Utilizator:Agalmeanu
Definiție[modificare | modificare sursă]
Numim sistem de achiziție paralela de date sistemul de achiziție(de preluarea a valorii anumitor mărimi fizice din mediu) care este construit în scopul de a deservii unei monitorizării simultane sau cvasi-simultane a mărimilor achiziționate. In cazurile cele mai frecvente avem de-a face cu un sistem bazat pe unul sau mai multe ADC ( Analog-Digital Convertor), însa pot fi folosite și traductoare în lanțul tehnologic. In celele ce urmează accentul va fi pus pe conversia în format digital, având ca scop prelucrea informației obținute după achiziție.
Domenii de aplicabilitate[modificare | modificare sursă]
Pornind de la definiție, domeniile de aplicabilitate vizează acele cazuri în care avem nevoie de date de la mai mulți senzori, și acolo unde dinamica este rapida și unde se dorește o întârziere cat mai mica intre eșantionare și momentul în care valorile digitale sunt disponibile. Aceste cerințe descriu celele mai multe sisteme de timp real, unde factorul timp este unul foarte critic și unde exista restricții foarte clare în ceea ce privește timpul de răspuns al sistemului. O alta categorie de sisteme în care putem folosi cu succes metoda achiziție paralela de date o reprezinta sistemele care sunt supuse la zgomote mari. Avantajul este adus în acest caz de disponibilitatea de date de la mai multe surse și posibilitatea eliminării măcar parțiale a zgomotului. In acest caz este cu atît mai importanta sincronizare cat mai exacta a achizițiilor, dacă acestea sunt realizate în paralel. Sistemele a căror componenta ADC este pornita de evenimente asincrone, și a căror apariție nu poate fi predicata. In acest caz dacă doua evenimente consecuție au loc la un interval de timp mai mic decât durata de conversie nu vom putea garanta fidelitatea datelor. Trebuie ținut cont ca într-un astfel de sistem folosirea unui ADC cu mai multe canale care sunt comutate succesiv trebuie evitata. Aici avem o serie de aparate speciale de măsura, echipamente de laborator etc. Exemple de cazuri în care achiziția paralela este folosita cu rezultate notabile:
- sonar
- detecția mișcărilor seismice
- medicina ( rezonanta magnetica, echipamente de laborator)
- echipamente speciale: citometru de flux
- automobile
Arhitectură[modificare | modificare sursă]
Arhitectura unui sistem de achiziție în paralele de date este în celele mai multe cazuri divizata în urmatorarele componente:
- senzori
- limitare și amplificare
- sistem sau sisteme de eșantionare de tip sample and hold
- unul sau mai multe ADC-uri
- modul sau module pentru prelucrarea preliminare a datelor
- comunicare intre sistemul de achiziție și unitatea centrala de prelucrare
Primele doua componente nu prezintă particularități fata de SAD ( Sistem de achiziție de date ) secvențiale, și sunt specifice procesului și valorilor de mediu pe care dorim sa le achiziționam. Restul componentelor însa pot fi multiple la fiecare nivel, în funcție de pana la ce nivel se dorește efectuarea paralelizării. Cu cat este necesara o paralelizare la un nivel mai înalt cu atât costul creste deoarece implica adăugarea de componente fizice. La nivelul conversiei analog-numerice, se poate folosi un singur ADC cu multiple canale multiplexate sau se pot folosi multiple ADC-uri. Din punct de vedere arhitectural exista la acest nivel diverse abordări. Trebuie ținut cont ca în al doilea caz trebuie sa ne asiguram ca fluxul sa date de la convertoare sa nu depășească un nivel de saturație al canalului de comunicație. Se dorește deci ca durata conversiei sa nu fie mai scurta decât durata transmiterii datelor.
In cazul în care convertoarele sunt controlate de nuclee de comunicație atașate, exista mai multe soluții pentru a le organiza. O abordare de tip master/slave sau una in care nucleele acționează independent, fiecare concurând pentru accesul la magistrala de comunicație. Al doilea caz este mai ușor scalabil, dar și primul poate fi aplicat cu succes în anumite situații. In funcție de aplicație și de perspectiva de de scalabilitate este aleasa una din celele doua sau o forma hibrida.
Un alt element important în arhitectura unui sistem de achiziție în paralel o reprezinta soluția folosita pentru a realiza transferul de date de la ADC/ ADC-uri la unitatea de prelucrare. In cazul unui sistem foarte mare cu un număr foarte mare de senzori, care pot chiar măsura mărimi diferite, trebuie sa ținem cont de faptul ca unitatea centrala de prelucrarea a datelor ar putea fi constructiv în alta locație. De aici necesitatea unei soluții eficiente de comunicație, în cazul achiziție în paralel sunt folosite protocoale precum:
- Ethernet
- IP
- RS485
- CAN
- SPI
- I2C
La alegerea soluție trebuie ținut cont de viteza de transfer, durata transferului de date, distanta maxima etc. Primele amintite aici au o raza mare de acțiune, însa și durata de transfer este mai mare comparativ cu ultimele doua care sunt protocoale folosite mai mult pentru magistrale integrate într-un produs compact.
Avantaje[modificare | modificare sursă]
Exista multiple avantaje la folosirea unui sistem de achiziție paralel, în primul rand obținerea de mai multe informații. Posibilitatea de a putea realiza conversii succesive fără a împarți timpul intre canale multiplexate, astfel putem maximiza performantele unui sistem făcând ca cea mai lenta componenta sa fie însuși ADC-ul. In principiu cea mai lenta componenta sa fie cea care nu poate fi îmbunătățita sau a cărui cost de îmbunătățire este prea mare. Realizând achiziții în paralel, sistemul nu mai este afectat puternic de numărul de mărimi achiziționate. Adăugarea unei noi intrări nu va întârzia sistemul de achiziție, precum în cazul unui sistem de achiziție multiplexat.