analogger sistem de monitorizare, înregistrare şi ... · sistemul de achizi ţie, transmisie si...

ANALOGGER

Sistem de monitorizare, înregistrare şi transmisie a datelor hidrometrice din captările secundare

Sistemul de achiziţie, transmisie si conversie a datelor

ANALOGGER

ANALOGGER este un sistem de măsurare, memorare şi transmisie, destinat

aplicaţiilor care vizează urmărirea unor mărimi de interes în puncte care sunt izolate din

punct de vedere energetic (captări secundare de apă). Acesta constă dintr-un modul de

conversie analog - digital (IAN-M ) şi un modul de conversie digital - analogic (INA-M ).

Cele două module comunică între ele prin intermediul unor modem-uri radio de mică putere (de tip ZRT870TR-1). Fiecare modul memoreaza local datele de care dispune, la intervale de

timp setabile.

• Modulul IAN-M este destinat amplasării în locaţii îndepărtate, izolate. Are un consum

mediu scăzut şi se alimentează dintr-un acumulator de 12V, cu capacitate de 7Ah.

Este dotat cu ceas de timp real, memorie flash pentru stocarea locală a datelor, interfaţă serială de comunicaţie cu un PC şi modem radio.

IAN-M are două canale externe de conversie analog - digitală (intrări de curent), Iin0 si Iin1.

Acestea convertesc curenţii de intrare (4 - 20mA) pe 24 de biţi. Valoarea digitizată a curenţilor pe

cele două intrări este transmisă radio către modulul INA-M. De asemenea, sunt transmise şi temperatura locală, valoarea tensiunii acumulatorului, valoarea tensiunii de alimentare interne şi informaţii care specifică anumite stări de eroare (data/ora invalide, tensiune mică la bornele

acumulatorului).

• Modulul INA-M este destinat colectării datelor transmise de către module de tip IAN-M şi joacă rolul unui dispozitiv de tip master. Este de asemenea dotat cu ceas de timp real, memorie

flash de stocare, interfaţă de comunicaţie cu un PC şi modem radio.

INA-M are două canale de conversie digital - analogică (Iout0 si Iout1 -ieşiri de curent) şi o

intrare de conversie analog - digitală auxiliară (Iin2), destinată preluării unui canal local de măsurare

a curentului în domeniul 4 - 20mA. Pe cele două canale de ieşire (4 - 20mA), INA-M reface

valorile transmise de către IAN-M, după cum urmează: - pe Iout0 se reface valoarea Iin0 ;

- pe Iout1 se reface fie valoarea lui Iin1, fie valoarea tensiunii acumulatorului din care se

alimentează IAN-M (setabil prin meniu).

Fiecare poziţie de memorie a modulelor este formată din 6 câmpuri. INA-M memorează în

primul câmp data şi ora măsurătorii. În câmpul 2 se memorează automat valoarea transmisă a Iin0. În

câmpul 3 se poate alege, din meniu, mărimea care se doreşte a fi memorată: fie canalul auxiliar

(local) de intrare (Iin2), fie canalul Iin1, transmis de IAN-M. În câmpurile 4, 5 şi 6 sunt memorate, în

ordine, temperatura la care operează IAN-M, tensiunea pe acumulatorul IAN-M, tensiunea internă de alimentare a IAN-M.

Utilizarea modulelor se face cu uşurinţă, folosind un laptop dotat cu interfaţă serială. Nu

este necesară o aplicaţie specială (un program de comunicaţie). Pentru aceasta se utilizează aplicaţia

HyperTerminal (Windows).

Datele extrase cu ajutorul Hyper-Terminal-ului pot fi reprezentate grafic cu ajutorul

aplicaţiei Microsoft Excel, sau orice altă aplicaţie de acest tip.

În figurile următoare sunt prezentate grafice ale unor mărimi monitorizate într-o aplicaţie

similară, instalată la Catedrala episcopală Curtea de Argeş. Primul grafic reprezintă evoluţia pe termen lung a temperaturii şi umidităţii relative a

aerului la suprafaţa feţei sudice a turlei.

Al doilea grafic reprezintă evoluţia aceloraşi mărimi în interval de o lună (Iulie, 2008).

Pentru reprezentare s-a utilizat aplicaţia Microsoft Excel.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

21.1

1.20

07 1

1:08

:06

01.1

2.20

07 0

9:14

:06

11.1

2.20

07 0

9:14

:06

21.1

2.20

07 0

9:14

:06

31.1

2.20

07 0

9:14

:06

10.0

1.20

08 0

9:14

:06

20.0

1.20

08 0

9:14

:06

30.0

1.20

08 0

9:10

:06

09.0

2.20

08 0

9:10

:06

19.0

2.20

08 0

9:10

:06

29.0

2.20

08 0

9:10

:06

10.0

3.20

08 0

9:10

:06

20.0

3.20

08 0

9:10

:06

30.0

3.20

08 0

9:10

:06

09.0

4.20

08 0

9:10

:06

19.0

4.20

08 0

9:10

:06

29.0

4.20

08 0

9:10

:06

09.0

5.20

08 0

9:10

:06

19.0

5.20

08 0

9:10

:06

29.0

5.20

08 0

9:10

:06

08.0

6.20

08 0

9:10

:06

18.0

6.20

08 0

9:10

:06

28.0

6.20

08 0

9:10

:06

08.0

7.20

08 0

9:10

:06

18.0

7.20

08 0

9:10

:06

28.0

7.20

08 0

9:10

:06

07.0

8.20

08 0

9:10

:06

17.0

8.20

08 0

9:10

:06

27.0

8.20

08 0

9:10

:06

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Variaţiile diurne ale temperaturii au valori de peste 25 grade Celsius.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

100

01.07.2008 00:10:06

02.07.2008 00:10:06

03.07.2008 00:10:06

04.07.2008 00:10:06

05.07.2008 00:10:06

06.07.2008 00:10:06

07.07.2008 00:10:06

08.07.2008 00:10:06

09.07.2008 00:10:06

10.07.2008 00:10:06

11.07.2008 00:10:06

12.07.2008 00:10:06

13.07.2008 00:10:06

14.07.2008 00:10:06

15.07.2008 00:10:06

16.07.2008 00:10:06

17.07.2008 00:10:06

18.07.2008 00:10:06

19.07.2008 00:10:06

20.07.2008 00:10:06

21.07.2008 00:10:06

22.07.2008 00:10:06

23.07.2008 00:10:06

24.07.2008 00:10:06

25.07.2008 00:10:06

26.07.2008 00:10:06

27.07.2008 00:10:06

28.07.2008 00:10:06

29.07.2008 00:10:06

30.07.2008 00:10:06

31.07.2008 00:10:06

10 15 20 25 30 35 40 45 50

Conectarea laptop-ului la cele două m

odule se face printr-un cablu serial 1:1 şi un conector de adaptare D

B9F

-RJ45/8. S

etările H

yperTerm

inal-ului sunt:

Setările

core

cte pentru

Hyp

erT

erm

inal

MODULUL IAN-M

Modulul IAN-M este destinat amplasării în captări secundare, în scopul măsurării,

memorării şi transmisiei datelor achiziţionate pe două canale analogice, în format 4-20mA.

Acesta este compus dintr-un modul de măsură şi un modem radio. Modulul este echipat cu

microcontroller, cu un ceas de timp real şi cu o memorie flash de 128kB.

Alimentarea interfetei IAN-M se face dintr-un acumulator 12V/7Ah, care îi asigură o

autonomie estimată de aproximativ 650 de zile, în condiţiile în care achiziţia datelor se face o dată

la fiecare 15 minute. Dacă achiziţia se face o dată la 5 minute, autonomia estimată este mai mare

de 220 de zile.

NOTĂ: Schimbarea acumulatorului din care se alimentează IAN-M trebuie făcută într-un

interval care să nu depăşească 60 de secunde. Dacă tensiunea de alimentare lipseşte mai mult de

60 de secunde, este posibil ca modulul să îşi piardă informaţia de dată şi oră (ceasul de timp real

poate să-şi piardă datele). La fel, intervalul între oprirea şi repornirea modulului din butonul ON-

OFF, nu trebuie să depăşească lungimea specificată. Pentru a genera un reset manual, este

suficient ca modulul sa fie oprit 1-2 secunde şi apoi repornit.

Cele două intrări analogice sunt calibrate pentru a prelua curenţi de intrare în domeniul 4-

20mA. Digitizarea informaţiei analogice se face cu ajutorul convertorului analog-digital încorporat

în microcontroller. Rezoluţia ridicată a convertorului (24 biţi) permite digitizarea cu mare precizie.

Fiecare măsurătoare este precedată de calibrarea convertorului, astfel încât influenţele date de

temperatura ambientală sunt diminuate corespunzător.

Ceasul de timp real cu care este echipat modulul are rolul de a furniza eticheta de timp a

măsurătorilor şi de a genera semnale de pornire a achiziţiei la intervale prestabilite, cuprinse între 1

minut şi 240 de minute.

Memoria de tip flash este suportul pe care modulul stochează atât datele de parametrizare,

cât şi rezultatele măsurătorilor. Spaţiul de memorare al măsurătorilor este de 20.000 de locaţii, fiecare locaţie fiind alcătuită din 6 octeţi. Dacă intervalul de măsură este fixat la 30 de minute,

atunci se vor înregistra 10.000 de ore, adică un interval de aproximativ 416 zile. În cazul în care

acest interval este depăşit, rezultatele noilor măsurători se scriu peste cele mai vechi măsurători, în

aşa fel încât în buffer-ul circular sunt prezente întotdeauna ultimele 20.000 de înregistrări, adică respectiv ultimele 416 zile (conform exemplului).

Modulul este dotat şi cu două interfeţe seriale, UART0 şi UART1. Interfaţa UART0

asigură comunicaţia cu un dispozitiv extern (laptop), cu ajutorul căruia se pot efectua setări ale

modului de funcţionare şi tranferul datelor stocate.

Interfaţa serială UART1 este destinată transmisiei de date prin modem radio.

Descrierea modului de funcţionare al IAN-M

La intervalul de achiziţie setat (de exemplu, 30 de minute) ceasul de timp real generează un

semnal care pune microcontroller-ul în funcţiune.

Microcontroller-ul digitizează cele două canale analogice, măsoară temperatura ambientală (temperatura procesorului), tensiunea de alimentare prezentă la bornele acumulatorului şi tensiunea

de funcţionare a sistemului digital (Vdd). Următorul pas este stocarea datelor. În cazul în care

modemul radio este prezent, modulul efectuează trei incercări de a transmite datele către unitatea

master (destinaţie). După fiecare transmisie, modulul IAN-M aşteaptă un scurt interval de timp,

necesar primirii unui mesaj din partea master-ului. Acest mesaj poate fi de tip "OK" (datele au fost

recepţionate de către master, suma de control a transmisiei este corectă) sau "TI" (TIme), prin care

master-ul semnalizează că se doreşte schimbarea datei şi orei modului IAN-M.

Oricare dintre aceste două mesaje indică modulului că datele au fost recepţionate corect.

Dacă mesajul este de tip "OK", atunci modulul intră direct în regim "power-down". Din acest regim

va fi scos ori de către semnalul următor, furnizat de ceasul de timp real, ori de către o oprire urmată de o pornire (butonul ON-OFF). Dacă mesajul este de tip "TI", modulul reprogramează ceasul de

timp real, astfel încât acesta să fie în concordanţă cu ceasul de timp real al master-ului. În acest caz,

se spune că s-a efectuat sincronizarea ceasurilor celor două sisteme.

Se observă că punerea în funcţiune a microcontroller-ului este dictată de semnalul de reset.

Acest semnal este generat de ceasul de timp real sau de butonul ON-OFF.

Imediat dupa reset, controller-ul verifică starea flag-ului de alarmă al ceasului: dacă acesta

este setat (1), înseamnă că resetul se datorează sosirii momentului achiziţiei, caz în care controller-

ul efectuează operaţiile descrise mai sus.

În caz că flag-ul nu este setat (0), înseamnă că resetul nu a fost generat de ceas, ci de

utilizator, printr-o acţiune voită. În acest caz, controller-ul intraă în regim de configurare şi afişează un meniu prin intermediul căruia este asigurată interfaţa cu utilizatorul. Comunicarea cu utilizatorul

se efectuează cu ajutorul aplicaţiei HyperTerminal (All Programs, Accessories, Communications).

Toate mesajele transmise de controller (fie pe UART0 - spre modem, fie pe UART1 - spre

laptop) sunt transmise "în clar" (mesaje codificate ASCII).

Figura de mai sus prezintă meniul principal al modulului IAN-M, aşa cum este afişat în

cadrul aplicaţiei HyperTerminal. Apăsarea uneia dintre tastele R, I, L, T, C, D, sau S produce

intrarea în submeniurile asociate. În cazul în care nu se apasă nicio tastă timp de 30 de secunde,

IAN-M iese din regimul de comunicaţie cu utilizatorul şi continuş achiziţia datelor, la intervalul de

timp specificat de "Sampling Interval". Această procedură este necesară pentru a evita rămânerea

modulului în secţiunea de meniuri, în cazul în care utilizatorul uită să părăsească acest regim.

Descrierea meniurilor:

R: Radio configuration menu

La intrarea în acest meniu (prin apasarea tastei R), IAN-M afişează setarile disponibile:

2: Unique ID: 1

0: Radio interface [ON/OFF]

Prin apăsarea tastei 2 se poate seta adresa radio a modulului, prin care acesta este identificat

în cadrul unei posibile reţele. Valoarea din oficiu este 1 (adresa 1). Această adresă este transmisă în

cadrul mesajului radio, ca header de identificare a staţiei care a transmis mesajul (în cazul unei

reţele, pot exista până la 25 de staţii de tip IAN-M).

Prin apăsarea tastei 0 (zero) i se specifica modulului dacă este sau nu echipat cu modem

radio. În cazul în care este echipat, acesta incearcă de trei ori să transmită datele măsurate. În cazul

în care nu este echipat cu modem, IAN-M nu mai încearcă să transmită nimic, ci intră în modul

"power-down" imediat după digitizare şi memorare. Aceasta are ca efect scurtarea timpului în care

IAN-M este activ, astfel încât curentul mediu consumat scade, iar autonomia de funcţionare creşte.

Dacă modemul radio este prezent, se introduce valoarea 1 (ON). În caz contrar, se introduce

valoarea 0 (OFF).

I: Sampling Interval [minutes]: 1

Prin apăsărea tastei I (în meniul principal) se poate seta intervalul de achiziţie. Acesta poate

fi cuprins între 1 şi 240 de minute.

********** I: Sampling interval **********

I: Sampling Interval [minutes]: 1

New sampling interval [1...240 minutes]:

La setarea unei valori noi (n), IAN-M îşi setează alarma ceasului intern cu n minute după momentul actual.

L: Alarm limits: AccumLo:11.0V

Prin apăsarea tastei L, se poate seta tensiunea la care IAN-M consideră că acumulatorul

este descărcat şi emite, local, semnale sonore de avertizare (un beep scurt şi unul lung). În acelaşi timp, mesajul radio va conţine şi un flag "A". La recepţionarea acestuia, master-ul emite şi el un

semnal de avertizare sonoră, care constă în 5 semnale sonore lungi (1 secundă fiecare).

********** L: Alarm limits **********

1: Accumulator Low-Limit: 11.0V

Se introduce limita inferioară a tensiunii acumulatorului, de la care IAN-M produce

avertizarea sonoră.

T: Recordings to be Transfered: 6656

Prin apăsarea tastei T, se accesează submeniul de transfer al măsurătorilor către PC. Aici

sunt disponibile două alternative: fie se transferă datele cele mai noi (stocate între ultimul transfer al

datelor şi momentul actual - în exemplul de faţă, un număr de 6656 măsurători), fie se transferă întregul buffer de memorie (20.000 de măsurători).

Nu este recomandat să se transfere întregul buffer, pentru că acolo se afla toate datele,

ceea ce poate creea confuzie. De asemenea, timpul necesar descărcării totale este de aproximativ

20 de minute, ceea ce va produce o descărcare suplimentară a acumulatorului şi un timp mai lung

de aşteptare.

********** T: Transfer menu **********

1: Recordings to be Transfered: 6656

2: Execute the complete transfer of the entire memory

La apăsarea tastei 1, se afişează mesajul:

1: Recordings to be Transfered: 6656

Proceed with transfer ? [Y/N]

În cazul în care se doreşte transferul, se apasă tasta Y (Yes). Modulul afişează: Set your Hyper-Terminal to capture the incoming file.

Then press * (or Shift + 8)

Prin aceasta, i se cere utilizatorului să intre în meniul Hyper-Terminal, secţiunea Transfer,

Capture Text...

În această secţiune, se deschide o fereastră de dialog, prin care trebuie specificat folderul şi numele pe care o să-l poarte fişierul ce va fi salvat.

Pentru navigare, se foloseşte butonul Browse...-

Când numele fişierului a fost stabilit (de exemplu, 24-09-2008 IARA.TXT), se apasă butonul Start.

Din acest moment, Hyper-Terminal-ul scrie în fişierul menţionat tot ceea ce primeşte pe

interfaţa serială de comunicaţie cu IAN-M.

Acum se poate poate apăsa Shift+8 (simbolul * ). IAN-M va începe să transmită fişierul cu

datele memorate, iar aplicaţia Hyper-Terminal va memora acest fişier în folderul specificat, sub

numele ales (24-09-2008 IARA.TXT).

Este important de memorat că procedura de capturare a textului trebuie lansată înainte de

a apăsa ultima combinatie de taste (Shift+8). În cazul în care Hyper-Terminal-ul nu este pregătit

să recepţioneze fişierul transmis de IAN-M, datele transmise nu vor fi stocate nicăieri. La sfârşitul

transferului, IAN-M va afişa Transfer done... şi işi va modifica adresa "semnului de carte"

(transfer-bookmark), pe care îl pune în dreptul ultimei măsurători. Aceasta nu înseamnă că datele

au fost şterse din memorie, ci doar că următorul transfer se va face din aceasta poziţie şi până la

poziţia la care va fi ajuns indicatorul "bookmark" la acel moment.

Pentru a preveni această posibilitate, în meniul S: Settings (* advanced *) există posibilitatea de a "muta" cursorul transfer-bookmark la o adresă la alegere, dar care este multiplu de

6 octeti, situat sub valoarea indicată de bookmark (cursorul de măsurători). Spre exemplu, dacă bookmark = 56590, şi vrem să extragem ultimele 6656 masuratori, atunci trebuie să setăm transfer-

boomark = 56590 - 6*6656.

Deoarece această procedură poate fi destul de dificilă, se recomandă ca înainte de a

apăsa Shift+8, să se verifice dacă Hyper-Terminal-ul este pregatit să recepţioneze fişierul.

Când este pregatit, în dreptul lui Capture Text apare o fereastră conform cu figura

următoare. Dacă fişierul este deschis, se poate apăsa Shift+8.

Hyper-Terminal este pregătit să recepţioneze fişierul transmis de IAN-M ? Dacă da, fereastra

arată ca mai sus.

Fişierul transmis de către IAN-M este codificat ASCII, adică este transmis "în clar".

Mai jos este prezentat un exemplu care înfătişează alcătuirea fişierului.

Se observă că Hyper-Terminal-ul a capturat şi textul afişat de IAN-M (fişierul a fost

deschis înainte de a apăsa Shift+8, adică "*").

Fişierul propriu-zis începe de la marcajul "Current settings:", care constituie un header ce

specifică data şi ora la care a avut loc transferul (aşa cum sunt indicate de către ceasul modulului),

intervalul de eşantionare ("Sampling Interval [minutes] : 001") şi numărul total de măsurători care

urmează a fi transferate ("Recordings to be Transfered (including time-stamps): 29").

Se observa 6 câmpuri, încadrate între ghilimele şi separate de câte o virgulă, şi un câmp

suplimentar (ultimul) care este nedelimitat şi care reprezintă numărul de ordine al respectivei

măsurători (numărul curent).

Câmpul 1: "08.09.2008 10:10:02" reprezintă data (în format zz.ll.aaaa) şi ora

măsurătorii (în format oo:mm:ss).

Câmpul 2: "04.038" reprezintă valoarea curentului pe canalul Iin0 , în mA.

Câmpul 3: "04.025" reprezintă valoarea curentului pe canalul Iin1 , în mA.

Câmpul 4: "+24" reprezintă temperatura locală, în °C.

Câmpul 5: "12.6" reprezintă valoarea tensiunii acumulatorului, în V.

Câmpul 6: "5.0" reprezintă valoarea tensiunii de alimentare a IAN-M, în V.

Câmpul 7: 00001 reprezintă numărul curent al măsurătorii.

********** T: Transfer menu ********** 1: Recordings to be Transfered: 29 2: Execute the complete transfer of the entire memory 1: Recordings to be Transfered: 29 Proceed with transfer ? [Y/N] Set your Hyper-Terminal to capture the incoming file. Then press * (or Shift + 8) Current settings: Date: 09.09.2008 Time: 00:02:54 Sampling Interval [minutes]: 001 Recordings to be Transfered (including time-stamps): 29 "08.09.2008 10:09:02","01.000","04.025","+00","11.0","3.0",00000 "08.09.2008 10:10:02","04.038","04.025","+24","12.6","5.0",00001 "08.09.2008 10:11:02","04.038","04.024","+24","12.6","5.0",00002

"08.09.2008 10:12:02","01.000","04.023","+00","11.0","3.0",00003 "08.09.2008 10:13:02","04.034","04.022","+25","12.6","5.0",00004 "08.09.2008 10:14:02","04.038","04.022","+24","12.6","5.0",00005 "08.09.2008 10:15:02","04.038","04.020","+24","12.6","5.0",00006 "08.09.2008 10:16:02","04.032","04.021","+25","12.6","5.0",00007 "08.09.2008 10:17:02","04.031","04.022","+25","12.6","5.0",00008 "08.09.2008 10:18:02","04.038","04.022","+24","12.6","5.0",00009 "08.09.2008 10:19:02","04.032","04.022","+25","12.6","5.0",00010 "08.09.2008 10:20:02","04.034","04.021","+25","12.6","5.0",00011 "08.09.2008 10:21:02","04.031","04.022","+25","12.6","5.0",00012 "08.09.2008 10:22:02","04.038","04.021","+24","12.6","5.0",00013 "08.09.2008 10:23:02","04.038","04.020","+24","12.6","5.0",00014 "08.09.2008 10:24:02","04.031","04.021","+25","12.6","5.0",00015 "08.09.2008 10:25:02","04.033","04.021","+25","12.6","5.0",00016 "08.09.2008 10:26:02","04.038","04.021","+24","12.6","5.0",00017 "08.09.2008 10:27:02","04.034","04.020","+24","12.6","5.0",00018 "08.09.2008 10:28:02","04.040","04.022","+25","12.6","5.0",00019 "08.09.2008 23:58:02","04.038","04.022","-99","12.6","5.0",00020 "08.09.2008 23:59:02","04.038","04.021","+24","12.6","5.0",00021 "09.09.2008 00:00:02","04.038","04.021","+25","12.6","5.0",00022 "09.09.2008 00:01:02","04.040","04.022","+25","12.6","5.0",00023 "09.09.2008 00:02:02","04.039","04.020","+25","12.6","5.0",00024 Transfer done !

După ce IAN-M a transmis mesajul "Transfer done!", fi şierul deschis din meniul Transfer,

Capture Text... poate fi închis (Stop).

C: Clock setting menu

La apăsarea tastei C, în meniul principal, se accesează sub-meniul de setare a datei şi orei

modulului IAN-M.

În cazul de faţă, intervalul de măsurare fiind setat la 1 minut, se observă că alarma a fost

setata la minutul următor celui introdus la potrivirea ceasului.

D: Data Monitoring

La apăsarea tastei D, IAN-M intră într-un regim în care măsoară şi afişează, o dată pe

secundă, intrările analogice, temperatura, acumulatorul şi tensiunea Vdd.

Ieşirea din acest regim se face prin apăsarea oricarei taste. Scopul lui este acela de a urmări continuu mărimile, la punerea în funcţiune.

S: Settings (* advanced *)

La apăsarea tastei S, din meniul principal, se accesează un submeniu de setări avansate.

Printre acestea sunt: setările poziţiilor bookmark şi transfer-bookmark, resetarea acestor contori,

calibrarea interfeţei analog - digitale.

Nu se recomandă folosirea acestui meniu decât în situaţii deosebite. Calibrarea intrărilor

analogice aste efectuată în laborator. Această procedură impune existenţa unui generator de curent

4-20mA, de bună precizie. Pe baza informaţiilor date de utilizator (curentul real furnizat de

generatorul de curent), IAN-M calculează coeficienţi de liniarizare. Dacă aceştia sunt alteraţi, valorile curentului sunt eronate. Dacă din greşeală s-a accesat meniul de calibrare, pentru curenti se

vor introduce valori mari (de exemplu, 100). Aceste valori sunt recunoscute prin software că fiind

greşite şi, în consecinţă, nu sunt luate în considerare, astfel încât vechii coeficienţi nu vor fi

modificaţi. În timpul functionării, la fiecare nouă achiziţie, IAN-M transmite serial, pe UART1 (către

PC) un jurnal al măsurătorilor. Dacă se conectează cablul de legatura cu PC-ul şi dacă se lansează aplicaţia Hyper-Terminal cu setările corecte, la fiecare nouă achiziţie vor fi afişate numărul

înregistrării, data şi ora prelevării, valorile curenţilor pe intrările analogice, temperatura controller-

ului, tensiunea pe acumulator şi tensiunea Vdd.

Mesaje transmise de IAN-M pe interfaţa cu PC-ul, la fiecare nouă achiziţie.

INTERFA ŢA INA-M

Interfaţa INA-M este destinată refacerii datelor transmise de IAN-M, în format analogic, pe

două canale (Iout0 şi Iout1). De asemenea, este prevazută şi cu un canal propriu (intrare curent), Iin2 .

Acesta serveşte achiziţionării unei mărimi analogice (intrare de curent 4-20mA), la nivel local.

Aceasta este compusă dintr-un modul cu microcontroller şi un modem radio. Modulul cu

microcontroller este echipat cu un ceas de timp real şi cu o memorie flash de 128kB.

Alimentarea interfeţei INA-M se face dintr-un acumulator 12V/7Ah (tampon). Cele două ieşiri analogice (Iout0 şi Iout1) sunt calibrate pentru a genera curenţi de ieşire în domeniul 4-20mA.

Conversia digital - analogică se face pe 16 biţi, rezultând o rezoluţie mai bună decât 1µA.

Ceasul de timp real cu care este echipat modulul are rolul de a furniza eticheta de timp a

măsurătorilor şi de a genera semnale de pornire a achiziţiei la intervale prestabilite, cuprinse între 1

minut şi 240 de minute.

Memoria de tip flash este suportul pe care modulul stochează atât datele de parametrizare,

cât şi rezultatele măsurătorilor. Spaţiul de memorare al măsurătorilor este de 20.000 de locaţii, fiecare locaţie fiind alcătuită din 6 octeţi. Dacă intervalul de măsură este fixat la 30 de minute,

atunci se vor înregistra 10.000 de ore, adică un interval de aproximativ 416 zile. În cazul în care

acest interval este depăşit, rezultatele noilor măsurători se scriu peste cele mai vechi măsurători, în

aşa fel încât în buffer-ul circular sunt prezente întotdeauna ultimele 20.000 de înregistrari, adică respectiv ultimele 416 zile (conform exemplului).

Modulul este dotat şi cu doua interfeţe seriale, UART0 şi UART1. Interfaţa UART0

asigură comunicaţia cu un dispozitiv extern (laptop), cu ajutorul căruia se pot efectua setări ale

modului de funcţionare şi tranferul datelor stocate.

Interfaţa serială UART1 este destinata transmisiei de date prin modem radio.

Descrierea modului de funcţionare al INA-M

Funcţionarea modulului este similară cu funcţionarea modulului IAN-M, descrisă mai sus.

Deosebirea apare la modul în care este accesat meniul principal al INA-M: deoarece acesta

este activ permanent (aşteaptă transmisiile radio de la distanţă), intrarea în meniul principal nu se

face prin acţionarea butonului ON-OFF (reset manual), ci prin transmiterea, din Hyper-Terminal, a

caracterului "@" (Shift+2).

La apăsarea acestei combinaţii de taste, INA-M afişează meniul prezentat în figura de mai

sus.

Accesarea sub-meniurilor se face ca şi în cazul modulului IAN-M.

Meniul de setare a ceasului intern difera (puţin) de cel al IAN-M:

********** C: Clock setting menu **********

1: Local Clock: Date: 1.1.2000

Time: 1:59:21

2: Synchronize the Remote Clock with the local clock.

După cum se observă, aici există şi o a doua acţiune posibilă: sincronizarea ceasului din

locaţia îndepărtată (ceasul lui IAN-M) cu ceasul master-ului (INA-M).

În cazul în care se apasă tasta "2" , master-ul va transmite ca răspuns un mesaj de tipul

"TI", prin care îi semnalizează lui IAN-M că doreşte să-i seteze data şi ora. La următoarea

transmisie a IAN-M către master (INA-M), acesta va primi ca răspuns acest mesaj, în care sunt

specificate data şi ora master-ului. Modulul slave (IAN-M) işi va seta data şi ora corecte. În cazul în

care slave-ul şi-a pierdut ora şi data, acestea pot fi refăcute de la distanţă, prin intermediul acestui

meniu. Desigur, este necesar ca mai întâi să fie setate corect data şi ora master-ului.

În submeniul de setari (S: Settings), optiunea 5, se poate configura ieşirea de curent Iout1 (ce

anume reface ea: Iin1 său tensiunea de pe acumulatorul lui IAN-M ).

Din oficiu, modulul reface pe Iout1 tensiunea de pe acumulatorul IAN-M. Aceasta este

scalată 1:1, adică, spre exemplu, un curent de 12.6mA (generat de canalul Iout1) înseamna o tensiune

de 12.6V pe acumulatorul lui IAN-M.

Optiunea 6 lasă la alegerea utilizatorului ce se doreşte a fi memorat în câmpul de memorie

al I1: Iin1 (care este transmis de IAN-M) sau Iin2 (care este măsurat local).

********** S: Settings **********

* Warning ! Use this menu only if you really know what you're doing *

1: Transfer bookmark: 17206

2: Bookmark: 49408

3: Set the Recordings counter accordingly to Transfer bookmark and Bookmark

4: Reset the Transfer bookmark, Bookmark and Recordings counter

5: Choose I1 output: 1) I1 = remote I1 channel

2) I1 = remote battery channel

6: Choose what to store on I1 memory field: 1) store the remote I1 channel

2) store the local channel

7: Ich0 output callibration.

8: Ich1 output callibration.

9: Ich2 local înput callibration. Measured value of Ich2: 01.836 mA

0: View an address

Transferul datelor stocate în INA-M se face la fel ca şi în cazul lui IAN-M, urmând aceeaşi procedură. Trebuie avut în vedere faptul că fişierele extrase din IAN-M şi INA-M trebuie să aibă nume diferite. În cazul în care au acelaşi nume şi aceeaşi cale, Hyper-Terminal-ul deschide fişierul

deja existent şi scrie în continuarea acestuia (append).

Semnificatia câmpurilor de memorie este similara cu aceea din cazul IAN-M. În câmpul 3

se va afla memorată valoarea care a fost aleasă prin opţiunea 6 din meniul de setări (remote Iin1 sau

local Iin2 ). Din oficiu, modulul este setat să memoreze canalul auxiliar local Iin2.

Curentul Iin0 egal cu 01.000mA, temperatura egală cu +00.0°C, acumulatorul egal cu

11.0V şi Vdd egal cu 3.0V, semnifică, în fişierul de înregistrări, că nu a existat o legatură radio cu

modulul IAN-M. Acestea sunt valorile din oficiu pe care le iau mărimile arătate în cazul în care

INA-M se resetează din cauza lipsei legăturii radio.

În cazul în care după 3 intervale la care INA-M aşteaptă să primească un mesaj radio de la

IAN-M nu se primeste nici un mesaj, modulul se resetează şi işi setează valorile curenţilor de ieşire

la nivelul care semnifică "eroare": 1mA. Această valoare pe canalele de ieşire reprezintă un

indicator al faptului că nu se primesc date. Lipsa comunicării radio este semnalată şi prin setarea

temperaturii la +00.0°C şi a tensiunii acumulatorului la 11.0V.

System reseted...

Record no: 5439: Ichan0=01.000mA, Ichan2=01.861mA, Temp=+00.0C, Accumulator=11.0V

alarm counter = 1


alarm counter = 2


alarm counter = 3

System reseted...


alarm counter = 1

Mai sus sunt prezentate mesajele pe care INA-M le transmite serial către laptop, atunci

când nu poate să stabilească o comunicaţie radio cu IAN-M. Se observă cum modulul se resetează la fiecare al treilea interval de comunicaţie care a trecut (la fiecare alarm counter = 3) fără să primeasca date.

În cazul în care comunicaţia este reuşită, jurnalul pe care iîl transmite INA-M pe interfaţa

serială cu PC-ul este de tipul:

Radio message received at 03:48 :#001 04.059 00.000 +18.5 13.0 5.0 029

Message sent: OK.


alarm counter = 1

Output Channel Iout0 = Remote Iin0

Output Channel Iout1 = Remote Accumulator voltage


Message sent: OK.


alarm counter = 1




Message sent: OK.


alarm counter = 1



Se observă că prima linie a fiecărui grup de date oferă informaţii despre ora la care a avut

loc recepţia unui mesaj radio (03:50). În continuare este mesajul radio primit:

#001 este header-ul (statia cu adresă 1);

04.054 este curentul pe Iin0;

00.000 este curentul pe Iin1; în acest caz, Iin1 este nefolosit, deci I = 0mA.

+19.1 este temperatura la care lucreaza IAN-M (în °C);

13.0 este tensiunea la bornele acumulatorului modulului IAN-M (în volţi); 5.0 este tensiunea internă de alimentare a IAN-M (în volţi); spaţiile libere sunt spatiile în care vor apare flagurile de semnalizare a nivelului scăzut al

tensiunii pe acumulator (A), sau al datei greşite (D);

021 este suma de control efectuată asupra datelor transmise.

A doua linie (Message sent: OK.) reprezintă tipul de mesaj pe care master-ul (INA-M) l-a

transmis către IAN-M. Suma de control recepţionată (021) corespunde cu suma de control

calculată. Datele sunt valide.

A treia linie (Record no: 5447: Ichan0=04.054mA, Ichan2=01.838mA, Temp=+19.1C,

Accumulator=13.0V) informeaza asupra numărului înregistrării (5447) şi asupra mărimilor

înregistrate şi a valorilor acestora: Ichan0, Ichan2, temperatura şi tensiunea pe acumulator.

alarm counter = 1 reprezintă contorul de comunicaţii nereuşite. Atunci când acest contor ajunge la

valoarea 3, sistemul se resetează, curenţii pe canalele de ieşire au valoarea de 1mA, iar PLC-ul

interpreteaza aceasta ca fiind o întrerupere a legăturii radio, generând semnale acustice de

avertizare.



specifică mărimile care sunt generate, sub forma de curent, pe cele 2 ieşiri ale INA-M.

ANEXĂ

Caracteristici tehnice ANALOGGER

Modul IAN-M:

Caracteristica Specificaţia

Tensiune de alimentare/capacitate acumulator 12V/7Ah Consum maxim, în regim de emisie radio 700mA Consum power-down 80µA Consum mediu, la Tachiziţie = 15 minute, cu transmisie radio

400µA

Autonomie, la Tachiziţie = 15 minute, cu transmisie radio

>600 zile

Capacitate de stocare: 20.000 de măsurători Interval de măsurare, setabil între 1 şi 240 minute Număr de canale de intrare, digitizate 2 Tipul canalelor de intrare 4 - 20mA Rezoluţia conversiei analog-digitale 24 biti

Mărimi interne achiziţionate temperatura, tensiune acumulator, tensiune

alimentare interna Temperatura de funcţionare -30°C...+60°C Interfaţa serială pentru transferul datelor RS232, 57600bps, 8-N-1 Modem radio ZRT870TR-1 Banda de frecvenţă 869...871 MHz Putere de emisie 10 - 500 mW Modulaţie FFSK, 2 level FSK, 4 level FSK Lărgimea canalului 12.5kHz Atenuarea emisiei pe canalele adiacente > 65dB la 12.5kHz Sensibilitate de recepţie -117dBm Atenuarea recepţiei de pe canalele adiacente > 65dB la 12.5kHz Viteza de comunicaţie radio 150...9600bps Viteza de comunicaţie RS232 150...38400bps Armonizare legislativa UE ETS300-220

Modul INA-M:

Caracteristica Specificaţia

Tensiune de alimentare/capacitate acumulator 12V/7Ah Consum maxim, în regim de emisie radio 700mA Capacitate de stocare: 20.000 de măsurători Interval de măsurare, setabil între 1 şi 240 minute Număr de canale de intrare, digitizate 1 Tipul canalelor de intrare 4 - 20mA Rezoluţia conversiei analog-digitale 24 biti Număr de canale de ieşire 2 Tipul canalelor de ieşire 4 - 20mA Rezoluţia canalelor de ieşire 16 biti Temperatura de funcţionare -30°C...+60°C Interfaţa serială pentru transferul datelor RS232, 57600bps, 8-N-1 Modem radio ZRT870TR-1 Banda de frecvenţă 869...871 MHz Putere de emisie 10 - 500 mW Modulatie FFSK, 2 level FSK, 4 level FSK Lărgimea canalului 12.5kHz Atenuarea emisiei pe canalele adiacente > 65dB la 12.5kHz Sensibilitate de recepţie -117dBm Atenuarea recepţiei de pe canalele adiacente > 65dB la 12.5kHz Viteza de comunicaţie radio 150...9600bps Viteza de comunicaţie RS232 150...38400bps Armonizare legislativa UE ETS300-220

analogger sistem de monitorizare, înregistrare şi ... · sistemul de achizi ţie, transmisie si...

Documents