DIPLOMOVÁ PRÁCAdiplom.utc.sk/wan/577.pdf · 2006. 8. 4. · Diplomová práca Priezvisko a meno: Marek Strojvus Rok: 2006 Názov diplomovej práce: Návrh meraní s využitím programu

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE

Elektrotechnická fakulta

Katedra výkonových elektrotechnických systémov

DIPLOMOVÁ PRÁCA Návrh meraní s využitím programu Labview

2006 Marek Strojvus

Diplomová práca

Priezvisko a meno: Marek Strojvus

Rok: 2006

Názov diplomovej práce: Návrh meraní s využitím programu Labview

Fakulta: Elektrotechnická

Katedra: Katedra výkonových elektrotechnických systémov

Počet strán: 55 Počet obrázkov: 51 Počet tabuliek: 1

Počet príloh: 9 Počet použitej literatúry: 5

Anotácia: Táto diplomová práca sa zaoberá programovým prostredím LabVIEW, DAQ systémami,

návrhom a realizáciou meraní s využitím multifunkčnej karty. Práca objasňuje problematiku DAQ

systémov a možné meracie aplikácie s týmito systémami. Vzhľadom na použitie multifunkčnej

meracej karty poukazuje aj na výhody virtuálnej inštrumentácie a jej perspektívu do budúcnosti.

Annotation: This diploma work deals with LabVIEW software tool, DAQ systems, design and

realization of measurements with use of multifunction plug-in boards. Basics of DAQ systems and

various measurement applications are described in this project. Due to use of multifunction plug-in

boards, this project also shows advantages of virtual instrumentation and its perspective related to

future.

Kľúčové slová: DAQ systémy, virtuálny prístroj, multifunkčná zásuvná karta

Vedúci diplomovej práce: Doc. Ing. Jiří Drábek, PhD.

Recenzent:

Dátum: 05.05.2006

Zoznam použitých symbolov a skratiek

2D - dvojdimenzionálne

3D - trojdimenzionálne

A/D - analog/digital (analógovo-digitálny)

AC - alternate current (striedavý prúd)

API - Application Programming Interface (programovateľné aplikačné rozhranie )

ASM - asynchrónny motor

Ch - channel (kanál)

DAQ - Data Acquisition systems (Technické a programové prostriedky systémov

zberu a spracovania dát)

DAQ tradičné - DAQ VI od firmy Legacy

DAQmx - DAQ VI novšieho softvéru programu Labview

DC - direct current (jednosmerný prúd)

DMA - Direct memory access (priamy prístup k pamäti)

GPIB - General Purpose Instrumentation Bus (rozhranie pre PC riadené meracie

systémy)

HW - Hardware (hardvér)

IVI Dmm - ovládače meracieho prístroja pre spoluprácu s programom Labview

ISA - Industry Standard Architecture (zbernicový štandard)

LAN - Local Area Netvwork (lokálna sieť)

MAX - Measurement & Automation (aplikácia v Labview pre meranie

a automatizáciu)

max - maximum

min - minimum

MO - magnetický obvod

MP - merací prístroj

NI - National Instruments

PC - Personal Computer (osobný počítač)

PCI - Peripheral Component Interconnect (pripojenie periférnych zariadení)

PIB - Plug in Boards (zásuvné dosky do počítača)

PLC - programmable logic controller (programovateľný logický automat)

PXI - PCI eXtensions for Instrumentation (nadstavba PCI pre inštrumentáciu)

RS 232 - standard for serial data interconnection (štandard sériového dátového

prepojenia)

SCXI - Signal Conditioning eXtension for Instrumentation (nadstavba na

predspracovanie a úpravu signálov)

SW - Software (softvér)

USB - Universal Serial Bus (univerzálna sériová zbernica)

VI - Virtual instrument (virtuálny prístroj, virtuálny inštrument)

VXI - VME eXtensions for Instrumentation (nadstavba VME zbernice pre

inštrumentáciu)

A [m2] - plocha priečneho rezu magnetického jadra

B [T] - magnetická indukcia

H [Am-1] - intenzita magnetického toku

I [A] - prúd

In [A] - menovitý prúd

ki [-] - konštanta prevodu prúdu

km [-] - konštanta prevodu momentu

ku [-] - konštanta prevodu napätia

kω [-] - konštanta prevodu otáčok

l [m] - stredná dĺžka

Mn [Nm] - menovitý moment

N [-] - počet závitov

Pn [W] - menovitý výkon

R [Ω ] - odpor

cosφ [-] - účinník

ωn [ot./min] - menovité otáčky

µ [WbA-1m-1] - permeabilita materiálu

0µ [WbA-1m-1] - premeabilita vzduchu

rµ [WbA-1m-1] - permeabilita jadra.

Ø [Wb] - magnetický tok

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE

Elektrotechnická fakulta

Katedra výkonových elektrotechnických systémov

DIPLOMOVÁ PRÁCA Textová časť

2006 Marek Strojvus

ŽU v Žiline DIPLOMOVÁ PRÁCA Strana č.1

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Elektrotechnická Fakulta, KVES 2006

1. ÚVOD

„Virtuálna“ slovo, ktoré sa vďaka nástupu nových technológii spojených s

rýchlym rozvojom výpočtovej techniky objavuje v našom slovníku stále viac a viac.

Dnes sa máme možnosť stretnúť sa s virtuálnou realitou všade okolo nás, či už ako

súčasť zábavy (film, počítačové hry), alebo ako prostriedok umožňujúci uľahčenie

zvládnutia zložitých situácií v určitých odvetviach ľudskej činnosti (nácvik zložitých

operácií na virtuálnom modeli ľudského tela, simulátoroch pre výcvik pilotov v letectve

…). Ďalším príkladom je ponuka tovaru vo virtuálnych obchodných domoch na

Internete.

Tento projekt sa zaoberá ďalšou oblasťou spojenou so slovom virtuálna a s

nástupom nových technológii, tento krát však v spojení s problematikou merania a

meracej techniky. Touto oblasťou je virtuálna inštrumentácia a konkrétne program

LabVIEW od spoločnosti National Instruments.

Základným zámerom vývojových pracovníkov firmy National Instruments

bolo vyvinúť program podobnej efektivity, pružnosti pre inžinierov ako tabuľkový

procesor pre finančného manažéra. Myšlienka, na ktorej stojí efektivita vývojového

prostredia LabVIEW je jednoduchá a vznikla pôvodne na pôde Texaskej univerzite

v skupinke nadšencov okolo otca tohto systému Jeffa Kodovského. Vychádza sa tu

z poznatku, že ten, kto vie, čo merať, ako analyzovať a ako prezentovať dáta, je technik,

ktorý nemusí byť sám skúseným programátorom. Svoje predstavy teda predáva

programátorovi obvykle v podobe blokových schém. Programátor túto schému potom

prevádza do syntaxu zvoleného programovacieho jazyka, čo je činnosť pomerne

zdĺhavá a náročná na presnosť a neprináša už do procesu merania obvykle žiadne nové

informácie. Cieľom vývojového prostredia LabVIEW je to, aby bloková schéma bola

koncovým tvorom aplikácie, ktorá sa nebude už ďalej nebude prevádzať do textovej

podoby.

LabVIEW (Laboratory Virtual Instruments Engineering Workbench) je

klasickým vývojovým prostredím s bohatými knižnicami pre vytváranie aplikácii

zameraných na oblasť merania vo všetkých fázach tohto procesu – t.j. zberu, analýzy

a prezentácie nameraných dát.



2. ZÁKLADNÉ POZNATKY O MERACEJ TECHNIKE

2.1 Vývoj meracej techniky

Tak ako iní na trhu aj výrobcovia meracej techniky sa v tržnom hospodárstve

riadia rovnakými pravidlami, a to je snaha maximalizovať svoj zisk. To sa samozrejme

spôsobom ovládnutia čo najväčšej časti trhu svojimi výrobkami. Na dosiahnutie cieľa

ako takého je potrebné získať čo najviac zákazníkov so záujmom o svoje výrobky,

pričom tento záujem je priamo úmerný miere uspokojenia potrieb zákazníkov

prostredníctvom výroby týchto výrobkov. Flexibilita meracieho systému je jednoznačne

jedna zo schopnosťí ako uspokojiť potreby koncového užívateľa. Vývoj meracej

techniky obecne a v celosvetovom meradle sleduje trend zvyšujúcej sa flexibility

meracieho systému. Zvyšujúca sa flexibilita meracích systémov je možná i vďaka

vývoju nových technológii a prístupu k vývoju týchto meracích systémov. Na

nasledujúcom obrázku 2.1.1 je zobrazený tento vývoj meracej techniky v čase.

Obr.2.1.1 Vývoj meracej techniky v čase z hľadiska narastajúcej flexibility



2.2 Meracie prístroje z obdobia klasickej inštrumentácie

Pri starších analógových meracích prístrojoch bez komunikačného rozhrania

(voltmetre, ampérmetre, multimetre, osciloskopy, …) je funkcia meracieho zariadenia

definovaná jednoznačne jeho výrobcom a koncový užívateľ môže využiť len funkcie,

ktoré sú výrobcom v prístroji implementované – flexibilita takéhoto meracieho systému

je nízka a tým pádom je potreba užívateľa neuspokojená.

Konfigurácia meracieho prístroja pre danú meraciu úlohu prevádzame ručne

ovládanými prvkami na jeho čelnom paneli. Pri takejto forme sa obsluha môže ľahko

dopustiť chybného

nastavenia a proces konfigurácie je pri zložitých prístrojoch zdĺhavý. Ďalším

obmedzením je preberanie nameraných hodnôt, ktoré je prevádzané koncovým

užívateľom. Hodnoty sa totiž preberajú opisovaním nameraných dát z displeja , čo je

takisto zdĺhavé a taktiež zdrojom hrubých chýb merania, takzvaná osobná chyba.

2.3 Meracie prístroje vybavené komunikačným rozhraním

Vyššie uvedené aspekty klasickej inštrumentácie viedli k snahe zefektívniť

konfiguráciu MP a preberanie nameraných hodnôt s vylúčením ľudského činiteľa

priamou komunikáciou MP s počítačom. Využíva sa otvorená architektúra PC. Každý

proces merania sa vyznačuje dvoma etapami interakcie užívateľa s MP oddelenými od

seba vlastním meraním.

V prvej etape dochádza ku konfigurácii MP, nastaveniu všetkých parametrov

prístroja na hodnoty vyžadované daným meraním. Tok informácii je v tejto fáze od

užívateľa k prístroju.

V druhej etape interakcie dochádza k vlastnému vyčítaniu nameraných hodnôt.

Smer toku informácii je od MP k užívateľovi.

V obidvoch fázach interakcie užívateľa s MP možno uvažovať o náhrade koncového

užívateľa PC, čo prináša dve zásadné výhody:

• možnosť automatizácie celého merania a tým jeho zefektívnenie z hľadiska časovej

náročnosti celého procesu



• vylúčenie ľudského faktoru z meracieho reťazca možno eliminovať zdroj chýb, ktoré

zaťažujú výsledok merania (chyby osobné)

2.4 Fáza virtuálnej inštrumentácie

Podstatou virtuálneho prístroja (VI - Virtual instrument) je doplnenie otvorenej

architektúry PC tým, čo mu chýba, aby mohol plniť úlohu MP.

V oblasti hardwaru je to zásuvná multifunkčná karta (zásuvná meracia doska)

vybavená konektorom pre zasunutie tejto karty do systémovej dosky PC (historické

sloty ISA, EISA, dnes štandardné PCI zbernice). Úlohou tejto zásuvnej meracej dosky

je prevod meraných analógových signálov na číslo a vstup binárnych signálu.

V oblasti softwaru je to vhodný program pre počítač, ktorý realizuje všetky MP

a plní tak úlohu pevného programového vybavenia MP. Neoddeliteľnou súčasťou

aplikácie predstavujúcu virtuálny prístroj je grafické rozhranie k užívateľovi – čelný

panel virtuálneho prístroja.

Koncový užívateľ na ňom má k dispozícii:

• ovládacie prvky pre nastavenie parametrov prístroja

• indikačné prvky informujúce o výsledkoch merania

Technológiu VI dnes využívajú i renomovaní výrobcovia meracej techniky. V

ponuke MP týchto firiem možno nájsť prístroje, ktorých hardvér je postavený na

technológii PC. Ďalšia fáza využití technológie VI predstavuje prístroje, ktoré

umožňujú spúšťanie

vlastných aplikácii priamo na hardvérovej platforme MP. V rámci tejto diplomovej

práce sa budeme pod názvom virtuálny prístroj rozumieť aplikáciu vytvorenú vo

vývojovom prostredí LabVIEW vybavenú grafickým rozhraním k užívateľovi a

využívajúcu pre vstup meraných signálov zásuvné multifunkčné karty, alebo

komunikáciu s prístrojom pripojeným cez komunikačné rozhranie.



3. PROGRAM LABVIEW

3.1 Úvod LabVIEW je grafický programovací jazyk, ktorý používa ikony namiesto

riadkov textu na vytváranie aplikácií. V porovnaní s textovo založenými

programovacími jazykmi, kde inštrukcie určujú zámer programu , v LabVIEW určuje

uskutočnenie prúd informácií. V LabVIEW, vytvárame užívateľské rozhranie použitím

súpravy náradia a objektov. Užívateľské rozhranie je známe ako čelný panel. Kde

pridáme kód použitím grafického znázornenia funkcií na kontrolu objektov čelného

panelu. Bloková schéma tento kód potom automaticky obsahuje. Do určitej miery sa

bloková schéma podobá vývojovému diagramu. LabVIEW programy sa nazývajú

virtuálne prístroje, alebo VI, lebo ich vzhľad a prevádzka imitujú reálne prístroje, ako

osciloskopy a mutlimetre. Každý VI používa funkcie na manipuláciu vstupu

z užívateľského rozhrania alebo iných zdrojov a túto informáciu zobrazuje, či presunie

do iných súborov alebo iného počítača.

3.2 Grafické rozhranie – čelný panel

Obr.3.2.1 Čelný panel programu LabVIEW



Na obrázku 3.2.1 je príklad VI, ktorý simuluje meranie teploty. Ovládacím

prvkom je vypínač, ktorým užívateľ zapína a vypína obvod merania. Indikačným

prvkom je grafický displej znázorňujúci nameraný časový priebeh. Oproti klasickému

prístroju si virtuálny prístroj ponecháva všetky výhody PC – štandardné média pre

ukladanie nameraných dát (pevný disk, disketa, USB, kompaktný disk), ľahké

pripojenie periférií (tlačiareň, modem), jednoduchá konektivita do počítačových sieti, a

tým možnosť zdieľania nameraných dát, či diaľkové ovládanie prístroja. Okrem toho sa

dá jeho funkcia ľahko zmeniť modifikáciou vytvorenej aplikácie.

3.3 Grafické rozhranie – bloková schéma

Obr.3.3.1 Bloková schéma programu LabVIEW

Bloková schéma (Obr. 3.3.1) je grafickým vyjadrením zdrojového kódu

virtuálneho prístroja. Konštruuje sa prepojovaním jednotlivých blokov signálovými

cestami. Bloky sú tvorené koncovými blokmi (zdrojovými a cieľovými) , ktoré sú na

panel blokovej schémy umiestené automaticky pri tvorbe čelného panelu a takisto

uzlovými blokmi, ktoré reprezentujú bloky spracovávania signálu, ktoré možno vyberať

z paletového menu Functions reprezentujúceho knižnicu funkcii v okne blokového

diagramu.



4. MERACIE SYSTÉMY Zásuvné multifunkčné karty doplňujúce architektúru personálneho počítača

pre účely merania majú obmedzenie hlavne v parametri dosiahnuteľnej vzorkovanej

frekvencie a súčasnosti snímania z viacerých kanálov. Bežné meracie karty pre PCI

zbernicu dosahujú maximálnu frekvenciu vzorkovania rádu stoviek tisíc až miliónov

vzoriek za sekundu (100 kS/s – 1 MS/s, interval medzi vzorkami 10 milisekúnd – 1

mikrosekunda) pre signál, ktorý nie je periodický. Špičkové osciloskopy dnes majú

tento parameter až o štyri rády lepší (10 GS/s - t.j. desať miliárd vzoriek za sekundu -

interval medzi dvoma vzorkami 100 ps).Toto obmedzenie rýchlosti merania je u

zásuvných multifunkčných karát dané predovšetkým použitou architektúrou A/D

prevodníku, šírkou a časovaním zbernice medzi kartou a počítačom. Pre prekonanie

tohto obmedzenia je k dispozícii špeciálna architektúra meracích systémov - systémy na

báze VXI zbernice (Obr. 4.1).

Architektúra tohto systému je tvorená tzv. mainframe-om (rámom s napájacím

zdrojom a zbernicou o šírke 32 bitov prepájajúcu až 13 pozícii v tomto ráme). Na

pozícii 0 sa do tohto rámu nasadzuje buď jednodoskový počítač alebo konvertor VXI

zbernice na protokol GPIB s následným prepojením na riadiaci počítač vybavený

kartou. Do zostávajúcich pozícii v ráme sa zasúvajú meracie prístroje v redukovanej

podobe zásuvných modulov (nemajú totiž ani čelný panel s ovládacími prvkami, len

konektory pre pripojenie meraných signálov). Zbernica VXI sa vyznačuje veľkou

priepustnosťou a presným časovaním (spúšťaním meraní), malými rozmermi, menšou

náchylnosťou k ovplyvneniu merania rušivými signálmi, dlhšou strednou dobou medzi

opravami a kratšou dobou opravy. Nevýhodou týchto meracích systémov je ich vyššia

cena.

Preto sa vyvinula technológia podobná, ale založená na klasickom PCI

rozhraní – meracie systémy na báze PXI (rozšírené PCI pre inštrumentáciu) u ktorých

sa tu vychádza zo štandardnej PCI zbernice, ale mainframe týchto systémov umožňuje

integráciu viacerých meracích kariet s využitím špeciálnych signálov pre

synchronizáciu merania.



Obr. 4.1 Naznačenie fyzickej podoby VXI meracieho systému

Obr. 4.2 Naznačenie fyzickej podoby PXI meracieho systému

Na obrázku 4.2 vidieť architektúru meracieho systému na báze PXI zbernice.

Sú tu dva typy mainframe – jeden pre zásuvné moduly predstavujúce jednodoskový PC

a meracie moduly (vľavo) a druhý doplnený zásuvnými pozíciami pre moduly úpravy

meraných signálov (vpravo). Existuje široký sortiment zásuvných modulov rôznych

výrobcov, z ktorých sa dá realizovať merací systém podľa aktuálnych potrieb. Grafické

rozhranie pre ovládanie systému sa zobrazuje na monitore PC.



5. PROCES MERANIA A JEHO FÁZY

Proces merania sa skladá z troch základných fáz a to:

Fáza zberu dát či riadenie technologického procesu

V podstate sa používajú nasledujúce typické spôsoby zberu dát cez :

• zásuvné multifunkčné karty

• prístroje vybavené rozhraním RS 232 alebo iným sériovým rozhraním

• prístroje vybavené rozhraním GPIB

• VXI, PXI meracie systémy

• PLC

• priemyslové vstupno-výstupné systémy

• systémy snímania obrazu

V tejto prvej fáze procesu merania sa jedná o získanie tzv. surových dát -

obvykle tu v meracích systémoch modernej koncepcie ide o prevod meranej veličiny na

elektrický signál nosiaci informáciu o meranej veličine a jeho prevod na číselnú

hodnotu. Následne je táto informácia predaná počítaču a uložená do pamäti, spracovaná

či zobrazená na displeji.

Fáza analýzy nameraných hodnôt

• digitálne spracovanie signálu (digitálna filtrácia, či výpočet frekvenčnej analýzy)

• štatistika

• operácia s dátovými poľami

V tejto druhej fáze procesu merania obvykle nastáva potreba odstránenia

nežiaducich zložiek meraných signálov (odstránenie rušenia), štatistického

vyhodnotenia, výpočet nepriamo meraných veličín z veličín meraných atď.



Fáza prezentácie nameraných a analyzovaných hodnôt

• grafické rozhranie k užívateľovi

• sieťové aplikácie

• archivácie v súboroch

• tlač



6. VIRTUÁLNY MERACÍ SYSTÉM

Obr. 6.1 Komponenty reťazca pre vytvorenie virtuálneho meracieho systému

V ľavej časti obrázku 6.1 sú znázornené dva zdroje meraných veličín –

technologický proces a testovaný výrobok. V oboch prípadoch sa používa obojsmerná

komunikácia – do technologického procesu vstupujú veličiny predstavujúce akčné

veličiny regulačných obvodu, žiadané hodnoty parametrov a pod., do testovaného

výrobku vstupujú stimulačné signály. V opačnom smere, do systému vstupujú merané

veličiny.

V strednej časti dochádza k úprave meraných veličín na elektrický signál,

prevodu do digitálnej podoby a jeho zjednotenie podľa použitého rozhrania. Znázornené

sú niektoré zo štandardných možností používaných vo fáze zberu meraných hodnôt :

A – zásuvná meracia karta s predradeným modulom úpravy meraného signálu

B – programovateľný logický automat (PLC) s komunikačným rozhraním

C – merací prístroj s komunikačným rozhraním (GPIB, RS 232)

D – VXI merací systém

V pravej časti je zobrazené PC s aplikáciou realizujúcu funkciu VI.



7. DAQ SYSTÉMY

7.1 Úvod

Keďže táto diplomová práca je zameraná najmä na meracie systémy a príklady

meraní je treba ozrejmiť si najdôležitejšiu časť procesu merania, na základe ktorého sa

stavia celý merací proces. Túto podstatnú a veľmi významnú zložku informačných

systémov tvoria systémy zberu a spracovania dát v praxi často označované skratkou

DAQ systémy (Data Acquisition systems). Pod DAQ je možné v širšom slova zmysle

zahŕňať všetky časti procesu snímania a merania fyzikálnych, chemických a iných

fenoménov, predspracovanie a prenos získaných údajov, ich následné spracovanie,

vyhodnotenie a prezentáciu a nakoniec spätný proces ovplyvňovania vstupných .

Obr. 7.1.1 Systémy zberu a spracovania dát (DAQ systémy)



Ako vidieť na obrázku 7.1.1 DAQ systémy sú zložené z niekoľkých vrstiev a to

signálovej, komunikačnej a riadiacej vrstvy. Z pohľadu zostavovania meracích

systémov

7.2 Signálová vrstva Signálová vrstva zahŕňa najnižšiu úroveň DAQ s rozhraním pre priame

pripojenie sledovaného technologického procesu. Pomocou obvodov pre úpravu

signálov SCXI (Signal Conditioning eXtension for Instrumentation -predspracovanie a

prispôsobenie signálov) sa upravujú signály priamo viazané na sledovaný proces, akými

sú napríklad výstupné signály rôznych senzorov (teploty, tlaku, rýchlosti, zrýchlenia,

...), priame vstupné a výstupné elektrické signály (napätie, prúd), vstupné a výstupné

časovacie signály (frekvencia, perióda, hodinové signály, rôzne impulzné priebehy, ...)

a diskrétne vstupno-výstupné signály (zapnutie -vypnutie, ...). Medzi základné operácie

uskutočňované na tejto vrstve patria zosilnenie a zoslabenie, galvanické oddelenie,

filtrácia, digitalizácia a analogizácia signálov.

7.3 Komunikačná vrstva Komunikačná vrstva vytvára informačné prepojenie medzi signálovou vrstvou

a riadiacou vrstvou teda medzi samotným technologickým procesom a riadiacou

štruktúrou.

Informácie môžu byť prenášané :

a) v analógovej forme - napr. analógová prúdová slučka 4 až 20 mA;

b) v číslicovej forme

Podľa rozsiahlosti systémov a prenosovej vzdialenosti možno systémy rozdeliť na:

1. Kompaktné systémy, v ktorých signálová, komunikačná a riadiaca vrstva sú

sústredené do jedného spoločného zariadenia (počítač). Typickým príkladom

takýchto DAQ sú systémy vybudované na báze zásuvných dosiek do počítača



(Plug in Boards - PIB). Komunikačnú vrstvu v tomto prípade tvorí systémová

zbernica počítača (ISA, PCI, VME, VXI, ...).

2. Lokálne systémy, kde vzdialenosť medzi signálovou a riadiacou vrstvou

nepresahuje niekoľko desiatok metrov. Typickým príkladom takýchto DAQ sú

systémy na báze GPIB, RS232, Centronics, a pod.

3. Rozľahlé systémy, kde vzdialenosti nepresahujú zvyčajne 1km. Typickým

príkladom sú systémy na báze RS422/423, RS485, Fieldbus, prúdová slučka,

RS232, LAN a pod.

4. Distribuované systémy, kde vzdialenosť presahuje jednotky a desiatky km;

používajú sa prenosy po telefónnych linkách, rádiové a satelitné prenosové

systémy a v poslednej dobe aj Internet.

V praxi, najmä v zložitejších DAQ systémoch, sa niekedy súčasne používajú

rôzne prenosové systémy - vzniká "hybrid", ktorý je možné zaradiť súčasne do

viacerých kategórií. Voľba vhodného prenosového prostredia je veľmi úzko viazaná aj

na požadovanú rýchlosť a presnosť celého DAQ, odolnosť voči rušeniu, charakter a

vlastnosti riadiacej vrstvy a realizačné náklady.

7.4 Riadiaca vrstva

Riadiaca vrstva prestavuje najvyššiu vrstvu v hierarchii DAQ systémov.

Skladá sa z technických (hardvér - HW) a programových (softvér - SW) prostriedkov

riadenia DAQ systému. Jej základnou časťou býva tzv. radič systému (Controller),

ktorý v sebe zahŕňa riadiace aj komunikačné možnosti.

V moderných DAQ systémoch sa často používa distribuované riadenie

(distribuovaná inteligencia - napr. "inteligentné" senzory so zabudovanými jedno

čipovými mikropočítačmi) a to nie len v rozsiahlych systémoch, ale stále častejšie

dokonca aj u kompaktných systémoch (napr. signálový procesor priamo na doske PIB).

Distribuované riadenie umožňuje značne zvýšiť rýchlosť odozvy a výkonnosť riadenia,

napr. v systémoch pracujúcich v reálnom čase (Run in Time) a vytvoriť určitú

autonómnosť jednotlivých častí DAQ.



Problematika riadenia a riadiacich algoritmov predstavuje zložitú a samostatnú

časť priemyselných informačných systémov a svojim obsahom a rozsahom prekračuje

problematiku samotných DAQ systémov.

7.5 Porovnanie klasickej a virtuálnej inštrumentácie

Tradičný prístroj Virtuálny prístroj

Charakter a vlastnosti definované predajcom : Charakter a vlastnosti definované užívateľom : HW významnejší SW významnejší

Funkčne špecifikovaný Aplikačne špecifikovaný

Nákladný Lacný, prekonfigurovateľný

Pevne definované meracie funkcie Pružné funkčné možnosti

Inovačný cyklus 5-10 r. Inovačný cyklus 1-2 r.

Vysoké vývojové a údržbové náklady Náklady na vývoj využívajú výsledky vývoja HW a SW prostriedkov výpočtovej techniky

Tabuľka 7.3.1 Porovnanie vlastností tradičných a virtuálnych meracích prístrojov.

Klasické prístroje boli definované výrobcom a užívateľovi ostávala iba

obmedzená možnosť voľby z ponuky jeho výrobkov. Dnešným trendom je aby počítač

bol motorom umožňujúcim snímanie dát a na základe nich aj riadenie procesu.

Technické prostriedky realizujúce tieto virtuálne prístroje využívajú otvorenú

architektúru priemyselných výpočtových systémov, ich pamäť, displej a programovú

kapacitu. Okrem týchto blokov je počítač potrebné doplniť o dosku analógovo -

číslicových rozhraní a potrebných obvodov pre úpravu analógového signálu. Platí tu

komerčne prezentovaný slogan "softvér je prístroj".



8. DAQ SYSTÉMY NA BÁZE ZÁSUVNÝCH DOSIEK

Externá zbernica pre prepojenie riadiaceho počítača s prístrojmi môže byť

nahradená vnútornou zbernicou počítača a jednotlivé prístroje zas zásuvnou doskou

zberu dát. Toto riešenie je vhodné pre malé jednoduché systémy zberu dát, kde získanie

požadovaného výsledku meraní sa uskutoční spracovaním odobraných vzoriek v

počítači. Zásuvné dosky s A/D a D/A prevodníkmi, číslicovými vstupmi a výstupmi,

programovateľným čítačom a časovačom sú zasunuté do prázdneho PC slotu a sú

pripojené k jeho zbernici (obvykle ISA) takým istým spôsobom ako iné dosky pre

riadenie štandardných periférií.

Obr. 8.1 Typická bloková schéma multifunkčnej zásuvnej karty

Činnosť tejto dosky je riadená a prenos údajov sa realizuje pomocou vstupno-

výstupných brán. DMA režim zápisu a čítania z pamäte počítača sa využíva pre prenos

veľkého objemu údajov. Jednoduché ovládacie podprogramy (ovládače) pre vyššie

programovacie jazyky (LabVIEW, C, Pascal) sú dodávané spolu s doskou.



Aktuálny trend v ich vývoji smeruje k zjednodušeniu ich inštalácie, kedy doska po

zasunutí do konektora je automaticky konfigurovaná a hardvérovo konfigurovaná

ovládacím podprogram (Plug & Play).

Univerzálnym predstaviteľom takýchto dosiek je multifunkčná zásuvná doska.

Jej najbežnejšia bloková schéma je na obrázku 8.1. Vstupný analógový multiplexor

obvykle pripája od 8 po 64 vstupných kanálov na zosilňovač s programovo

nastaviteľným zosilnením. Analógové vstupy možno pripojiť ako diferenčné medzi

dvojicami, alebo ako asymetrické voči spoločnej zemi. Za zosilňovačom pripojený

vzorkovací obvod drží hodnotu napätia na vstupe A/D prevodníka konštantnou po dobu

konverzie. Analógovo číslicový prevodník je najčastejšie aproximačného typu s 12

alebo 16 bitovým výstupom. Vzorkovacia frekvencia je limitovaná možnou rýchlosťou

prenosu údajov z A/D prevodníka do počítačovej pamäte. Maximálna vzorkovacia

frekvencia je 250 kS/s pri použití ISA zbernice a DMA prenosu. Výstupný analógový

blok obsahuje obvykle 2, prípadne 4 číslicovo analógové prevodníky s rozlíšením 12

alebo 16 bitov. Pomocou nich je možné generovať časový priebeh ľubovoľného tvaru.

Programovateľné čítače inštalované na tejto doske majú za úlohu riadiť časovanie AČ a

ČA prevodníkov. Zvyšný časovač v ich puzdre umožňuje generovať impulzy

definovanej šírky a frekvencie alebo môže byť použitý na konverziu šírky TTL impulzu

alebo frekvencie na číslo. Je to preto ďalšie rozhranie medzi spojitými veličinami a ich

číslicovou interpretáciou. Okrem týchto vstupov a výstupov býva doska vybavená 16

alebo 32 vstupno výstupnými číslicovými linkami. Tieto môžu byť ľubovoľne

zatriedené do dvoch skupín číslicových vstupov a výstupov.

Špecializované dosky sa od tejto univerzálnej odlišujú podľa účelu, pre ktorý

sú určené. Najčastejšou modifikáciou sú dosky s vysokou vzorkovacou frekvenciou,

kde súčasťou dosky je potom aj rýchla pamäť. Takéto dosky sú určené pre spracovanie

obrazov a umožnia vo svojej internej pamäti registrovať vzorky s frekvenciou 100

MS/s. Na ich spracovanie môže byť na doske inštalovaný aj signálový procesor.

V niektorých prípadoch je potrebné odoberať vzorky presne v tom istom

okamihu zo všetkých analógových vstupov. Dosky umožňujúce synchrónne snímanie sú

vybavené samostatným zosilňovačom a vzorkovacím obvodom pre každý vstup zvlášť.

Tieto vstupné obvody musia byť zapojené ešte pred analógový multiplexor.



Iným vylepšením univerzálnej multifunkčnej dosky je implementácia

synchronizačných obvodov, ktoré umožňujú také funkcie ako spustenie vzorkovania

externým signálom, alebo nárastom snímaného signálu na určitú úroveň (obdoba

externej a internej synchronizácie v osciloskope), automatickú zmenu vzokovacej

frekvencie podľa charakteru snímaného signálu, zmenu vzorkovacej frekvencie bez

prerušenia vzorkovania externým signálom alebo programovo, zvýšenie vzokovacej

frekvencie opakovaným prevzorkovaním periodických signálov, synchronizáciu

analógovo-číslicovej a číslicovo-analógovej konverzie atď.

Pre aplikáciu v priemysle je často potrebné galvanicky oddeliť vstupy a

výstupy signálov. Niektoré dosky majú toto oddelenie v sebe priamo implementované

najmä pre číslicové vstupy/výstupy.

Ďalším prípadom sú dosky s väčším počtom programovateľných čítačov.

Používajú sa na snímanie signálov, kde mieru-nosnou zložkou je frekvencia alebo čas.

Patria sem dosky pre inkrementálne čidlá - obyčajne majú vstupy pre tri čidlá pohybu v

troch smeroch. Vo vstupných obvodoch sa signály z čidiel upravujú a tvarujú a je z nich

možné odvodiť smer snímaného pohybu a teda aj riadenie smeru počítania čítačov.

Vyrábajú sa aj dosky, ktoré obsahujú programovateľné filtre na báze spínaných kapacít,

alebo signálových procesorov s programovo nastaviteľným typom a rádom filtra.

Špeciálnym prípadom zásuvnej dosky je aj doska pre riadenie krokových

motorov. Je obyčajne osadená jedno čipovým mikropočítačom, ktorý riadi ostatné časti

dosky (prevodníky, čítače a pod.); nadriadený počítač môže programovo meniť

parametre riadenia zadávaním jednoduchých príkazov bez toho, aby musel samotné

riadenie vykonávať.

Ako príslušenstvo k týmto doskám výrobcovia ponúkajú bloky

predspracovania signálu SCXI , pozostávajúce, napr. z izolačných zosilňovačov,

konvertorov signálu pre rôzne typy štandardných snímačov (odporový snímač teploty,

tenzometrický mostík atď.). Tieto sú vyrábané buď ako prídavné zásuvné jednotky,

alebo relatívne samostatné zariadenia modulárne zostavované v ráme s vlastným

napájaním blízko snímača. Pomocou multifunkčných zásuvných dosiek je možné

realizovať jednoduchý riadiaci systém.



Analógové vstupy získavajú informáciu o stave procesu, pomocou analógových

výstupov sa riadia vstupné veličiny a ovládajú binárne vstupy a registrujú binárne stavy.

Programovateľné čítače môžu vyhodnocovať parametre predstavované frekvenciou, ale

aj meniť spojitú veličinu šírkovou moduláciou impulzného priebehu.

Kombináciou zásuvných dosiek zberu dát a príslušného softvéru sa potom

realizujú celé prístroje, kde na displeji počítača sa zobrazí čelný panel prístroja a jeho

jednotlivé "virtuálne" tlačidla sa ovládajú pomocou myši. Takto je možné obrazovku

rozšíriť aj o schematické zobrazenie celého riadeného technologického procesu, kde

potom pomocou "virtuálnych" panelových zobrazovačov a ovládačov operátor sleduje a

ovláda technologický proces ako na velíne pozostávajúcom z fyzicky inštalovaných

prvkov snímania a riadenia.

Fotografia multifunkčnej zásuvnej karty je uvedená v prílohe č.1.



9. OVERENIE SYSTÉMU SIMULÁCIOU

9.1 Simulácia generovania, analýzy a zobrazenia signálu

Ako jednoduchý príklad simulácie v programe LabVIEW som si vybral simulovanú

aplikáciu, ktorou generujem, analyzujem a zobrazujem signál.

Obr. 9.1.1 Bloková schéma simulácie generovania, analyzovania a zobrazenia signálu

Ako na obrázku 9.1.1 blokovej schémy vidno, na simuláciu signálu som

použil funkciu simulácie signálu (Simulate signal). Funkcii simulácie signálu som

musel nadefinovať parametre signálu. Konfiguračné možnosti funkcie simulácie signálu

sú rozsiahle a nastavujem nimi tvar, frekvenciu, amplitúdu, šum a ďalšie parametre

priebehu daného simulovaného signálu. V prípade tejto simulácie to bola sínusoida.

Analýzu signálu vykonávam funkciou amplitúdového a úrovňového merania

(Amplitude and Level Measurements). Tú som nastavil na meranie rozpätia od

záporného vrcholu ku kladnému vrcholu signálu (rozkmitu) a efektívnej hodnoty



analyzovaného signálu. K zobrazovaniu som použil graf pre časový priebeh vlny

a zobrazovacie bloky analyzovaných veličín.

Obr. 9.1.2 Čelný panel generovania, analyzovania a zobrazenia signálu

Indikačnými prvkami na čelnom paneli sú graf priebehu a indikátory

analyzovaných veličín. Ovládacím prvkom je tlačidlo stop, ktorým danú simuláciu

zastavím.



9.2 Experimentálna simulácia magnetického obvodu

9.2.1 Teória magnetického obvodu k danej simulácii Zmyslom tejto simulácie je analýza typického magnetického obvodu

simuláciou a štúdium zmien magnetických parametrov obvodu spôsobených zmenou

fyzických parametrov, počtu závitov a zohľadnenia rozptylu v magnetickom obvode.

Principiálne predpoklady pre analýzu magnetického obvodu:

Ak je frekvencia <50 Hz, môžme aplikovať Ampérov zákon :

∑= mkk IHNI [A; Am-1, m]

Kde N je počet závitov, I je prúd, Hk je intenzita magnetického poľa, lmk je stredná

hodnota dĺžky média, magnetického jadra.

BA=Φ [Wb; T, m2] Kde B je magnetická indukcia B a A je plocha priečneho rezu magnetického jadra.

Obr. 9.2.1.1 2D reprezentácia magnetického obvodu a bloková schéma MO

Na obrázku. 9.2.1.1 je 2D reprezentácia MO kde Ls zobrazuje strednú hodnotu

dĺžky jadra a vzduchovej medzery. Rj je magnetický odpor jadra a Rm je magnetický

odpor vzduchovej medzery.



Ak existuje rozptyl, magnetická indukcia vo vzduchovej medzere je menšia

než v jadre a je nemožné analyticky ju vypočítať. A preto rozptyl nahradím pridaním

strednej dĺžky vzduchovej medzery ku každej dimenzii prierezu vzduchovej medzery

(predpokladám, že prierezy na oboch stranách vzduchovej medzery sú identické).

V aplikácii Ampérového zákona môžem podľa nepoznaného parametra použiť metódy:

Výpočtu magnetického napätia, NI, pre danú magnetickú indukciu, B, alebo výpočtu

magnetického napätia pre daný magnetický tok .

V magnetickom jadre je magnetická indukcia B spojená s intenzitou

magnetického toku H podľa BH krivky, ktorá je nelineárna. Sklon krivky je závislý od

permeability materiálu µ .

HB µ= [T; WbA-1m-1, Am-1]

Vo väčšine prípadov sú elektromagnetické zariadenia navrhnuté aby pracovali

s lineárnou sekciou BH krivky magnetických materiálov. V mojom prípade

predpokladám, že permeabilitu magnetického materiálu jadra je konštanta, ktorá je

približne rovnaká ako premeabilita vzduchu, 0µ .

0µµµ r= [WbA-1m-1; WbA-1m-1, WbA-1m-1]

kde rµ je relatívna permeabilita jadra.

Magnetický odpor magnetického obvodu je daný vzťahom :

AlR µ/= [Ω ; m, WbA-1m-1,m2]

kde l je stredná dĺžka a A je plocha priečneho rezu magnetického jadra.



9.2.2 Simulačná aplikácia

Obrázok čelného panela simulácie magnetického obvodu je uvedený v prílohe

č.3. Ako na ňom vidno skladá sa zo štyroch hlavných častí.

Prvá časť (Obr. 9.2.2.) je 3D zobrazenie simulovaného magnetického obvodu,

kde pomocou číselných riadiacich prvkov nastavujem rozmery obvodu a počet závitov

cievky. Parametre môžme meniť aj počas simulácie.

Obr. 9.2.2.1 3D zobrazenie magnetického obvodu

Druhá časť (Obr. 9.2.2.2) je náhradná schéma magnetického obvodu s

orientáciou toku v obvode. Číselné ukazovatele zobrazujú jednotlivé parametre

náhradnej schémy.

Obr. 9.2.2.2 Náhradná schéma MO



Tretia časť (Obr. 9.2.2.3) ja panel ďalších nastavení, kde si môžem nastaviť

veľkosť indukcie magnetického poľa vo vzduchovej medzere, relatívnej permeability

jadra. Tento panel tiež ponúka možnosť otočenia polarity a zohľadnenia rozptylu

magnetického toku vo vzduchovej medzere.

Obr. 9.2.2.3 Panel ďalších nastavení

Štvrtá časť (Obr. 9.2.2.4) je panel zobrazujúci všetky ostatné analyzované

veličiny danej simulácie magnetického obvodu. Ak som počas simulácie zmenil

parametre obvodu hodnoty, hodnoty analyzovaných veličín sa obnovia. Odhadovaná

hodnota prúdu je zobrazená modrou farbou.

Obr. 9.2.2.4 Panel ostatných analyzovaných veličín

Bloková schéma simulácie magnetického obvodu je v prílohe č.2.



10. PRÍKLADY A METÓDY VYUŽITIA NI-DAQ VI

10.1 Meranie DC napätia

Táto časť opisuje metódy a možnosti merania jednosmerného napätia

s použitím DAQ zariadení a inštrumentov.

Ako príklad možností meraní DC napätia s použitím DAQ zariadení je uvedené

jednoduché meranie rýchlosti vetra, kde sa meria napätie na výstupe z vetrometra

a z neho nasledovne vypočítame rýchlosť vetra.

Obr. 10.1.1 Schému zapojenia vetrometra

Na obrázku 10.1.1 je schéma zapojenia vetrometra rozsahom výstupnej hodnoty 0 až 10

V čo odpovedá rýchlosti vetra od 0 do 200 kilometrov za hodinu (kmh-1). Na výpočet

rýchlosti vetra sa používa rovnica:

vUk = [V, kmh-1V-1; kmh-1]

Kde U je snímanie z vetrometra, k je konštanta prevodu na rýchlosť a v je rýchlosť

vetra.



10.1.1 Metóda s tradičnými NI-DAQ

Bloková schéma na obrázku 10.1.1.1 používa k meraniu vetra tradičné

virtuálne inštrumenty NI-DAQ . Device (zariadenie) je číslo pridelené k zásuvnému

DAQ zariadeniu počas konfigurácie. Channel (kanál) je vstupný analógový kanál ku

ktorému je vetrometer pripojený. High limit (horná hranica) a low limit (dolná

hranica) ukazujú očakávané rozhranie napätia, ktoré určuje rozhranie merania

priloženého DAQ zariadenia. AI Sample Channel VI (AI Odobrať vzorku kanála VI)

získava jednu veličinu, v tomto prípade napätie. Konštanta 20 km/h na volt je

privedená do funkcie násobenia, kde sa vynásobí s hodnotou napätia, čo má za následok

zmenu napätia z rozmedzí 0 V až 10 V na hodnotu rýchlosti vetra v rozmedzí 0 km/h

až 200 km/h.

Obr.10.1.1.1 Bloková schéma s využitím tradičných DAQ VI k meraniu napätia

a nasledovnej premeny na rýchlosť vetra

Použitím DAQ Named Channels (DAQ pomenovaný kanál) sa zjednoduší

bloková schéma ako je to uvedené na obrázku 10.1.1.2 . DAQ Named Channel na

danom obrázku obsahuje informácie o čísle zariadenia, kanále, rozhranie merania

a mierke. AI Sample Channel VI získava jednu veličinu , ale v tomto prípade je na

výstupe tohto VI priamo rýchlosť vetra.



Obr.10.1.1.2 Zjednodušená bloková schéma s využitím AI Sample Channel VI

10.1.2 Metóda s NI-DAQmx

Bloková schéma na obrázku 10.1.2.1 využíva k meraniu rýchlosti vetra

virtuálne inštrumenty DAQmx. DAQmx Create Virtual Channel VI (DAQmx vytvor

virtuálny kanál) používa fyzický kanál na vytvorenie virtuálneho kanála analógového

vstupného napätia. Rozhranie napätia je od 0 do 10 V. DAQmx Read (DAQmx čítaj

VI) číta vzorky z daného jedného kanálu. Hodnota mierky 20 kmh-1 na Volt je

privedená do funkcie násobenia, kde sa vynásobí s hodnotou napätia, čo má za následok

zmenu napätia z rozmedzí 0 V až 10 V na hodnotu rýchlosti vetra v rozmedzí 0 kmh-1

až 200 kmh-1.

Obr. 10.1.2.1 Bloková schéma s využitím DAQmx VI



10.1.3 Metóda s meracím prístrojom

napätie analógovo - digitálna IVI ovládač DC hodnota

konverzia

signál mer. prístroj LabVIEW funkcie napätie

Obr. 10.1.3.1 Systém metódy pre meranie DC napätia

Obrázok 10.1.3.1 ukazuje merací systém, ktorý používa samostatne zariadenie

na meranie DC napätia. Toto zariadenie sa dá priamo pripojiť na PC. Signál je získaný

a premenený na digitálny meracím prístrojom. S hodnotami vystupujúcimi z meracieho

prístroja už neskôr pracujeme v prostredí LabVIEW. Celý proces je riadený z počítača

IVI Dmm ovládačmi, ktoré sú navrhnuté na spoluprácu so samostatnými meracími

zariadeniami.

Obr. 10.1.3.2 Bloková schéma merania DC napätia použitím Ivi Class VI

Bloková schéma (Obr. 10.1.3.2) používa Ivi class driver VI (Ivi ovládač VI)

k meraniu DC napätia. IviDmm Initialize VI (IviDmm štart VI) používa logické meno

k vytvoreniu spojenia a spustenia prístroja. IviDmm Configure Measurement VI

(IviDmm konfigurácia merania VI) konfiguruje meranie na DC volty, IviDmm Read

VI (IviDmm čítanie VI) číta hodnoty a IviDmm Close VI (IviDmm zatvor VI) zatvára

spojenie.



10.2 Meranie striedavého napätia

Táto časť opisuje metódy a možnosti merania striedavého napätia s použitím

DAQ zariadení a inštrumentov.

Ako príklad možností meraní AC napätia je uvedené jednoduché meranie

efektívnej hodnoty striedavého napätia (Obr. 10.2.1), kde je na kanál multifunkčnej

karty privedené striedavé napätie. Samozrejme, hodnota napätia nesmie presahovať

hranice vstupného napätia DAQ zariadenia daného výrobcom.

napätie analógovo-digitálna softvérové testovanie efektívna hodnota

konverzia signálu

sínusoida multifunkčná karta LabVIEW analýza napätie

(DAQ zariadenie)

Obr. 10.2.1 Systém merania efektívnej hodnoty napätia

10.2.1 Metóda s tradičnými NI-DAQ

Obr. 10.2.1.1 Bloková schéma DAQ merania efektívnej hodnoty napätia

Bloková schéma na obrázku 10.2.1.1 používa k meraniu efektívnej hodnoty

striedavého napätia tradičné virtuálne inštrumenty NI-DAQ. AI Acquire Waveform VI

(AI získaj priebeh VI) získava časový priebeh vlny.



Number of samples (počet vzoriek) a sample rate (vzorkovacia frekvencia) definujú

priebeh. Basic Averaged DC-RMS VI (VI pre výpočet efektívnej hodnoty DC

napätia) odhaduje efektívnu hodnotu napätia a jednosmerné zložky. Pre sínusový

priebeh prechádzajúci nulou máme na výstupe z Basic Averaged DC-RMS VI

jednosmernú hodnotu a efektívnu hodnotu napätia . Pre sínusový priebeh

neprechádzajúci nulou máme na výstupe miesto DC hodnoty DC posun a efektívnu

hodnotu ako keby sínusoida prechádzala nulou. Efektívna hodnota sa vzťahuje na tvar

priebehu a nie frekvencii hodnôt, preto na presné odhadnutie tvaru priebehu musíme

mať vzorkovaciu frekvenciu 5 až 10 násobok frekvencie priebehu.

10.2.2 Metóda s NI-DAQmx

Bloková schéma na obrázku 10.2.2.1 využíva k meraniu efektívnej hodnoty

striedavého napätia virtuálne inštrumenty NI-DAQmx. DAQmx Create Virtual

Channel VI (DAQmx vytvor virtuálny kanál ) vytvára virtuálny kanál k získavaniu

signálu napätia. DAQmx Timing VI (DAQmx časovací VI) je nastavený ako Sample

Clock (vrozkovací takt) s ohraničeným vzorkovacím módom. Samples per Channel

(počet vzoriek na kanál) a Rate (množstvo) určujú koľko vzoriek na kanál a v akom

množstve má zariadenie získať. Keďže pre tento príklad je potrebné získať 20,000

vzoriek pri množstve 20,000 vzoriek za sekundu, toto získavanie trvá jednu sekundu

a skončí. DAQmx Read VI (DAQmx čítaj VI) meria 20,000 vzoriek napätia a posiela

priebeh do Basic Averaged DC-RMS VI, ktorý odhaduje jednosmernú a efektívnu

hodnotu priebehu.

Obr. 10.2.2.1 Bloková schéma s využitím DAQmx VI



10.2.3 Meranie Max a Min striedavého napätia

napätie analógovo - digitálna softvérové testovanie merania

konverzia signálu

sínusoida multifunkčná karta LabVIEW analýza napätia

Obr. 10.2.3.1 Systém merania maxima, minima a rozkmitu AC napätia

Pre toto meranie je signál obyčajne opakovaný, ale meranie maxima, minima

a rozkmitu si nevyžaduje opakovaný signál. Hodnota rozkmitu je maximálne kolísanie

napätia (maximum – minimum).

Obr. 10.2.3.2 Bloková schéma merania maxima, minima a rozkmitu s využitím

tradičných NI-DAQ VI

Na obrázku 10.2.3.2 je zobrazená bloková schéma pre meranie maxima,

minima a rozkmitu striedavého napätia. AI Acquire Waveform VI (AI získaj priebeh

VI) pozoruje dáta jedného kanálu DAQ zariadenia. Výstupom z Waveform Min Max

VI (VI maxima a minima priebehu) je maximálna a minimálna hodnota priebehu,

rozdiel týchto hodnôt určuje rozkmit napätia.



10.2.4 Metóda s meracím prístrojom

Merací systém je taký istý ako pri meraní jednosmerného napätia, kde sa

používa samostatne zariadenie na meranie DC /AC napätia. Toto zariadenie sa dá

priamo pripojiť na PC. Signál je získaný a premenený na digitálny meracím prístrojom.

S hodnotami vystupujúcimi z meracieho prístroja už neskôr pracujeme v prostredí

LabVIEW. Celý proces je riadený z počítača IVI Dmm ovládačmi, ktoré sú navrhnuté

na spoluprácu so samostatnými meracími zariadeniami.

Obr. 10.2.4.1 Bloková schéma merania efektívnej hodnoty AC napätia použitím

meracieho prístroja a Ivi Class VI

Bloková schéma (Obr. 10.2.4.1) používa Ivi class driver VI (Ivi ovládač VI)

k meraniu efektívnej hodnote AC napätia. IviDmm Initialize VI (IviDmm štart VI)

používa logické meno k vytvoreniu spojenia a spustenia prístroja. IviDmm Configure

Measurement VI (IviDmm konfigurácia merania VI) konfiguruje meranie na AC

volty, IviDmm Read VI (IviDmm čítanie VI) číta hodnoty a IviDmm Close VI

(IviDmm zatvor VI) zatvára spojenie.



10.3 Meranie prúdu

Táto podkapitola opisuje postup a možnosti merania jednosmerného napätia

s použitím DAQ zariadení.

Keďže multifunkčné DAQ zariadenia nemôžu priamo merať prúd, musí sa

použiť presný odpor v sérii s prúdovou slučkou na čítanie napätia ako na obrázku

10.3.1.

4 až 20 miliampérov slučky sú zvyčajne používané v meracích systémoch.

4-20 mA slučky spájajú dynamický rozsah so živým nulovým bodom 4 mA pre

zisťovanie otvorenej slučky v systémoch, ktoré neprodukujú iskry.

Ďalšie výhody obsahujú množstvo kompatibilného hardvéru a nízku cenu. 4-20 mA

slučky majú množstvo použití ako napríklad digitálnu komunikáciu, aplikácie ovládania

a diaľkové snímacie senzory. Zmysel tejto prúdovej slučky je možnosť pre daný senzor

vysielať signál vo forme prúdu. Ako príklad je uvedené meranie úrovne hladiny

kvapaliny v nádrži.

Na obrázku 10.3.1 senzor úrovne a elektronika diaľkového senzoru sú typicky

zabudované do samostatnej jednotky a napájané externým zdrojom 24 VDC. Senzor

reguluje prúd, ktorý reprezentuje hodnotu, ktorú meria daný senzor. V tomto prípade

úroveň hladiny kvapaliny v nádrži.

Obr. 10.3.1 Schému zapojenia prúdovej slučky



DAQ zariadenie číta úbytok napätia na 249 ohmovom odpore Rp. Podľa Ohmového

zákonu sa získava prúd:

pRUI /= [A; V, Ω ]

Keďže prúd I je v rozmedzí 4-20 mA a Rp je 249 Ω , potom U má rozsah od 0,996

V do 4,98 V, ktoré je v rámci rozsahu DAQ zariadenia. Táto rovnica je užitočná na

prepočet prúdu, kde prúd reprezentuje fyzikálnu hodnotu úrovne hladiny.

prevodník analógovo-digitálna meranie prúdu

konverzia

snímač DAQ zariadenie úroveň hladiny

Obr. 10.3.2 Systém merania prúdu

Bloková schéma na obrázku 10.3.3. používa tradičné NI-DAQ VI k implementácii

Ohmového zákona.

Obr. 10.3.3 Bloková schéma merania úrovne hladiny



Princíp merania prúdu je založený na meraní úbytku napätia na presnom odpore, čiže

rôzne metódy merania prúdu sú totožné s meraniami napätia, ktoré boli uvedené

v podkapitolách merania napätia .

Ďalšími možnosťami merania prúdu je využitie halových sond. Tieto sondy využívajú

halový jav na meranie prúdu a výstupom z týchto sond je napätie o hodnote

zodpovedajúcej hodnote meraného prúdu. Táto metóda je použitá pri experimentálnom

meraní, viac v kapitole 12 a 13.



11. MERANIE GENEROVANÉHO SIGNÁLU

11.1 Inštalácia a test meracej karty NI 6221 Meracie zariadenia od spoločnosti National Instruments majú pribalený

softwarový ovládač, prídavnú knižnicu funkcií pre VI, ktorú je možné volať z aplikácií

ako napr. LabVIEW alebo LabWindowsTM/CVITM, na naprogramovanie daného NI

meracieho zariadenia, ako napr. M sady multifunkčného vstupno-výstupného DAQ

zariadenia, modulov pre ustaľovanie signálu a prepínanie modulov samotných.

Softvérový ovládač má svoje API prostredie, ktoré je tvorené knižnicou VI, funkciami,

triedami, atribútmi a vlastnosťami pre vytváranie aplikácií pre vaše zariadenia.

NI-DAQ 7.x zahŕňa dva NI-DAQ ovládače, každý so svojím vlastným API

prostredím, hardvérovou a softvérovou konfiguráciou. NI-DAQmx je najnovším

ovládačom s nasledujúcimi výhodami oproti tradičným (NI-DAQ) od spoločnosti

Legacy:

• DAQ Asistent – grafický spôsob konfigurácie virtuálnych kanálov a meracích úloh

pre vaše zariadenie. Umožňuje generovať NI-DAQmx kód, založený na vašich

virtuálnych kanáloch a úlohách, použiteľný v LabVIEW, LabWindows / CVI,

Measurement Studiu a vo VI Loggeri.

• Zvýšený výkon, vrátane rýchlejšieho jednobodového analógového vstupu/výstupu.

• NI-DAQmx simulácia pre väčšinu podporovaných zariadení na testovanie a úpravu

aplikácií bez pripojenia hardvéru.

• Jednoduchšie a intuitívnejšie prostredie API pre vytváranie DAQ aplikácií pomocou

menšieho počtu funkcií a knižníc VI, ako tomu bolo v predchádzajúcich verziách.

Tradičné NI-DAQ od spoločnosti Legacy je staršia verzia ovládača so zastaraným

prostredím API pre vytváranie aplikácií na získavanie dát, inštrumentáciu a kontrolu

starších NI DAQ zariadení.



11.2 Inštalácia aplikačného softwaru Pre použitie NI-DAQmx je nutné dodržať nasledujúci postup:

1. Nainštalovať LabVIEW 7.x, LabWindows / CVI 7.x, Measurement Studio 7.x,

VI Logger 2.x alebo LabVIEW Real-Time Module 7.1 alebo novší.

2. Nainštalovať NI-DAQ 7.x. Najskôr softvérové ovládače, až potom hardvérové

zariadenie, aby ho operačný systém Windows dokázal rozpoznať. Pri inštalácii

si treba dať pozor na to, aby existujúca aplikácia neobsahovala nepodporované

komponenty. Tak isto, NI-DAQ 7.x nemôže byť nainštalovaný naraz na

rovnakom systéme ako staršie verzie NI-DAQ. Pri inštalácii NI-DAQ 7.x

najnovšia verzia tradičných NI-DAQ od Legacy nahradí staršie verzie NI-DAQ

(tradičné aj NI-DAQ 6.x) a akékoľvek súbory s podporou, ktoré boli

nainštalované staršími verziami.

3. Pripojiť kartu, príslušenstvo a káble. Pri inštalácii zariadenia treba dávať pozor,

či je osoba uzemnená. Po spustení počítača, operačný systém oznámi nájdenie

nového zariadenia, ktoré následne nainštaluje. Pre jeho správnu činnosť je nutný

reštart (netýka sa rozhrania typu USB alebo IEEE 1394). Správnosť pripojenia

karty sa dá skontrolovať spustením Measurement & Automation - MAX

(aplikácia v Labview pre meranie a automatizáciu ).

4. Konfigurovať nastavenie zariadenia (každé samostatne).

5. Priviesť meraný signál k meracej karte. V tomto prípade to je signál

z nízkofrekvenčného RTL generátora.

6. Mnoho zariadení má vlastný testovací panel pre zistenie špecifických funkcií,

ako napríklad schopnosť generovať a získať signál. Takýto test previesť

spustením MAX-a, otvorením Devices and Interfaces (zariadenie a rozhrania)

a vybratím NI-DAQmx zariadenia. Pravým tlačidlom otvoriť ponuku. Výber

Test Panels (testovacie panely) umožňuje na danom zariadení previesť test, ako

ukazuje nasledujúci obrázok. Na jednotlivých záložkách je možné vybrať test

rôznych funkcií zariadenia.



Obr. 4.2 Test panel

7. Konfigurovať kanály a úlohy. Úloha je jeden alebo viac virtuálnych kanálov

s časovaním a ďalšími vlastnosťami. Virtuálne kanály je v NI-DAQmx možné

konfigurovať ako súčasť úlohy alebo nezávisle od nej. Kanály, vytvorené vnútri

úlohy sa nazývajú lokálne virtuálne kanály, tie nezávislé od úloh sú globálne.

Tie je možné vytvoriť v MAX-e alebo vo vašom aplikačnom softwari a v

MAX-e ich uložiť. Použiť ich možno neskôr v akejkoľvek aplikácii, alebo ich

pridať do akýchkoľvek rôznych úloh. Zmena globálneho virtuálneho kanála

postihne všetky úlohy, v ktorých odkazujete na daný kanál.



11.3 Opis merania

Obr. 11.3.1 Bloková schéma

Po otvorení nového VI okna v LabVIEW som zostrojil blokovú schému (Obr.

11.3.1), ktorá sa skladá z DAQ Assistant (DAQ asistent) a Waveform Graph (graf

priebehu). V DAQ Assistant som nastavil daný inštrument na snímanie vstupného

napätia, pričom som vybral jeden zo šestnástich vstupov. Na daný kanál som následne

pripojil vstupný signál z nízkofrekvenčného RTL generátora. Z knižnice Graph som

vybral grafický indikátor priebehu Waveform Graph a prepojil som ho z DAQ

Assistant. Týmto meracím prístrojom som potom mohol vyskúšať správnu funkčnosť

meracej karty. Nameral som rôzne priebehy, ako príklad uvádzam pílu, pravouhlý,

a sínusový priebeh, ktoré sú na nasledovných obrázkoch.

Obr. 11.3.2 Priebeh píly



Obr. 11.3.3 Pravouhlý priebeh

Obr. 11.3.4 Sínusový priebeh



12. MERANIE 1-FÁZOVÉHO STRIEDAVÉHO OBVODU

Keďže som pred týmto meraním vykonal meranie s RTL generátorom signálu,

mám multifunkčnú kartu nainštalovanú, otestovanú a to platí aj pre aplikačný softvér.

Obr. 12.1 Schéma meraného jednofázového striedavého obvodu Ako je na schéme (Obr. 12.1) zobrazené v obvode sú dva senzory , ktorých výstupy

vstupujú do kanálov multifunkčnej karty v tomto prípade napäťovo a prúdový

prevodník.

Obr. 12.2 Bloková schéma meraného jednofázového striedavého obvodu



12.1 Opis merania

Pri tomto meraní som použil na test reostat s hodnotou odporu 50Ω a cievku s

indukčnosťou 50 mH. Pre kompletnú elektrickú izoláciu meracej karty so svojimi

nízkymi rozsahmi napätia sme použili prístroje na úpravu signálu a to:

Prúdový prevodník na báze halovej sondy s rozsahmi prúdu do 50 A a 100

A a s rozsahom frekvencie od DC až 100 kHz pre meranie prúdu a deliaci zosilňovač

do1000 V a 50 kHz pre meranie napätia.

Blokové schémy a fotky týchto prevodníkov sú na obrázku 12.1.1 .

Obr. 12.1.1 a, bloková schéma napäťového a prúdového prevodníka b, fotky zariadení



Obvod zapojený podľa schémy na obrázku 12.1 som napájal zdrojom napätia 220V ,

50 Hz (auto transformátorom). Potom som už len menil hodnotu odporu na reostate

a meral priebehy na digitálnom multimetri.

Obr. 12.1.2 priebeh I a U pri hodnote odporu 50 Ohmov

Obr. 12.1.3 priebeh I a U pri hodnote odporu 20 Ohmov



Neskôr som do obvodu pridal už spomínanú cievku s indukčnosťou 50 mH

a postupoval podobne ako pri čisto odporovej záťaži.

Obr. 12.1.4 priebeh I a U pri odpore 50 Ohmov a cievky s indukčnosťou 50 mH

Obr. 12.1.5 priebeh I a U pri odpore 20 Ohmov a cievky s indukčnosťou 50 mH



13. NÁVRH DIGITÁLNEHO MULTIMETRA

Pre zjednodušenie a najmä zrýchlenie meracích aplikácii s meracou

multifunkčnou kartou som zostrojil za pomoci odborníkov na LabVIEW z VŠB

v Ostrave 16 kanálový digitálny multimeter. Blokovú schému a čelný panel tohto

multimetra uvádzam v prílohe č.4 a č.5.

Po spustení aplikácie digitálneho miltimetra sa v programe LABVIEW zobrazí

čelný panel prístroja, ktorý je treba pred začiatkom merania nakonfigurovať na meranie.

Obr. 13.1 Panel nastavení digitálneho multimetra

Ako na obrázku 13.1 vidno multimeter ponúka možnosti nastavenia cesty pre ukladanie

nameraných dát, veľkosti vzorkovacej frekvencie a nastavenie počtu vzoriek. Ďalej

multimeter ponúka možnosť nastavenia zosilnenia jednotlivých kanálov pri zobrazovaní

na displeji (Obr. 13.3) a nastavenie času merania ako vidíme na obrázku 13.2 .

Obr. 13.2 Ďalšie nastavenia digitálneho multimetra



Obr. 13.3 Nastavenie zosilnení jednotlivých kanálov

Takisto je tu možnosť zapnúť jednotlivé kanály, na ktorých je privádzaný

signál zo snímačov meraných hodnôt obvodu. Tie sa zapínajú jednoduchým kliknutím

pravého tlačidla myšky na daný indikátor zapnutia kanálu ako na obrázku 13.4.

Obr. 13.4 Panel indikátorov zapnutia jednotlivých kanálov



Merané hodnoty na jednotlivých kanáloch sa počas merania zobrazia na displeji, ktorý

je zobrazený na obrázku 13.5.

Obr. 13.5 Displej digitálneho multimetra

Poslednou časťou tohto multimetra ako vidno na Obr. 13.6, sú už len tlačidlá Start

merania (zapne aplikáciu tohto VI), Koniec merania (ukončí aplikáciu VI) a Koniec

programu (ukončí tento VI).

Obr. 13.6 Tlačidlá multimetra



14. MERANIE 3-FÁZOVÉHO ASM

Posledným experimentálnym meraním mojej diplomovej práce je meranie na

3-fázovom asynchrónnom motore digitálnym multimetrom spomínaným v kapitole 13.

Meral som 3-f ASM s kotvou nakrátko od firmy SIEMENS označenie 1LA90904LA10,

zapojený do hviezdy.

Menovité hodnoty ASM :

Mn = 12,55 Nm

Pn = 1,8 kW

In = 7,0/4,05 A

cosφ = 0,83

ωn= 1380 otáčky/min

Obr. 14.1 Schéma zapojenia prúdových a napäťových LEM snímačov

Meral som multifunkčnou kartou PCI MIO16E-1 so vzorkovacou rýchlosťou 25000

kS/s a s prevodníkmi LEM, ktorých parametre kanálov boli :

Napäťové kanály :

Ch0 (LEM1U, ku = 80,7V/V)

Ch2 (LEM2U, ku = 80,7V /V)

Ch4 (LEM3U, ku = 80,7V /V)



Prúdové kanály :

Ch1 (LEM1I, ki = 3,2 A/V)



Obr. 14.2 Fotografia brzdy typu FP2 s tachodynamom typu DATA 2

Daný motor som brzdil brzdou typu FP2 1,5 kW od firmy Langlois (Obr. 14.2),

ktorá bola regulovaná regulátorom brzdy Gama 85 (Obr. 14.3). Súčasťou brzdy bolo aj

tachodynamo DATA 2 1,5 kW (Obr. 14.2) takisto od firmy Langlois. Kanály momentu

a otáčok boli výstupmi z regulátora brzdy a tachodynama, kde tieto zariadenia menili

hodnoty momentu a otáčok na hodnoty napätí, ktoré som meral multifunkčnou meracou

kartou na kanáloch Ch6 a Ch7 s parametrami :

Momentový kanál :

Ch6 (moment, km = 10,0 Nm/V)

Otáčkový kanál :

Ch7 (otáčky, kω = 1000 ot.min-1/V)



Obr. 14.3 Regulátor brzdy Gama 85

V digitálnom multimetri som mal nastavené zosilnenia kanálov :

Ch0 - Ch5, zosilnenie = 1

Ch6 a Ch7, zosilnenie = 2

Namerané hodnoty sa ukladali vo formáte *buf.bin ako 2B slová s počtom bodov

25000. Pri samotnom meraní som začal s nulovým brzdiacim momentom, ktorý som

zvyšoval až do maximálnej možnej regulovanej hodnoty pomocou regulátora brzdy

Gama 85, ktorá bola 14,2 Nm. V prílohách č.7,8,9 uvádzam vzorky priebehov

nameraných hodnôt prúdov, napätí, otáčok a momentu. Všetky namerané hodnoty sú

uložené na CD priloženom k diplomovej práci. Fotografia zapojenia meracieho systému

tohto experimentálneho merania je uvedená v prílohe č.6.



15. ZÁVER Úlohou tejto diplomovej práce bolo preštudovať programové

prostredie LabVIEW a DAQ systémy, overiť vlastnosti systému simuláciou, opísať

metódy meraní s využitím multifunkčnej karty, navrhnúť a realizovať experimentálne

merania.

Základom bolo oboznámiť sa s meracou technikou a vysvetliť výhody

virtuálnej inštrumentácie (LabVIEW), čomu sa venovali úvodné kapitoly. Podstatnou

časťou diplomovej práce bolo samo štúdium programu, čítanie manuálu a pochopenie

základných operácii programu. Potrebné bolo takisto objasniť si problematiku DAQ

systémov a možné aplikácie s týmito systémami. Overovanie systému spočívalo

v používaní základných funkcií programu, tvorbe simulácií a samostatnej práce

s programom. Najpodstatnejšia časť diplomovej práce bola venovaná meracím

aplikáciám s využitím zásuvnej multifunkčnej karty, opisu rôznych metód na meranie

prúdu a napätia a realizácii samotných návrhov experimentálnych meraní.

Prínosom tejto práce je poukázať na veľké výhody použitia virtuálnych

prístrojov a DAQ systémov v meracej technike. Výhoda spočíva v otvorenosti

systému, vysokej flexibilite a nízkych nákladoch na tvorbu komplexných systémov.

Simulácie, metódy a návrhy meraní budú slúžiť ako názorné ukážky využitia

programového prostredia LabVIEW a DAQ systémov. Opis realizácie

experimentálnych meraní môže takisto pomôcť pri vzniku meracieho laboratória

s využitím DAQ systémov na našej katedre.



Čestné prehlásenie

Prehlasujem, že som zadanú diplomovú prácu vypracoval samostatne,

pod odborným vedením vedúceho diplomovej práce

Doc. Ing. Jiří Drábek, PhD.

a používal som len literatúru v práci uvedenú.

V Žiline dňa: ............................ ...............................

podpis



Zoznam použitej literatúry

[1] National Instruments: LabVIEW measurement manual

[2] National Instruments: LabVIEW 7_0 user’s manual

[3] Softwarové systémy automatizace měření II , Doc. Ing. Jan Žídek, CSc., skriptum

VŠB Ostrava 2001

[4] National Instruments: LabVIEW for Windows - Demonstration Guide, 1992

[5] National Instruments: LabVIEW - Data Acquisition VI Reference Manual, 1992

Internetová stránka: www.ni.com



Obsah

1. ÚVOD 1

2. ZÁKLADNÉ POZNATKY O MERACEJ TECHNIKE 2

2.1 Vývoj meracej techniky 2

2.2 Meracie prístroje z obdobia klasickej inštrumentácie 3

2.3 Meracie prístroje vybavené komunikačným rozhraním 3

2.4 Fáza virtuálnej inštrumentácie 4

3. PROGRAM LABVIEW 5

3.1 Úvod 5

3.2 Grafické rozhranie – čelný panel 5

3.3 Grafické rozhranie – bloková schéma 6

4. MERACIE SYSTÉMY 7

5. PROCES MERANIA A JEHO FÁZY 9

6. VIRTUÁLNY MERACÍ SYSTÉM 11

7. DAQ SYSTÉMY 12

7.1 Úvod 12

7.2 Signálová vrstva 13

7.3 Komunikačná vrstva 13

7.4 Riadiaca vrstva 14

7.5 Porovnanie klasickej a virtuálnej inštrumentácie 15

8. DAQ SYSTÉMY NA BÁZE ZÁSUVNÝCH DOSIEK 16

9. OVERENIE SYSTÉMU SIMULÁCIOU 20

9.1 Simulácia generovania, analýzy a zobrazenia signálu 20

9.2 Experimentálna simulácia magnetického obvodu 22

9.2.1 Teória magnetického obvodu k danej simulácii 22

9.2.2 Simulačná aplikácia 24

10. PRÍKLADY A METÓDY VYUŽITIA NI-DAQ VI 26

10.1 Meranie DC napätia 26

10.1.1 Metóda s tradičnými NI-DAQ 27

10.1.2 Metóda s NI-DAQmx 28

10.1.3 Metóda s meracím prístrojom 29

10.2 Meranie striedavého napätia 30



10.2.1 Metóda s tradičnými NI-DAQ 30

10.2.2 Metóda s NI-DAQmx 31

10.2.3 Meranie Max a Min striedavého napätia 32

10.2.4 Metóda s meracím prístrojom 33

10.3 Meranie prúdu 34

11. MERANIE GENEROVANÉHO SIGNÁLU 37

11.1 Inštalácia a test meracej karty NI 6221 37

11.2 Inštalácia aplikačného softwaru 38

11.3 Opis merania 40

12. MERANIE 1-FÁZOVÉHO STRIEDAVÉHO OBVODU 42

12.1 Opis merania 43

13. NÁVRH DIGITÁLNEHO MULTIMETRA 46

14. MERANIE 3-FÁZOVÉHO ASM 49

15. ZÁVER 52

Zoznam použitej literatúry 54

Zoznam príloh:

Príloha č.1 Fotografia multifunkčnej zásuvnej karty Chyba! Záložka nie je definovaná.

Príloha č.2 Bloková schéma simulácie magnetického obvodu 2

Príloha č.3 Čelný panel simulácie magnetického obvodu 3

Príloha č.4 Čelný panel multimetra 4

Príloha č.5 Bloková schéma multimetra 5

Príloha č.6 Fotografia meracieho systému merania ASM 6

Príloha č.7 Vzorky nameraných priebehov ASM pri M = 0,7 Nm 7



ŽU v Žiline DIPLOMOVÁ PRÁCA P.1

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Elektrotechnická Fakulta, KVES 2006

Príloha č.1 Fotografia multifunkčnej zásuvnej karty



Príloha č.2 Bloková schéma simulácie magnetického obvodu



Príloha č.3 Čelný panel simulácie magnetického obvodu



Príloha č.4 Čelný panel multimetra



Príloha č.5 Bloková schéma multimetra



Príloha č.6 Fotografia meracieho systému merania ASM



Príloha č.7 Vzorky nameraných priebehov ASM pri M = 0,7 Nm

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0 0.01 0.02 0.03 0.04

U1[V]U2[V]U3V]

Graf 7.1 Vzorky priebehov napätí

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 0.01 0.02 0.03 0.04

I1[A]I2[A]I3[A]

Graf 7.2 Vzorky priebehov prúdov



0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 0.01 0.02 0.03 0.04

M[Nm]

Graf 7.3 Vzorka priebehu momentu

1320

1340

1360

1380

1400

1420

1440

1460

0 0.01 0.02 0.03 0.04

n[otacky/min]

Graf 7.4 Vzorka priebehu otáčok




-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0 0.01 0.02 0.03 0.04

U1[V]U2[V]U3V]


-6

-4

-2

0

2

4

6

0 0.01 0.02 0.03 0.04

I1[A]I2[A]I3[A]




7.2

7.4

7.6

7.8

8

8.2

8.4

0 0.01 0.02 0.03 0.04

M[Nm]


1310

1320

1330

1340

1350

1360

1370

1380

1390

1400

0 0.01 0.02 0.03 0.04

n[otacky/min]





-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0 0.01 0.02 0.03 0.04

U1[V]U2[V]U3V]


-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 0.01 0.02 0.03 0.04

I1[A]

I2[A]

I3[A]




1250

1260

1270

1280

1290

1300

1310

1320

1330

0 0.01 0.02 0.03 0.04

n[otacky/m]


13.4

13.6

13.8

14

14.2

14.4

14.6

14.8

15

0 0.01 0.02 0.03 0.04

M[Nm]


Documents

DIPLOMOVÁ PRÁCAdiplom.utc.sk/wan/577.pdf · 2006. 8. 4. · Diplomová práca Priezvisko a meno: Marek Strojvus Rok: 2006 Názov diplomovej práce: Návrh meraní s využitím programu