Сканер в полярных координатах
АрхивИзмерение неэлектрических величин (скорости, массы, температуры и т. д.) с помощью компьютера сводится, как правило, к их преобразованию в аналоговый электрический сигнал и дальнейшему переводу в цифровой вид тем или иным методом. Вместе с тем существует ряд задач, где на пути описанного алгоритма встают преграды нетехнического характера.
Рассмотрим конкретный пример: необходимо проследить динамику изменения давления в газопроводе районного значения в течение суток. Для этого есть манометр, весьма точный стрелочный прибор размером с тазик, вваренный в нужном месте и опломбированный в нужное время (как квартирный электросчетчик). Согласно сложившимся метрологическим нормам, ГОСТам и правилам, показания именно этого прибора являются критерием истины в данной точке газопровода. При ежемесячном аудите показания манометра регистрируются каждые пять минут на протяжении суток (288 замеров в сутки) - работа для трех операторов вполне посильная, визуальные наблюдения считаются достоверными. Можно ли компьютеризировать сей труд, избежав установки дополнительных измерителей на трубу?
Рис. 1.
Сканер показаний крупногабаритных стрелочных приборов,изготовленный на основе мыши. Размеры оптоэлементов условноувеличены для наглядности. На заднем плане - манометр.
Предлагается лобовое решение: трубу не трогать, устанавливать измеритель на манометр (рис. 1). Измеритель изготовлен на базе стандартной мыши и представляет собой сканер в полярных координатах, сканирующая головка которого, работая на отражение, совершает непрерывное возвратно-вращательное движение на 100-170њ. Сканирующая головка крепится к нижней стороне прозрачного диска, имеющего оптическую линейку по окружности. Положение сканирующей головки в момент детектирования ею стрелки манометра определяется посредством второй (неподвижной) оптопары, считывающей количество меток на оптической линейке прозрачного диска. Измеритель работоспособен только в светозащитном корпусе (на рисунке условно не показан).
Частота сканирования выбирается по теореме Котельникова (действие происходит в котельной) и составляет 1/10-1/5 Гц (для некоторых моделей мышей частоту сканирования лучше увеличить до 1/2 Гц). Стабилизация частоты сканирования не требуется, поскольку положение стрелки манометра регистрируется по показаниям неподвижной оптопары, не зависящим от времени. Для большей помехозащищенности (от пыли на оптической линейке диска) на стекло манометра, в поле зрения подвижной оптопары, наносятся не отражающие свет "конечные" метки в начале и конце диапазона измерения (на рисунке не показаны). Программа постоянно проверяет угловое "расстояние" между конечными метками и между метками и стрелкой. Поскольку метки неподвижны, программное детектирование уменьшения расстояния означает засорение оптической линейки подвижного прозрачного диска и необходимость автоматической/ручной подстройки.
Использование мыши в качестве основы сканера - дело привычки разработчиков. Вместе с тем такой подход близок к оптимальному при использовании ноутбуков, конфигурацию которых нежелательно изменять добавлением "новых устройств" и прерываний.
