5.1. Definicja i klasyfikacja systemów pomiarowych

Transkrypt

1 5. SYSTEMY POMIAROWE 5.1. Definicja i klasyfikacja systemów pomiarowych System pomiarowy jest definiowany jako zbiór jednostek funkcjonalnych tworzących całość organizacyjną, objętych wspólnym sterowaniem przeznaczony do realizacji określonego celu metrologicznego. Sterowanie systemem jest realizowane przez nadrzędną jednostkę funkcjonalną nazywaną kontrolerem, działającą wg zaprogramowanego algorytmu. Cechą charakterystyczną systemów pomiarowych jest algorytmizacja procesów pomiarowych oraz współdziałanie (integracja) sprzętu i oprogramowania. Współcześnie występuje trend rozbudowy oprogramowania systemów i redukcja części sprzętowej. W zależności od przeznaczenia (rys. 5.1) rozróżnia się trzy klasy systemów pomiarowych: badawcze, pomiarowo-kontrolne i pomiarowo-diagnostyczne. Systemy pomiarowe badawcze pomiarowo-kontrolne pomiarowo-diagnostyczne Rys Klasyfikacja systemów pomiarowych Systemy badawcze stosowane są w pomiarach naukowych, do empirycznej weryfikacji hipotez naukowych. Systemy te są wykorzystywane w wielu dziedzinach nauki, jak: elektronika, fizyka, chemia, mechanika, biologia, medycyna. Systemy pomiarowo-kontrolne używane są w przemyśle do automatyzacji procesów technologicznych. W systemach takich stosuje się zwykle znaczne ilości czujników rozmieszczonych na całym kontrolowanym obiekcie i przetworników formujących sygnały wykorzystywane dalej przez regulatory sterujące procesem technologicznym. Systemy pomiarowo-diagnostyczne służą do detekcji i lokalizacji uszkodzeń. Celem diagnozowania jest nie tylko stwierdzenie stanu obiektu, ale często również wskazanie uszkodzonego elementu Konfiguracje systemów pomiarowych Konfiguracja systemu pomiarowego jest to sposób połączeń jednostek funkcjonalnych w systemie pomiarowym. Konfiguracja określa układ dróg przepływu informacji w systemie. Aktualnie są stosowane trzy podstawowe konfiguracje systemów pomiarowych: gwiazdowa, magistralowa i pętlowa, a także ich kombinacje. W konfiguracji gwiazdowej (rys. 5.2) centralna pozycja jest zarezerwowana dla kontrolera systemu. Kontroler pośredniczy w przekazywaniu każdej informacji między pozostałymi jednostkami funkcjonalnymi. Przesyłanie informacji jest możliwe jedynie między kontrolerem a jednostkami funkcjonalnymi. Oznacza to, że jednostka funkcjonalna nie może przesłać informacji do innej jednostki bezpośrednio, tylko za pośrednictwem kontrolera. Konfiguracja gwiazdowa jest stosowana w prostych systemach pomiarowych, o niewielkiej i ustalonej liczbie jednostek funkcjonalnych. Rozbudowa systemu o konfiguracji gwiazdowej, jest bardzo utrudniona.

2 2 funkcjonalna 2 funkcjonalna 1 Kontroler funkcjonalna 3 funkcjonalna n Rys Konfiguracja gwiazdowa systemu pomiarowego W konfiguracji magistralowej rys (5.3) wszystkie współpracujące w systemie urządzenia są dołączone równolegle do magistrali cyfrowej. Sama magistrala jest zespołem linii, po których przekazywane są wszystkie informacje przesyłane pomiędzy dowolnymi urządzeniami pracującymi w systemie. W konfiguracji tej żadne z urządzeń systemu nie ma wyróżnionej pozycji. Kontrolerem systemu może być każde z urządzeń dołączonych do magistrali i mające zdolność sterowania systemem. Zatem w systemie tym może pracować kilka kontrolerów przekazujących sobie funkcje sterowania systemem, przy czym w danej chwili aktywny może być tylko jeden z nich. funkcjonalna 1 funkcjonalna 2 funkcjonalna n Kontroler Magistrala Rys Konfiguracja magistralowa systemu pomiarowego W systemie o konfiguracji magistralowej zachodzi konieczność udzielania zezwoleń poszczególnym urządzeniom na nadawanie informacji, jak i powiadamianie o konieczności przyjęcia nadawanej informacji. Te czynności organizacyjne nazywa się odpowiednio: adresowaniem do nadawania i adresowaniem do odbioru. W danej chwili aktywna może być dowolna liczba odbiorców, ale tylko jeden nadawca. Konieczność adresowania powoduje, że rozmieszczenie inteligencji w systemie o konfiguracji magistralowej jest bardziej równomierne niż w konfiguracji gwiazdowej. Podnosi to koszt systemu, ale znacznie zwiększa jego elastyczność. Możliwa jest np. wymiana informacji między urządzeniami bez pośrednictwa kontrolera. Konfiguracja magistralowa zapewnia największą strukturalną i funkcjonalną elastyczność systemu i umożliwia jego rozbudowę podczas eksploatacji przez zamianę lub zwiększenie liczby jednostek funkcjonalnych. Trzecią podstawową konfiguracją systemów pomiarowych jest konfiguracja pętlowa (rys. 5.4). Wszystkie linie sygnałowe są w tej konfiguracji jednokierunkowe, wskutek

3 3 czego kierunek obiegu informacji w pętli jest ustalony. Podobnie jak w konfiguracji magistralowej, kontroler systemu nie zajmuje tu wyróżnionego miejsca. funkcjonalna 1 funkcjonalna 2 Kontroler funkcjonalna 3 funkcjonalna n funkcjonalna 4 Rys Konfiguracja pętlowa systemu pomiarowego Transmisja informacji w pętli odbywa się w sposób następujący. Informacja nadawana przez kontroler wysyłana jest do najbliższej jednostki funkcjonalnej 1, w kierunku zgodnym z obiegiem pętli, gdzie zostaje ona przyjęta i przeanalizowana. Jeżeli jest przeznaczona właśnie dla jednostki funkcjonalnej 1, to zostaje wykorzystana, co oznacza albo przyjęcie danych, albo wykonanie instrukcji sterującej. Następnie informacja w niezmienionej postaci zostaje przesłana dalej. Jeśli zaś nie była przeznaczona dla jednostki funkcjonalnej 1, to jest bezzwłocznie przekazywana dalej, tuż po wstępnej interpretacji. Powrót informacji do kontrolera oznacza, że przeszła ona przez wszystkie urządzenia i została wykorzystana przez te z nich, które były wcześniej wyznaczone (zaadresowane) do odbioru. Jest to więc jednocześnie potwierdzenie odbioru i zezwolenie na nadanie następnej informacji. W systemach o konfiguracji pętlowej, podobnie jak w magistralowej, zachodzi konieczność adresowania urządzeń do nadawania i odbioru informacji. W porównaniu z innymi konfiguracjami, konfiguracja pętlowa ma najmniejszą szybkość działania, natomiast ma najmniejszą liczbę linii sygnałowych. W praktyce najczęściej stosuje się systemy pomiarowe o konfiguracji magistralowej, w których przesyłanie informacji odbywa się za pośrednictwem wieloprzewodowej magistrali Struktury systemów pomiarowych Struktura typowego systemu pomiarowego przedstawiona jest na rys W jego skład wchodzi kontroler sterujący pracą systemu oraz zespół jednostek funkcjonalnych, wśród których są czujniki pomiarowe przetwarzające wielkości pomiarowe pochodzące z obiektu pomiaru na sygnały elektryczne, blok akwizycji sygnałów umożliwiający zbieranie sygnałów pomiarowych i przetwarzanie analogowo-cyfrowe (A/C), blok przetwarzania danych realizujący cyfrowe przetwarzanie sygnałów, blok generacji wymuszeń umożliwiający zwrotne oddziaływanie na obiekt oraz blok komunikacji z użytkownikiem. Kontroler systemu jest odpowiedzialny za czasowo-przestrzenną koordynację działań systemu, a więc wybór punktów pomiarowych, ustalenie warunków pomiaru, określenie momentu rozpoczęcia pomiaru oraz organizację przepływu informacji. Kontroler systemu wykonuje czynności sterujące w systemie pomiarowym zgodnie z programem zawartym w pamięci. Rozróżnia się kontrolery realizujące wyłącznie stały algorytm pomiarowy (sterowniki układowe) oraz kontrolery realizujące różne algorytmy, przez zmianę

4 4 programów wpisanych do pamięci kontrolera. Najczęściej funkcję kontrolera pełnią systemy mikroprocesorowe, które obok czynności sterujących mogą także przetwarzać dane. C/A, C/C Sygnały pomiarowe A/A A/C C/C Blok generacji sygnałów f k j l Obiekt pomiarowy Czujniki pomiarowe Blok akwizycji sygnałów f k j l Blok przetwarzania danych Kontroler Blok komunikacji z użytkownikiem Operator systemu Rys Struktura systemu pomiarowego Blok komunikacji z użytkownikiem jest przeznaczony do wprowadzania i odbierania informacji z systemu przez użytkownika. W systemach bez komputera wprowadzanie informacji może być dokonywane np. za pomocą przełączników, natomiast w systemach komputerowych za pomocą klawiatury, stacji dyskietek, myszki, pióra świetlnego. Wyprowadzanie informacji odbywa się za pomocą rejestratorów cyfrowych bądź analogowych, monitorów ekranowych, drukarek oraz z użyciem zapisu do pamięci dyskowej. Czujniki pomiarowe przekształcają wielkości nieelektryczne, lub trudno mierzalne wielkości elektryczne, na łatwo mierzalne wielkości elektryczne, takie jak napięcie stałe, częstotliwość czy przedział czasu. Postęp w mikroelektronice przyczynił się do powstania tzw. czujników inteligentnych, które zintegrowane są z układem przetwarzania i standaryzacji sygnału. Czujniki te potrafią realizować funkcje autokalibracji, linearyzować charakterystykę przetwarzania, a także eliminować wpływ zakłóceń. Blok akwizycji pośredniczy między czujnikami pomiarowymi a blokiem przetwarzania danych. Jego zadaniem jest zbieranie sygnałów pomiarowych i przekształcenie ich na postać cyfrową. W bloku akwizycji wykonywana jest wstępna normalizacja sygnału analogowego (często nazywana kondycjonowaniem sygnału) oraz przetwarzanie napięciecyfra bądź czas-cyfra. Przetwarzanie napięcie-cyfra jest stosowane przy pomiarach napięcia, prądu, rezystancji itp. Przetwarzanie czas-cyfra stosowane jest przy pomiarach odstępu czasu, częstotliwości, okresu, przesunięcia fazowego. Przykładową konfigurację bloku akwizycji przedstawia rys Na wejściu bloku znajduje się przełącznik kanałów umożliwiający wybór sygnału z poszczególnych czujników według określonego programu. Układ formujący służy do normalizacji sygnału wejściowego, dotyczącej impedancji wejściowej, zakresu i szybkości zmian sygnału, charakterystyki kanału pomiarowego. W układzie próbkującopamiętającym dokonywane jest pobranie próbek wartości sygnału w dyskretnych

5 5 momentach i zapamiętywanie tych wartości w czasie przetwarzania przetwornika A/C. Przetwornik A/C realizuje konwersje sygnału analogowego na kod cyfrowy. Przy dużej szybkości zmian sygnału wejściowego stosuje się przetworniki A/C przetwarzające metodą bezpośredniego kodowania lub kompensacyjną, przy małej szybkości metodami integracyjnymi. sygnały z czujników Przełącznik kanałów Wejściowy układ formujący Układ próbkującopamiętający Przetwarzanie A/C do bloku przetwarzania danych Rys Konfiguracja bloku akwizycji Blok akwizycji należy do najważniejszych bloków funkcjonalnych systemu pomiarowego. Praktyczne realizacje bloku akwizycji są uzależnione od przeznaczenia systemu. I tak blok akwizycji tworzyć może woltomierz cyfrowy z zewnętrznym przełącznikiem kanałów, dołączony do magistrali systemu. Wiele firm w uniwersalnych systemach pomiarowych wykorzystuje dwa typy woltomierzy: woltomierz próbkujący - do pomiarów szybkich ale mniej dokładnych i woltomierz integracyjny do pomiarów dokładnych ale wolniejszych. W systemach skupionych, np. klasy workstation, bloki akwizycji wykonywane są w formie modułowej. Rozpowszechnienie komputerów personalnych spowodowało pojawienie się tzw. kart pomiarowych, służących do akwizycji sygnałów analogowych. Obecnie wiele firm (National Instrument, Keithley) specjalizuje się w realizacji tych kart, zapewniając wiele ich wersji, o zróżnicowanej strukturze i parametrach metrologicznych. Wiele kart wyposażonych jest w przetworniki cyfrowo-analogowe (C/A) umożliwiające generację sygnałów wymuszających analogowych i cyfrowych. Blok przetwarzania danych jest odpowiedzialny za cyfrową obróbkę sygnałów pomiarowych zgodnie z przyjętym algorytmem. Jeżeli kontrolerem w systemie pomiarowym jest komputer, to na ogół, oprócz sterowania systemem, pełni on jednocześnie funkcje bloku przetwarzania danych. W przypadku systemów wymagających przetwarzania w czasie rzeczywistym (real time processing) przyspieszenie obliczeń zapewniają wydzielone bloki funkcjonalne z procesorami sygnałowymi, realizujące złożone i pracochłonne algorytmy przetwarzania danych. Blok generacji sygnałów wykorzystywany jest do wytwarzania sygnałów wymuszających (programowane źródła napięć i prądów), do generacji sygnałów wzorcowych oraz do wytwarzania sygnałów sterujących elementami wykonawczymi obiektu pomiarowego. Blok ten wymaga jednego lub kilku przetworników C/A w celu wytworzenia sygnałów analogowych. Podział funkcjonalny systemu na bloki funkcjonalne nie zawsze pokrywa się z jego realizacją techniczną, często oddzielny element systemu może odpowiadać kilku blokom funkcjonalnym. Podstawową formą realizacji technicznej jednostek funkcjonalnych w komputerowych systemach pomiarowych z interfejsem GPIB oraz RS232 są przyrządy pomiarowe, mogące pracować również w trybie autonomicznym. W systemach modułowych typu CAMAC czy VXI jednostki funkcjonalne realizowane są w postaci modułów wsuwanych do standardowej obudowy. Moduły te nie mogą pracować poza systemem.

6 6 Jednostki funkcjonalne mogą być realizowane w sposób sprzętowy, sprzętowoprogramowy lub programowy. Realizacje sprzętowe są zwykle najdroższe, jednak zapewniają największą szybkość działania. Przykładem realizacji zbioru bloków funkcjonalnych może być woltomierz cyfrowy w formie samodzielnego przyrządu pomiarowego. Najtańsze są rozwiązania programowe realizowane zwykle przy pomocy komputera pełniącego równocześnie funkcje kontrolera systemu, jednak szybkość takich rozwiązań jest zwykle mała. Przykładem takiego rozwiązania jest procedura programowa wykonywana przez komputer PC i realizująca funkcję bloku przetwarzania danych. Kompromisem cenowo-szybkościowym są rozwiązania sprzętowo programowe, w których część funkcji jest realizowana przez sprzęt, a pozostała część przez program komputera. Przykładem tej koncepcji są wirtualne przyrządy pomiarowe. Wirtualne przyrządy pomiarowe składają się z komputera ogólnego przeznaczenia i dołączonych do niego sprzętowych bloków funkcjonalnych. Funkcje i możliwości takich przyrządów określone są zarówno przez sprzęt, jak i oprogramowanie, a ich obsługa odbywa się za pomocą ekranu komputerowego, klawiatury i myszy z wykorzystaniem graficznego interfejsu użytkownika. Jako komputer najczęściej wykorzystywany jest komputer typu PC. W roli sprzętowych bloków funkcjonalnych używane są zewnętrzne przyrządy pomiarowe wyposażone w interfejs GPIB, pakiety akwizycji danych zrealizowane w postaci karty wkładanej do komputera czy też moduły wyposażone w interfejs VXI. Przyrząd wirtualny może być budowany zarówno przez producenta firmowego jak i samodzielnie przez użytkownika. W obu przypadkach kluczową częścią przyrządu jest oprogramowanie, które integruje komputer i bloki pomiarowe, tworząc z nich przyrząd. Na oprogramowanie przyrządu wirtualnego składa się panel graficzny przyrządu oraz sterownik części sprzętowej. Panel graficzny na ekranie komputera odwzorowuje płytę czołową przyrządu wirtualnego. Panel ten zawiera zbiór symboli graficznych, służących do obsługi przyrządu takich jak przełączniki, pokrętła, wskaźniki analogowe i cyfrowe, pola znakowe lub numeryczne, pola wykresów i inne. Przykład panelu wirtualnego przyrządu pokazany jest na rys Rys Panel wirtualnego przyrządu pomiarowego

7 Sterownik części sprzętowej stanowi zbiór funkcji wykorzystywanych przy komunikacji z przyrządem takich jak programowanie nastaw, wyzwalanie pomiaru, odbiór wyników, wyświetlanie wyników. Cechą wirtualnego przyrządu pomiarowego jest funkcjonalna elastyczność i rekonfigurowalność. Umożliwia to stworzenie na bazie danego sprzętowego bloku funkcjonalnego szerokiego zbioru przyrządów wirtualnych realizujących różnorodne funkcje i redukcję kosztów przyrządów oraz skrócenie czasu ich opracowania i dalszych modyfikacji Interfejsy systemów pomiarowych Sterowanie pracą każdego systemu pomiarowego, a także przesyłanie informacji pomiarowych, odbywa się za pośrednictwem systemu interfejsu. Jest to układ komunikacyjno-informacyjny systemu pomiarowego. Obowiązuje w nim ustalony zbiór reguł obejmujących zasady zarządzania systemem pomiarowym przez kontroler, a także ustalających sposób kodowania informacji i jej przesyłania. W szczególności reguły te określają parametry elektryczne sygnałów i metody transmisji, protokoły komunikacyjne i metody kodowania sygnałów, wymagania mechaniczne na gniazda połączeniowe i rozmieszczenie w nich poszczególnych sygnałów. Ze względu na rodzaj transmisji interfejsy możemy podzielić na szeregowe i równoległe. W interfejsie szeregowym poszczególne bity danego słowa przesyła się kolejno, bit po bicie. Ze względu na niskie koszty okablowania, gdzie wykorzystuje się tylko dwa lub trzy przewody, interfejsy szeregowe stosuje się przy przesyłaniu sygnałów na duże odległości. Najbardziej znanym interfejsem szeregowym jest wykorzystywany powszechnie do komunikacji pomiędzy komputerem a urządzenia peryferyjnymi interfejs RS-232C oraz jego zmodyfikowana wersja RS-485. Interfejs ten jest wykorzystywany w systemach pomiarowych, gdzie nie jest wymagana duża szybkość działania, a istotny jest niski koszt. W interfejsach równoległych przesyłaną informację dzieli się na słowa (np. po 8 lub 16 bitów). Wszystkie bity danego słowa przesyła się jednocześnie (równolegle), natomiast poszczególne słowa przesyłane są szeregowo, jedno po drugim. Dzięki temu transmisja równoległa jest znacznie szybsza od szeregowej. Wadą interfejsów równoległych jest większy koszt okablowania każdy bit danego słowa wymaga oddzielnej linii. W systemach pomiarowych interfejsy równoległe są najczęściej stosowane w systemach modułowych, gdzie odległości między modułami umieszczonymi w kasecie są bardzo małe i gdzie wymagana jest duża szybkość działania np. interfejs CAMAC, VXI. Również interfejsem równoległym jest stosowany powszechnie w systemach pomiarowych interfejs GPIB Interfejs RS 232C Standard interfejsu RS-232 został określony już w 1962 roku. Jego poprawioną wersję RS-232C zdefiniowano w 1969 roku. W standardzie RS-232 określono sposób połączenia urządzeń w celu szeregowego przesyłania danych. W skład ogólnej struktury układu transmisyjnego wchodzą dwa urządzenia końcowe dla danych DTE (ang. Data Terminal Equipment) np. komputery połączone kanałem teletransmisji. Ponieważ bezpośrednie połączenie takich urządzeń z kanałem teletransmisji jest niemożliwe, wykorzystuje się dodatkowe urządzenia komunikacyjne dla przesyłu danych DCE (ang. Data Communication Equipment)

8 8 np. modemy telefoniczne. Zadaniem interfejsu RS-232 jest połączenie urządzenia DTE z urządzeniem DCE. Standard RS 232 nie był początkowo przewidywany do łączenia przyrządów pomiarowych, jednak ze względu na to że w interfejs ten wyposażony jest każdy komputer, stał się on popularny również w zastosowaniach pomiarowych. Przy połączeniu przyrządu pomiarowego z komputerem łączą się dwa urządzenia DTE bez pośrednictwa urządzeń DCE. Takie połączenie nazywa się systemem modułu zerowego (ang. null modem). Przykład najprostszego połączenia przyrządu pomiarowego z komputerem z użyciem interfejsu RS-232 przedstawiony jest na rys Wykorzystane w nim są tylko 3 linie spośród ogólnej liczby 21 linii interfejsu. DTE 1 TxD RxD RTD CTS DCD DSR DTR SGND TxD RxD RTD CTS DCD DSR DTR SGND DTE 2 Nazwy linii TxD - Transmitted Data (dane nadawane) RxD - Received Data (dane odbierane) SGND - Signal Ground (masa sygnałowa) Rys Połączenie dwóch urządzeń DTE bez sterowania transmisją Przy wykorzystaniu interfejsu RS 232 najczęściej stosuje się transmisję asynchroniczną start-stopową, w której słowa w postaci ciągu bitów przesyłane są asynchronicznie, natomiast bity w poszczególnym słowie przesyłane są synchronicznie. Zasada transmisji start-stopowej poprzez interfejs RS-232 jest przedstawiona na rys W czasie gdy nie są przesyłane dane, na linii TxD nadajnika występuje stan wysoki. Przesyłanie danych rozpoczyna się wysłaniem przez nadajnik linią TxD bitu startu o poziomie niskim. Po opóźnieniu równym połowie czasu przesłania bitu odbiornik na linii RxD odczytuje jego stan, a następnie stan kolejnych bitów danego słowa. Po bicie startu przesyła się od 5 do 8 bitów danych, a po nich można przesłać (ale nie obligatoryjnie) bit kontroli parzystości. Przesłanie słowa kończy się jednym lub dwoma bitami stopu o poziomie wysokim. przerwa między słowami bit startu 5 do 8 bitów danych bit parzystosci 1 lub 2 bity stopu przerwa między słowami start b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 parz. stop stop d 8 bitó d h momenty odczytu stanu kolejnego bitu Rys Zasada transmisji start-stopowej przez interfejs RS-232 W celu zapewnienia prawidłowego odbioru informacji nadajnik i odbiornik powinny pracować z tą samą częstotliwością. Odbiornik również musi znać format przesyłanego słowa, tzn. liczbę bitów danych, występowanie i rodzaj bitu parzystości (ang. even paritykontrola parzystości, lub ang. odd parity- kontrola nieparzystości) oraz liczbę bitów stopu.

9 9 Maksymalna prędkość transmisji zależy od długości połączeń Zaleca się prędkości do 20 kb/s, m.in. 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, kb/s. Długość połączeń nie powinna przekraczać zwykle 15 m. Przy krótkich połączeniach prędkość transmisji można zwiększyć do 112 kb/s. Zwiększenie zasięgu ponad 15 m umożliwia zastosowanie tzw. pętli prądowej. Stan 1 reprezentuje prąd o wartości 20 ma, stan 0 brak przepływu prądu. Zwykle komputer PC wyposażony jest w dwa porty RS-232. Umożliwia to dołączenie najwyżej dwóch urządzeń, a w przypadku gdy do portu RS-232 dołączona jest również mysz, tylko jednego urządzenia. Jeżeli do komputera trzeba podłączyć więcej urządzeń, należy skorzystać z dodatkowych modułów zwiększających ilość portów RS-232. Przy użyciu interfejsu RS-232 stosowana jest również transmisja synchroniczna. Polega ona na przesyłaniu bloków danych o zmiennej długości. Blok składa się z nagłówka, w którym zapisana jest liczba określająca długość bloku przesyłanych danych, segmentu zawierającego dane oraz sekwencji końca bloku zawierającej sumę kontrolną przesyłanych danych, służącą do detekcji błędów. Bity wchodzące w skład bloku wysyłane są kolejno zgodnie z taktami zegara, bez bitów określających początek i koniec poszczególnych słów. Transmisja synchroniczna jest szybsza od asynchronicznej transmisji start-stopowej, jednak ze względu na bardziej złożoną realizację sprzętową rzadko stosuje się ją w systemach pomiarowych. Zastosowanie interfejsu RS-232 w warunkach przemysłowych jest ograniczone. Przyczyną tego jest brak dostatecznych zabezpieczeń przed zakłóceniami oraz ograniczona szybkość i odległość transmisji. Ograniczenia te spowodowały powstanie nowych standardów transmisji szeregowej. Najbardziej popularnym z nich stał się opracowany w 1983 roku standard RS-485. Najważniejsze cechy tego standardu to możliwość dołączenia do 32 odbiorników i nadajników oraz zwiększenie prędkości transmisji do 10 Mb/s przy maksymalnej odległości 1200 m Interfejs GPIB Standard GPIB (ang. General Purpose Interface Bus) jest obecnie najpopularniejszym standardem interfejsu umożliwiającym sprzęganie aparatury kontrolno-pomiarowej i informatycznej w system pomiarowy. Standard został opracowany w 1975 na bazie opracowanego na początku lat siedemdziesiątych przez firmę Hewlett-Packard interfejsu HPIB (ang. Hewlett Packard Interface Bus). Urządzenia w standardzie GPIB dołączone są równolegle do wspólnej magistrali. Dzięki temu system jest otwarty i elastyczny strukturalnie, gdyż w prosty sposób można dołączyć do niego nowe urządzenia. Przesyłanie przez magistralę informacji w postaci bajtów odbywa się asynchronicznie, ze zwrotnym potwierdzeniem odbioru. Do magistrali można dołączyć jednocześnie do 15 urządzeń. Długość kabla między dwoma sąsiednimi przyrządami nie powinna przekraczać 2 m, zaś całkowita długość wszystkich kabli 20 m. Przez magistralę można przesyłać dane z szybkością do 1000 kb/s. Struktura systemu w standardzie GPIB przedstawiona jest na rys Magistrala składa się z 16 linii sygnałowych: 8 linii danych, 3 linii synchronizacji i 5 linii sterowania.

10 10 Magistrala GPIB komputer PC Kontroler Nadawca Odbiorca Linie danych DIO1-DIO8 zasilacz, drukarka licznik, termometr Odbiorca Nadawca Linie sterowania IFC REN ATN SRQ EOI multimetr, oscyloskop Nadawca Odbiorca Linie synchronizacji DAV, NRFD NDAC Rys Architektura systemu pomiarowego z magistralą GPIB Osiem linii danych służy do szeregowego przesyłania bajtów. Transmisja się odbywa w sposób asynchroniczny, następny bajt pojawia się na liniach danych DIO1-DIO8 po potwierdzeniu odbioru poprzedniego bajtu. W zależności od stanu linii ATN, po liniach DIO przesyła się dane pomiarowe (wyniki pomiarów, dane programujące przyrządy itp.) lub instrukcje organizujące pracę systemu (rozkazy, adresy). Informację po liniach DIO przesyła się w kodzie ISO-7, którego 7 bitów informacyjnych uzupełnia się bitem parzystości. Grupa 5 linii sterowania służy do przesyłania komunikatów sterujących bezpośrednio interfejsami przyrządów systemu pomiarowego. Stan zera na linii ATN (ang. Attention uwaga) sygnalizuje, że na liniach DIO znajdują się dane. Jedynka oznacza, że przez linie danych przesyłane są adresy lub rozkazy wieloliniowe. Linia IFC (ang. Interface Clear zerowanie interfejsu) służy do wprowadzenia wszystkich przyłączonych do magistrali urządzeń w określony stan początkowy. Linia REN (ang. Remote Enable sterowanie zdalne) służy do przełączania przyrządów na zdalne sterowanie, dokonywane z magistrali GPIB. Linia SRQ (ang. Service Request żądanie obsługi) sygnalizuje kontrolerowi, że jedno lub więcej urządzeń przyłączonych do magistrali żąda obsługi, np. w celu przesłania wyniku pomiaru. Linia EOI (ang. End or Identify koniec lub identyfikacja) w trybie przesyłania danych sygnalizuje bajt kończący transmisję natomiast w trybie przesyłania instrukcji sygnalizuje, że kontroler dokonuje sprawdzenia, które z przyłączonych urządzeń żądało obsługi. Grupa trzech linii synchronizacji umożliwia asynchroniczne przesyłanie informacji ze zwrotnym potwierdzeniem odbioru. Linia DAV (ang. Data Valid dane ważne) służy nadajnikowi do poinformowania, że na liniach DIO jest nowy bajt danych. Linia NRFD (ang. Not Ready for DATA nie gotowy na dane) podaje informację, że nie wszystkie urządzenia są gotowe do odbioru danych. Przesłanie danych może rozpocząć się gdy wszystkie urządzenia wytypowane jako odbiorniki zgłoszą swoją gotowość.

11 11 Za pomocą linii NDAC (ang. Not Data Accepted dane nie przyjęte) nadajnik otrzymuje informację, że nie wszystkie urządzenia przyjęły dane. Urządzenie dołączone do magistrali GPIB można podzielić na cztery grupy: - odbiorcy - mogą jedynie odbierać dane (np. zasilacz programowany, komutator, drukarka), - nadawcy mogą jedynie wysyłać dane (np. licznik, termometr), - nadawcy/odbiorcy mogą wysyłać lub odbierać dane (np. multimetr, oscyloskop cyfrowy), - kontroler jednostka sterująca, która może również spełniać rolę nadawcy lub odbiorcy (np. komputer). Głównym zadaniem magistrali GPIB jest przesłanie informacji pomiędzy dwoma lub więcej urządzeniami. Przed rozpoczęciem przesłania kontroler wyznacza, przez wysłanie odpowiednich adresów, jedno urządzenie jako nadawcę oraz jedno lub więcej urządzeń jako odbiorców. Adresy wszystkich urządzeń ustala użytkownik w czasie podłączania ich do magistrali interfejsu. Każde urządzenie musi mieć ustawiony inny 5 bitowy adres. Proces wymiany informacji przedstawiony jest na rys Rozpoczyna się on od wysłania przez komputer sygnału REN a następnie sygnału ATN, o poziomie zależnym od tego, czy przesyłane będą dane czy rozkazy. DIO 1 8 Bajt informacyjny Bajt informacyjny t DAV Dane nieważne Dane nieważne Dane nieważne Dane ważne NRFD Niektóre Wszystkie Niektóre Wszystkie gotowe gotowe gotowe gotowe Dane ważne t Żaden nie jest gotowy Żaden nie jest gotowy t NDAC Niektóre Wszystkie Niektóre Wszystkie potwierdziły potwierdziły potwierdziły potwierdziły Żaden nie potwierdził t Rys Procedura wymiany informacji nadawcy z kilkoma odbiorcami na magistrali GPIB Nadawca umieszcza pierwszy bajt na liniach danych, a odbiorcy zostają kolejno przygotowani do odbioru. Pojawienie się stanu wysokiego na linii NRFD (stan wysoki na linii NRFD występuje wtedy, kiedy wszystkie urządzenia są gotowe do odbioru) powoduje, że nadajnik ustawia niski stan na linii DAV, sygnalizując że dane są aktualne (dane ważne). W chwili, gdy najszybsze urządzenie odbierze dane, spowoduje ono zmianę stanu linii NRFD na niski (żeby uzyskać niski stan na linii NRFD wystarczy, że choć jedno z urządzeń chce taki stan wymusić). Jednocześnie urządzenie to potwierdza odbiór, zaprzestając wymuszania przez siebie niskiego stanu na linii NDAC. Gdy wszystkie urządzenia zakończą pobieranie danych i zaprzestaną na linii NDAC wymuszać stan niski, linia NDAC zmieni swój stan na wysoki. W odpowiedzi na wysoki stan na linii NDAC nadawca ustawia stan wysoki linii DAV, sygnalizując że dane na magistrali są już nieważne. Odbiorniki potwierdzają przyjęcie tego

12 12 sygnału, wymuszając stan niski na linii NDAC w celu przygotowania nowego cyklu transmisji. W ten sposób kończy się przesyłanie jednego bajtu. Analogicznie wygląda przesyłanie kolejnych bajtów. Zastosowanie procedury transmisji asynchronicznej z obustronnym potwierdzeniem (tzw. hanshake trzyliniowy) pozwala na elastyczne dopasowanie szybkości systemu pomiarowego do właściwości urządzeń biorących w transmisji. Jeżeli w transmisji biorą udział szybkie urządzenia transmisja może być wykonywana z dużą szybkością, natomiast przy udziale wolniejszych urządzeń transmisja jest odpowiednio zwalniana, w oczekiwaniu na potwierdzenie przyjęcia danych przez wolniejsze urządzenia. Alternatywne rozwiązanie, z prostszą transmisją synchroniczną o jednej stałej prędkości, spowodowało by drastyczne obniżenie prędkości transmisji, dlatego że musiała by ona być dostosowana do najwolniejszego urządzenia w systemie, nawet gdyby to urządzenie było używane rzadko np. drukarka. W 1992 roku firma National Instruments wprowadziła rozwiązanie pozwalające na zwiększenie szybkości transmisji danych na magistrali GPIB do 8 MB/s. Polega ono na wykorzystaniu uproszczonego protokołu przyspieszonego cyklu transmisji nazwanego HS488 (ang. high-speed hanshake protocol). Protokół ten dotyczy tylko transmisji danych (tzn. tekstów programujących, wyników pomiarów), natomiast transmisja instrukcji odbywa się z wykorzystaniem pełnego cyklu transmisji Interfejs VXI Standard interfejsu VXI (ang. VMEbus Eextension for Instrumentation) został opracowany w Jest on rozwinięciem standardu VME (ang. Versamodule Eurocard Bus). Standard łączy w sobie zalety interfejsu GPIB (elastyczność, programowanie urządzeń za pomocą kodu ASCII) z szybkością standardu VME korzystającego z modułowych kart pomiarowych o znormalizowanych wymiarach. Standard VXI rozpowszechnił się i obecnie wiele firm produkuje zgodne z nim moduły, przy czym moduły produkowane przez różne firmy mogą pracować w jednej kasecie. Podstawowe zalety standardu VXI to duża szybkość i dokładna synchronizacja czasowa pracy poszczególnych modułów. Standard VXI specyfikuje cztery rozmiary modułów: A (10x16 cm), B (23x16cm), C (23x34 cm), D (36x34 cm). Wybór rozmiaru modułu uzależniony jest od stopnia komplikacji realizowanych przez niego funkcji. Moduły umieszczone są w obudowie (ang. mainframe) zwanej kasetą. Każdy z modułów łączy się z kasetą przy pomocy od jednego do trzech 96 stykowych złącz: P1, P2, P3, przy czym w złącze P1 wyposażone są wszystkie moduły, natomiast złącze P2 mogą posiadać moduły B, C, D a złącze P3 moduły D. Złącze P1 zawiera sygnały określone w standardzie VME: 16 bitową szynę danych, linie handshake u, linie kontroli oraz linie przerwań. Złącze P2 zawiera rozszerzenie magistrali danych, linie magistrali lokalnej, linie sygnałów wyzwalających oraz zegar 10 MHz. Złącze P3 obejmuje rozszerzenie magistrali lokalnej, dodatkowe linie wyzwalające, zegar 100 MHz, linie połączenia w gwiazdę. Poszczególne linie magistrali VXI można podzielić ze względu na pełnione funkcje. Szyna danych pozwala na szybkie asynchroniczne przesyłanie danych pomiędzy modułami w postaci słów 8, 16 lub 32 bitowych. Szyna arbitrażu transmisji danych jest używana, gdy w systemie może istnieć więcej niż jedna jednostka centralna. Służy ona do zagwarantowania, że w danej chwili tylko jedna jednostka centralna wykorzystuje do nadawania szynę danych.

13 13 Szyna przerwań priorytetowych pozwala na identyfikację urządzenia wymagającego obsługi i zgłaszającego przerwanie. Szyna wyzwalania służy do wyzwalania, taktowania oraz wysyłania potwierdzeń transmisji. Szyna sumy analogowej zapewnia każdemu modułowi wysłanie i odebranie analogowego sygnału prądowego. Szyna impulsów zegarowych dostarcza synchronicznie do wszystkich modułów sygnały zegarowe i umożliwia koordynację działania między modułami systemu. Szyna identyfikacji modułu pozwala na automatyczne ustalenie miejsca w kasecie w którym zainstalowany jest moduł. Szyna lokalna umożliwia bezpośrednie połączenie między danym modułem a modułem znajdującym się po jego prawej oraz lewej stronie, co pozwala na ograniczenie liczby połączeń kablowych między płytami czołowymi modułów. W kasecie standardu VXI można umieścić do 12 modułów, nie licząc modułu 0. Moduł 0 umieszczony na pierwszym stanowisku z lewej strony, zapewnia systemowi wykonywanie podstawowych funkcji: funkcji sterownika VME, sterowania adresowaniem modułów, dostarczania sygnałów zegarowych. Sterowanie systemem pomiarowym z magistralą VXI, ze względu na znaczną elastyczność standardu, jest możliwe na wiele sposobów. Jednym ze sposobów jest wykorzystanie komputera zewnętrznego, wyposażonego w interfejs GPIB, połączonego z kasetą VXI za pomocą konwertera GPIB/VXI. Konwerter taki umieszcza się w miejscu modułu 0, z lewej strony kasety. Rozwiązanie to pozwala na wykorzystanie z jednej strony prostoty programowania w standardzie GPIB, a z drugiej wszystkich zalet magistrali VXI. Innym sposobem jest sterowanie systemem za pomocą modułowej wersji komputera zainstalowanego bezpośrednio w kasecie VXI, tzw. kontrolera zagnieżdżonego (ang. Embedded Controller). Zaletą takiego rozwiązania są krótkie czasy transmisji sygnałów w systemie natomiast wadą duża cena Magistrale komputerowe w zastosowaniach pomiarowych Oprócz opisanych powyżej interfejsów w systemach pomiarowych wykorzystuje się również inne magistrale opracowane początkowo do innych zastosowań niż pomiarowe. Są to uniwersalna magistrala szeregowa USB, magistrala szeregowa IEEE-1394 Fire Wire oraz interfejs równoległy Centronics. Obecnie produkowane są, m.in. przez firmę National Instruments, urządzenia wyposażone w wymienione magistrale, które mogą być użyte do konstrukcji systemów pomiarowych Uniwersalna magistrala szeregowa USB Uniwersalna magistrala szeregowa USB (ang. Universal Serial Bus) została wprowadzona do komputerów w 1995 roku. Charakteryzuje się ona łatwą instalacją dołączonych do niej urządzeń dołączone do portu USB urządzenia mogą być z niego zasilane oraz można je łączyć i rozłączać w trakcie pracy komputera. Magistrala USB wykorzystuje kabel czterożyłowy, w którym są dwa przewody sygnałowe i dwa przewody zasilania. Maksymalna szybkość transmisji to 12 Mb/s, a w wersji USB Mb/s. Zaletą magistrali jest łatwa rozbudowa przy pomocy koncentratorów magistrala pozwala na dołączenie do 127 urządzeń. Obecnie produkuje się wyposażone w magistralę USB takie

14 14 przyrządy jak moduły akwizycji sygnałów pomiarowych, moduł oscyloskopu, moduły rejestracji temperatury czy też moduły wejść/wyjść cyfrowych Magistrala szeregowa IEEE-1394 Fire Wire Magistrala szeregowa Fire Wire została wprowadzona przez firmę Apple Computer w 1986 r. Magistrala służy do łączenia zarówno urządzeń domowych (cyfrowe kamery, aparaty fotograficzne, magnetowidy) jak i urządzeń przemysłowych, w tym przyrządów pomiarowych. Podobnie jak magistrala USB magistrala Fire Wire jest czteroprzewodowa (dwa przewody sygnałowe i dwa przewody zasilana) oraz umożliwia dołączanie i odłączanie urządzeń w trakcie pracy bez konieczności wyłączania zasilania. Maksymalna liczba urządzeń dołączonych do magistrali wynosi 64. Szybkość transmisji wynosi do 3200 Mb/s dla magistrali w wersji IEEE1394b Interfejs równoległy Centronics Interfejs równoległy Centronics wykorzystywany jest w komputerze do dołączenia drukarki. Można go również wykorzystać do dołączenia urządzeń pomiarowych. Posiada on 8 bitową równoległa szynę danych oraz kilka linii sterujących, które można również wykorzystać do przesyłania danych. Maksymalna szybkość przesyłanych danych w najnowszym trybie pracy interfejsu EPP (ang. Enhanced Parallel Port) i ECP (ang. Enhanced Capability Port) wynosi do 500 kb/s Transmisja danych pomiarowych na duże odległości W wielu zastosowaniach konieczna jest budowa rozproszonych systemów pomiarowych, w których dane pomiarowe pochodzą z wielu oddalonych od siebie węzłów pomiarowych. Systemy takie można zbudować korzystając z łączności przewodowej w postaci sieci Ethernet lub bezprzewodowej transmisji danych Łączenie sprzętu pomiarowego przez sieć Ethernet Ethernet jest rodzajem sieci lokalnej, opracowanej w 1976 roku. Ethernet umożliwia przesyłanie danych przez skrętkę, kabel współosiowy lub światłowód, z prędkością 10 Mb/s, a w wersji Fast Ethernet 100 Mb/s. Połączenie przyrządów pomiarowych z wykorzystaniem Ethernetu pozwala na budowę rozproszonych systemów pomiarowych o dużym zasięgu. Przyrządy pomiarowych wyposażone w jeden ze standardowych interfejsów pomiarowych łączy się z siecią Ethernet z wykorzystaniem odpowiednich modułów pośredniczących. Dostępne są moduły GPIB/Ethernet, RS-232/Ethernet/, RS-485/Ethernet. W przypadku komputera z układem akwizycji sygnałów pomiarowych można go dołączyć do sieci Ethernet wyposażając w niedrogą kartę sieciową. Coraz częściej produkuje się również przyrządy pomiarowe przygotowane do bezpośredniego dołączenia do sieci Ethernet, np. moduły FieldPoint firmy National Instruments.

15 Systemy pomiarowe z wykorzystaniem radiomodemów W przypadku gdy obiekt pomiaru znajduje się w trudnodostępnym miejscu, lub budowa linii przewodowej jest kosztowna, stosuje się w systemach pomiarowych przesyłanie danych przez wydzielone kanały radiowe. Łączność realizuje się z wykorzystaniem radiomodemów. Zadaniem radiomodemów jest emitowanie i odbieranie sygnałów radiowych, przetwarzanie danych cyfrowych na emitowane sygnały oraz przetwarzanie odebranych sygnałów na dane cyfrowe. Radiomodemy wyposażone są najczęściej w interfejs RS-232 lub RS-485, przez który łączą się z przyrządami pomiarowymi. Systemy radiomodemowe umożliwiają transmisję danych na odległość od ok. 100 m do 100 km. Radiomodemy wykorzystują wybrane pasma częstotliwości dla radiokomunikacji przemysłowej i wymagają zezwolenia Państwowej Agencji Radiokomunikacji (PAR). Zezwolenie nie jest wymagane dla nadajników o mocy mniejszej od 20 mw w paśmie 800MHz Systemy pomiarowe z wykorzystaniem telefonii komórkowej GSM Gdy obiekt pomiaru lub odbiorca wyników znajdują się w ruchu np. w poruszającym się pojeździe lub gdy odległość między obiektem pomiaru i odbiorcą wyników jest bardzo duża można zastosować w systemie pomiarowym cyfrowy system telefonii ruchomej GSM (ang. Global System of Mobile Communications). Funkcje bezprzewodowego terminala oprócz telefonu komórkowego może również realizować komputer typu laptop z kartą PCMCIA pełniącą funkcję telefonu komórkowego. Przesyłanie danych można realizować z wykorzystaniem jednej z kilku metod: 1. Transmisja bez zestawiania połączeń SMS. Transmisja umożliwia realizację usługi SMS (ang. Short Message Service), czyli przesyłania krótkich komunikatów alfanumerycznych o długości do 160 znaków do innych stacji ruchomych. Wszystkie komunikaty SMS przesyłane są poprzez centralę SMSC (ang. SMS Sevice Center). Komunikat SMS, zapamiętany w centrali SMSC, przesyłany jest do adresata po uzyskaniu z nim połączenia. Zaletą takiej organizacji jest pewność, że dane dotrą do adresata, wadą nieokreślony czas dotarcia danych. 2. Transmisja z komutacją łączy (w skrócie transmisja komutowana). - SDT (ang. Switched Data Transfer) - standardowa transmisja danych realizowana w jednym kanale rozmównym, szybkość transmisji 9.6 kb/s. - HSCD (ang. High Speed Circuits Switched Data) szybka, wielokanałowa transmisja danych realizowana przez jeden do czterech kanałów rozmównych, z szybkością od 14.4 kb/s przy wykorzystaniu jednego kanału rozmównego do 57.6 kb/s z wykorzystaniem czterech kanałów. 3. Transmisja z komutacją pakietów (w skrócie transmisja pakietowa). Umożliwia realizację usługi GPRS (ang. General Packed Radio Service), czyli nadawania i odbioru pakietów danych z adresem internetowym w nagłówku. Maksymalna prędkość transmisji danych wynosi kb/s. Zaletą transmisji GPRS jest koszt proporcjonalny do liczby przesyłanych danych, a nie do czasu połączenia. Przyjmując jako kryterium zdolność do transmisji danych cyfrowych można podzielić terminale bezprzewodowe na 3 grupy: MT10 terminal może transmitować tylko mowę i komunikaty SMS wpisywane z klawiatury, nie nadaje się do transmisji danych pomiarowych,

16 16 MT1 terminal jest wyposażony w interfejs sieci ISDN (ang. Integrated Services Digital Network), dzięki któremu po wyposażeniu w tzw. adapter teminalowy może być połączony do komputera i transmitować dane cyfrowe, MT2 terminal nadaje się do transmisji danych cyfrowych po połączeniu z komputerem poprzez interfejs RS-232 lub łącze na promieniowanie podczerwone IrDA. Struktura przykładowego systemu pomiarowego z wykorzystaniem telefonii GSM przedstawiona jest na rys Przyrząd pomiarowy Komputer (kontroler systemu) Terminal bezprzewodowy 1 Sieć GSM bezprzewodowy kanał komunikacyjny Terminal bezprzewodowy 2 Komputer Rys Struktura systemu pomiarowego z wykorzystaniem telefonii GSM Urządzenia pomiarowe dołączone są do komputera poprzez magistralę lokalną np. RS232, RS-485, GPIB, VXI. Komputer steruje urządzeniami pomiarowymi, odbiera wyniki pomiarów, przetwarza je i wysyła do telefonu komórkowego przewodowo np. poprzez ISDN, RS-232 lub bezprzewodowo np. przez IrDA czy Bluetooth. Z telefonu dane są przesyłane bezprzewodowo poprzez sieć GSM do stacji bazowej i centrali GSM, a następnie do telefonu komórkowego, do którego dołączony jest komputer odbiorcy danych. Zamiast terminala bezprzewodowego 2 można zastosować telefon stacjonarny z modemem, połączony z systemem GSM przez stacjonarną centralę telefoniczną. Dane pomiarowe można również przekazywać z użyciem protokołu WAP (ang. Wireless Application Protocol). Wykorzystanie protokołu WAP niesie jednak z sobą ograniczenia dane pomiarowe przedstawiane są na niewielkim wyświetlaczu telefonu komórkowego, a mała szybkość transmisji wydłuża czas odbioru. Protokół WAP można stosować do niewielkiej liczby danych pomiarowych, np. do odbioru danych metrologicznych takich jak temperatura, wilgotność, ciśnienie atmosferyczne Bezprzewodowa transmisja danych na małe odległości W przypadku, gdy wykorzystuje się komputer przenośny wygodne jest zastąpienie połączeń przewodowych do transmisji danych transmisją bezprzewodową na małe odległości. Do tego typu transmisji wykorzystuje się promieniowanie podczerwone lub łącze radiowe małej mocy Transmisja przez łącze na promieniowanie podczerwone IrDA W łączu na promieniowanie podczerwone następuje zamiana sygnału elektrycznego na optyczny w diodzie nadawczej, a następnie zmodulowana wiązka promieniowania optycznego zmieniana jest na sygnał elektryczny w fotoelemencie odbiorczym. W łączności na promieniowanie podczerwone wykorzystywany jest standard IrDA, umożliwiający wymianę danych między dwoma urządzeniami na odległość do 3 m (typowo 1m) z maksymalną szybkością transmisji do 16 Mb/s.

17 17 Standard IrDA może być stosowany do bezprzewodowej transmisji danych w małych systemach pomiarowych, składających się z komputera (najczęściej typu laptop) i jednego urządzenia pomiarowego. Zaletą takiej konfiguracji jest jej duża prostota, wadą konieczność wzajemnej widoczności obu sprzęganych urządzeń oraz bardzo mały zasięg transmisji. Liczba urządzeń pomiarowych ze złączem IrDA jest niewielka, istnieje jednak możliwość połączenia do komputera dowolnego urządzenia pomiarowego z interfejsem RS-232 poprzez konwerter RS-232/IrDA Transmisja przez łącze radiowe małej mocy Bluetooth Do bezprzewodowej transmisji na małe odległości zamiast łącza na podczerwień można wykorzystać łącze radiowe małej mocy. W rozwiązaniu tym nie jest konieczna wzajemna widzialność urządzeń transmitujących dane pomiarowe a także może być wykorzystywany więcej niż jeden odbiornik. Do tego typu łączności został opracowany w 1998 r. standard Bluetooth. Początkowym przeznaczeniem standardu była wymiana danych między telefonem komórkowym a jego akcesoriami, jednak wkrótce standard zdobył dużą popularność w różnych obszarach zastosowań, w tym w systemach pomiarowych. Standard Bluetooth wykorzystuje pasmo 2.4 GHz, zwane ISM (ang. Industry, Science and Medicine). Transmisja danych może się odbywać z prędkością do 1Mb/s na odległość do 10 m, lub po zastosowaniu dodatkowego wzmacniacza do 100 m. Każde z urządzeń Bluetooth ma własny 32 bitowy adres, pozwalający na jednoznaczną identyfikację urządzenia. Połączenia są realizowane w trybie master slave. Urządzenia Bluetooth mogą być połączone w grupy tzw. picosieci (ang. piconet). Grupę taką tworzy maksymalnie siedem urządzeń pracujących jako urządzenia podrzędne (slave) oraz jedno urządzenie pełniące rolę nadrzędną (master). Standard Bluetooth umożliwia dwa typy transmisji danych asynchroniczną i synchroniczną. Transmisja asynchroniczna pozwala na asymetryczne połączenie z maksymalną szybkością 721 kb/s w jednym kierunku i 57.6 kb/s w kanale zwrotnym, a także połączenie symetryczne z przepustowością kb/s w obu kierunkach. Transmisja synchroniczna odbywa się w trzech równoległych kanałach, każdy o szybkości transmisji 57.6 kb/s. Standard Bluetooth jest w ciągłym rozwoju. Bezpośrednie jego wykorzystanie w urządzeniach pomiarowych ograniczone jest stosunkowo niewielkim zasięgiem, jednak może być on wykorzystany jako jeden z interfejsów sprzęgających część pomiarową systemu z komputerem.