Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс

Рис. 5.2. Экран виртуального осциллографа в режиме Windows

Рис. 5.3. Экран виртуального осциллографа

Как и при использовании любого другого осциллографа, следует помнить, что воспроизвести точную форму сигнала можно только тогда, когда верхняя частота его спектра гораздо меньше полосы пропускания измерительной цепи. Это значит, что в данном случае желательно ограничиться сигналами с частотой, не превышающей 2 кГц, чтобы избежать недоразумений.

Если зайти за разумные пределы, можно получить очень красивые кривые, но с ошибками в несколько порядков. Причиной тому — классическое явление, называемое наложением спектров. Оно проявляется в любой системе, в которой частота дискретизации меньше частоты обрабатываемого сигнала.

Через систему иерархических меню можно выбирать самые различные режимы работы, в основном соответствующие классическим режимам работы осциллографа: выбор режима синхронизации, выбор частоты развертки, усиления и смещения (в последнем случае желательно применять внешние электронные устройства). При этом есть возможность сохранить результаты измерения на диске либо распечатать осциллограммы или спектры на бумаге. Результаты могут быть также записаны в виде таблиц, экспортируемых в программы электронных таблиц, в текстовые редакторы или в графические пакеты.

Хотя анализатор спектра с полосой 2 кГц может вызвать улыбку у скептиков, анализатор, который входит в состав пакета PICOSCOPE, — совсем не игрушка, несмотря на его упрошенный алгоритм (для повышения быстродействия). Его точность легко оценить, проанализировав двухчастотные посылки DTMF, состоящие, как известно, из пар частот звукового диапазона и применяемые в телефонии для передачи цифр набираемого номера.

Понятно, что анализ сигналов с частотой 50 Гц не представляет проблем, а это открывает широкие возможности в изучении различных устройств, работающих от сети.

Вольтметр выполнен в виде цифрового табло, видимого с большого расстояния (например, с последней парты в классе). В версии DOS он снабжен также линейной шкалой. Это в некотором смысле аналог осциллографа с выключенной разверткой; постоянное напряжение отображается просто черточкой на экране, а переменная составляющая выглядит как полоса, ширина которой равна двойной амплитуде сигнала. Этого достаточно для анализа ограничений сигнала без осциллографических наблюдений.

Таким образом, в положении DC (постоянный ток) будет измерено среднее значение, а в положении АС (переменный ток) — среднеквадратичное (эффективное) значение напряжения, какова бы ни была форма входного сигнала. Подобных возможностей не могут предоставить многие обычные мультиметры.

Пакет PICOLOG

Регистратор на бумажной ленте (самописец) до сих пор широко применяется для визуализации медленных процессов с длительностью от нескольких секунд до нескольких часов, дней или даже месяцев. Но основной недостаток таких приборов состоит в их дороговизне (цена достигает нескольких тысяч долларов).

Пакет PICOLOG и один из аналого-цифровых преобразователей компании PICO Technology всего за несколько десятков долларов позволяют превратить любой ПК с принтером в виртуальный регистратор, способный выполнять не только функции обычного самописца, но и некоторые другие. Несомненно, это удачное решение, которое должно заинтересовать читателя.

Что касается медленных процессов, то пакет PICOSCOPE позволяет обеспечить максимальную длительность развертки 50 сек (5 сек/дел). Программа PICOLOG очень хорошо дополняет PICOSCOPE, имея частоты разверток от одного измерения в миллисекунду до одного измерения за N дней.

Пакет PICOLOG, выполняющий функции ленточного регистратора — это прежде всего программа сбора данных: она накапливает в определенном файле привязанные к текущему времени информационные данные, получаемые с заданной частотой опроса. Это могут быть результаты обработки нескольких последовательных измерений (эффекты применения фильтрации или усреднения). Именно из этих данных PICOLOG затем выводит один или несколько отчетов, которые могут быть представлены как в виде графиков, так и в виде цифровых таблиц.

Естественно, эти отчеты могут быть либо распечатаны на бумаге, либо экспортированы на дискету в самых разных форматах, а также просто выведены на экран (рис. 5.4), как с задержкой, так и в реальном масштабе времени, если интервал между отсчетами больше 50 мс.

Рис. 5.4. Результат вывода информации но экран при использовании пакета PICOLOC

Поскольку совершенно не обязательно задавать вид отчета перед началом измерений, есть возможность вывести любой вид отчета о любом наборе данных из тех, которые уже записаны на диске. При этом можно обойтись и без использования принтера. Измерения могут быть сделаны на портативном ПК или на старом ХT с процессором 8088, а затем обработаны на более мощном, но менее мобильном компьютере — надо просто скопировать и переслать файл!

Именно на этом этапе — этапе расшифровки результатов — можно воспользоваться широкими возможностями PICOLOG для обработки полученных данных: привязкой к шкале с использованием масштабного коэффициента, полиномиальным или даже табличным преобразованием, совмещением результатов нескольких измерительных каналов и др. В общем, это означает, что PICOLOG способен линеаризовать данные любого датчика, характеристики которого точно известны.

Естественно, можно выделить и распечатать или вывести на экран по отдельности все интересующие участки записи любого длительного процесса, так же, как если бы лента обычного регистратора разрезалась на куски для подробного изучения.

Для хранения информационных данных измерений и форм отчетов не нужны разные файлы. Каждому набору данных соответствует один файл в специальном формате PLR (Pico Log Run). Он содержит уже собранные данные, а характеристики выводимых отчетов добавляются в этот файл по мере их формирования. Надо также заметить, что одинаково легко вывести сделанный отчет повторно, определить вид нового отчета для того же набора данных или же изменить вид сделанного отчета. Это очень удобно, но немного опасно, так как в подобном случае есть риск потерять не столько сами данные, сколько формы и настройки, копии которых может и не сохраниться. Поэтому следует постоянно пользоваться многочисленными способами копирования и сохранения, которые имеет программа в своем меню «управление файлами», и по возможности всегда работать с копией. Это обязательно должно войти в привычку, если еще не вошло.

Правильное применение пакета PICOLOG подразумевает последовательное выполнение большого количества этапов, причем в определенном порядке, начиная с вызова множества меню. Некоторая сложность прохождения этих этапов — плата за огромные возможности программы. Очень важно разобраться в принципах работы PICOLOG, иначе можно попасть в «замкнутый круг» и вообще не добиться желаемого.

Прежде всего, надо выполнить инсталляцию программы с дискеты, следуя приведенным указаниям, которые могут различаться в зависимости от версии.

Помимо пакетов PICOSCOPE, PICOLOG и конфигурационных файлов, создаваемых в процессе инсталляции, есть еще файлы драйверов, необходимых для вывода информации на принтер или для экспорта в различные офисные программы. Файлы из стандартной поставки работают с большинством современных принтеров, а если желательно выводить информацию в форматах BMP или PCX (для Windows), PostScript, TIF и т. п., то надо «изготовить» специальный драйвер при помощи утилиты, продаваемой отдельно.

Надо отметить, что драйверы были написаны не самой компанией PICO Technology, а компанией, специализирующейся в данной области — Fleming Software. Именно поэтому программа выдает графические изображения очень высокого качества. Тем не менее не рекомендуется постоянно использовать опцию «высокое разрешение» при печати на матричных принтерах. На старых ПК в этом случае иногда может потребоваться до получаса времени для распечатки одной страницы; кроме того, улучшение изображения достигается в ущерб точности построения кривой (эффект «сглаживания»).