În sistemele de achiziție de date, un multiplexor poate fi definit ca un circuit sau un dispozitiv care selectează și combină mai multe semnale de intrare într-o singură linie de ieșire.
Semnalul generat de transductoarele unui sistem de achiziție de date nu este, în general, potrivit pentru procesarea directă de către unitatea care generează un algoritm de control. În mod normal, trebuie să existe o etapă de procesare a semnalului în care sunt executate toate operațiile necesare pentru a transmite corect semnalul. Măsurarea presupune, de asemenea, stocarea directă a datelor în memoria unui procesor numeric.
Semnalul condiționat este supus, de obicei, multiplexării prin diviziune în frecvență (FDM) sau multiplexării prin diviziune în timp (TDM). În acesta din urmă, conectarea ieșirilor diferitelor lanțuri la memoria sistemului este secvențială, adică într-o ordine prestabilită.
În fiecare lanț de măsurare, semnalele analogice sunt transformate în semnale digitale de către un convertor analog-digital (ADC) și apoi codificate în funcție de reprezentarea valorii mărimii și adaptate la domeniul de amplitudine (amplificare programată).
În procesele industriale controlate, există de obicei zeci de senzori, astfel încât nu este rentabil să se rezerve un sistem dedicat de achiziție de date – inclusiv amplificare, conversie A/D etc. – pentru fiecare semnal. De aceea, achiziția de date necesită un etaj de multiplexare a semnalelor la intrare într-un singur canal de achiziție, care se realizează prin intermediul unor dispozitive specifice cunoscute sub numele de multiplexoare.
Definiție
Un multiplexor este un sistem cu mai multe intrări și o singură ieșire pentru a primi semnale provenite din mai multe rețele de achiziție. Dispozitivul transferă toate semnalele de intrare către un microprocesor, care primește și prelucrează datele, le transmite către dispozitivele de ieșire și controlează sistemul în ansamblul său.
Cu ajutorul multiplexării, un sistem de măsurare este capabil să canalizeze secvențial mai multe semnale către un singur convertor digital, oferind astfel un mijloc cu costuri reduse de creștere a numărului de canale ale sistemului. Un multiplexor constă dintr-un set de comutatoare și asigură o reducere semnificativă a costurilor prin utilizarea unui singur convertor A/D pentru mai multe intrări. Ca atare, un multiplexor poate fi considerat un circuit sau un dispozitiv care face posibilă împărțirea capacității disponibile a unei singure conexiuni între mai multe canale de transmisie.
Prin intermediul pinilor de selectare, una și numai o singură intrare este autorizată să comunice cu singura ieșire. Unitatea de comandă scanează toate intrările în succesiune și le citește cu o viteză care respectă teorema de eșantionare pentru semnalul dat.
În esență, multiplexoarele sunt utilizate pentru a crește cantitatea de date care poate fi transmisă într-o rețea cu o anumită lățime de bandă într-o anumită perioadă de timp.
Tipuri
Există multiplexoare atât pentru semnale digitale, cât și pentru semnale analogice. Un multiplexor digital are semnale digitale de intrare care provin din mai multe rețele de achiziție de date. Dispozitivul transferă aceste semnale de intrare către un sistem de procesare, de obicei un microprocesor, care primește și procesează datele, le transmite către dispozitivele de ieșire și controlează sistemul în ansamblul său. Un multiplexor analogic este un dispozitiv care face posibilă comutarea a n canale analogice într-un singur canal analogic de ieșire. Această comutare este controlată de un semnal digital care codifică canalul de intrare care urmează să fie selectat. Un multiplexor analogic poate fi single-ended sau poate gestiona intrări diferențiale. Într-un multiplexor single-ended, dispozitivul este configurat pentru a comuta canale analogice individuale, în timp ce un multiplexor diferențial poate fi utilizat pentru semnale diferențiale.
Sistemul de multiplexare cu siguranță intrinsecă D2000 de la G.M. International este disponibil pentru aplicații digitale sau în câmp de temperatură. Mai exact, seria include o unitate gateway (D2050M), plăci de expansiune cu 16 intrări pentru a primi temperaturi de la termocuple, RTD-uri, semnale mV sau mA (D2010M, D2011M), o placă de expansiune digitală cu 32 de intrări (D2030M) și repetitoare de semnal cu ieșiri de releu SPDT (D2052M) sau cu ieșiri cu colector deschis (D2053M).
În aplicațiile tipice, gateway-ul (D2050M) instalat în zona sigură oferă o comunicare cu siguranță intrinsecă pe 2 fire, alimentând plăcile de I/O (D2010M, D2011M, D2030M) atât cu semnal cât și cu energie. Poziționate în apropierea senzorilor, aceste plăci I/O achiziționează și transmit datele către gateway, care apoi trimite un semnal de ieșire fieldbus (Modbus redundant) sau serial (RS232) către un PLC/DCS din zona sigură. Economiile de costuri în ceea ce privește cablajul și plăcile I/O de la bordul unității de control sunt substanțiale, combinate cu optimizarea sistemului de achiziție a datelor.
.