Ugrás a tartalomhoz

Optoelektronika

Dr. Sánta Imre (2013)

Pécsi Tudományegyetem

Elosztott intelligencia

Elosztott intelligencia

Mióta számítógép létezik, a mérések vezérlésére, adatgyűjtésre is használják. A számítástechnika mindenkori erőforrásainak, teljesítményének függvényében különböző stratégiák voltak érvényben, hol a számítógépben koncentrálódott minden, hol a perifériába áramlott a tudás.

  1. A hőskorban, amikor kicsi volt a Z80, PC memória, véges volt az erőforrás, bonyolult hardvereket építettek, például egy léptető motor vezérlésnek csak az indító és irányváltó parancsot kellett a számítógépről kapnia, a többit a berendezés kezelte (erősítő, végállás, gyorsult, lassult stb). Az alábbi ábrákon egy Z80 alapú számítógép és egy léptetőmotor vezérlő elektronika látható, összemérhetőek…

10.2. ábra - Z80 alapú számítógép

Z80 alapú számítógép

10.3. ábra - Léptetőmotor vezérlő áramkör

Léptetőmotor vezérlő áramkör

  1. Amint nőtt a PC-k kapacitása, úgy a hardver butult, az egész vezérlést el tudta látni a PC, a példánál maradva a léptetőmotor fázissorrendjére is a nagy gép ügyelt. A periféria olcsó és buta, de a központi gép mindent tud. Cserébe a programok egyre bonyolultabbak lettek.

  1. Az olcsó számítástechnikai eszközök (PLC, mikrovezérlők) elterjedésével a műszergyártók újra egyre okosabb eszközöket készítettek, amelyek külső PC nélkül is majdnem ugyanolyan szolgáltatást nyújtanak (pl. USB-ről pendrive-ra írhatjuk ki a mérési adatokat egy digitális oszcilloszkópról, amely egyébként Fourier transzformál is, stb.), egy monokromátor már rendelkezik saját szoftverrel, elég neki megmondani, hogy milyen hullámhosszra menjen, a vezér gépnek nem kell ismernie a monokromátor működését.

10.4. ábra - Intelligens oszcilloszkóp

Intelligens oszcilloszkóp

  1. A régebbi DOS alatt futó programok viszonylag jól működtek együtt a hardverrel, az időzítéseket nem rontotta el. A Windows viszont kiszámíthatatlanul beavatkozik az időzítésekbe, lényegében önálló életet él, nem használható közvetlenül vezérlésre. A LINUX szintén hardver barát, de kevésbé elterjedt.

  2. A fentiek miatt manapság a vezérlést, adatbevitelt egy részben önálló egységre bízzák (DAQ, Data Acquisition Unit) , amely csak részben intelligens, de az időzítéseket maga intézi, a PC-től csak konfigurálási parancsokat kap, csak off-line adatforgalom van.

10.5. ábra - Adatfeldolgozó egységek (DAQ)

Adatfeldolgozó egységek (DAQ)

  1. A DAQ egységek gyártói általában a hardver-közeli illesztő szoftvereket (driver) mellékelik az eszközökhöz (anélkül használhatatlanok). Ezen kívül legtöbb gyártó kidolgozott egy komplex programcsomagot, fejlesztő környezetet, amivel komplett mérőrendszert lehet felépíteni a saját hardveréből, ilyenek a LabView, a MatLab.

  2. Ezek a fejlesztő környezetek általában képesek a kész, gyári eszközöket (digitális oszcilloszkóp, stb) integrálni valamilyen kommunikációs csatornán ( IEEE, USB).

A jelenlegi helyzetet tehát az jellemzi, hogy

  1. nagyteljesítményű számítógépek állnak rendelkezésre, lényegében korlátlan memóriával és elegendően nagy sebességgel,

  2. a szokásosan használt operációs rendszerek nem alkalmasak arra, hogy a ns-μs időskálán saját órajelük szerint vezéreljenek mérőrendszert, pontos időzítéseket,

  3. a szokásos mérőműszerek (oszcilloszkóp, generátorok, spektrográfok) saját intelligenciával rendelkeznek és ( a jobbak) fel vannak készítve egy magas szintű együttműködésre, általában off-line adatszolgáltatásra a központi számítógéppel.

  4. A hardver közeli vezérlést, időzítést, gyors, szinkronizált adatgyűjtést speciális I/O egységek (DAQ) végzik, amelyek általában tartalmaznak lokális intelligenciát (mikrovezérlőket) a központi géppel való kommunikáció biztosításához, illetve - a nagyobbak – saját memóriát az adatok ideiglenes tárolásához.