Instrumentationen und Schnittstellen

Instrumentationen und Schnittstellen​ - ein Informatik Referat

Dieses Referat hat Anna geschrieben. Anna ging in die 11. Klasse. Für dieses Informatik Referat hat wurde die Note 2 vergeben.
Schulnote.de und alle anderen SchülerInnen, die dieses Referat benutzen, bedanken sich bei Anna herzlichst für die fleißige Unterstützung und Bereitstellung dieser Hausaufgabe.

Ihr könnt die Leistung von Anna würdigen und mit Sternen nach Schulnoten bewerten.

Reden und Vorträge halten.

Bei Vorträgen ist die Vorbereitung und Übung das Wichtigste. Notiere Dir nur Stichpunkte zu Deinem Referat, um nicht in Versuchung zu kommen abzulesen. Vergiss bei Deiner Vorstellung nicht zu erwähnen, wer Du bist – also Deine Vorstellung, und über wen bzw. über was Du Deine Rede hältst. Rede frei und beachte Deine Zuhörer, aber lasse Dich nicht ablenken. Schaue in Deine Klasse und beobachte die Reaktionen. Passe dann Deine Redegeschwindigkeit an. Ein gutes Referat sollte 5-7 Minuten dauern. Verpacke etwas Witz in Deinem Vortrag, um Dein Publikum nicht zu langweilen. Viel Erfolg wünscht Schulnote.de!

Verbessere Deine Anna Note und profitiere mit Geschichten und Referaten bei Vorträgen von dem Wissen hunderter Schüler deutschlandweit. Viele Schüler haben ihre Anna Vorträge bei schulnote.de gefunden und durch unsere Referate, Biographien und Geschichten ihre Leistungen verbessert. Beachte bitte, dass Du diese Arbeiten nur für die Schule verwenden darfst. Du darfst sie nirgendwo posten oder anderweitig verwenden. Wir freuen uns, wenn wir Dir geholfen haben. Berichte uns von Deiner neuen Note! Nutze dafür die Feedback-Funktion.

Dies ist ein Artikel geschrieben von SchülerIn Anna, schulnote.de ist weder für die Richtigkeit noch für die Quelle verantwortlich.

Instrumentationen, AD / DA Wandler, Schnittstellen allgemein, Asynchrone / Synchrone Übertragung, Parallele und serielle Schnittstellen, USB, Univseral Serial Bus, IRDA

Instrumentationen und Schnittstellen

Inhaltsverzeichnis

1. Instrumentationen……………………………………………………………………………………… 3

1.1 Allgemein……………………………………………………………………………………………………… 3

1.2 Von Analog zu Digital……………………………………………………………………………… 5

1.2.1 Typische A/D-D/A Karte………………………………………………………………………………… 6

1.2.2 Weitere A/D-D/A Karten für ISA- und PCI-Bus…………………………………………………. 7

1.3 Alles Digital………………………………………………………………………………………………… 8

1.3.1 Digitale I/O und Relaiskarten………………………………………………………………………….. 9

1.4 Software…………………………………………………………………………………………………….. 10

1.5 Mikrosekundengenaue Echtzeit-Verarbeitung unter Windows? 11

1.6 Kriterien für den Kauf von Instrumentationen……………………………. 12

2. Schnittstellen…………………………………………………………………………………………….. 13

2.1 Allgemeines über Schnittstellen……………………………………………………….. 13

2.2 Asynchrone – Synchrone Übertragung……………………………………………. 14

2.3 Parallele Schnittstelle………………………………………………………………………… 15

2.4 Serielle Schnittstelle…………………………………………………………………………….. 17

2.5 Schnittstellenkarten……………………………………………………………………………. 19

2.5 Universal Serial Bus – USB……………………………………………………………………… 20

2.5.1 Kundennutzen…………………………………………………………………………………………….. 20

2.5.2 Technische Details………………………………………………………………………………………. 20

2.6 IRDA……………………………………………………………………………………………………………….. 23

2.6.1 Allgemeines über Infrarot…………………………………………………………………………….. 23

2.6.2 Was ist IrDA ?…………………………………………………………………………………………….. 24

2.7 Kriterien für den Kauf von Schnittstellen…………………………………….. 24

3. Liste kontaktierter Firmen:………………………………………………………………….. 25








1. Instrumentationen
1.1 Allgemein


Die computerbasierte Datenerfassung eröffnet neue Möglichkeiten für vielfältige Messungen.

Instrumentationen werden von Ingenieuren und Wissenschaftlern verwendet, um elektrische Signale (Spannung, Strom, Energie) und physikalische Phänomene wie Temperatur, Druck, Geschwindigkeit und Schwingungen zu erfassen.. Weiters werden sie eingesetzt um virtuelle Meßsysteme aufzubauen. Diese Systeme werden in Forschung und Industrie eingesetzt, unter anderem für automatische Tests, Laborautomation, industrielle Steuerungen, Produktionssteuerungen und numerische Analysen.


Instrumentationen haben folgende Funktionen:


1. Daten erfassen/messen

2. eingehenden Daten analysieren

3. analysierte Daten mit der Software (z.B. LabVIEW) präsentieren


Wenn man von Instrumentationen spricht muß man zwischen traditionelle Instrumentationen und virtuelle Instrumentationen unterscheiden.


Traditionelle Instrumentationen sind eigenständige Geräte wie Voltmeter, Temperaturmesser, Druckmesser usw.


Virtuelle Instrumentationen werden dazu verwendet um den Computer in ein Meßlabor zu verwandeln. Die virtuelle Instrumentation ist eine PC Einsteckkarte und wird mit spezieller Software die unter verschiedenen Betriebssystemen läuft bedient. Die Meßdaten werden über die Einsteckkarte auf den Computer übertragen und die Meßsoftware veranschaulicht die ausgewerteten bzw. berechneten Daten auf dem Bildschirm. Datenerfassung wird in fast jeder Meßanwendung eingesetzt, von Temperaturmessungen bis zu Dehnungsmessungen. Die flexible Architektur der Datenerfassung eignet sich hervorragend für die Entwicklung von individuellen Instrumenten und für die Automatisierung von Messungen für alle Anwendungen, gleichgültig ob portabel, im Labor oder in der Produktion.


Da wir eine Computer Schule besuchen, werde ich nur auf die virtuellen Instrumentationen eingehen.


Die am meisten gemessenen Werte:


· Messen von hohen Spannungen und Stromstärken


Das Messen einer Spannung ist eine typische Datenerfassungsanwendung. Einige DAQ-Karten (DAQ=Data Acquisition) messen bis zu +/- 42 V und andere bieten bis zu 64 Kanäle. Die Erfassungsraten können 5 MS/s pro Kanal bei 12 Bit und bis zu 20 MS/s pro Kanal bei 8 Bit erreichen. Spannungsmessungen werden z.B. häufig zum Lesen/Messen von fast allen Transducerausgaben, Batteriespannung und high-speed Transienten ausgeführt. Messungen am Stromstärkeeingang sind eng mit der Spannungsmessung verbunden. DAQ-Karten vereinfachen diese Messungen sehr, indem das Stromstärkesignal mit Hilfe eines Widerstands zu Spannung umgewandelt wird.


· Frequenz, Druck und Dehnung


DAQ-Karten führen Frequenzmessungen auf unterschiedliche Art und Weise aus. Eine Möglichkeit ist der Gebrauch des auf der Karte integrierten Counter/Timers, um entweder die Periode oder die Anzahl pro Zeit für das hereinkommende Signal zu bestimmen. Aus dieser Information wird die Frequenz des Eingangssignals berechnet. Eine weitere Möglichkeit der Frequenzmessung ist durch Konditionierung. Dabei konvertiert ein externes Zusatzteil die Frequenz in eine proportionale DC-Spannung. Diese wird durch die DAQ-Karte gescannt und in Hertz skaliert. Frequenzmessungen werden für Informationen über rotierende Maschinen und Vibration verwendet. So kann man z.B. Datenerfassung einsetzten, um Geschwindigkeitsveränderungen einer Maschine oder eines Rades zu überwachen und aufzuzeichnen. Datenerfassung wird mit Signalkonditionierung für Druck und Dehnungsmessungen eingesetzt. Natürlich kann die Datenerfassung auch Druck und Dehnung bei hohen Raten überwachen und somit alle Feinheiten während der Dehnung oder Stauchung aufzeichnen. Anwendungsbeispiele sind: Pfeiler, Gehäuseflexibilität sowie angewandter Druck. So kann z.B. ein Dehnungsmeßstreifen an einen Brückenpfeiler befestigt werden, um mit Hilfe der Datenerfassung zu messen, wie stark sich die Brücke bei hohem Verkehrsaufkommen biegt.


· Messung von dynamischen Signalen


Datenerfassung wird auch zunehmend für das Messen von oszillierenden oder dynamischen Signalen eingesetzt. Dynamische Signale sind Vibration und Audiosignale, die höhere Auflösung und Antialiasing-Filter benötigen. Die Entwicklung eines sigma-delta A/D Konverters hat die Datenerfassung dann in die vorderste Linie der Meßpräferenzen katapultiert. Jetzt bieten DAQ-Karten mehr als 200 kS/s Abtastraten pro Kanal, bis zu 4 Kanaleingänge, +/- 42 V Eingangsbereich und Antialiasing-Filter von über 90 dB runter bis zu 1/6 einer Oktave. In Kombination mit Oktavenanalyse, Reihenfolgen-Tracking, hochauflösender Spektrumanalyse und mit der Fähigkeit der Datenerfassung, Daten in Echtzeit in das RAM zu schicken, hat man eines der leistungsfähigsten und flexiblen Werkzeuge für dynamische Signale, die es auf dem Markt gibt.


· Temperaturmessung


Die Temperatur ist wahrscheinlich der am häufigste gemessene Wert. Datenerfassung ist dafür ideal, weil sie hohe Kanalzahlen und eine große Genauigkeit bietet. Temperaturen lassen sich auf verschiedene Art und Weise messen – doch zumeist mit Datenerfassung. Dabei sind Thermoelemente sehr weit verbreitet. DAQ-Karten mit extrem hoher Auflösung geben sehr genaue Temperaturdaten ab.


Ein Beispiel für computerbasierte Temperaturmessung mit Datenerfassung ist die Überwachung aller Aspekte eines Autos von mehreren Punkten aus. Mit einem computerbasierten DAQ-Instrument kann man die Motortemperatur an 10 verschiedenen Punkten messen, die Auspufftemperaturen an 5 Punkten, die Temperatur der Benzinleitung an 5 Punkten und die Getriebetemperatur an 5 Punkten. Die Vorteile der Datenerfassung für die Messungen liegen besonders in der hohen Kanalzahl, der hohen Auflösung, den Filteroptionen sowie in der Fähigkeit zur Überwachung, zu Alarm und Datenspeicherung.



1.2 Von Analog zu Digital


A/D- und D/A-Karten ermöglichen die Kommunikation des PCs mit analogen Geräten bzw. spannungs/stromgeführten Signalquellen. Insbesondere A/D-Karten dienen der Digitalisierung, Messung und Visualisierung von Spannungen und Vorgängen. D/A-Karten wiederum setzen digitale Eingaben in analoge Spannungen bzw. definierte Ströme um.


Ein am Analogeingang der Karte anliegendes Signal wird mittels A/D-Wandler in ein 8, 12, 10, 16 oder mehr Bit breites digitales Signal umgesetzt. Die Datenausgänge werden in einer Routine vom Rechner ausgelesen und weiterverarbeitet. Die Erfassung von Wechselsignalen hängt vorzugsweise von der max. Abtastrate des Wandlers und der Rechnergeschwindigkeit ab. Je öfter ein Signal innerhalb einer Periode abgetastet wird, desto genauer ist es reproduzierbar. Um Sampling-Fehler (Aliasing) zu vermeiden, sollte die Abtastrate mindestens doppelt so hoch wie die maximale Frequenz des Analogsignals sein. (Beispiel: CD-Player 44,1kHz). Unterabstastung eines Signals (z.B. Sinus) führt unweigerlich zu

Messfehlern, da eine Charakterisierung der Eingangsspannung nicht mehr möglich ist.


Es ist wichtig, immer mit dem kleinstmöglichen Meßbereich zu arbeiten, um ein Maximum an digitalen Werten von der gemessenen Spannung zu erhalten. Eine D/A-Karte geht den umgekehrten Weg: Sie liest Daten vom Datenbus des Rechners und setzt diese in Analogwerte (Spannung oder Strom) um. Innerhalb eines bestimmten Bereichs kann so eine

Spannung ausgeben werden. (Beispiel: Soundkarte). A/D- und D/A-Karten können prinzipiell sowohl unipolar als auch bipolar geschaltet werden, das heißt, sie können entweder einen Bereich von Null bis zu einem vorgegebenen Wert erfassen bzw. ausgeben, oder aber im bipolaren Betrieb sowohl positive als auch negative Spannungen und Ströme messen oder erzeugen.


A/D- und D/A-Karten finden ihren Einsatz bei :


· Prozeßsteuerungen / Automatisierung

· Prozeßüberwachungen / Protokollierung

· Messungen im Labor

· Messungen in der Qualitätssicherung

· Fern-, Feld-, und Freiland-Messungen

· Messungen mit besonderen zeitlichen Vorgaben

· Protokollierung und Auswertung von Langzeitergebnissen

· Erfassung zeitkritischer Meßwerte

· Erfassung schneller Ereignisse

· bei der simultanen Erfassung von Meßwerten bzw. Zeitpunktmessung


In Kombination eignen sich die Karten zur Regelung von Prozeßabläufen und zur Prozeßautomatisierung überall dort, wo im Prozeß auf äußere Bedingungen flexibel reagiert werden muß.

1.2.1 Typische A/D-D/A Karte


Steckbrief:

12-Bit-Multifunktionskarte für PCI-Bus

Preis: 9250 ATS

analoge Eingänge: 16/8(diff.)

-tconv = 3µs

-uni/bipolare Meßbereiche

-A/D FIFO-Speicher auf Karte

-automatische Kanaldurchschaltung bei Mehrkanalmessungen (sogar mit unterschiedlichen Meßbereichen)

AD-Modi:

-einfacher Softwaretrigger oder

analoge Ausgänge: 2 -interner Quarztrigger oder

digitale Eingänge: 4 -externer Triggerimpuls

digitale Ausgänge: 4 Datenübertragung:

-einfache Softwareabfrage oder

-per Interrupt oder

-per DMA.

Software: (Zubehör im Lieferumfang, andere Software optional)

Zubehör: PCI-9118 Library & Utility für DOS und Windows 95-DLL, im Lieferumfang

PCIS-DASK/NT [/98]: ADLink Dataacquisition Softwarekits für Windows NT /98

PCIS-LVIEW/95 [/NT]: LabVIEW-Treiber für Windows 95 oder Windows NT

DASYLab: Softwarepaket für Industrieanwendungen

DAQBench: 32-bit Active-X-control für Windows NT/98

Lieferumfang: PCI-9118DG-Karte + Anleitung + DOS-Treiber (C/C++ Programmlibrary) + Windows 95-DLL.

1.2.2 Weitere A/D-D/A Karten für ISA- und PCI-Bus



Hinweis: AD: analoger Eingang, DA: analoger Ausgang,

DI: digitaler Eingang DO: digitaler Ausgang



Produkt

Kurzcharakteristik

Funktionen

Preis inkl. 20% Ust.

8 Bit Auflösung

ISA-Karte



AD-Eingänge: 1

Auflösung: 8 Bit

A->D-Umsetzzeit: 2 µs

Spannungsbereiche: 0-1,25V, 0-2,5V, ±1,25V, ±2,5V

DA-Ausgänge: 1

Spannungsbereiche: 0-1,25V, 0-2,5V, ±1,25V, ±2,5V

Verwendbare Programmiersoftware: Alle Programmiersprachen mit Direkt-I/O-Zugriff

AD, DA



ATS 1276,-

10 Bit Auflösung

PCI-Karte






AD-Eingänge: 4

Auflösung: 10 Bit

A->D-Umsetzzeit: 50 ns (=> 20 MHz)

Spannungsbereiche: ±1V, ±5V

FIFO-Zwischenspeicher 64 kBytes für unterbrechungsfreie Messungen verwendbar Digitale Eingänge: 3

Inklusive DOS- und Windows 95-DLL-Treiber

Optional: Windows NT-Treiber, DASYLab-Treiber, LabView-Treiber für Windows 95 /NT, DAQBench (ActiveX) für Windows NT/98



AD,DI



ATS 19990,-


12 Bit Auflösung

ISA-Karte





AD-Eingänge: 16

Auflösung: 12 Bit

A->D-Umsetzzeit: 25 µs

Spannungsbereiche: ±0,3125V, ±0,625V, ±1,25V, ±2,5V, ±5V

Digitale Eingänge: 8

Digitale Ausgänge: 8

Verwendbare Programmiersoftware: Alle Programmiersprachen mit Direkt-I/O-Zugriff

Optional: Windows-Treiber

Optional: LabView-Treiber

AD, DI, DO

ATS 4120,-

PCI-Karte



AD-Eingänge: 32

Auflösung: 12 Bit

A->D-Umsetzzeit: 17 µs

Spannungsbereiche:

20V Range

Bipolar: ±10V, ±1V, ±0,1V

10V Range

Bipolar: ±5V, ±0,5V, ±0,05V

Unipolar: 0~10V, 0~1V, 0~0,1V

FIFO-Zwischenspeicher 2 kB für unterbrechungsfreie Messungen verwendbar

Autoscaneinrichtung (automatische Mehrkanalmessungen)

AD

ATS 7460,-


16 Bit Auflösung

ISA-Karte





AD-Eingänge: 16

(umschaltbar auf 8 Differenzeingänge)

Auflösung: 16 Bit

A->D-Umsetzzeit: 8µs

Spannungsbereiche: ±1,25V, ±2,5V, ±5V, ±10V

DA-Ausgänge: 2 (mit 12 Bit)

Spannungsbereiche: 0-5V, 0-10V

Digitale Eingänge: 16

Digitale Ausgänge: 16

AD, DA, DI, DO

ATS 7880,-


PCI-Karte





AD-Eingänge: 16

Auflösung: 16 Bit

A->D-Umsetzzeit: 8µs

Spannungsbereiche: ±0,625V, ±1,25V, ±2,5V, ±5V, ±10V

FIFO-Zwischenspeicher 2kB für unterbrechungsfreie Messungen verwendbar

Autoscaneinrichtung (automatische Mehrkanalmessungen)

DA-Ausgänge: 1 (mit 12 Bit)

Spannungsbereiche: 0-10V, ±10V

Digitale Eingänge: 16

Digitale Ausgänge: 16

AD, DA, DI, DO

ATS 8350,-




1.3 Alles Digital


Digitale I/O-Karten eignen sich, um Schaltvorgänge von Digitalschaltungen auszulesen und zu erfassen. Ohne besondere Treiber bzw. Schutzelemente sind sie ausschließlich für Niederstromlasten einsetzbar. Am besten eignet sich eine Optokopplerkarte, die präzise und schnell äußere Schaltereignisse erfassen/steuern kann. Relaiskarten werden bevorzugt zur kleinen Leistungssteuerung eingesetzt. Sie sind sehr flexibel in der Wahl der verwendeten Spannung und verarbeiten Wechselspannungen und Ströme von 0,5 A und 2 A bzw. 10 / 50 Watt.


Digitale I/O- und Relaiskarten schalten externe Stromkreise vom PC aus und können Schaltvorgänge im PC erfassen. Mittels Software werden die Ein- und Ausgänge der Karten gesteuert. Jedes Relais hat zwei eigene Anschlüsse, sodaß das Schalten von Spannungen mit unterschiedlichen Potentialen und auch das Schalten von Wechselspannung möglich ist. Ein ähnliches Verhalten zeigen Optokoppler. Sie fungieren oft als passive Eingänge und können somit nur Gleichstromvorgänge erfassen, zeichnen sich aber durch hohe Schaltgeschwindigkeiten und einen relativ weiten Spannungsbereich aus. Im Unterschied zum Relais ist das steuernde Signal letztlich Licht.


Relaiskarten schalten externe Stromkreise direkt vom PC aus. Wird ein Relais per Port-Befehl angesprochen, wird der Kontakt entweder geöffnet oder geschlossen. Dabei ist zu beachten, daß der externe Strom nicht zu groß gewählt wird, da er sonst die Schaltkontakte des Relais überlastet. Jedes Relais hat mindestens zwei Kontaktanschlüsse, so daß das Schalten von Spannungen mit unterschiedlichen Potentialen und auch das Schalten von Wechselspannung möglich ist.

1.3.1 Digitale I/O und Relaiskarten


Produkt

Kurzcharakteristik

Preis inkl. Ust

ISA-Karte



Isolierte digitale Ein-/Ausgabekarte

digitale Eingänge: 32

davon 16 isolierte und 16 TTL-Eingänge

digitale Ausgänge: 32

davon 16 isolierte und 16 TTL-Ausgänge

Quarzoszillator & Zähler


Sonstiges: Interruptunterstützung

ATS 2680,-

ISA-Karte



Digitale Ein-/Ausgabekarte

digitale Ein-/ Ausgänge: 48

Unterstützt 8255-Betriebsart 0,

d.h. die Datenrichtung der Ports läßt sich blockweise auf Eingabe oder Ausgabe programmieren


Sonstiges: Interruptunterstützung

ATS 2100,-

ISA-Karte



Isolierte digitale Ein-/Ausgabekarte


digitale Eingänge: 16 Optoeingänge

(Für Gleich- oder Wechselspannungssignale)

digitale Ausgänge: 16 Relaisausgänge

ATS 3270,-

ISA-Karte



Isolierte digitale Ein-/Ausgabekarte


digitale Eingänge: 8 Optoeingänge

(Für Gleich- oder Wechselspannungssignale)


digitale Ausgänge: 8 Relaisausgänge

ATS 3020,-


1.4 Software


Was letztlich den entscheidenden Vorteil eines Computers in der Meß- und Automatisierungstechnik ausmacht, ist die Software, die zur Integration des Computers mit Meß- und Steuerungshardware eingesetzt wird. Ohne die Integrationssoftware können das Potential und die Vorteile von computerbasierten Meß- und Automatisierungssystemen nie ausgeschöpft werden.


Abbildung: LabVIEW Software von National Instruments. Mit Hilfe dieser Software werden die erfaßten Daten graphisch am Bildschirm angezeigt.





Der Schlüssel für die Kommunikation mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Hardwares sind Standard-API’s (Application Programming Interfaces). Die meisten Programme sind Sammlungen von Standard-API’s, die die Meß- und Steuerungsgeräte mit dem Computer integriert. In der Software enthalten sind Instrumententreiber und elementare Service, um Tausende computerbasierte Instrumente für Meß- und Automatisierungsanwendungen zu programmieren und zu steuern.

Die Umfrage unter den Lesern von Personal Engineering and Instrumentation News zeigt, daß LabVIEW, LabWindows/CVI und Component Works die meistgenutzte Meß- und Automatisierungssoftware ist. Auch in der Elektrotechnik Abteilung unserer HTL wird mit der LabVIEW Software gearbeitet.

1.5 Mikrosekundengenaue Echtzeit-Verarbeitung unter Windows?


PCs mit MS-Windows als Betriebssystem sind für Meß- und Steuerungsaufgaben inzwischen

weit verbreitet. Doch die mangelnde Echtzeit-Fähigkeit von Windows bereitet bei vielen

Anwendungen Probleme. Mit speziellen Software-Erweiterungen ist dennoch der Einsatz von

Windows beispielsweise in Echtzeit-Steuerungen möglich. Wie können nun aber intelligente

Meßwerterfassungskarten die Reaktionszeit noch weiter verkürzen?


Immer noch wird der Begriff „Echtzeit“ in der Werbung und auch von Experten in der

Fachpresse als eine Art Maßeinheit für die Schnelligkeit einer Aufgabenverarbeitung

verwendet. Mit dem Begriff „Echtzeit“ wird aber lediglich festgelegt, daß ein System innerhalb einer definierten Zeit auf eine Anforderung reagieren muß. Zur Beschreibung einer

Steuerungs- und Regelungsaufgabe reicht es aber nicht aus, „Echtzeit“ zu fordern. Die

Anforderungen sind erst vollständig definiert, wenn außerdem die Zeit angegeben wird, in der

das System mit Sicherheit reagiert haben muß.


Echtzeit – was ist das?


Je nach Art der Anwendung kann sich diese Reaktionszeit innerhalb eines weiten Bereichs

bewegen:

· Für Einsatzbereiche wie zum Beispiel Temperaturregelungen oder Füllstandsüberwachungen sind Reaktionszeiten von einigen Sekunden völlig ausreichend.

· Anlagensteuerungen erreichen typischerweise Reaktionszeiten in einen Bereich von 100 bis zu einigen wenigen Millisekunden.

· Beispielsweise für schnelle digitale Regelungen, Online-Filterungen, Steuerungen von Schwingungsprüfständen oder Raster-Tunnel-Mikroskopen sowie für Überwachungen von Drehzahlschwankungen sind Reaktionszeiten im µs-Bereich erforderlich.


Der Begriff „Reaktionszeit“ läßt sich in diesem Zusammenhang wie folgt definieren:

Reaktionszeit ist die Zeitspanne zwischen dem Eintreffen eines Anforderungssignals am

Eingang eines Meß- und Steuerungssystems und der Ausgabe eines Antwortsignals am

Ausgang desselben Systems. Die Zeit für die Verarbeitung des Signals entsprechend der

Meßaufgabe ist in dieser Zeitspanne bereits enthalten. Die Geschwindigkeitsanforderung der

Meßaufgabe ist deshalb immer die Basis für die Auswahl des Meß- und Steuerungssystems.

1.6 Kriterien für den Kauf von Instrumentationen


Man sollte an Hand dieser Liste die verfügbaren Meßkarten oder Meßsysteme beurteilen. Manchmal muß man den Vorteil eines schnellen und genauen Systems gegen den hohen Preis aufwägen. Billige System erfordern dagegen meist großen Programmieraufwand oder sind sehr langsam. Messtechnik und PC-Messkarten sind allgemein gesehen nicht komplizierter als die Installation einer Festplatte in einen Rechner. Der Vergleich ist passend, da eine Festplatte wie auch die Messkarte diverse Anschlüsse aufweisen, nach Kapazitäten, Bittiefen, Geschwindigkeiten und Anschlussart ausgewählt werden und ohne eine bestimmte Betriebssoftware nicht funktionieren kann.


· Einsatzort

– freier Platz im PC (Laptop ?) und verfügbare Versorgung

– Umgebung (Temperatur, Staub, Erschütterungen)

– ausreichende Rechengeschwindigkeit (evtl. Karte mit eigener “Intelligenz” notwendig)

· Form (Länge: halb, dreiviertel oder voll; Bauhöhe; Abschirmung, Kontaktschutz)

· Veränderbare I/O-Adressen, Interrupts und DMA´s (bei Laptops oft Einschränkungen)

· Umsetzung des zu erfassenden Signals in die meßbare Spannungen (Verstärkermodule)

· Programmtools

– Sofort einsetzbare Meß- und Auswerteprogramme

– Grundroutinen für eigene Programme

· Beschreibung

– Ausreichende Dokumentation der physikalischen Parameter (Stromverbrauch, Genauigkeit)

– Ausreichende Programmierbeschreibung (Port, Abfrage von Meßwert)

· Preis

· Verfügbarkeit

· ISA- oder PCI-Bus

Viele Entwickler favorisieren den ISA-Bus, denn die Vorteile liegen klar auf der Hand. Als einziger Bus aller bisheriger Personal-Rechner (PC, XT,AT,PS2 mit EISA, Micorchanal, VLB, PCI…), verfügt der ISA-Bus über ein bestechend klares, einfaches I/O-Bus-Konzept das jeder Anwender schnell und leicht durchschaut. Alle Signale sind exakt definiert und mit dem am Markt üblichen Bauteilen ist es kein Problem eine sichere, industriegerechte Schaltung zu entwickeln.

Der zuletzt vorgestellte PCI-Bus hat bereits schon 4 große Revisionen hinter sich. Ein endgültiger Stand (geschweige Standard) ist nicht abzusehen. Daher kann es sein, daß Sie heute eine PCI-Karte kaufen, die morgen bereits nicht mehr in Ihrem neuen Rechner

funktioniert (oder umgekehrt). Schade eigentlich, denn der PCI-Bus ist in seiner Grundidee garnicht mal so schlecht. Vor lauter geänderten Konventionen weiß der Hardware-Entwickler nur nicht mehr wie er zukünftig vorgehen soll, denn er soll ja schließlich ein gutes Langzeitprodukt für die Industrie entwerfen.


Die Frage: „Was ist denn jetzt besser“ ist nicht so einfach zu beantworten. In der Regel ist dies von der entsprechenden Anwendung selbst, der geforderten Betriebssicherheit, den Gesamtanschaffungskosten, der PC-Leistung und der möglichen/erhältlichen Mess-Software abhängig.

2. Schnittstellen
2.1 Allgemeines über Schnittstellen


Schnittstellen (Interface) sind immer dann zu beachten, wenn zwei unterschiedliche Geräte zusammenarbeiten sollen, z.B. Computer und Drucker. Damit diese peripheren Geräte auch mit dem Computer kommunizieren können, müssen sie in der Regel über ein Kabel, dem sogenannten Schnittstellenkabel, mit diesem verbunden werden.

Insgesamt werden drei Möglichkeiten der Datenübertragung unterschieden: Simplex, Halb-Duplex, Voll-Duplex (Bild 1). Dabei kann eine Schnittstelle sowohl die Möglichkeit des Sendens als auch des Empfangens beinhalten.





Abb. 1 Datenübertragungsarten



Zeichen werden grundsätzlich im 8-Bit Format dargestellt (kodiert), d.h. für die Übertragung von Zeichen (Zeichenfolgen), was jede Datenübertragung letztlich darstellt, ergibt sich die einfache Möglichkeit, daß die notwendigen 9 Leitungen (8 Datenleitungen, 1 Masseleitung) einfach mit Hilfe einer entsprechenden Steckverbindung zum peripheren Gerät weitergeleitet werden. Es befinden sich also alle 8 Datenleitungen parallel nebeneinander, so daß man von einer parallelen Schnittstelle spricht (Bild 2).


2.2 Asynchrone – Synchrone Übertragung


Obwohl die technische Realisation des Übertragungsverfahrens primär nicht zu dem Bereich der Schnittstelle gehören, sollen sie hier kurz erwähnt werden. Ein Problem bei jeder Datenübertragung (Kommunikation) besteht in der Mitteilung des Beginns und des Endes der Übertragung. Sender und Empfänger müssen also gleichgeschaltet, synchronisiert, werden. Diese Gleichschaltung kann mit jedem einzelnen zu übertragenen Zeichens auf neue erfolgen, z.B. beim Morsen durch Übertragen eines Tones bestimmter Dauer, so daß der Empfänger weiß, jetzt kommt ein Zeichen. Diese Methode bezeichnet man auch als asynchrone Übertragung, denn zwischen zwei Zeichen aus einem gesamten Block kann jeweils eine beliebig lange Zeitspanne liegen. Man spricht daher auch von einem Start- und einem Stopbit. Serielle Datenübertragung erfolgt fast ausschließlich asynchron; der technische Aufwand ist am geringsten.


Bei der synchronen Datenübertragung wird nur der einmalige Beginn des gesamten Sendevorgangs mitgeteilt. Danach werden die einzelnen Daten (Zeichen) in einem fest vorgegebenen Zeitverhältnis übermittelt, sie kommen in jeweils gleichen Zeitabständen an, sozusagen synchron. Diese Anwendung findet sich vielfach bei parallelen Schnittstellen.


Grundsätzlich kann jede Schnittstelle mit dem asynchronen oder synchronen Übertragungsverfahren arbeiten.

2.3 Parallele Schnittstelle


Aus historischen Gründen bezeichnet man diese Schnittstelle auch als Centronic- Schnittstelle; die Firma Centronic hatte diese Form zuerst definiert und firmenintern normiert. Aufgrund dieser Entwicklung wird auch die entsprechende Steckverbindung mit dem Namen Centronic versehen.

Abbildung 2 Parallele Datenübertragung


Aufgrund der fehlenden Normierung gibt es auch andere Steckverbindungen für die parallele Schnittstelle, so verwendet IBM für seine PC’s eine 25-polige Canon- Steckverbindung, die sonst nur für die serielle Datenübertragung genutzt wird.


Abb. 3 Centronics-Schnittstelle

Strobe: Datenübertragung beginnt

Acknlg: Quittungssignal

des Empfängers

Slct: Drucker ist OnLine

Gnd: Masseleitung

Data 1..8: Datenleitungen Datenleitungen

Busy: Empfänger nicht bereit

Pe: Kein Papier (Paper End)



Vorteile:

· Die Datenübertragung über eine parallele Schnittstelle ist äußerst schnell

· Der technische Aufwand ist minimal; das Datenübertragungsformat entspricht der internen Darstellung von Zeichen, so daß keine besondere Umwandlung nötig ist.


Nachteile:

· Das entsprechende Verbindungskabel zwischen Computer und peripherem Gerät muß in der Minimalversion mindestens 12-polig sein (bei nur einer Masseleitung). In der Regel ist das Kabel 25-polig (jede Datenleitung hat eine eigene Masseleitung, zusätzlich Steuerleitungen).

· Kabellängen über 2m führen häufig zu Schwierigkeiten bei der Datenübertragung. Aufgrund der hohen Übertragungsrate beeinflussen sich die parallelen Datenleitungen gegenseitig (Transformatoreffekt), so daß es zu fehlerhaften Informationen kommen kann.


Einsatzbereiche der Parallelen Schnittstelle:


Vor allen Dingen beim Betrieb von Druckern und Plottern an einen Computer.


2.4 Serielle Schnittstelle


Eine typische serielle Schnittstelle ist die Verbindung zwischen dem alten Morsetelegraph und den beiden Telegraphenleitungen. Die Übermittlung der in lange und kurze Töne kodierten Zeichen erfolgte nicht spontan (parallel), sondern nacheinander (seriell) durch Vorgabe von “kurz” oder “lang”. An der Empfangsstation steht das Zeichen somit erst nach einer gewissen Umwandlungszeit zur Verfügung; die seriell ankommende Information muß erst wieder in das richtige Format gebracht werden. Obige Ausführungen zeigen bereits, daß die serielle Schnittstelle bereits seit langem angewendet wird, denn für die Verbindung (Kabel) braucht man in der Minimalversion nur zwei Leitungen, eine Daten- und eine Masseleitung. Diese Anordnung findet man aber auch in jeder Telefonleitung. Die Anwendung der seriellen Schnittstelle bringt also hier enorme Möglichkeiten mit sich, so daß man den erhöhten technischen Aufwand der Umwandlung Parallel-Seriell-Parallel in Kauf nimmt.


Abb. 4 Serielle Datenübertragung


Serielle Schnittstellen werden häufig auch als V24- oder RS232C-Schnittstelle bezeichnet. Bild 5 zeigt die am häufigsten verwendete Steckerbelegung, die 25-polige Anordnung mit entsprechenden Canon-Steckern (Buchsen).


Im Gegensatz zur parallelen Schnittstelle läßt sich die serielle durch eine weitere Datenleitung, der Empfangsleitung, sowohl zum Senden als auch Empfangen verwenden, weshalb im Voll-Duplex-Betrieb (Bild 1) fast ausschließlich serielle Schnittstellen verwendet werden, insbesondere bei größeren Entfernungen.



Abb. 5 Serielle Schnittstelle

Fgnd, Gnd: Masse

RTS: Anforderungsleitung (Ready To Send)

DTR: Empfänger betriebsbereit (Data Terminal Ready)

TXD: Sendeleitung (Transmitted Data)

RXD: Empfangsleitung (Recieved Data)

CTS: Sendebereitschaft (Clear To Send)

TC,RC: Synchronisationstakt


Vorteile:

· Entsprechende Verbindungskabel brauchen prinzipiell nur aus wenigen Leitungen zu bestehen (Sende-, Empfangs-, Masse- und Steuerleitung).

· Da keine Beeinflussung durch andere Kabel möglich ist, sind lange Übertragungsstrecken möglich.

· Einfache Erweiterung zur Empfangsmöglichkeit.

· Für bestimmte Anwendung kann auf das vorhandene Telefonnetz zurückgegriffen werden (Modem).


Nachteile:

· Daten müssen erst aufbereitet werden, bevor sie übertragen werden können. Danach muß wieder eine Rückübertragung in das alte Format erfolgen.

· Die Übertragungsrate liegt weit unter der von parallelen Schnittstellen.


Einsatzbereiche der Seriellen Schnittstelle:


Drucker, Plotter, Diskettenlaufwerk, Joystick, weiterer Computer (zum Datenaustausch).

2.5 Schnittstellenkarten


Produkt

Kurzcharakteristik

Preis inkl. Ust.

Schnittstellenkarte



16-Bit Schnittstellenkarte

Serielle Schnittstellen:

-4 serielle Schnittstellen (RS232)

-16 Byte FIFO pro Schnittstelle

Parallele Schnittstellen:

-3 parallele Schnittstellen (2 bidirektional)

Gameport Schnittstellen:

-1 Gameportschnittstelle

Sonstiges:

-16 Bit-Karte

-IRQs von 3-15 steckbar

-alle Schnittstellen aktivier-/ abschaltbar

ATS 690,-

Vision Systems

VS-200/PCI

PCI-Schnittstellenkarte mit zwei seriellen Schnittstellen (RS232), 2xUART-Chip 16550C, PCI Plug & Play, nur ein Interrupt pro Karte, max. 921 kbit/s, kompatibel zu DOS, Windows 3.x, Windows95, NT, OS/2, Unix, Linux

ATS 1092,-

Vision Systems

VS-4COM/TURB



ISA-Schnittstellenkarte mit vier seriellen Schnittstellen, UART-Chip 16550A kompatibel, IRQ 2-7 und 10-15, shared interrupt, zwei bidirektionale und eine EPP/ECP parallele Schnittstellen, bis 460800 bit/s, keine Treiber, da nativer Support in Windows 3.1, Windows95, Windows NT, OS/2

ATS 1800,-

Vision Systems

VS-800/PCI


PCI-Schnittstellenkarte mit acht seriellen Schnittstellen (RS232), 2xUART-Chip 16550C, PCI Plug&Play, nur ein Interrupt pro Karte, max. 921 kbit/s, kompatibel zu DOS, Windows 3.x, Windows95, NT, OS/2, Unix, Linux

ATS 4380,-

Digi

ACCELE-P8A


ISA-High-Speed Schnittstellenkarte mit acht seriellen Schnittstellen, RISC-Prozessor, 16 MHz, 128 KByte RAM, bis 230400 bit/s, Anschlussbox mit 8xDB25-Stecker

ATS 10572,-






2.5 Universal Serial Bus – USB


Die benutzerfreundliche Anschlußtechnik für PC-Peripherie


Schon seit einigen Jahren diskutiert die PC-Branche über eine neue Verkabelungstechnik zwischen PC und Peripheriegeräten, die den Kunden das Leben leichter machen soll: der

Universal Serial Bus (USB). Die Idee ist bestechend: Mit einem einheitlichen Steckertyp lassen sich bis zu 126 Peripheriegeräte am PC anschließen und betreiben. Dies gilt nicht nur für klassische PC-Peripherie (Monitor, Tastatur, Maus, Drucker), sondern auch für z. B. Telefone, externe Fax- und Datenadapter oder Videokameras. Der heutige Kabelsalat mit unterschiedlichen Steckern hat mit USB ein Ende.


Die Unternehmen, die für dieses Thema Pate gestanden haben (Intel, Microsoft, DEC, IBM, NEC, Compaq und Northern Telecom), hatten neben dem Komfort für den Kunden natürlich auch ihr eigenes Geschäft mit Hardware, Software und Endgeräten im Fokus, denn für USB sind leistungsfähige PCs, geeignete USB-Controller und entsprechende Treiber erforderlich. Erste PCs mit USB-Schnittstellen sind bereits verfügbar. Ins Betriebssystem integrierte

USB-Treiber wird es mit Windows 98 geben.

2.5.1 Kundennutzen


Ein wesentlicher Vorteil des USB liegt im echten Plug and Play, d. h. USB erkennt die

angeschlossenen Peripheriegeräte automatisch und sorgt auch für eine automatische

Konfiguration. Das An- und Umstecken von Peripheriegeräten kann bei laufendem PC auch während einer Anwendung erfolgen (Hot Plugging). Es müssen in der Regel keine geräteindividuellen Treiber installiert werden. Ein Neustart des PCs ist ebenfalls nicht erforderlich. Da lediglich der USB-Controller einen Interrupt im PC verwendet, entfällt die lästige Sucherei nach freien Interrupts, die ja bei herkömmlichen Einsteckkarten oft zu Problemen führt.

Für viele Schreibtische bietet USB einen weiteren Vorteil: Die Peripheriegeräte müssen nicht zwangsläufig an der PC-Rückseite angeschlossen werden. Von dort läuft lediglich ein USB-Kabel zu einem USB fähigen Peripheriegerät (z. B. einer USB-Tastatur), welches dann seinerseits den Anschluß weiterer Geräte erlaubt (z. B. einer Maus) = sog. Free Plugging. Insofern können bestimmte Geräte mit USB-Anschluß gleichzeitig als Multiplikator für weitere Geräte dienen. Diese Verteiler innerhalb des USB werden als Hubs bezeichnet.

2.5.2 Technische Details


Neben den bereits genannten Merkmalen sind noch einige technische Charakteristika des USB zu nennen: die Bus-Topologie, die Pipe-Kommunikation, die Datentransferarten sowie die Bandbreite des USB.


· Bus-Topologie


Der USB ist, obwohl der Name dies suggeriert, kein Bus im klassischen Sinne. Die

Topologie des USB wird am besten durch den Begriff Verteilter Stern beschrieben d. h. die

einzelnen Peripheriegeräte (die sogenannten Devíces) werden sternförmig an verteilten

Verbindungspunkten (den sogenannten Hubs) angeschlossen. Identifiziert werden diese

Peripheriegeräte jedoch wie an einem Bus üblich, über linear verteilte Adressen, die unabhängig von der Existenz dieser Verbindungspunkte sind. Die Länge des Kabels zwischen einem Hub und einem Peripheriegerät darf maximal 5m betragen. Der PC, an dem die Hubs bzw. die USB-Geräte angeschlossen sind, ist verantwortlich für die Kommunikation zwischen den einzelnen Geräten. So können USB-Geräte untereinander nur über den PC (den sogenannten Host) als Initiator der Kommunikation Daten austauschen. Der eigenständige Datentransfer zwischen USB-Geräten ohne geeignete Host-Software ist nicht möglich.


· Pipe-Kommunikation


Die Treiber-Software im PC stellt zur Kommunikation mit den USB-Geräten die

sogenannten Pipes zur Verfügung. Dies sind logische Übertragungskanäle, in denen die

Daten vom Device zum Host und umgekehrt transportiert werden. So muß der

Programmierer eines Host-Treibers nicht die Register eines Peripherie-Controllers direkt

programmieren, sondern er hat die Möglichkeit, das externe USB-Gerät über einfache

Pipe-Funktionen anzusteuern.



· Datentransferarten


Wie die herkömmlichen PC-Karten und Peripheriegeräte erfordern auch USB-Geräte unterschiedliche Steuerungs- und Datenübertragungsmöglichkeiten. So gibt es Geräte, die eine definierte Bandbreite des USB erfordern, damit kein Abriß des Datenstroms erfolgt (z. B. ISDN-Geräte, USB-Kameras). Andere erfordern sofortige Reaktionen innerhalb kürzester Zeit (z. B. Maus). Diese Anforderungen werden durch die Bereitstellung verschiedener Datentransferarten erfüllt: isochron, bulk, interrupt und control.


· Bandbreite


Der USB hat eine Bandbreite von 12 Mbit/s, d. h. er ist mit der Bandbreite des SCSI-1 (10 Mbit/s) vergleichbar. Er ist somit für langsame Peripheriegeräte wie Maus, Tastatur bis hin zu langsamen SCSI-Geräten (z. B. Scannern) oder komprimiertem Video einsetzbar.

Weiterhin unterscheidet man zwischen Low-Speed und High-Speed USB-Controllern.

High-Speed USB-Controller unterstützen die volle Bandbreite des USB (d.h. 12 Mbit/s).

Low-Speed USB-Controller unterstützen lediglich 1,5 Mbit/s, sind aber kostengünstiger

und daher z. B. für Tastaturen und Mäuse geeignet.



Zusammengefaßt gibt es folgende Vorteile und Neuerungen von USB:


· Dank „Plug and Play“ wir die Hardware automatisch erkannt und eingerichtet.

· Geräte-Erweiterung bzw. -Entfernung auch bei laufenden Betrieb („Hot Plug“)

· Übertragungsrate bis 12 MB/s

· Ein Anschluß für alle Geräte

· Integration von Telefon

· Größere Erweiterungsmöglichkeit (bis 127 Geräte, 5 Meter Kabel,…)

· Hardware-Resourcen sparend: USB Controller benötigt nur einen IRQ


Der Nachteil liegt darin, daß man alte Komponenten nicht weiter verwenden kann.



Serielle Schnittstelle

115 Kb/s

USB (low speed)

1,5 Mb /s

Parallele Schnittstelle

8 Mb/s

USB (full speed)

12 Mb/s








Einsatzbereiche der USB-Schnittstelle:


Überall dort wo die serielle und parallele Schnittstelle eingesetzt wird.


2.6 IRDA
2.6.1 Allgemeines über Infrarot


Infrarotstrahlung hat eine Lichtwelle mit einer Länge von 700 nm bis 1600 nm. Die Wellenausbreitung ist kontrollierter als Funkwellen und daher abhörsicherer. Die Reichweite dagegen ist wesentlich geringer. Infrarot beeinträchtigt keine anderen elektromagnetischen Geräte und ist demnach auch störungsunanfälliger gegen


· elektromagnetische Störungen

· Gewitter

· Stromleitungen

· andere Geräte


Dagegen anfällig ist eine IR-Übertragung von Licht und anderen IR-Sendern. IR-Technik ist kostengünstiger als Glasfaserverbindungen.

Nachfolgend eine kleine Tabelle zum Vergleich von Übertragungstechniken.


Kriterium

Funk

Infrarot

Kupfer

Glasfaser

Reichweite

groß (durch Wände)

gering < 10m

groß

groß

Ausbreitung

kontrolliert

kontrolliert abhörsicher

kontrolliert

kontrolliert

Störungsanfällig gegen

Gewitter, Stromleitungen, elektrische Geräte

Tageslicht

Gewitter, Stromleitungen



Kosten

hoch

gering

mittel

hoch


Anwendungen der Infrarotschnittstelle:

Infrarot-Tastaturen, Infrarot-Mäuse, Infrarot-Joysticks, Verbindung von Handy mit Computer -> damit kann man z.B mit dem Computer über das Handy im Internet surfen, Faxen, E-Mails versenden.



2.6.2 Was ist IrDA ?


IrDA steht für Infrared Data Association. IrDA ist eine Standardisierung der IR-Datenübertragung die 1993/1994 von Temic Telefunken und Hewlett Packard gegründet wurde. Das Konsortium hat schon über 100 Mitglieder weltweit. Man kann für $6000 executiv Member werden und für bereits $500 die Specifikation documents erlangen.


Der IrDA Standart teilt sich in zwei Teile:


· SIR (Serial Infrared) IrDA V1.0

Diese Technik verwendet HP schon seit langen in ihren Geräten. Übertragungsgeschwindigkeiten der gängigen UART´s sind

möglich. (minimal 9600 bps und maximal 115200 bps).


· FIR (Fast Infrared) IrDA V1.1

Der etwas schnellere Standart mit Geschwindigkeiten bis zu 4 Mbit/s.


In Zukunft sollen sogar Übertragungsgeschwindigkeiten bis zu 10 Mbit/s möglich sein und eine Punkt zu Mehrpunktverbindung duch diffuse Ausstrahlung von IR.

2.7 Kriterien für den Kauf von Schnittstellen


· Preis

· Anzahl der Anschlüsse (z.B. 4 mal parallel, 2 mal seriell)

· Übertragungsrate

· ISA- oder PCI-Bus

· Mitgelieferte Treiber

· Bei paralleler Schnittstelle prüfen ob ECP/EPP fähig





3. Liste kontaktierter Firmen:


Für INSTRUMENTATIONEN


National Instruments

Österreich-Vertretung:

National Instruments Ges.m.b.H

Plainbachstr. 12

5101 Salzburg-Bergheim

Tel: (43) 662 / 457990-0

Fax: (43) 662 / 457990-19

e-mail: [email protected]

www: www.natinst.com/austria


Material bekommen: Instrumentation Catalogue 1998 (864 Seiten)

Instrumentation Catalogue 1999

Demo-Software auf CD: LabVIEW 5.0


Intelligent Instrumentation

Österreich-Vertretung:

RH-Tech Handelsges.m.b.H

Senefeldergasse 11

1100 Wien

Postfach 106

Tel: (43) 1 / 6026371

Fax: (43) 1 / 6032295

Kontaktperson: M. Rohringer


Material bekommen: Factory View (->Produktkatalog)

RH-News 4/1998


Bitzer Digitaltechnik

Deutschland:

Postfach 1183

73601 Schorndorf

Telefon: (07181) 97880-10 – Telefax (07181) 97880-20

e-mail: [email protected]

www: www.bitzer-digitaltechnik.de


Für SCHNITTSTELLEN


Transtec

Österreich-Vertretung:

Transtec Ges.m.b.H

Handelskai 388/Top 633

1020 Wien

Telefon: 0222/7266090

Fax: 0222/7266090-99

e-mail: [email protected]

www: www.transtec.co.at

1. Instrumentationen
1.1 Allgemein


Die computerbasierte Datenerfassung eröffnet neue Möglichkeiten für vielfältige Messungen.

Instrumentationen werden von Ingenieuren und Wissenschaftlern verwendet, um elektrische Signale (Spannung, Strom, Energie) und physikalische Phänomene wie Temperatur, Druck, Geschwindigkeit und Schwingungen zu erfassen.. Weiters werden sie eingesetzt um virtuelle Meßsysteme aufzubauen. Diese Systeme werden in Forschung und Industrie eingesetzt, unter anderem für automatische Tests, Laborautomation, industrielle Steuerungen, Produktionssteuerungen und numerische Analysen.


Instrumentationen haben folgende Funktionen:


4. Daten erfassen/messen

5. eingehenden Daten analysieren

6. analysierte Daten mit der Software (z.B. LabVIEW) präsentieren


Die am meisten gemessenen Werte:

· Messen von hohen Spannungen und Stromstärken

· Frequenz, Druck und Dehnung

· Messung von dynamischen Signalen

· Temperaturmessung
1.2 Von Analog zu Digital

A/D- und D/A-Karten ermöglichen die Kommunikation des PCs mit analogen Geräten bzw. spannungs/stromgeführten Signalquellen. Insbesondere A/D-Karten dienen der Digitalisierung, Messung und Visualisierung von Spannungen und Vorgängen. D/A-Karten wiederum setzen digitale Eingaben in analoge Spannungen bzw. definierte Ströme um.


A/D- und D/A-Karten finden ihren Einsatz bei :


· Prozeßsteuerungen / Automatisierung

· Prozeßüberwachungen / Protokollierung

· Messungen im Labor

· Messungen in der Qualitätssicherung

· …..
1.2.1 Typische A/D-D/A Karte
1.2.2 Weitere A/D-D/A Karten für ISA- und PCI-Bus
1.3 Alles Digital


Digitale I/O-Karten eignen sich, um Schaltvorgänge von Digitalschaltungen auszulesen und zu erfassen. Ohne besondere Treiber bzw. Schutzelemente sind sie ausschließlich für Niederstromlasten einsetzbar.

Digitale I/O- und Relaiskarten schalten externe Stromkreise vom PC aus und können Schaltvorgänge im PC erfassen.
1.3.1 Digitale I/O und Relaiskarten
1.4 Software


Was letztlich den entscheidenden Vorteil eines Computers in der Meß- und Automatisierungstechnik ausmacht, ist die Software, die zur Integration des Computers mit Meß- und Steuerungshardware eingesetzt wird. Ohne die Integrationssoftware können das Potential und die Vorteile von computerbasierten Meß- und Automatisierungssystemen nie ausgeschöpft werden.
1.5 Mikrosekundengenaue Echtzeit-Verarbeitung unter Windows?
1.6 Kriterien für den Kauf von Instrumentationen


· Einsatzort

· Form (Länge: halb, dreiviertel oder voll; Bauhöhe; Abschirmung, Kontaktschutz)

· Veränderbare I/O-Adressen, Interrupts und DMA´s (bei Laptops oft Einschränkungen)

· Umsetzung des zu erfassenden Signals in die meßbare Spannungen (Verstärkermodule)

· Programmtools

· Beschreibung

· Preis

· Verfügbarkeit

· ISA- oder PCI-Bus
2. Schnittstellen
2.1 Allgemeines über Schnittstellen


Schnittstellen (Interface) sind immer dann zu beachten, wenn zwei unterschiedliche Geräte zusammenarbeiten sollen, z.B. Computer und Drucker. Damit diese peripheren Geräte auch mit dem Computer kommunizieren können, müssen sie in der Regel über ein Kabel, dem sogenannten Schnittstellenkabel, mit diesem verbunden werden.
2.2 Asynchrone – Synchrone Übertragung
2.3 Parallele Schnittstelle


Aus historischen Gründen bezeichnet man diese Schnittstelle auch als Centronic- Schnittstelle; die Firma Centronic hatte diese Form zuerst definiert und firmenintern normiert. Aufgrund dieser Entwicklung wird auch die entsprechende Steckverbindung mit dem Namen Centronic versehen.

Vorteile:

Nachteile:

Einsatzbereiche der Parallelen Schnittstelle:

Vor allen Dingen beim Betrieb von Druckern und Plottern an einen Computer.

2.4 Serielle Schnittstelle


Eine typische serielle Schnittstelle ist die Verbindung zwischen dem alten Morsetelegraph und den beiden Telegraphenleitungen. Die Übermittlung der in lange und kurze Töne kodierten Zeichen erfolgte nicht spontan (parallel), sondern nacheinander (seriell) durch Vorgabe von “kurz” oder “lang”. An der Empfangsstation steht das Zeichen somit erst nach einer gewissen Umwandlungszeit zur Verfügung; die seriell ankommende Information muß erst wieder in das richtige Format gebracht werden.

Vorteile:

Nachteile:

Einsatzbereiche der Seriellen Schnittstelle:

Drucker, Plotter, Diskettenlaufwerk, Joystick, weiterer Computer (zum Datenaustausch).
2.5 Schnittstellenkarten
2.5 Universal Serial Bus – USB


Die benutzerfreundliche Anschlußtechnik für PC-Peripherie


Schon seit einigen Jahren diskutiert die PC-Branche über eine neue Verkabelungstechnik zwischen PC und Peripheriegeräten, die den Kunden das Leben leichter machen soll: der

Universal Serial Bus (USB). Die Idee ist bestechend: Mit einem einheitlichen Steckertyp lassen sich bis zu 126 Peripheriegeräte am PC anschließen und betreiben. Dies gilt nicht nur für klassische PC-Peripherie (Monitor, Tastatur, Maus, Drucker), sondern auch für z. B. Telefone, externe Fax- und Datenadapter oder Videokameras. Der heutige Kabelsalat mit unterschiedlichen Steckern hat mit USB ein Ende.
2.5.1 Kundennutzen
2.5.2 Technische Details


Einsatzbereiche der USB-Schnittstelle:

Überall dort wo die serielle und parallele Schnittstelle eingesetzt wird
2.6 IRDA
2.6.1 Allgemeines über Infrarot


Infrarotstrahlung hat eine Lichtwelle mit einer Länge von 700 nm bis 1600 nm. Die Wellenausbreitung ist kontrollierter als Funkwellen und daher abhörsicherer. Die Reichweite dagegen ist wesentlich geringer. Infrarot beeinträchtigt keine anderen elektromagnetischen Geräte und ist demnach auch störungsunanfälliger gegen

· elektromagnetische Störungen
· Gewitter
· Stromleitungen
· andere Geräte

2.6.2 Was ist IrDA
2.7 Kriterien für den Kauf von Schnittstellen

· Preis
· Anzahl der Anschlüsse (z.B. 4 mal parallel, 2 mal seriell)
· Übertragungsrate
· ISA- oder PCI-Bus
· Mitgelieferte Treiber
· Bei paralleler Schnittstelle prüfen ob ECP/EPP fähig

Der Autor hat leider keine Quellen genannt.

Direktor Schulnote.de

Anna

Autor dieses Referates

Informatik
Schulfach

0 .
Klasse - angegeben vom Autor
0 ,0
Note - angebenem vom Autor


0,00

Note 6Note 5Note 4Note 3Note 2Note 1
Welche Note gibst Du?

Loading…
0
Aufrufe deses Referates
0
lesen gerade dieses Referat

TCP IP-Protokolle und Dienste
Edward Albee
Milben
Mitochondrien
Viren
AIDS Aufbau des HIVirus
Erkenntnisse über AIDS
Was ist AIDS
Alkohol und der Mensch
Aufbau und Wachstum Bakterien
Darstellung verschiedener Sehsysteme
Termiten – Isoptera
Das Auge
Natürliche Zuchtwahl
Funktion des Gehörsinnes
Das menschliche Gehirn
Der Gedanke der Urzeugung
Diabetes Zuckerkrankheit
Die Tropen
Dinosaurier
Elektrosmog
Gentechnik in der Landwirtschaft
Hormone
Parthenogenese
Anatomie des Kehlkopfes
Kommunikation von Bakterien
Konrad Lorenz Verhaltensforscher
Entstehung von Krebs
Ökosysteme in der Tiefsee
Parasitismus
Beschreibung einzelner Parasitenarten
Pest im Mittelalter
Photosynthese
Heroin
Ringelwürmer
Gentechnologie Grundlagen
Alternative Landwirtschaft
Die Medizin im antiken Rom
Der Traum und die Traumpsychologie
Die chemische Bindung
Bohrsches Atommodell
Brom Eigenschaften
Halogene
Der pH-Wert – pH Messtechnik
Chemische Schädlingsbekämpfung
Atomvorstellungen
Benzin
Fettverseifung
Kalk
Natronlauge Sodaherstellung
Grundlagen der Nuklearphysik
Fotographie
Entdeckung des Atoms
Gegenwartsliteratur der Mythos
Das Ikosaeder
Parallele Programmabläufe
Burleske
Alfred Andersch Literaturbesprechung
Besuch der alten Dame
Biographie Erich Kästners
Friedrich Dürrenmatt Literaturbespr…
Georg Büchner Literaturbesprech…
Wolfgang Borchert Literaturbesprechung
Bertolt Brecht Literaturbesprechung
Friedrich Hebbel Literaturbesprechung
Biographie Johann Nepomuk Nestroy
Ernst Theodor Amadeus Hoffmann Liter…
Max Frisch Literaturbesprechung
Die Blechtrommel
Die Bürger von Calais
Carmen Literaturbesprechung
Das Cafe der toten Philosophen
Eichendorff-Marmorbild
Das Tagebuch der Anne Frank Lietratu…
Demian
Der abenteuerliche Simplicissimus
Der Begriff Heimat
Der einsame Weg
Der Name der Rose – Umberto Ecos
Der Realismus
Der Talisman
Georg Büchner Dantons Tod
Deutsche Satire – Vertreter
Die Angst des Tormannes vor dem Elfm…
Die letzten Kinder von Schewenborn
Die Schwarze Spinne
Das Leben des Galilei – Brecht
Draußen vor der Tür
Effi Briest
Emil Kolb
Emil Erich Kästner
Expressionismus
Friedrich Dürrenmatt – Der Verdacht
Ferdinand Raimund
Die Feuerprobe
Fräulein Else
Frauenliteratur
Frühlings Erwachen Literaturbesprec…
The Good Earth
Gegenströmungen zum Naturalismus
Generationenkonflikt in der Literatur
Nicht alles gefallen lassen
Egmont
Goethe als Wissenschaftler
Franz Grillparzer
Hackl Erich
Heinrich Heine
Hermann Hesse Jugend
Homo Faber – Der Steppenwolf
Hugo von Hofmannsthal
Heinrich von Kleist
Henrik Ibsen
Ich bin ein Kumpel
Die Insel des vorigen Tages
Kafka Literaturverzeichnis
Franz Kafka – Das Schloss
Biographie von Franz Kafka
Klassik Literaturbesprechung
Lange Schatten
Gotthold Ephraim Lessing
Liebelei
Literatur der Arbeitswelt
Zeitkritische Literatur im 1. Weltkr…
Literaturmappe Gottfried Keller und …
Biedermeier
Johann Wolfgang von Goethe
Hermann Hesse
Max Frisch Biografie
Analyse Monolog von Faust
Trostlose Monotonie eines Arbeitsall…
Nathan der Weise – Die neuen Leiden…
Neue Sachlichkeit
Nicht nur zur Weihnachtszeit
Ödön von Horvath
Peter Handke
Peter Schlemihls wundersame Reise
Der Prozeß – Franz Kafka
Goerge Orwell 1984
Romantik
Romantik 1795-1835
Friedrich Schiller
Friedrich Torberg – der Schüler
Spielplatz der Helden
Sturm und Drang
Katherine Mansfield: The Dolls House…
Kurt Tucholsky
Unterm Rad von Hemann Hesse
Zukunftsvisionen – Utopien
Vergangenheitsbewältigung
Von Mäusen und Menschen
Vormärz, Junges Deutschland
Richard Wagner
Weh dem der lügt
Bürgerlicher Realismus
1984 – Orwell
Reise um die Erde in 80 Tagen
Maturavorbereitung – Deutsch
Wiener Aktionismus
Analyse rhetorischer Texte
Antike
Arthur Schnitzler Werke
Die Aufklärung
Bertolt Brecht Biographie
Heinrich Böll
Macht der Boulevardpresse
Brennendes Geheimnis
Chagall Biografie und Werke
Mutter Courage und ihre Kinder
Wiener Biedermeier
Datenautobahn
Der Kriminalroman
Die Ehe des Herrn Mississippi
Die Globalisierung
Ilse Aichinger – Die größere Hoffn…
Die Judenbuche – Annette von Droste-…
Die Rolandsage
Dshamilja Tschingis Aitmatow
Friedrich Dürrenmatt Lebenslauf
Dürrenmatt und die Komödie
Die Eisenbahn
Der Expressionismus
Werner Bergengruen – Die Feuerprobe
Franz Kafkas Lebenslauf
Frühlingserwachen von Frank Wedekind
Geschichte des Internets
Die Presse und das Pressewesen
GreenPeace Referat
Der Trend zur Globalisierung
Hermann Hesse Biographie und Werke
Hermann Hesse Kinderseele
Ödön von Horvath – Jugend ohne Gott
Johann Wolfgang von Goethe wichtigst…
Der kaukasische Kreidekreis
Lebenslauf Milan Kundera
Bildende Kunst
Das Drama
Literatur im Mittelalter
Deutsche Literatur im Mittelalter
Literarische Entwicklung ab 1945
Gerhart Hauptmann Biographie
Medienkunde
Die Merowinger
Naturalismus – Hauptvertreter
Naturalismus Hintergrund
Die neuen Rechtschreibregeln
Die Nibelungen Sage
Olympische Spiele
Richard Wagner Parsifal
Realismus
Die Rede
Sansibar
Friedrich Schiller – Don Carlos
Die Welt der Science Fiction
Der Gute Mensch von Sezuan – Brecht
William Shakespeare Biographie
Siddharta
Theodor Fontane – Der Stechlin
Stefan Heym Schwarzenberg
Steppenwolf Hermann Hesse
The Lord of the Rings
Utopien in der Literatur
Ferdinand von Saar Biographie
Warten auf Godot
Wolfgang Borchert Lebenslauf
Wilhelm Tell – Schiller
Wirtschaftsordnungen
Die Verantwortung des Wissenschaftler
Literatur in der Zwischenkriegszeit
Preußen – Gescheiterte Revolution v…
Interviewtechniken Ideenfindung
Nationalsozialismus – Faschismus
Die griechischen Sagen
Die 68er Bewegung
Ernst Theodor Wilhelm Hoffmann – s…
Die Klassik Literatur
Zustandekommen von Vorurteilen
Arbeitslosigkeit
Kollektives Arbeitsrecht
I2C am 80C552 Microprozessor
Cray-Code-Zähler
Hardware für Digitale Filter
Adressierungsarten
Fehlersuche auf Integrierten Schaltk…
Grundschaltungen des JFET
Interrupts
Feldeffekttransistor – JFET
Logikfamilien
Logische Elektronik
PN-Übergang – Halbleiter – Diode
Luftdruckmessung
Dimmerschaltung
Temperaturmessung
IEC-Bus – comp.gest Meßsystem
Messwertaufnehmer
Serielle Datenübertragung
Fuzzy-Logic
Amerikas Westen
Umweltbewusste Energiegewinnung
Zusammenfassung Globalisierung
Bundesrepublik Deutschland
Artificial Intelligence
Doing Business in Japan
Production Technique
Mount Everest – Kilimanjaro – Mc Kin…
New Zealand – Land of the Kiwi
All quiet on the western front
All the kings men
Animal Farm
Animal Farm – Georg Orwell
Tolstoy Anna Karenina
Rain Man
The Call of the Wild
The Catcher in the Rye
Ernest Hemingway For Whom the Bell T…
Count Zero
John Briley Cry Freedom
One Flew Over the Cuckoo s Nest
Marylin Sachs The Fat Girl
William Faulkner As I lay dying
A Farewell to Arms
The invisible man
John Knowles A seperate Peace
A midsummer nights dreamA midsummer …
Of Mice and Men
Harry Sinclair Lewis Babbitt
The House of the Spirits
Little Buddha
The Pearl
Walkabout
Acid Rain
Principles of Marketing – Advertising
Alcohol and Tobacco
Australia
Bill Gates Background information
England and the English
Finance in Britain
Canada
The development of letters and books
Drug Takers
Engines
The Future
The Existence of God
Expert Systems Artificial Intelligence
The first art
The beauty of fractals
From Gliders to Rockets
George Orwell Nineteen Eighty-fou
Heat Treatment of Steel
Hemp
Histroy of the English language
Television
Divided Ireland
Nineteen eighty-four
Production of Iron
Television
The Channel Tunnel
The Client
Internet
The moving finger
The Red Pony
The X-Files
Tombstone
Voices Across the Earth
Kurt Vonnegut
Wire Pirates
Collection of english workouts
Investing in poeple
Economic backgrounds of the Gulf cri…
American Revolution
Virgil The Aeneid
Autism
Die Schweiz
Die sieben Weltwunder
Der Alpentransit
Das Sonnensystem
Die Sterne
Bevölkerungsproblem Chinas
Bodenkundewissenschaften in der 3.Welt
Prachtstraßen in Wien
Paris
Endogene Kräfte – Vulkane
Energie – Gestern Heute Morgen
Entstehung des Erdöls
Japan – Geographische Daten
Entstehung von Erdbeben
Geologie Österreichs
Grönland
Geschichte der Agrarwirtschaft
Ökologische. Belastungen d. Tourismus
Polarlichter
Vulkanismus
Berliner Mauer
Computer im Militärwesen
Demokratie – Ursprung und Entwicklung
Das Burgenland in der Zwischenkriegs…
Die industrielle Revolution in Deuts…
Vormärz Metternichsche Staatensystem
WBRS-Referat Gerichtsbarkeit
Wiener Kongress Metternichs Polizeis…
Der Erste Weltkrieg
der erste Weltkrieg
Der Erste Weltkrieg
Der 2.Weltkrieg
Kriegsverlauf von 1942-1945
Geschichte ab 1848
Alexander der Große
Wien in der Donaumonarchie
Der amerikanische Sezessionskrieg
Weltbilder
Verfassungsstaat – Ausgleich mit Ung…
Außenpolitik unter Adolf Hitler
Die Geschichte der Südslawen am Bal…
Balkankonflikte
War in Bosnia – Herzegowina – a review
Biologische Kriegsführung
Bundeskanzler Engelbert Dollfuß
Cäsars gallische Ethnographie
Geschichte Chinas
Christenverfolgung im Römischen Reich
Rettung der dänischen Juden
Das faschistische Italien
Tatsachenbericht des jüdischen Gesc…
Der Aufstieg Japans
Der Golfkrieg
Der kalte Krieg
Der Nahostkonflikt
Der spanische Bürgerkrieg
Der Deutsche Widerstand
Die zweite Republik
Österreich unter den Babenbergern
Die französische Revolution
Geschichte Frankreichs
Die Kelten
Die lateinische Sprache
Die Phönizier
Die Schlacht von Stalingrad
Die Westslawen
Widerstand gegen Hitler und das At…
Ende des Kolonialsystems in Afrika
Die Ausbildung der Konfessionen
Die Entwicklung im nahen Osten
Faschismus und Nationalsozialismus
Judenverfolgung
Kosovo
Die Geschichte Der Atombombe
Geschichte Jugoslawiens
Griechenland – geographisch und öko…
Griechenland vor den Perserkriegen
Die Grund- und Freiheitsrechte
Die Freiheitlichen und Rechtsextremi…
Die indianischen Hochkulturen Amerikas
Der Imperialismus
Deutsche Kolonien
John Fitzgerald Kennedy
Judenverfolgung der NSDAP
Jugend unter dem Hakenkreuz
Jugend, Schule und Erziehung im 3. R…
Das Königtum im Mittelalter
Geschichte Koreas vor dem 2. WK
Der Koreakrieg
Lebenslauf von Adolf Hitler
Das Lehnswesen im Mittelalter
Das Erbe des Mittelalters und der We…
NATO Referat
Otto von Bismarck
Pariser Vorortverträge
Der Fall Barbarossa
Pol Pot
Der Faschismus in Rom
Das sowjetische Experiment
Die Russische Revolution von 1917
Rolle der Schweiz im zweiten Weltkrieg
Die SS und ihr Krieg im Westen
Die Trajanssäule
Die Außenpolitik der USA
Der Erste Weltkrieg
Die Wandmalerei Kalk
Alexanders Weg zur Größe
Der Erste Weltkrieg
Zentralisierung Entstaatlichung NS R…
Zivilgerichtsbarkeit
Wie sich der Mensch aus dem Tierreic…
Bürgertum in Frankreich im 18. Jahr…
Die Europäische Union – EU
Geschichte – Die Entstehung von Hoc…
China
Die Ringstraße
Islamische Kunst in Spanien
Die Römer und die Philosophie
Augustinus – Kirchenvater und Philos…
UHF–und-Mikrowellen-Messtechnik
Datenübertragung – Begriffe
Compilerbau
Datenbankserver – SQL
Großrechner
Kryptologie
Magnetspeicher
Optische Nachrichtensysteme mit Lich…
Monitore und Grafikkarten
Netzwerktechnik
Windows NT Ressourcenverwaltung
Objektorientierte Programmierung
Plotter und Drucker
AMD-K6-III Prozessor
Einführung in die fraktale Geometrie
Matura Mathematik
Mathematik Zusammenfassung
Mathematik der Funktionen
Funktionen Mathematik
Wahrscheinlichkeitsrechnung
Maturamappe Mathematik
Referat-Albert-Einstein
Alternativenergiegewinnung
Doppler-Effekt
Der-Delphi-Report
Grundlagen-zum-Thema-Strom
Gravitationsfeldstärke
Optik-Referat
Kernfusion–Wasserstoffbombe
Laser
Die-Quantentheorie
Der-Stirlingmotor
Sternentwicklung
Antimaterie
Kernspaltung
Batterien-Akkumulatoren
Explosivstoffe
Flammenfärbung-Feuerwerke
Natürliche-Radioaktivität
Modell-für-elektrische-Leitungsvorg…
Photographie
Radioaktivität
Raketenantriebe
James-Joyce-The-Dead
Reibung
Der-Saturn
Solarzellen
Kommutierung
Photovoltaik
Schwingungen-und-Wellen
Chaos
Liturgiegeschichte
Die Spieler im Systemspiel
Schutz für Dateien
Aufwandschätzung
Ausgeglichene Bäume
AVL-Bäume
Betriebssysteme
Binäre Bäume
Der Algorithmus von Bresenham
Computerviren
Concurrency-Problem
3D-Grafik

Insgesamt 513 Referate von Anna

YKM.de ✔ Quickly Shorten Url

YKM.de ✔ Quickly Shorten Url

ykm.de/SN_Inf_5591

Diese short-URL bringt Dich direkt zu  Biographie Referate auf schulnote.de.
Teile Sie mit Deinen Freunden.

Diese Suche hilft Dir, alles auf den Seiten von schulnote.de zu finden. In den Schulfächern kannst du Deine Suche verfeinern, in dem Du die Tabellensuche verwendest.