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컴퓨터 계측 및 제어

컴퓨터 계측 및 제어. 영남대학교 기계공학부. PC 의 기본장치. PC 의 작동구조. 컴퓨터의 기본구성. CPU 의 구조. IBM-PC 의 입출력 단자. Analog and Digital. Analog: 측정치의 값이 연속적인 형태 Digital: 변화의 최소 크기가 정해져 잇고 변화의 크기는 최소크기의 정수배만 가능 Digital 의 장단점 : Digital 화 된 이후에는 추가적인 noise 가 없으나 , resolution 이 제한적임. 디지털의 장점. 잡음을 거의 타지 않음

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컴퓨터 계측 및 제어

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Presentation Transcript

  1. 컴퓨터 계측 및 제어 영남대학교 기계공학부

  2. PC의 기본장치

  3. PC의 작동구조

  4. 컴퓨터의 기본구성

  5. CPU의 구조

  6. IBM-PC의 입출력 단자

  7. Analog and Digital • Analog: 측정치의 값이 연속적인 형태 • Digital: 변화의 최소 크기가 정해져 잇고 변화의 크기는 최소크기의 정수배만 가능 • Digital의 장단점: Digital화 된 이후에는 추가적인 noise가 없으나, resolution이 제한적임

  8. 디지털의 장점 • 잡음을 거의 타지 않음 • 작동전압이 낮음 (5V 혹은 12V) • 자동 스케일링이 가능(scaling) • 다른 기기(혹은 컴퓨터)와의 연결이 용이 • 데이터의 처리(data reduction, filtering...)가 가능하다

  9. 계측제어계의 구성요소

  10. Breadboard의 모양과 배선

  11. 다림인터페이스보드 • 아날로그 입력 Differential 8 Channel, Single Ended 16 Channel • 아날로그 출력 2 Channel • 디지털 입력 16 Channel • 디지털 출력 16 Channel • 타이머 2 channel DR 8330

  12. A/D Conversion • Complete 12 bit A/D Conversion • A/D Converter : Burr Brown ADS7800 • Type of ADC : Successive approximation • A/D Channel : 16 Single Ended, 8 Differential • Input Voltage Range :  10 V,  5 V,  2, 1, 0  10V, 0  5V, 0  2V,0  2V • Resolution : 12 Bits, 1 in 4096 • Maximum Sampling Rate : 330 kHz • Streaming to Disk Rate : 330 kHz (Tested on Pentium 233) • Input Impedance : 100 Gohm • A/D Trigger Mode : Programmable Timer, Software, External Trigger • Data Transfer : Programmed I/o, Interrupt, DMA(Block Mode) • Channel Configuration : Unipolar/Bipolar, Gain, Channel, Channel No • FIFO Size : 4 Kbytes

  13. D/A Conversion • D/A Converter : Analog Device AD7545 • D/A Channel : 2 Channel (One for Wave form generation and the other for single DC Output) • Resoultion : 2 Bits, 1 in 4096 • Throughput Rate : 48 kHz • Output Voltage Range :  10 V • D/A Trigger Mode : Software, Programmable Timer • Data Transfer : Programmed I/O, Memory on Card (for WFM)

  14. DR8330 Reading 레지스터 구조

  15. DR8330 Writing Reading 레지스터 구조

  16. 디지털 입력 영남대학교 기계공학부

  17. 디지털 입력이란? (1) 전등이 켜져 있는 경우 전등이 꺼져 있는 경우 전압 상태 Digit 1 5V High(H) 전등이 켜져 있는 경우 0 전등이 꺼져 있는 경우 0V Low(L) 이 상태로 컴퓨터는 전등의 점등 상태를 알 수있다.

  18. 디지털 입력이란? (2) 컴퓨터에서는 여러 개의 입력을 동시에 받아들여서 여러가지의 장치 혹은 센서 등의 상태를 파악할 수 있다. 경우에 따라서는 bit의 H, L 를 연속적으로 읽어서펄스의 수와 속도를 파악할 수도 있다. 예를 들면 모터의 속도를 이와 같이 측정한다.

  19. 기본 D/I 연결 방법 D I/O Terminal block D/I connector BASE+4 Get_DI 라는 함수에서 알아서 각 bit의 주소를 계산하므로 신경 쓸 필요는 없다.

  20. 근접센서 (디지털 출력을 내는 소자) 종류 원리 고주파형 교류형 정전용량형 교과서 pp.262 참조

  21. 광전 스위치(디지털 출력을 내는 소자) 원리 종류 (검출형태에 따른 분류) 고온금속 투과형 직접반사형 복사량 검출형 거울반사형

  22. 광전 스위치 (2) 종류 (광원의 종류에 따른 분류) 1. 백열전구형 (가시광) : 저가격 2. LED형 (가시광, 근적외광) : 초소형, 소정력 가장 이상적인 광원 3. 형광등형 (가시광) : 이미지 센서 4. 자외광 : 이물질 검출 5. 가스 레이저형 (가시광) : 바코드 리더 6. 반도체 레이저형(근적외광) : 강력한 투과력, 철장설비등 종류 (광원의 변조에 따른 분류) 1. 전기적 펄스 변조형 2. 기계적 회전 변조형 3. 다중 스캐닝형

  23. Vcc + GND - 0 2 1 2 2 2 3 2 디지털 스위치 (디지털 출력을 내는 소자) 원리 +, - 단자를 한 번 누를 때마다 내부에서 카운트하여 BCD (Binary-Coded Decimal) 코드로 내보내는 소자

  24. 로터리 엔코더 (디지털 출력을 내는 소자) 원리 회전하면서 일정 각도마다 하나의 펄스를 내보내는 장치 (단위: pulse/rev)

  25. 로터리 엔코더의 응용

  26. 디지털 입출력 실험 D/I, D/O의 실제 응용 예로서, 광전 스위치의 상태를 PC로 읽어 들이고 LED 또는 7-Segment로 상태를 표시하는 실험입니다.

  27. 실험 1 광전 스위치 실 험 목 적 이 실험은 D/I의 실제 응용 예로서, 광전 스위치의 상태를 PC로 읽어 들이는 실험입니다.

  28. 회 로 도

  29. 기본함수 (1) • #include <conio.h> • Digital 입출력을 담당 • int _inp( unsigned short port ); • 지정된 디지털 입력 채널의 상태를 읽음 • => port : 입력 채널 번호 0x224 • int _outp( unsigned short port, int databyte ); • 출력 채널에 지정된 디지털에 출력 • => port : 출력 채널 번호 0x224 • => databyte : int형 data

  30. 기본함수 (2) • SetTimer(0, 50, NULL) • OnTimer(UINT nIDEvent)를 50milliseconds 간격으로 한번씩 구동 => 0 : timer identifier • KillTimer(0) • OnTimer(UINT nIDEvent)를 정지 => 0 : timer identifier • BOOL UpdateData( BOOL FALSE or TRUE); • 다이얼로그박스에서 데이터를 읽거나 표시함 => FALSE : 데이터를 표시 => TRUE : 데이터를 읽어옴

  31. 광전스위치 구동 프로그램 OnStartButton() OnResetButton() OnEndButton() Int m_nCountNum

  32. 프로그램 설명 #include <conio.h> void CDIDODlg::OnStartButton() { SetTimer(0,50,NULL); } void CDIDODlg::OnEndButton() { KillTimer(0); } void CDIDODlg::OnResetButton() { m_nCountNum = 0; UpdateData(FALSE); } void CDIDODlg::OnTimer(UINT nIDEvent) { inti; i = _inp(0x224) & 0x01; if(i){ m_nCountNum = 1; }else{ m_nCountNum = 0; } UpdateData(FALSE); CDialog::OnTimer(nIDEvent); }

  33. 실험 2 LED 및 7-Segment 실 험 목 적 이 실험은 D/O의 실제 응용 예로서, 광전스위치로 부터 상태를 읽어 들여 PC를 통해 LED 및 7-Segment로 상태를 표시하는 실험입니다.

  34. LED 출력 인터페이스

  35. 7세그멘트 구동 인터페이스

  36. 74LS48과 7세그먼트와의 인터페이스

  37. 프로그램 설명 #include “conio.h” int m_nOnOff = 1; void CDIDODlg::OnTimer(UINT nIDEvent) { int i; i = _inp(0x224) & 0x01; if(m_nOnOff != i){ m_nCountNum ++; //LED _outp(0x224,i); Sleep(45); //7-Segment // _outp(0x224, m_nCountNum); m_nOnOff = ~i; } UpdateData(FALSE); CDialog::OnTimer(nIDEvent); }

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