Bilgisayar destekli bir veri toplama sisteminin geliştirilmesi

Abstract

VI. ÖZET Bilgisayar destekli veri toplama sistemi, elektriksel işaretlerden uygun aralıklarla alınan örneklerin sayısal olarak kodlanarak bilgisayar ortamına aktarılmasını ifade etmektedir. Bilgisayarın bu sistem içerisindeki yeri, verilerin uygun biçimde saklanması ve daha sonra kullanılabilmesinin sağlanması olarak özetlenebilir. Veri toplama sistemlerinde donanım olarak 'İşaret Düzeltme ve İyileştirme Katlan', 'Veri Toplama Kartı' ve 'Kişisel Bilgisayar' kullanılmaktadır, işaret düzeltme ve iyileştirme katlarında giriş işaretleri kuwetlendirilmekte, gerekli yalıtım sağlanmakta ve filtreleme işlemi gerçekleştirilmektedir. Sistemde veri toplama karü olarak Advantech PCL-818 veri toplama karü kunanılmışür. PCL-818 kartmın 16 adet analog giriş kanah, 2 adet analog işaret çıkışı, 16 bitlik sayısal girişi ve 16 bitlik sayısal çıkışı bulunmaktadır. Kartm üzerinde bulunan A/D ve D/A dönüştürücüler 12 bitlik yapıdadırlar. Kartın örnekleme aralığı 8jı saniye ile 6 dakika arasında programla belirlenebilmektedir. PC ile üetişirnini sağlayan 16 adet kaydedicisi bulunmaktadır. Bu kaydediciler üzerinden yazılım, kesme ve doğrudan bellek erişimi yöntemleriyle veri transferi yapılması mümkün olmaktadır. Sistem, IBM Aptiva model kişisel bilgisayar kullanılarak gerçeMeştirilmiştir. Sistemin işletilmesi için, CADAS adı verilen ve tezin ana konusunu oluşturan yazdım ge%tirilmiştir. Bu yazılımın üç ayrı çalışma tipi bulunmaktadır. Bunlar 'Transient Mode', 'Logger Mode' ve 'Grafiksel Analiz Modu' olarak beMeruniştir. Transient çalışma tipinde, giriş kanalları 50 Hz - 125 kHz arasında seçilen bir örnekleme frekansında örneklenebilmekte ve elde edilen veriler doğrudan bellek erişimi kullanılarak PC'ye transfer edilebilmektedir. CADAS yazılımıyla getirilen önemli özelliklerden birisi, en yüksek veri toplama hızında bile (125 kHz) veri kaçırmaksızın sürekli olarak veri toplama işleminin gerçeMeştirilmesi ve bu işlem sırasında toplanacak veri adedinin sadece EMS bellek veya sabit sürücüdeki boş alan miktarı ile smırlandırılmış olmasıdır. Bu özellik uzun süren geçici olayların analizleri için son derece önemlidir. Logger tipi çalışmada ise düşük hızlarda (lmS-6dak) veri toplama isimleri gerçekleştirilmektedir. Burada giriş kanalları, örnekleme aralıkları uzun olduğu için blok olarak yüksek bir hızda taranmaktadır. Toplanan veriler, bir kesme prosedürü denetiminde PC'ye 66transfer edilmektedir. Bu çalışma tipinde ayrıca, kullanıcının bir tuşa basarak kendi belirlediği anlarda veri toplayabümesi de sağlanmıştır. Grafiksel analiz çalışma tipinde ise önceden elde edilmiş verilerin grafik ekranında incelenmesi gerçeldeştirilmektedir. 16 adet değişimin aynı anda gösterilmesi mümkün olmaktadır. Değişimler üzerinde bir okuma imleci gezdirilerek bulunduğu noktadaki değerlerin ekrana yansıtılması sağlanmaktadır. Grafik eksenleri logaritmik, yan logaritmik veya doğrusal olarak seçilebilmekte, çizim nokta nokta ve/veya sürekli çizgi olarak gerçeMeştirilebilmektedir. CADAS yazılımının getirdiği bir başka önemli konu, grafik ekranının bütün olarak değil bir nesne olarak saklanmasıdn-. Bu nesnede o anda geçerli olan grafik ekseni ayarları ve geçerli olan veri dosyasının adı yer almaktadır. Bu yöntem kullanılarak sabit sürücünün gereksiz yere doldurulması önlenmiştir. CADAS yazılımının bir başka önemli özelliği de toplanan verilerin saklanmasında ortaya çıkmaktadır. Toplanan veriler reel sayı olarak saklanmayıp tamsayı olarak saklanmıştır ve gerçek değerlerin elde edilmesi için bir dönüşüm tablosu oluştııralmuştur. Bu şekildeki yapı yaklaşık 3 kat daha az yer kaplamaktadır. CADAS yazılımının en önemli özelliği her an ulaşılabilen yardım sisteminin bulunması ve yazılımın sade ve anlaşılabilir olmasıdır. Yazılımın herhangibir noktasında, o nokta ile ilgili yardım sayfasına ulaşmak mümkün olabilmektedir. CADAS yazılım paketinde bulunan temel programlar şunlardır: CADAS.EXE: Giriş programı (DOS Real Mode), CADASM.EXE: Ana program (DOS Protected Mode), CADASA.EXE: Veri toplama alt programı (DOS Real Mode), CADASG.EXE: Grafik çizim alt programı (DOS Real Mode), PCL818.EXE: Veri toplama kartmm sürücü programı (DOS Real Mode). Geliştirilen yazılımın kaynak kodlan 10,000 satın aşmıştır. 67

SUMMARY Development of a Computer Aided Data Acquisition System: `Computer Aided Data Acquisition System` is a system, which acquires the data with proper time intervals, and converts to digital form, and transfers to computer. The computer's function is to store the acquired data and to process this data for further analysis. Computer Aided Data Acquisition System consists 'Signal Conditioning Part', 'Data Acquisition Card' and 'Personal Computer'. The signal conditioning part provides amplifying, filtering and isolation between the inputs and system. `Advantech PCL-818 High Performance Data Acquisition Card` is used for data acquisition. It has 16 analog input channels, 2 analog output channels, 16 bits digital input, and 16 bits digital output. A/D (Analog/Digital) and D/A converters on the card have both 12 bits resolution. The time interval of A/D and D/A converters can be adjusted from 8 jisec to 6 min by software. The PCL-818 card has 16 registers to provide the communication with the computer. The data is transferred over these registers by software, interrupt, and DMA methods. A software called CADAS is developed for operating the data acquisition system. It has three operating modes which are defined 'Transient', 'Logger' and 'Graphical Analysis'. In the Transient Mode, the analog input channels can be sampled at a rate in between 50 Hz and 125 kHz and the acquired data can be transferred to PC by DMA operations. The system can perform the data acquisition and transfer with the maximum sampling rate without any loose of the acquired information. The only restriction on the number of the acquired data comes from the EMS memory and disk space limitations. This feature is important in analysis of fast transients of long duration. In the Logger Mode, data acquisition and transfer to PC is realized at slow rate (lmSec-6 min). The input channels are scanned as a block in this mode, because of the time interval is more. The acquired data is transferred to PC by an interrupt handler routine. In this operation mode, the user can acquire the data when strike a key is also provided. In Graphical Analysis Mode, the stored data analized on the graphical screen. It is possible to display 16 different channels on the graphical axis at one time. There is a cursor which is walking on the trace to display the coordinate value on the screen. The graphical axis can be 68chosen in logarithmic, semi-logarithmic or linear scale, and different plotting formats are available. Another important feature presented by CADAS that, the graphical screen is saved as an object not a picture. This graphical object consists of the data file name and current graphical settings. This format prevents filling the disk space unnecessarily. Another important specification of CADAS occurs during storage of acquired data. The data is saved as an integer value instead of real and a conversion table is establihed for calculation of the real value. This format of data file is about three times shorter than saving real value. An on-line help in CADAS is provided. The user can access to help system anytime. The following programs are the base programs in CADAS: CADAS.EXE: Initial program of CADAS (DOS Real Mode), CADASM.EXE: Main program of CADAS (DOS Protected Mode), CADASA.EXE: Acquisition program of CADAS (DOS Real Mode), CADASG.EXE: Graphical representation program of CADAS (DOS Real Mode), PCL818.EXE: Driver program of PCL-818 Data Acquisition Card (DOS Real Mode). The source codes of CADAS exceeds 10,000 column. 69