Podręcznik

4.14. Przykład zdalnego dostępu do laboratorium

Jako przykład realizacji praktycznej zdalnego dostępu do laboratorium niech posłuży wielopunktowy system do pomiaru i regulacji temperatury wykonany jako praca dyplomowa w Zakładzie Systemów Informacyjno-Pomiarowych. Schemat funkcjonalny tego systemu przedstawiono na rys.5.5.

Część sprzętowa sytemu to elektroniczny układ pomiarowo-sterujący współpracujący z wielokanałową kartą zbierania danych (DAQ), umieszczoną bezpośrednio w serwerze pomiarowym. Zadaniem układu pomiarowo-sterującego jest dopasowanie sygnałów wyjściowych z czujników temperatury (osiem czujników różnego typu) do wejść karty zbierania danych oraz umożliwienie sterowania grzałkami.

 

Rys. 5.5  Schemat funkcjonalny systemu do wielopunktowego pomiaru
i regulacji temperatury

Pierwszy moduł programu serwera pomiarowego został przygotowany w środowisku LabWindows/CVI (rys. 5.6). Drugi zaś przeznaczony jest do obsługi przesyłania danych z wykorzystaniem przeglądarki WWW.

 

Rys.5.6  Aplikacja serwera (LabWindows/CVI)

Program klienta został również napisany w dwu wersjach. W wersji pierwszej z wykorzystaniem pakietu LabWindows/CVI oraz protokołu DataSocket (rys. 5.7). W wersji drugiej z wykorzystaniem języka Java i języka skryptowego PHP (rys. 5.8).

 

Rys.5.7  Aplikacja klienta (LabWindows/CVI)

W pierwszym przypadku użytkownik instaluje program klienta na swoim komputerze, a w drugim za pomocą przeglądarki łączy się z serwerem WWW i otwiera stronę internetową zawierającą aplet Javy.

 

Rys.5.8  Aplikacja klienta (aplet Java)

 Drugi przykład zdalnego dostępu do laboratorium, równie klasyczny, to system do zdejmowania charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych wzmacniaczy, również wykonany jako praca dyplomowa w zakładzie Systemów Informacyjno-Pomiarowych. Schemat blokowy systemu pokazano na rysunku 5.9.

Rys.5.9  Schemat blokowy systemu do zdejmowania charakterystyk amplitudowo- częstotliwościowych wzmacniaczy

 

Ze względów dydaktycznych umożliwia on również selektywny dostęp do poszczególnych przyrządów pomiarowych i ich obsługę indywidualną. Do przyrządów tych należą: generator funkcyjny AFG 5101 (Tektronix) oraz multimetr DM 5120 (Tektronix). W związku z tym, przygotowane zostały trzy niezależne programy klienta oraz wspólny program serwera.

Trzy pierwsze aplikacje uwidocznione są na rys. 5.10 zawierającym model komunikacyjny zdalnej obsługi wymienionych wyżej przyrządów pomiarowych.

 

Rys.5.10  Model komunikacyjny zdalnej obsługi przyrządów pomiarowych

Serwer Wirtualnego Laboratorium, przygotowany do obsługi przyrządów (rys. 5.11) – pośredniczy w wymianie danych i rozkazów pomiędzy klientami i przyrządami oraz dokonuje autoryzacji użytkowników łączących się z wirtualnym laboratorium.

 

Rys.5.11  Aplikacja serwera AFG 5101/DM5120

Klient Multimetr (rys. 5.12) – pozwala sterować przez Internet multimetrem DM 5120 (wybór funkcji pomiarowej i zakresu, odczyt bieżącego pomiaru).

 

 

 

Rys.5.12  Aplikacja klienta – Multimetr DM 5101

 

Klient Generator (rys. 5.13) – pozwala sterować przez Internet generatorem AFG 5101 (wybór generowanej funkcji, regulacja częstotliwości i amplitudy generowanego przebiegu).

 

 

Rys.5.13  Aplikacja klienta – Generator AFG 5101

Czwarta aplikacja (Pomiar Charakterystyk Amplitudowych) przedstawiona jest na rys.5.14, a opisana dokładniej w Przeglądzie Elektrotechnicznym 6/2008. Pozwala ona wykonać automatyczny pomiar charakterystyki amplitudowo–częstotliwościowej wzmacniacza podłączonego do wyjścia generatora i wejścia multimetru, zgodnie ze schematem zawartym na rys. 5.9.

Jak już wspomniano, system pomiarowy jest zbudowany zgodnie z architekturą klient – serwer. Klient łączy się z Serwerem Wirtualnego Laboratorium, aby uzyskać dostęp do jego zasobów, tj. rzeczywistych przyrządów pomiarowych. Aby uzyskać ten dostęp aplikacja klienta musi wysłać do Serwera wszystkie konieczne informacje, tj. nazwę użytkownika, hasło oraz numer identyfikacyjny przyrządu, nad którym chce przejąć kontrolę. W serwerze dane są automatycznie analizowane, sprawdzana jest autentyczność użytkownika oraz dostępność wybranego przez niego przyrządu, a następnie wysyłana do klienta stosowna odpowiedź.

 

Rys.5.14  Aplikacja klienta – Pomiar Charakterystyk Amplitudowych

W przypadku gdy autoryzacja użytkownika powiodła się i przyrząd był dostępny, Serwer „tworzy” specjalny kanał DataSocket do komunikacji klienta z przyrządem oraz wysyła do klienta odpowiedź informującą o gotowości przyrządu. Wtedy aplikacja klienta podłącza się do tego kanału DataSocket. Od tej chwili użytkownik może kontrolować przyrząd ze zdalnego komputera, za pośrednictwem panelu (wirtualnej płyty czołowej). Wskazany kanał komunikacyjny, tak jak każdy w tym systemie, jest dwukierunkowy, tzn. umożliwia również przesyłanie komunikatów z przyrządu do klienta. Komunikaty są automatycznie przekazywane do klienta przez serwer. Zdjęcie zestawu laboratoryjnego do pomiaru charakterystyk amplitudowych wzmacniaczy zamieszczono na rys. 5.15.

 

Rys.5.15  Zdjęcie zestawu laboratoryjnego do pomiaru charakterystyk amplitudowych wzmacniaczy (a – generator AFG5101, b – multimetr DM5120, c – komputer/kontroler)