next up previous contents
Next: Yhteensopivuuteen liittyvät vaatimukset Up: Rekisteröintiohjelmiston vaatimukset Previous: Mittausjärjestelyjen asettamat vaatimukset

Mittauslaitteiston asettamat vaatimukset

Mittauksissa ohjattavista ja dokumentoitavista parametreista osa on mikrotietokoneella kontrolloitavissa tai mitattavissa. Mittaussignaali johdetaan mikrotietokoneen A/D-kortille, joten signaali on kokonaisuudessaan tallennettavissa. Signaaliin liittyy kuitenkin parametreja, joita ei voida kontrolloida tai mitata mikrotietokoneella. Esim. signaalin luonne riippuu preparaatista. ERG-mittauksissa rekisteröitävä signaali on jännite verkkokalvon yli, mutta imupipettimittauksessa signaali on näköaistinsolun virta. Samoin signaalin vahvistus ja suodatus riippuvat preparaatin ja mikrotietokoneen välisen analogiaelektoroniikan asetuksista, joita ohjelmisto ei voi kontrolloida. Niinpä ohjelmisto tarvitsee käyttäjältä lisätietoja, jotka liitetään tallennettavaan signaalidataan.

Stimuluskanavan magneettinen suljin ja askelmoottoriin liitetty harmaakiila ovat mikrotietokoneella ohjattavissa. Näillä voidaan kontrolloida preparaattiin kohdistuvan valon intensiteettiä. Kontrolli ei kuitenkaan ole täydellinen. Taustakanava on täysin käsin ohjattu samoin kuin stimuluskanavan valon aallonpituus. Stimuluskanavassa käytetään lisäksi harmaasuotimia, koska harmaakiilan dynamiikka kattaa vain noin kolme ja puoli dekadia stimulusvalon intensiteettiä. Mikrotietokone ei myöskään saa itsenäisesti selville harmaakiilan absoluuttista asentoa, minkä vuoksi harmaakiilan asento täytyy kalibroida aina ohjelmiston käynnistyksen yhteydessä. Jotta ohjelmisto voisi tallentaa stimuluskanavan absoluuttisen optisen tiheyden, käyttäjän tulee kertoa ohjelmistolle harmaakiilan lisänä kulloinkin käytettävistä suotimista. Taustakanavan asetukset dokumentoidaan koepäiväkirjaan.

Nykyisessä järjestelmässä preparaattia huuhteleva liuos valitaan käsin. Alustavasti on testattu myös askelmoottoriohjauksella toteutettua liuosvaihtoa, mutta tässäkään tilanteessa mikrotietokone ei kontrolloi liuoksen parametreja täysin. Liuosten koostumus määräytyy jo niitä valmistettaessa. Harmaakiilaa ohjaavan askelmoottorin tapaan mikrotietokone ei pysty saamaan selville liuosvaihtoa ohjaavan askelmoottorin absoluuttista asentoa eikä siten tiedä ohjattavan liuosputken asentoa, joten putken asento joudutaan aina kalibroimaan ennen kokeen aloittamista. Mikrotietokoneen ohjaamista liuosvaihdoista halutaan tallentaa ainoastaan vaihdon ajanhetki. Itse liuosten koostumus ja manuaaliset liuosvaihdot dokumentoidaan koepäiväkirjaan.

Nykyisen järjestelmän ohjaus- ja rekisteröintitietokone on 66MHz Intel 80486DX2 prosessorilla varustettu DEC-PC. Mikrotietokone on varustettu kiintolevyllä, johon rekisteröintiohjelmisto tallentaa rekisteröidyt signaalit, rekisteröintiparametrit ja muun persistentin datan. Rekisteröinnin tulosten jatkokäsittely tai siirto muihin järjestelmiin ei kuulu rekisteröintijärjestelmän toimintoihin. Mikrotietokoneessa on VGA-näytönohjain sekä värimonitori. Koska sauvasolut ovat vähiten herkkiä punaiselle valolle, ohjelmiston tulee mahdollisuuksien mukaan käyttää vain punaista väriä näytöllä. Näin mikrotietokoneen näytön tuottama hajavalo häiritsee mittauksen kohteena olevaa preparaattia mahdollisimman vähän, jos valolta suojattu kaappi sattuu päästämään valoa sisäänsä. Käyttäjän syötteet voidaan rekisteröintiohjelmistossa lukea näppäimistöltä, mutta mikrotietokoneeseen on liitetty myös hiiri. Koneeseen on asennettu MS DOS 6.2 ja MS Windows 3.1. Rekisteröintiohjelmiston reaaliaikaisesta luonteesta johtuen toteutusympäristöksi soveltuu Windowsia paremmin MS DOS. Ohjelmiston tulee olla myös mahdollisimman luotettava joten 16-bittisen Windows-ympäristön käyttö ei tässäkään mielessä ole suotavaa. Ohjelmisto ei saa riippua mikrotietokoneen erityisominaisuuksista, jotta kone voidaan helposti korvata uudella.

Rekisteröintiohjelmiston liityntänä mittauslaitteistoon on Scientific Solutions yhtiön LabMaster-kortti. Kortti koostuu kahdesta osasta: ISA-väylään liitettävästä 8-bittisestä emokortista ja siihen nauhakaapelilla liitettävästä ulkoisesta tytärkortista. LabMaster on varsin monipuolinen laboratoriokäyttöön suunniteltu monitoimikortti. Sen pääominaisuudet ovat seuraavat:

Nykyisessä järjestelmässä LabMaster-kortin A/D-kanavista käytetään vain yhtä. Kanavaan johdetaan kokeesta riippuen joko ERG-jännite tai yksittäissolusta virtajännitemuuntimen kautta saatava jännite analogisen suotimen kautta. Signaalin vahvistus valitaan aina koekohtaisesti siten, että kvantisointialue tulee mahdollisimman hyvin käytetyksi, mutta signaali ei pääse kvantisointialueen ulkopuolelle. Myös suodatusta voidaan vaihdella eri kokeissa. Pinta-pH- ja sisä-pH-mittauksissa preparaatista halutaan rekisteröidä useampaa signaalia samanaikaisesti.

Magneettisen sulkimen ohjausta varten LabMaster-kortin kahden ajoitinlaskurin lähtö on viety sulkimen ohjauselektroniikalle. Itse sulkimen ohjaus tapahtuu voimakkailla avaus- ja suljentapulsseilla. Ohjauselektroniikka generoi nämä pulssit itsenäisesti. Ohjauselektroniikkaa kontrolloidaan kahden TTL-tasoisen signaalin avulla siten, että yhden signaalin laskeva reuna laukaisee sulkimen avauspulssin ja toisen signaalin laskeva reuna laukaisee sulkemispulssin. LabMaster-kortin kahden ajoitinlaskurin lähdöt on yhdistetty näihin signaaleihin. Magneettisen sulkimen aukioloajalla on minimipituus, joka on noin 20 millisekuntia. Lisäksi sulkimen sulkusignaalista sulkimen todelliseen mekaaniseen sulkeutumiseen kuluu aikaa. Tämä viive, joka riippuu avaus- ja suljentasignaalien välisestä aikaerosta, on mitattu ja taulukoitu. Kalibrointitaulukkoa on käytettävä ainakin alle 50 ms valosalamilla. Sitä pidemmillä ajoilla viive ei ole merkittävä.

Harmaakiilaan kytketyn askelmoottorin ohjauselektroniikkana rekisteröintijärjestelmässä on Cyberpak-yhtiön High Stepper -sarjan malli HS-3. Laite pystyy ohjaamaan kahta askelmoottoria ja sitä ohjataan TTL-tasoisilla signaaleilla. Laite pystyy generoimaan sekä unipolaarisesti, että bipolaarisesti ohjattavien askelmoottoreiden tarvitsemat jännitepulssit. Osa LabMaster-kortin digitaalisista I/O-linjoista on viety HS-3:lle harmaakiilan ja nopean liuosvaihdon ohjausta varten. Kytkettyinä ovat seuraavat HS-3:n ohjaussignaalit:

Step Enable
Tämän signaalin ollessa aktiivisena kortti lähettää askelpulsseja ohjattavaksi valitulle moottorille muiden ohjaussignaalien mukaisesti.
Direction
Tällä signaalilla valitaan askelmoottorin pyörimissuunta.
Mode
Tällä signaalilla valitaan askelten tyyppi. Askelmoottoreita voidaan ohjata joko kokoaskelin tai puoliaskelin. Jotta harmaakiilan ohjaus olisi mahdollisimman tarkka, moottoria tulee askeltaa aina puoliaskelin.
Quiescent
Tällä signaalilla valitaan ohjattavan moottorin tehoasetus. Jos signaali ei ole aktiivinen, ohjattava moottori asetetaan alennetulle teholle. Jos signaali on aktiivisena moottori asetetaan täydelle teholle. Jotta harmaakiilaa voitaisiin kiertää mahdollisimman nopeasti, askelmoottoria tulee ohjata täydellä teholla.
Address A0-A3
Näillä neljällä signaalilla valitaan ohjattava askelmoottori. Signaalit A0-A3 muodostavat nelibittisen osoitteen, joten mahdollisia osoitteita on kuusitoista, vaikka ohjaimeen voidaan kytkeä vain kaksi askelmoottoria. Osoitteita on varattu enemmän kuin kaksi, koska HS-3 voidaan kytkeä samalle väylälle muiden laitteiden kanssa. Osoitteet, joiden kautta HS-3:n askelmoottoreita ohjataan voidaan valita dip-kytkimillä. Normaalisti osoitteet ovat 0 ja 1.
Strobe
Laskevalla reunalla liipaiseva ohjaussignaali, jolla laukaistaan HS-3:n toiminta. Tällä signaalilla ilmaistaan, että osoitelinjat ja muut ohjaussignaalit on asetettu, jolloin HS-3 toimii ohjaussignaalien asetusten mukaisesti (esim. antaa askelpulssin moottorille). Jotta HS-3 ehtisi reagoida tähän signaaliin, pulssin leveyden on oltava vähintään 100 ns.
Harmaakiilan asennon kalibrointia varten harmaakiilaan ja sen telineeseen on tehty kohdistusmerkinnät. Rekisteröintiohjelmiston käynnistyksen yhtydessä askelmoottoria pyöritetään siten, että merkinnät yhtyvät. Harmaakiilan asennon ja optisen tiheyden välinen vastaavuus on tallennettu tekstitiedostoon siten, että tiedoston yhdellä rivillä on askelmoottorin askelmäärä suhteessa kalibrointiasemaan ja sitä vastaava optinen tiheys. Rekisteröintiohjelmiston tulee käyttää kyseistä kalibrointitietoa askelmoottorin asennon asettamiseen annetun optisen tiheyden mukaiseksi.


  
Kuva 3.1: Rekisteröintiohjelmiston ulkoiset liitynnät. S = suljin, SO = sulkimen ohjauselektroniikka, A = askelmoottori, HS-3 = askelmoottoriohjain.
Ohjelmiston ulkoiset liitynnät


next up previous contents
Next: Yhteensopivuuteen liittyvät vaatimukset Up: Rekisteröintiohjelmiston vaatimukset Previous: Mittausjärjestelyjen asettamat vaatimukset
Antti Miettinen
9/3/1997

Valid HTML 3.2!