в единицы милливольт в диапазоне 0-32В, а это внимание диапазон мультиметра 100В.
  • Нет унифицированного управления приборами.
  • Нет возможности синхронизации приборов во времени.

Акцент на линейности я ставлю по тому, что нелинейности, как собственно и ошибка, имеют нехорошее свойство — складываться. К примеру я планирую этот БП применять для управления мощностью элемента Пельтье, передаточная характеристика которого очень не линейна. Да, контур управления будет работать по PID-законам, но если на нелинейность Пельтьешки наложится еще и значительная нелинейность контура управления, то могут образоваться мертвые зоны, в которых или PID-управление вызывает негативные артефакты, или-же система и вовсе станет неуправляема. А значит надо постараться наличие таких зон определить заранее.

Да и в целом, задачи определения тех или иных параметров устройств, очень редко сводятся к тыканью щупами на выход и переписывание карандашом на бумажку значения. Как любители живут без автоматизации я не представляю.

Это понимали еще в прошлом веке, и в 70-80-х в полный рост принимали меры для ввода дистанционного управления и сбора данных в инженерные приборы, а так-же их унификацию-стандартизацию. Причем тенденция к этому была и в СССР(см. ГОСТ 26.003-80).

Даже если не брать в расчет линейность, разрешение, стабильность, функционал, скорость работы и прочее… Современные приборы класса ниже инженерного, либо не содержат управления вовсе, либо работают на закрытом протоколе и построение АИС на нем невозможно, либо(что очень редко) имеют открытый протокол, но с интерфейсом точка-точка, типа RS232 и подобные аналы…. А если смотреть по всей сумме факторов, то в общем все очень печально…. По этому я их очень недолюбливаю и называю приборами класса «для электриков».

Или еще пример…

Иногда мне требуется провести операцию термоцеклирования ***censored by NDA***, чтобы уравновесить объемные напряжения в материале, потому-что данный материал очень чувствителен к механическим воздействиям и при наличии напряжений после физической компрессии, он генерирует ток. Имея в своей лабе термоконтроллер инженерного класса с открытой унифицированной системной комманд и малинку 3В, я написал скрипт:

Хоть контроллер сам по себе и не умеет термоциклировать, этот скрипт добавляет ему такую возможность. А заодно в фоновом процессе можно еще и логировать определенные параметры другими приборами.

По этому я выступаю за то, что точность и количество цифр в инженерных приборах — не главное! главное это функционал, стабильность, гибкость и возможность объединения в АИС.

Делайте выводы как говорится сами… mail

Автоматизированная Измерительная Система: 2 комментария

    1. Воооо!!!! отличный показатель!!! Как раз то о чем я и писал.

      А теперь сними график на 14000 точек сразу со всех приборов, ну или черт с ним, хотя-бы на 5000 точек сразу со всех приборов, и измерь напряжение 32 вольта с разрешением 1мВ. А именно столько нужно, чтобы получить указанную детализацию графика. laugh

      Про линейность данных приборов для электрика я уже даже и не говорю…

      По моему графику я могу заявить с большой долей вероятности, что от моего взора не ускользнули разного рода гличи/пички, которые могут скрываться между двумя точками, и что я вышел максимально близко именно к истинной характеристике моего DUT, а вот по твоему наврятли. При этом ты правильно пишешь, у тебя было много ручной работы. Все это и отличает классы приборов и сами методики проведения эксперимента.

      На одной есть автоматизация и высокая достоверность, на другой лишь оценочное измерение, не показывающее реальный переходной процесс в деталях. Если ты попытаешься детализацию увеличить, объем ручной работы возрастет экспоненциально, и в добавок упрешся еще и в не идеальность самих приборов и ошибки оператора.

      Электрику нужна цифра на дисплее, твои приборы с этим справляются, доморощенному недо-инженеру-же нужна аналитика, желательно подетальнее, чтобы увидеть какой НЁХ там скрывается. Тут приборы электрика уже сливают.

      Заметь, я не доебываюсь до твоего графика, и не спрашиваю, почему ты переключил режимы не дождавшись стабилизации laugh Я лишь спрашиваю за саму методику.

Добавить комментарий