ЛАБОРАТОРИСКА ВЕЖБА бр.1 Вовед во LabVIEWtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/CM laboratoriski/labvezba1_labview.pdf · кој користи блокови

Компјутеризирани мерења

Лабораториска вежба бр.1 1

ЛАБОРАТОРИСКА ВЕЖБА бр.1

Вовед во LabVIEW

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) е графички програмски јазик

кој користи блокови наместо текстуални линии за да креира апликација. За разлика од текст базираните програмски јазици, каде што инструкциите го одредуваат редоследот на извршување на операциите, LabVIEW користи програмирање со поток на податоци, каде што потокот на податоци го одредува редоследот на извршување на итерациите.

Во LabVIEW, се гради кориснички интерфејс со користење на група на алатки и објекти. Корисничкиот интерфејс е познат како почетна листа (front panel). Може да се додаде код со користење на графичка претстава на функциите за контрола на front panel.

Labview програмите се наречени виртуелни инструменти (VI), бидејќи извршувањето на операциите е на некој начин симулација на физичките инструменти, како што се осцилоскопите и мултиметрите. Овој програм содржи група на алатки за добивање, анализа, приказ и зачувување на податоците, исто така и алатки за помош доколку се случат некои проблеми при извршувањето на некоја задача.

LabVIEW корисничкиот интерфејс се гради со помош на контролни копчиња и индикатори. Контролни копчиња се: копче(knob), копче за притискање (push button), како и останати влезни уреди. Индикатори со кои графички може да се следи промената на симулираниот сигнал се: графици, LED и останати дисплеи. Откако е изграден корисничкиот интерфејс, се додава код со користење на VI и структури за контрола на објекти од front panel. Блок дијаграмот го содржи овој код.

Креирање на VI од готов шаблон(Template)

Во LabVIEW дијалог прозорецот прикажан на сликата се избира New, градење на нов VI од готов шаблон на блок дијаграми.

New дијалог прозорецот содржи повеќе LabVIEW VI шаблони. Овие шаблони помагаат да се започне креирање на VI за општи мерења и останати задачи. VI шаблонот во својот почетен дизајн ги вклучува функциските блокови, објектите од Front Panel прозорецот неопходни да се започне со градење на општи апликации за мерење. Се избира VI from Template>Tutorial>Generate and Display во Create new листата. Со овој шаблон VI може да се генерира и прикаже сигналот. Front Panel прозорецот (сл.1.2) е корисничкиот интерфејс на VI. Front Panel се гради со користење на контроли и индикатори, што се интерактивни влезни и излезни терминали на VI, соодветно.

Сл.1.1 Labview дијалог прозорец


2 Лабораториска вежба бр. 1

Основната структура во Front Panel прозорецот е графикот (може да биде и некој друг дисплеј), на кој графички се следи промената на симулираниот сигнал.

Сл.1.2 Front Panel Забелешка: Ако не е видлив дијалог прозорецот, Front Panel прозорецот може да се прикаже со избирање на наредбата Window>ShowFront Panel.

Покрај Front Panel прозорецот се појавува и блок дијаграмот (сл.1.3). Блок дијаграмот се појавува со бела позадина и вклучува VI како и структури кои ги контролираат објектите во Front Panel прозорецот. Блок дијаграмот го содржи графичкиот изворен код за тоа како VI работи. Објектите од Front Panel – от се појавуваат како икони во блок дијаграмот. Забелешка: Aко блок дијаграмот не е видлив, може да се прикаже со избирање на наредбата Window>Show Block Diagram.

Сл.1.3 Блок дијаграм



Сл.1.4 Палета со контролни функции

Контролите на Front Panel ги симулираат влезните уреди на физичките инструменти и ги подржуваат податоците од блок дијаграмот на VI. Controls палетата со алатки се појавува на екранот ако се кликне со десниот клик врз Front Panel прозорецот или ако се избере наредбата Window>Show Controls Palette. На пример ако се избере Knob

контролното копче се забележува дека со самото поставување на ова копче на Front Panel прозорецот истото се појавува и во блок дијаграмот. Ова контролно копче овозможува контрола на промената на параметрите на влезната големина (на пример амплитудата) на сигналот, но за да може да се

користи треба да се поврзе во блок дијаграмот со оној параметар што треба да се менува(амплитудата).

Во блок дијаграмот (сл.1.3) се појавува иконата Simulate signal. Иконата го претставува симулираниот сигнал (Simulate Signal Express VI). Оваа икона треба да се поврзе со контролното

копче knob. За поврзување на двата објекти се користи алатката за поврзување . Кога ќе се појави оваа алатка, се кликнува на стрелката од каде започнува поврзувањето, а потоа се кликнува на местото каде треба да заврши поврзувањето (во овој случај амлитудата на симулираниот сигнал). Се појавува линија која ги поврзува двата објекти како што е покажано (сл.1.7.а). Исто така другиот крај од симулираниот сигнал се поврзува со графикот на којшто графички се следи промената на амплитудата (сл.1.5.б).

Сл.1.5.а. Поврзување на контролно копче со

параметарот што треба да менува Сл.1.5.б Поврзување на симулираниот сигнал на

график Работата на симулираниот сигнал може да се види во Front Panel прозорецот. За префрлање од блок дијаграмот на Front Panel прозорецот (или обратно) може да се користи кратенката од тастатура Ctrl+E.

Во Front Panel алатникот се избира наредбата Run за да се започне работата на VI. Може да се забележи промената на сигналот на графикот.

Ако се помести курсорот врз контролното копче, се забележува дека курсорот поминува во рака. Со движење на раката се менува вредноста на амлитудата, а таа промена може графички да се следи на графикот.

За да се покаже дека програмата работи, Run копчето ја менува својата форма во црна стрелка, како што е покажано. Додека VI работи не може да се менува ништо, ниту во Front Panel прозорецот ниту во блок дијаграмот.

Се стопира работата на VI.

Забелешка: Иако копчето за прекинување на извршувањето на работата (Abort Execution) изгледа како копче за стопирање на извршувањето, не секогаш правилно го затвора VI. Затоа најдобро е да не се користи, освен кога е неопходно.



Палетата со контролни функции служи за контрола на промените на влезните параметри. За да се направат промени во појавувањето на контролното копче на Front Panel се кликнува со десниот клик (или double-click) врз копчето (во нашиот пример knob) и се избира Properties дијалог прозорецот.

Во Scale таб контролата се дефинира опсегот во кој може да се менуваат вредностите на амплитудата.

Сл.1.6. Дијалог прозорец со карактеристиките на контролното копче

Express VI е компонента на блок дијаграмот која може да се конфигурира за извршување на општи задачи при мерењата. Иконата Simulate Signal го симулира сигналот кој е базиран на конфигурацијата што самите ја дефинираме. Сигналот кој се симулира под default има синусна форма, но според потребите оваа бранова форма на сигналот може да се промени во триаголна, правоаголна, итн. Со десниот клик врз блокот Simulate signal се избира опцијата Properties од краткото мени за да се прикаже дијалог прозорецот за конфигурирање на симулираниот сигнал (сл.1.7).



Сл.1.7 Дијалог прозорец за конфигурирање на симулираниот сигнал Во блок дијаграмот од претходната слика (сл.1.3) може да се додадаваат нови блокови за истовремено следење на два или повеќе симулирани сигнали. За да може да се додаде новиот блок, најпрвин се брише врската на Simulate Signal блокот со графикот и на негово место се додава новиот блок. Најпрвин се селектира врската, а потоа се брише со delete копчето од тастатура.

Новиот функциски блок во симулацијата се додава со кликнување на десниот клик врз белиот простор во блок дијаграмот или со избирање на наредбата Window>Show Functions Palette, со што се појавува палетата со функции (сл.1.8). Исто како и кај контролните функции, и кај палетата со функции, со секое движење на глувчето врз палетата се појавува името на таа подпалета. Ако не се знае точно кој функциски блок да се постави, може да се користи Context Help прозорецот. Прозорецот ги прикажува основните информации за LabVIEW објектите кога се поместува курсорот врз секој од објектите. Објектите за кои може да се користи Context Help информацијата се VI, структури, палети и дијалог прозорците. Ако прозорецот не е видлив се избира наредбата Help>Show Context Help или едноставно се користи кратенката Ctrl+H.

Сл.1.8 Палета со функции

Ако се избере истиот блок (Simulate Signal), се поставува во блок дијаграмот (едноставно со

клик) помеѓу првиот симулиран сигнал и графикот. Веднаш се отвора дијалог прозрецот за конфигурирање на параметрите на вториот симулиран сигнал (како на сл.1.7). При поврзувањето треба да се внимава најпрвин да се појави алатката за поврзување, дури потоа се оформува врската.

На сликата лево е прикажано како правилно треба да изгледа линијата за



поврзување.

Испрекинатата линија со црвен X знак во средината, е ознака за неправилно поврзување. Ова е т.н скршена врска.

Друг знак дека е направена грешка при поврзувањето е Run копчето, чија форма е прикажана како преполовена стрелка, со што се покажува дека програмата неможе да се стартува. Може да се кликне на Run копчето, за да се прикаже на кое место се наоѓа направената грешка. Притоа се појавува Error list прозорецот со сите направени грешки и детаљите за нивното појавување. Врската се брише со Delete копчето од тастатура.

Сл.1.9 Блок дијаграм на два симулирани сигнали

Служи за спојување на два или повеќе сигнали во единствен излез (Merge Signals). Оваа функција се појавува во блок дијаграмот автоматски, кога се поврзува излезот на сигналот со гранката на врзување на другиот сигнал.

Служи за делење на два или повеќе сигнали (Split Signals).

Сега можат да се според двата сигнали, првиот генериран со Simulate Signal Express VI и

модифицираниот сигнал (траголна бранова форма) на истиот график, со користење на функцијата за спојување на сигналите (Merge Signals).

Пред да се продолжи со работата, најдобро е да се зачува дотогаш завршената работа.

Наредба за зачувување на VI фајлот е File>Save од каде што се избира локацијата каде ќе се зачува фајлот и се дефинира името. Екстензијата со која се зачувуваат фајловите во LabVIEW е .vi. На сликата подолу може да се забележи името во насловната линија (vezba_1.vi).



Сл.1.10 Графички приказ на двата симулирани сигнали Графикот ги прикажува двата сигнали. За да се означи кој сигнал е оригиналниот, а кој

модифицираниот се врши прилагодување (Customize) на Front Panel прозорецот. Се кликнува со десниот клик врз графикот и се избира од краткото мени наредбата Properties.

За да се следи промената на секоја точка од графикот побавно, може да се додаде време на доцнење на блок дијаграмот.

На блок дијаграмот се избира Time Delay Express VI од Execution

Control палетата и се сместува внатре во условната рамка. Потоа во Time Delay текст рамката се запишува вредноста на времето

на доцнење во секунди. Ова време специфицира колку брзо рамката да ја извршува функцијата.

Ако се дефинира време на доцнење од 0,25 секунди, тоа значи дека рамката ја извршува итерацијата само еднаш за секоја четвртина од секундата.

Добивање на податоци и комуникација со инструментот

Овој дел се однесува на приказ на податоци и комуникација со инструментот. Во овој случај се користи DAQ Assistant Express VI, којшто всушност претставува графички интерфејс за конфигурирање на задачите и каналите при мерењето. DAQ уредот претставува уред за добивање и генерирање на податоци кој што може да содржи повеќе канали и уреди за конверзија. DAQ уредите содржат PCMCIA картички, DAQPad уреди, којшто се поврзуваат на компјутер - USB или 1394 порта. За да може да се направат одделни вежби со оваа проблематика потребно е да се инсталираат NI-DAQmx и соодветно подржан NI-DAQmx уред.



Се избира DAQ Assistant Express VI прикажан лево на сликата, од Input палетата и се поставува во блок дијаграмот. Се појавува Create New дијалог прозорецот. Од тука се избира Analog Input копчето за да се прикажат опциите од Analog Input дијалог прозорецот.

Се избира Voltage за да се креира нова задача за аналогниот напонски влез. Дијалог прозорецот ја прикажува листата на канали, бројот на излистани канали зависи од бројот на можни канали што ги имаме на DAQ уредот. Во My Physical Channels листата се избираат физичките канали на којшто е поврзан сигналот, како што е ai0 (нултиот канал). DAQ Assistant отвара нов прозорец кој ги прикажува опциите за конфигурирање на каналот што е избран за да се заврши бараната задача(во нашиот случај ai0). На долната слика може да се види на кои краеви од плочката се приклучуваат позитивниот и негативниот крај на овој канал(68 пин е +, 67 е -). Може да се дефинираат и по повеќе канали оддеднаш, во конкретниот пример со полната линија е прикажан нултиот, а со испрекинатата првиот напонски канал.

Сл. 1.11 DAQ дијалог прозорец

Задача А: Испитување на DC и AC параметри на реален сигнал

Целта на оваа вежба е да се измерат и прикажат средната (mean), ефективната (RMS) и вредноста од врв до врв (PK-PK) на реален сигнал. За овој пример се поврзува функциски генератор на аналогниот влез 0, сетиран за синусоидален сигнал со максимална амплитуда од 5V и промена на фреквенцијата од 0 до 1kHz. Блок дијаграмот за овој пример ќе изгледа како на сликата 1.12:



Сл. 1.12 Блок дијаграм DAQ Assistant блокот е конфигуриран за влезниот нулти канал со опсег на вредности [-5, 5]. Брзината на земање на примероци е 1000, а бројот на примероци што треба да се прочитаат е 500. За да може да се следат промените на средната, ефективната и вредноста од врв до врв на графикот додадени се контроли за секоја од нив. Исто така се додава блок за времето на доцнење, каде што конфигурираното време на доцнење е сетирано на 0,4 секунди. Да се менуваат фреквенцијата, типот на сигналот (квадратен, триаголен) од функцискиот генератор и да се видат на графикот (сл.1.13) промените што настануваат.

Сл. 1.13 Front panel задача Б: Да се повтори истата вежба, но наместо сигналот да се носи од функцискиот генератор се користи симулиран сигнал (Simulate Signal) на кој што повторно се испитуваат средната, ефективната и вредноста од врв до врв на реален сигнал. На влезот се приклучуваат контролни копчиња за регулирање на амплитудата, фреквенцијата и оффсетот. Со промена на секој од овие параметри се следи промената на напоните (RMS, Позитивниот и негативниот Peak). За различни типови на сигнали (правоаголен, триаголен) колкави се грешките? Графичкиот приказ за тоа како ќе изгледа симулацијата на сигналот е прикажан подолу. Да се утврди дали навистина волтметарот што ја мери ефективната вредност работи како “RMS ” уред (уред за ефективна вредност).



Сл.1.14 Front Panel

Documents

ЛАБОРАТОРИСКА ВЕЖБА бр.1 Вовед во LabVIEWtempus-19010.feit.ukim.edu.mk/html/CM laboratoriski/labvezba1_labview.pdf · кој користи блокови