S&T (Super Tehnology)

В результате позитивной апробации работоспособности оборудования было принято решение о дальнейшей его
модернизации с целью расширения функциональности.

Качественно новым скачком в исследовании послужило дальнейшее усовершенствование осциллографа и его перевод на микроконтроллерную базу.

В результате поиска и всестороннего анализа различных микроконтроллеров, представленных на рынке радиоэлектронной продукции было отсеяно множество вариантов и выбран один наилучший с учетом поставленных требований.

Наиболее подходящим микроконтроллером для разработки осциллографа оказался ATmega16. Данный микрокотроллер включает в себя богатый ассортимент квазидвунапрваленных линий ввода/вывода для организации опроса подключаемых датчиков, два 8-ми разрядных таймера/счетчика для организации таймаутов работы датчиков для обнаружения неполадок. Один 16 разрядный таймер/счетчик для отсчета времни между срабатываниями датчиков, универсальный синхронно/асинхронный приемопередатчик для организации связи с персональным компьютером, что дает возможность огранизовывать полностью автоматизированное компьютерное моделирование и проведение экспериментов с последующей обработкой и визуализацией полученных данных во время эксперимента. К преимуществам данного микроконтроллера также нужно отнести наличие встроенного аналого-цифрового преобразователя, позволяющего получать не только битовую информацию с датчиков (0 или 1), но и значения в диапазоне от 0 до 1024, что может преобразовываться программно в необходимые для последующих расчетов данные значений сопротивления, напряжения, тока и т.д. Общая функциональная схема микроконтроллера изображена на рис. 5.

Огромным преимуществом использования микроконтроллера является возможность перепрограммирования его алгоритмов работы, что дает возможность наращивать и изменять функции осциллографа без изменения принципиальной схемы.

Данный микроконтроллер собран по Гарвардской архитектуре - т.е. имеет сокращенный набор простейших команд, время выполнения которых очень мало по сравнению с другими архитектурами что позволяет существенно повысить частоту опроса датчиков. Это ведет к увелечению точности прибора и уменьшению погрешностей измерения.
получить реальную производительность в 3,2 МГц.
После первичной обработки данных, полученых в результате эксперимента, микроконтроллер может передавать данные в персональный компьютер по стандартному протоколу RS-232 благодаря встроенному модулю.

На базе этого микроконтроллера был собран прототип базы для исследования быстропротекающих процессов с двумя режимами работы. Первый режим позволяет опрашивать одновременно 8 датчиков с реальной частотой 3,2 МГц, второй режим - 16 одновременно опрашиваемых данных с частотой 2 МГц. Продолжительность выполняемых исследований (за один цикл) зависит от внешнего задающего кварцевого резонатора (от 100 кГц до 16 МГц), запрограммированного в микроконтроллере делителя (от 1 до 1024) и разрядности используемого в микроконтроллере счетчика (при шестнадцатиразрядном счетчике количество тактов работы микроконтроллера равно 65536, при восмиразрядном - 256 тактов).

Разработанная схема позволяет управлять ходом ведения лабораторных исследований как непосредственно с базового блока, так и дистанционно через специально разработанный программный интерфейс.

Таким образом, на данном этапе существует рабочее место, управляемое как напрямую, так и дистанционно, позволяющее подключать различные датчики, необходимые для получения тех или иных параметров быстропротекающих процессов.

Дальнейшими направлениями исследований является разработка датчиков в зависимости от специфики проводимых исследований.