В начале 2000 г. электроника ИЛСа была частично модифицирована, главной целью чего была замена прежнего контроллера стандартным PC компьютером. Соответственно, была разработана и программа для управления измерениями и сбора и обработки данных. Информацию о управляющей программе можно получить у О.Возяковой. Модификация была проведена с использованием принципов распределенных систем сбора данных и контрол процессов измерений. Основным принципом, лежащим в основе таких систем, вляется представление (и выполнение) электронной аппаратуры в виде взаимно-независимых функциональных модулей, взаимодействие которых происходит, в основном, посредством обмена цифровой информацией под эгидой управляющего компьютера. Средой для передачи цифровой информации служит последовательный двунаправленный интерфейс RS485, обеспечивающий значительное удаление модулей друг от друга и от компьютера и достаточно высокую скорость передачи данных.
Из состава электроники ИЛСа были исключены:
- Контроллер и блок сопряжения (см. ТД)
- Импульсный усилитель и схема счета импульсов
- Блок синхронизации
- Блок индикации
Вместо них добавлены:
- Фотометрический модуль
- Модуль индикации
- Согласующая с оставшейся электроникой плата
Принципы распределенной системы позволили провести частичную модификацию без кардинальной переделки прибора и оставили возможность для дальнейшей поэтапной замены оставшейся части прежней электроники.
Интерфейс RS485 и его реализация в приборе
Обмен между компьютером и модулями осуществляется в полудуплексном режиме по интерфейсу RS485. Этот интерфейс имеется у большинства промышленных компьютеров и может быть установлен на любом PC. При этом скорость обмена данными между компьютером и используемыми модулями от 115 до 460 Кбод (Кбит/сек). Также может быть применен конвертор RS232/RS485, позволяющий использовать обычный COM–порт компьютера для обмена с модулями при скорости 115 Кбод.
Используемый интерфейс полностью соответствует RS485, он состоит из дифференциальной пары линий (A и B) и общего провода (GND), однако, по сравнению со стандартом, в него включена линия питания (+5 Вольт) и две дополнительные линии для локальной синхронизации работы модулей. Интерфейс позволяет подключать к своим линиям несколько (до 32 по стандарту) аналогичных устройств, выполняя, таким образом, роль двунаправленной шины (BUS). Модули подключается к линиям при помощи обычного телефонного разъема TJ11–6P6C (см. Рис 1.). Для короткой линии (до 20–50 м) и локальных соединений может использоваться 4-х или 6-ти проводный телефонный кабель, для более длинной, или в условиях значительных наводок — UTP4, две витых пары. Согласование и смещение дифференциальной пары производится общепринятым способом (см. Рис.2). В приборе соединение между компьютером и прибором (около 20 м) выполнено витой многожильной парой, локальные соединения — телефонным кабелем.
Рис.1. Гнездо модулей (слева) и вилка TJ11-6P6C линии (справа) для соединения модулей с компьютером и между собой. Для некоторых модулей контакты 1 и 6 и дополнительные линии могут вообще отсутствовать.
Конвертор преобразует уровни сигналов интерфейса RS232 в уровни стандарта RS485, обеспечивая при этом гальваническую развязку линии (и, следовательно, – прибора на телескопе) от компьютера. Питание конвертор получает от COM–порта и от линии.
К конвертору RS232/RS485 линия подключается посредством разъема DB9, обозначение контактов следующее:
2 - линия B
5 - общий, GND
9 - питание +5 В
Рис.2. Смещение и согласование линий RS485 на обоих концах длинного сегмента. Короткие локальные сегменты не согласовываются. Со стороны компьютера согласование выполнено на плате конвертора, со стороны прибора - на плате разветвителя.
Фотометрический модуль
Удаленный фотометрический модуль предназначен для усиления, дискриминации и подсчета импульсов ФЭУ при измерениях световых потоков методом счета фотонов. В ИЛСе этот модуль одновременно служит времязадающим генератором вместо платы ____, выдава периодический сигнал, связанный с временной диаграммой накопления импульсов с ФЭУ и управляющий движением зеркала модулятора. Модуль состоит из усилителя–дискриминатора с управляемым порогом дискриминации, 4–битного предварительного счетчика и микроконтроллера, управляющего процессами накопления и обмена с компьютером. Подключается модуль к компьютеру через интерфейс RS485, дополнительно используя линию 6 для передачи синхросигнала на плату, вырабатывающую из него сигналы T1 и T2 для блока управлени движения зеркала.
Рис.3. Функциональная блок-схема удаленного фотометрического модуля.
Питание модуля однополярное + 5 В, от линии. Потребляемый ток — 45 мА, во время передачи данных от модуля к компьютеру потребление незначительно возрастает (до 60 мА). Размеры фотометрического модуля 25´ 20´ 70 мм.
Продолжительность накопления определяется модулем в соответствии с установленной в нем по умолчанию (14162 такта или 1.92 мс) или указанной внешним компьютером экспозицией. Период синхросигнала (цикл сканирования) по умолчанию составляет 30 циклов накопления и также может быть изменен компьютером. Длина серии накопления (в циклах сканирования) задается управляющей программой. Данные накоплений передаются байтовыми пакетами в соответствии с установленным режимом работы в ответ на запрос компьютера или по инициативе модуля (см. Протокол обмена). Блок–схема фотометрического модуля приведена на Рис.3.
Модуль индикации.
Модуль индикации служит для выдачи наблюдателю любой цифровой информации в соответствии с работой управляющей программы. Обычно он используется для контроля полного потока от измеряемого объекта (вместо блока индикации____). Модуль имеет 8 знакомест и подключается непосредственно к интерфейсу RS485. Особенностью этого индикатора является то, что задача знакосинтезатора решается компьютером и модулю передаются не коды символов, а их образы.
Рис.4. Функциональная блок-схема модуля индикации.
Плата согласования и разветвителя.
Плата согласования содержит +5 вольтовый стабилизатор (питающийся от напряжения +12 В с блока питания ИЛС), три телефонных разъема типа TJ6–6P6C и TJ6–6P4C для подключени фотометрического модуля и модуля индикации и линии к компьютеру, элементы согласования и смещения линий и схему преобразования синхросигнала от фотометрического модуля в стандартные сигналы T1 и T2.