Arhitectura Instrumentelor Virtuale

Arhitectura Instrumentelor VirtualeUn instrument virtual e format din urmatoarele blocuri:

module de intrare senzori;

interfata de comunicatie a senzorilor;

interfata informatiilor de sistem;

modulul de procesare a datelor;

interfata cu baza de date;

interfata utilizator.

Senzorii detecteaza variatia semnalelor fizice si le transforma in general, in semnale electrice iar blocul de interfatare le converteste prin conditionarea semnalelor in format digital. Prin intermediul interfetei de comunicatie, senzorii transmit date catre PC. Datele odata ajunse la calculator, aici sunt stocate, prelucrate sau procesate intr-o baza de date. Apoi acestea sunt afisate sau trecute inapoi in format analogic, daca se doreste controlul diferitelor procese fizice.

Modulele senzorilor sunt cele care transforma natura semnalului din semnal fizic in semnal digital. In principiu, putem observa trei componente principale:

senzorul propriu-zis;

modulul de conditionare a semnalelor;

convertorul analog/digital.

Modulul de conditionare a semnalelor este raspunzator pentru amplificarea, linearizarea sau filtrarea semneleor provenite de la senzori. Iesirea uzuala a unui asemenea bloc este o iesire de tensiune, proportionala cu variatia semnalului de masurat. Convertoul analog digital transforma aceasta tensiune intr-o valoare digitala. In mod uzual, un CAD esde definit de propria sa rezolutie (nr. de biti) si de frecventa proprie de esantionare.Interfata de comunicatie intre senzori si calculator poate avea o multitudine de variante, clasificabile in functie de natura mediului de transmisie, cu fir sau fara fir (wired sau wireless):

cu fir: interfete standard paralele GPIB (General Purpoise Interface Bus), SCSI (Small Computer System Interface), interfete de tip extensie PCI pentru Instrumentatie PXI, sau porturi seriale RS 232/485 sau USB. fara fir, (din ce in ce mai utilizate) ce includ: famila de standarde 802.11, Bluetooth, GPRS/GSM; aceste arhitecturi sund destinate in special sistemelor de senzori implantati, unde cablarea interfetei de comunicatie este practic imposibila. De asemenea, tehnologia si standardele Bluetooth permit crearea unor secvente de auto-identificare, permitand o configurare dinamica a retelei, ceea ce va duce la crearea unor instrumente de tip plug-and-play.

Modulul de procesare a datelor poate fi separat, referitor la functiile implementate, in urmatoarele componente: procesare analitica analiza spectrala, filtrare, ferestruire, detectia varfurilor, diferite transformari, functii statistice, etc.;

tehnici de inteligenta artificiala acestea pot fi utilizate pentru imbunatatirea eficientei si capabilitatilor instrumentelor virtuale, atat la masuratori cat si la controlul sau identificarea sistemului; inteligenta artificiala: retele neuronale, logica fuzzy sau sisteme expert pot fi utilizate cu succes in domenii diferite: biomedical, industrial, etc.Interfata cu baza de date

Instrumentatia computerizata a permis, de asemenea ca datele masurate sa fie stocate pentru a putea permite o prelucrare off-line a acestora. Marele numar de interfete de sistem existente poate crea probleme de interoperabilitate in manevrarea acestor BD. XML (eXtensible Markup Language) poate fi o solutie pentru prevenirea unor asemenea probleme. XML este un standard pentu descrierea structurii si continutului documentelor, ce permite organizarea datelor in functie de tag-uri. Sistemele de management al bazelor de date de tip SQL Server sau Oracle permit importul si exportul de date in format XML. Interfata utilizator

La ora actuala, interfata utilizator poate presupune o multitudine de functii, bazate pe interfete software sau hardware deja existente pe calculator. Asa au aparut: VXI extensia de instrumentatie pentru VME si similar, dezvoltarea arhitecturii bus-ului PCI a condus la aparitia PXI. Interfetele hardware de comunicatie ale calculatoarelor: seriala sau paralela permit dezvoltarea comunicatiilor cu instrumentele virtuale. Chiar daca o conexiune paralela GPIB/HPIB intre 2 echipamente este teoretic mai rapida, distanta scurta pe care o permite conexiunea si problemele de drivere au facut ca interfata seriala sa revina in forta, pe diferite variante de RS 232 sau USB.Instrumentatie virtuala vs Instrumentatie traditionala

Avantajele Instrumentatiei Virtuale

performanta ridicata; independent de platforma; flexibilitate; costuri scazute de implementare; componente hardware plug-in si de retea; reducerea costurilor de proiectare; reducerea timpilor de operare a sistemelor de masurare;Evolutia Labview

Instrumentatia virtuala este strans legata de platformele software dezvoltate speciat, dedicate lucrului cu panelulrile de control ale aparatelor de masura. Unul dintre aceste pachete software este Labview, care de la inceput a fost destinat crearii si controlului instrumentelor virtuale. Extensia cu care se salveaza aplicatiile Labview este nume.vi, chiar de la Virtual Instrument.

Labview (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) a fost gandit de la inceput ca un mediu de programare grafic, dezvoltat de catre National Instruments - Austin Texas. debutul sau l-a constituit un set de instructiuni de interpretare destinat pentru Apple MacIntosh. In 1992 Labview a devenit portabil pe PC, sistem de operare Windows. Intotdeauna a existat un interval de aproximativ un an si jumatate de la lansarea sistemelor de operare cu noi interfete grafice si versiunea corespunzatoare Labview, din 1999 existand si o versiune portabila pentru Linux. Incepand cu Labview 6.i, s-a trecut la implementarea conceptului de network oriented software, i fiind de fapt initiala pentru Internet. Suportul tehnic pentru aceasta schimbare a fost asigurat de asa numitele DataSocket-uri, pentru unificarea comunicatiei si transmiterea datelor in Internet. Au aparut apoi versiuni pentru Industrial Labview si Real Time Labview. S-a ajuns la o propagare aproape globala a Labview, astfel incat producatorii de echipamente de masura, marii producatori de osciloscoape de exemplu, sa integreze Labview in memoria aparatului de masura.Marele avantaj al Labview il constituie separarea software-ului in doua entitati individuale: interfata utilizator (corespunzatoare butoanelor si functiilor panelului frontal al unui aparat de masura) si zona de legaturi, unde se scriu codurile sau se face programarea grafica propriu-zisa (corespunzatoare structurii si conexiunilor interne ale aparatului de masura). Scrierea codurilor se bazeaza pe o tehnica similara limbajului C, o serie de rutine si subrutine, intr-un format standard:subroutine alfa ( < list > )unde < list > va contine o serie de constante. Intr-un format mai general, se va putea scrie, de exemplu un set de 5 parametri de intrare (Input 1-5) si 3 de iesire (Output 1-3).

subroutine alfa ( < input list >, < output list > )In mod grafic, va apare o icoana pentru subrutina Alfa si vor fi descrisi parametrii de intrare si de iesire ca in formatul de mai jos:

Este foarte importanta aceasta separare a datelor de intrare de cele de iesire, pentru ca indiferent de formatul blocului Alfa, de operatiile pe care le efectueaza, separarea are ca efect imposibilitatea de a modifica datele de intrare.COMPONENTE LABVIEW

Cele doua entitati software care descriu functionarea Labview sunt asa numitele Front Panel (unde utilizatorul poate efectua modificari ) si Diagram (unde se gaseste codul asociat obiectelor propriu-zise).Front Panel poate fi populat cu doua tipuri de obiecte: Controale si Indicatori. Controalele reprezinta intrari ale codului, in vreme ce Indicatorii sunt iesiri ale codului. Orice Indicator sau Control plasat in Front Panel, vor produce automat o icoana in Diagram, ce permite conectarea codului la el.Controalele se deosebesc de Indicatoare prin marginea mai groasa.

http://books.google.com/books?id=dfuenyEeSuoC&printsec=frontcover&dq=virtual+instrumentation&hl=en&ei=uyffTvmEM4f50gH-na2yAg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&sqi=2&ved=0CDgQ6AEwAA#v=onepage&q=virtual%20instrumentation&f=falsehttp://books.google.ro/books?id=TTP1KDSzMg4C&pg=PR7&lpg=PR7&dq=virtual+instrumentation+books&source=bl&ots=RMT8DeCqSc&sig=-Q2SdmmoTQ7MJBJvQBvzjGvM1ns&hl=ro&ei=2e_VTpWAO4XZ0QGuvf2BAg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=6&ved=0CHYQ6AEwBTgK#v=onepage&q=virtual%20instrumentation%20books&f=true