Во многих случаях различные элементы системы должны совместно использовать некоторые ограниченные ресурсы, например входной порт компьютера или длинный сигнальный кабель, по которому передается информация от нескольким датчиков. Мультиплексирование (multiplexing) позволяет компьютеру в любой момент времени выбирать, сигнал какого датчика необходимо считать. Иначе говоря мультиплексор (multiplexer) можно рассматривать как переключатель (коммутатор), соединяющий компьютер в каждый момент времени только с одним датчиком (рис. 4.2). Мультиплексирование применяется не только в области измерений, но и играет, хотя и в другом смысле, важную роль в технике связи.
Рис. 4.2. Мультиплексирование и АЦ-преобразование
измерительной информации.
Мультиплексор может быть либо электромеханическим, либо электронным. Если считать, что все входы мультиплексора пронумерованы, то переключение обычно происходит последовательно в соответствии с порядковым номером; однако применяются и другие алгоритмы. Электромеханический мультиплексор с язычковым реле – надежная, хотя до некоторой степени медленная, система; он может выполнять до сотни коммутаций в секунду. Эксплуатационный период мультиплексоров этого типа ограничен естественным износом подвижных частей, хотя с другой стороны, такие системы имеют хорошие изолирующие качества и низкую стоимость. Другой немаловажный фактор – очень малое падение напряжения на контактах. Для сравнения: электронный полупроводниковый мультиплексор намного быстрее (коммутация занимает не более чем несколько микросекунд). В сочетании с развязывающим усилителем этот тип мультиплексоров имеет очень хорошие эксплуатационные характеристики, но он существенно дороже релейного мультиплексора.
Токовые утечки и скачки напряжения на входах мультиплексора могут представлять собой серьезную проблему. Развязывающий усилитель между датчиком и компьютером работает с дифференциальным входом, но потенциал сигнала может «плавать» относительно «земли». В этом случае проводники, подходящие к мультиплексору или АЦП, должны быть гальванически изолированы, например с помощью переключаемого проходного конденсатора.
