Стандарт VXI.

Эти модули средней производительности реализуются в размерах В и С.Встроенные модули SCP имеют 5 модификаций исполнения, которые применяются для различных типов датчиков и сигналов. Производятся специализированные SCP для того, чтобы подключать термопары, терморезисторы, тензодатчики и другие первичные преобразователи с малыми уровнями сигналов, которые включаются по 2-проводной, полумостовой или мостовой схеме. Разработаны варианты фиксированных или программно-изменяемых усилителей и фильтров. Имея различные платы SCP, можно самостоятельно конфигурировать 64-канальный сканер на конкретную схему измерений. Платы SCP вставляются в специальные посадочные места (мезонины), которые размещаются на базовой плате[1, 6, 7].На базовой плате модуля размещаются 64-канальный полупроводниковый мультиплексор и 16-битовый АЦП. В модуле имеется буферная память типа FIFO на 64 Кслов, предназначеннаядля хранения промежуточных результатов измерений. Текущие значения режимов и диапазонов измерений по всем каналам хранятся в специальных таблицах и используются для диагностики и тестирования модуля в режиме on-line.Цифровые мультиметрыявляются наиболее точнымии универсальными средствами измерений интегрирующего типа.Измеряют напряжения постоянного и переменного токов, и сопротивлений.Средняя погрешность - 0,2 %. Как правило,мультиметры имеютнесколько диапазонов измерений. В нихесть возможность проводитьизмерения по 2-, 3- и 4-х проводным линиям. Оснащаютсярежекторными фильтрами на стандартных промышленных частотах 50 Hz,60 Hz и 400 Hz, и аппаратно-программными средствами температурнойкомпенсации, автокалибровки и самотестирования. Установка режима и диапазонов измерения производитсяпрограммно и может оперативно меняться для каждого последующего измерения. Скорость измерений определяется программно-устанавливаемым временем интегрирования.Чтобы обеспечивать многоканальные измерения,вместе с мультиметрамиприменяются внешние специализированные измерительныемультиплексоры. Мультиметры реализуютсяв модулях размеров B, C, D и занимаютодно посадочное место[1, 6, 7].Для регистрации быстропротекающихпроцессов в стандарте VXI разработаны высокоскоростные дигитайзеры ицифровые осциллографы, имеющие частоту измерения от 10 MHz до 1 GHz, разрешение от 18 до 8 бит и число параллельных каналов 2 или 4. Модули оснащаются встроенной буферной памятью, которая с помощью модулей памяти, подключаемых к измерительному блоку по локальной шине VXI может быть расширена до 16 MB. Данные приборы могут применяться как самостоятельно, таки совместно с модулемсигнального процессора[1, 6, 7].В стандарте VXI реализуются обычно универсальные измерители числа импульсов и временных интервалов с диапазономизмерений от 0,001 Hz до 2,5 GHz с несколькими поддиапазонами и разрешением по времени до 200 ps. Они выполняются с небольшим числом встроенных каналов, до 8. Основноепреимуществом их - высокая степень универсальности. Модули выпускаются с размерами плат B,C иD[1, 6, 7].В группу генераторов и источников электрических сигналов входят цифро-аналоговые преобразователи, функциональные генераторы и генераторы импульсов.В цифро-аналоговых преобразователях стандарта VXI применяются 16-битовые цифро-аналоговые преобразователи с двуполярным вольтовым или токовым выходом с гальванической развязкой. Число независимыхвыходов у разных модулей различается и в одном модуле составляют от 4-х до 12-ти. 12-канальный. Модули цифро-аналоговых преобразователей выпускаются в размерах В и С[1, 6, 7].Генераторы и источники электрических сигналов используются для задания на объекте испытаний тестовых сигналовразличной формы и периодичности. К ним относятся модули, генерирующие стандартные периодические сигналы (синусоидальные, прямоугольные, треугольные, пилообразные, импульсные) или случайные сигналы спрограммно-изменяемыми формой и параметрами. Также в эту группу входят генераторы сигналов произвольнойформы, имеющие возможность программной генерации желаемых сигналов периодического или одноразового характера[1, 6, 7].К ним относятся и суммирующие усилители, которые позволяют получить на выходе суммарное значение двух сигналов с выходов функционального генератора с усилением по мощности до 10 W. Модулифункциональных генераторов выпускаются в размерах C и D.Генераторы импульсов в стандарте VXI также являются достаточно универсальными и могут использоваться в качестве генератора импульсов, генератора прямоугольных сигналов, генератора тактовой частоты и синхронизации, триггерного запуска других устройств в заданные интервалы времени. Характеристики генераторов примерно одинаковы и имеют следующие усредненные значения [2]:- диапазон изменения периода от 50 ns до 1 s;- диапазон изменения длительности импульса от 25 ns до 1 s;- амплитуда выходного сигнала ±10 V;- разрешение по времени 15 ns.В качестве дополнения кданным модулям выпускаются усилители и расширители числа каналов до 6 в одном модуле. Модули реализованы в размерах В и С.Типы выпускаемых в стандарте VXIмодулей цифрового ввода/вывода удовлетворяют большинству задачи требований, которые встречаются в практике автоматизации испытаний и исследований. Они делятся на следующие виды[1, 6, 7]:- модули, имеющие низкий уровень входных/выходныхсигналов с двух- и трехуровневым состоянием;- модули, имеющие повышенный уровень входных/выходных сигналов (до 48 V), которые обычноприменяются для того, чтобы управлять внешними реле и вводом информации типа «включено/выключено» с контактов внешних реле и концевых выключателей.Модули с низким уровнем сигналов имеют оптоизоляцию и байтовую организацию двунаправленного обмена логическойинформацией с внешними цифровыми устройствами. Некоторые модулиимеют буферную векторную память (обычно 64 Кслов). Число разрядов ввода/вывода равняется от 32 (4 байта) до 96(12 байтов). Типовая частота обмена по внешним портам у различных модулей составляет от 90 KHz до 20 MHz. Их существенное преимущество - высокая степень программной настройки на текущую конфигурацию: задание направления обмена и полярностисигналов для каждого байта индивидуально, наложение масок,обмен в двоичном или восьмеричном ASCII-коде, организация различных протоколов обмена типаhandshake, настройка прерываний и т. п. Модули выпускаются в размерах В и С[1, 6, 7].Модули с повышенным уровнем сигналов выпускаются раздельно для ввода или вывода информации типа «да/нет».Входные модули имеют оптоизоляцию и могут использоваться дляанализа двоичного состояния внешних устройств и для ввода прерываний от внешних объектов с возможностью программного маскирования. Спомощью перемычек на модуле можно устанавливать уровень напряжениявходных сигналов: 5, 12, 24 или 48 V. Длительность входных импульсных и потенциальных сигналов в пределах от 100 msдо 1024 sможно задаватьпрограммно, что является удобным в работе с различными источниками прерываний и устройствами, которые при переключении из одного состояния в другоеимеют «дребезг». Типичное время ввода информации во входные регистрымодуля составляет 1 ms. Для модулей размера В типичное число каналов составляет 32,для модулей размера С –64[1, 6, 7].Выходные модули реализуются обычно по схеме с открытым коллектором и в зависимости от установленной перемычки на плате модуля могут иметь уровни выходных напряжений 5, 12, 24 или 32 V. Для напряжения 32 V обеспечивается токовая нагрузка до 200 mA на канал. Число каналов у модулей может достигать 72. Выпускаются в размерахВ и С[1, 6, 7].Мультиплексоры и модули ключейв стандарте VXI имеет самый широкий выбор. Это обусловлено тем, чтов большой степени качество многоканальных измерений определяется техническими возможностями используемых мультиплексоров. Различные способыизмерений предъявляют различные требования к применяемым коммутирующим устройствам. В зависимости от того, какие применяются схемы и задачи измерений, могут потребоваться однопроводные, двухпроводные, трехпроводные, четырехпроводные или матричные мультиплексоры. Оптимальный выбор мультиплексора определяется скоростью переключения, падением напряжения на замкнутых контактах, максимальным напряжением переключения ит. п. Выпускаетсясвыше 100 видовмультиплексоров[6, 7].Модули силовых ключей предназначены для управления внешними реле и пускателями. Реализуютсяв двух модификациях: на основе реле или полупроводниковыхключе.Различаются числом каналов и электрическими характеристикамикоммутируемых цепей. Модули релейных ключей имеют 16, 32 или 64 выходных канала управления с напряжением коммутируемых цепей 250 или150 V и током 1 или 5 А. Более быстродействующие полупроводниковыеключи имеют 32 или 64 канала и напряжение 250 V или 120 V.Типовое значение тока нагрузки– 0,6 А.В некоторыхмодулях можно увеличивать ток в выходной цепи до 5 или 8 А. Модули ключей выпускаются в размерах В и С[1, 6, 7].Модули специального назначения выпускаются производителями по специальному заказу вмалых сериях.Они имеют достаточно широкую номенклатуру. Их функцииориентированы на весьма узкие области использования и имеют уникальныетехнические характеристики. Для них применяются все типоразмеры плат VXI.ЗаключениеКрупнейшими производителями измерительных систем выпускаются тысячи приборов самого разного назначения. Преимущество технологии VXI заключается в простоте и легкости соединения приборов в систему, характеристики которой определяются при разработке приборов и не требуют дополнительных затрат при создании системы. Стандарт VXI задает четыре типоразмера крейтов - базовых модулей. Они могут дополняться системными и функциональными модулями, выбор которых на сегодняшний деньочень широк. Возможность разработки сложных контрольно-измерительных, диагностических и других информационных систем по принципу построения домика из кубиков.Поэтому программные комплексы с графическим интерфейсом выделили стандарт VXI и определили популярность технологииVXI.Данная система в целом во многом аналогична PXI, но предполагает использование более высокоинтеллектуальных модулей, которые, как правило, включают собственный управляющий процессор. IBMсовместимые контроллеры VXIсами являются достаточно мощными компьютерами, в нихвходит процессор, жесткий диск, оперативная память.Они допускают прямое подключение монитора и клавиатуры и вполне могут выполнять функции управляющей ЭВМ. Все это позволяет расширять функциональные возможности систем стандарта VXI.Стандарт VXI является одним из прогрессивных направлений развития шины VMEbus. Основываясь на шине VMEbus, и, полностью включая ее как подмножество, интерфейс VXI представляет собой самостоятельный стандарт на контрольно-измерительную и управляющую аппаратуру высшего класса точности.Список использованной литературыАппаратные и технические средства VXI [Электронный ресурс]. – URL: http://vxi.ru/hardware/Втюрин А.Н., Крылов А.С. Компьютерные технологии в науке и производстве. - Красноярск : ФГБУН Ин-т физики им. Л.В. Киренского, 2013. – 119 с.ГОСТ 51884-2002 Магистраль VME, расширенная для контрольно-измерительной аппаратуры (магистральVXI). Общие технические требованияДанилин А.А., Лавренко Н.С. Измерения в радиоэлектронике : учебное пособие / Под ред. А.А. Данилина. - СПб.: Издательство «Лань», 2017 - 408 с. Есюнин В.В. Выбор стандарта построения при проектировании контрольно-измерительной системы // Решетневские чтения, Том 1, 2018. – С. 145.Информационно-измерительныетехнологии VXI [Электронный ресурс]. – URL: http://www.vxi.ru/Курс лекций. Компьютерные технологии в науке и производстве / Сост. Колов Д.А. [Электронный ресурс]. – URL:http://op.vlsu.ru/fileadmin/Programmy/Magistratura/23.04.03/Metod_doc/Metod_KTvNiP_Lec_230403.pdf Солопченко Г.Н. Измерительные информационные системы : учебное пособие. – СПб : Санкт-Петербургский политехнический университет, 2015. – 199 с.Шкелев Е.И. Аппаратные средства вычислительной техники :учебное пособие. – Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2010. – 222 с.