Часть A. Проверка настроек DAQ-устройства

⇐ ПредыдущаяСтр 22 из 29Следующая ⇒

1) Двойным щелчком левой кнопки мыши по иконке на рабочем столе или выбором пункта главного меню Tools»Measurement & Automation Explore r в среде LabVIEW запустите конфигурационную утилиту. Утилита производит поиск в системе установленных аппаратных средств фирмы National Instruments и отображает найденную информацию.

2) Откройте секцию Devices and Interfaces (Устройства и Интерфейсы) для просмотра установленных устройств фирмы National Instruments. В примере, показанном на рисунке, обнаружены устройства PCI- 6024E и PCI-GPIB (Рис. 170).

Рис.170

Секция Devices and Interfaces.

Помимо аппаратных средств, конфигурационная утилита отображает программные средства, установленные в системе. Номер устройства отображен после его названия. ВП Сбора Данных использует номер устройства для определения, какое устройство выполняет операцию сбора данных. MAX также отображает параметры стройства, например, используемые системные ресурсы.

Примечание. Возможно у вас установлены другие DAQ-устройства, и некоторые настройки могут различными. Нажмите на кнопку Show/Hide в верхнем правом углу окна конфигурационной утилиты для скрытия контекстной подсказки и показа информации о DAQ -устройствах.

3) На закладке Device Routes (Разводка сигналов устройства) приведена подробная информация о внутренних сигналах устройства, которые могут быть различным образом перенаправлены. Эта панель является мощным инструментом, позволяющим осуществлять синхронизацию внутренних компонент и внешних устройств ( Рис. 171 ).

Рис.171

Закладка Device Routes.

4) На закладке Calibration (Калибровка) указаны даты проведения внешней и внутренней калибровки устройства ( Рис. 172 ).

Рис.172 Закладка Calibration.

5) Щелкните правой кнопкой мыши по устройству в разделе NI-DAQmx и выберите пункт Self Calibrate (Внутренняя калибровка) для осуществления калибровки DAQ-устройства с помощью высокоточного источника напряжения и обновления калибровочных констант. По окончанию калибровки информация о ней появится на закладке Calibration в разделе Self Calibration.

Часть B. Тестирование компонент DAQ-устройства

6) Нажмите на кнопку Self-Test для проведения тестирования устройства. Проводится тестирование системных ресурсов, используемых устройством. Устройство должно успешно пройти все тесты, поскольку оно уже настроено.

7) Нажмите на кнопку Test Panel (Тестовая панель) для тестирования отдельных функций DAQ-устройства, таких как аналоговый вход и выход. На экране появится диалоговое окно Test Panel (Тестовая панель).

a) Используйте закладку Analog Input (Аналоговый Вход) для тестирования различных каналов аналогового входа DAQ- устройства. Канал Dev1/ai0 подключен к датчику температуры сигнальной панели. Нажмите на кнопку Start для начала сбора данных. Поместите палец на датчик температуры, в результате напряжение возрастает. Измените положение переключателя Noise (Шум) на On (Включено) и проследите за изменением сигнала на закладке. По завершению нажмите на кнопку Stop.

b) Перейдите на закладку Analog Output (Аналоговый выход) для установки значения постоянного напряжения или гармонического сигнала на одном из аналоговых выходов DAQ-устройства. Установите Output Mode (Режим генерации) в положение Sine Generator (Синусоидальный сигнал) и нажмите на кнопку Start Sine Generator (Генерация гармонического сигнала). LabVIEW генерирует непрерывный синусоидальный сигнал на аналоговом выходе канала «0».

c) На внешней соединительной сигнальной панели DAQ-устройства подключите Аналоговый выход канала «0» к Аналоговому входу канала «1».

d) Откройте закладку Analog Input (Аналоговый вход) и выберите канал Dev1/ai1. Нажмите на кнопку Start для начала сбора данных со входного канала «1». На графике отобразится синусоидальный сигнал, который генерируется на выходе канала «0».

e) Перейдите на закладку Digital I/O (Цифровой ввод/вывод) для проверки работы цифровых линий DAQ -устройства.

f) Настройте цифровые каналы с «0» по «3» в качестве каналов вывода и отметьте или уберите выделение с пунктов Logic Level (Логический уровень). При этом погаснут или загорятся соответствующие светодиоды на сигнальной панели. Светодиоды работают по принципу отрицательной логики: выключенный светодиод соответствует положительному уровню цифрового канала.

g) Нажмите на кнопку Close для закрытия тестовой панели и возврата в главное окно MAX.

8) Перейдите на закладку Counter I/O (Счетчики ввода-вывода) для проверки работы счетчиков и таймеров DAQ-устройства. Для проверки операций счетчик/таймер перевести режим Counter Mode (Режим Счетчика) в положение Simple Event Counting (Простой подсчет событий) и нажать на кнопку Start. Значение счетчика начнет быстро возрастать. Нажмите на кнопку Stop для остановки теста.

9) Закройте MAX, выбрав в меню пункт File»Exit.

Сбор данных в LabVIEW

Подпрограммы сбора данных размещены в палитрах Functions» Measurements I/O»Data Acquisition и Functions»Measurements I/O»DAQmx - Data Acqusition. В разделе Data Acquisition собраны стандартные виртуальные приборы сбора данных, а в DAQmx - Data Acqusition - ВП для работы с NI-DAQmx.

В палитре DAQmx - Data Acqusition содержатся все необходимые подпрограммы для осуществления операций аналогового и цифрового ввода-вывода и работы со счетчиками/таймерами. Виртуальные приборы собраны таким образом, что большинство задач могут быть решены с их использованием. Можно настроить ВП для выполнения специфического действия с помощью узла Атрибутов. Многие задания, не требующие расширенных возможностей синхронизации, могут быть выполнены с помощью экспресс-ВП DAQmx Assistant. В этом курсе описано, как использовать экспресс-ВП DAQmx Assistant для выполнения операций сбора данных. Для получения дополнительной информации об использовании NI-DAQmx обратитесь к справочному пособию NI- DAQmx или изучите расширенный курс LabVIEW Data Acquisition and Signal Conditioning.

Экспресс-ВП DAQmx Assistant позволяют просто осуществить настройку DAQ-устройства. При добавлении экспресс-ВП DAQmx Assistant на блок-диаграмму появляется диалоговое окно, в котором осуществляется конфигурация задания - провести определенные измерения ( Рис. 173 ). В процессе создания локального задания указывается необходимый тип измерения.

Рис.173

Диалоговое окно.

Один раз создав задание, информация о нем сохраняется в экспресс-ВП DAQmx Assistant. Впоследствии можно сконфигурировать экспресс-ВП DAQmx Assistant заново, дважды щелкнув по нему мышью.

Выполнение операций аналогового ввода

Используйте операции аналогового ввода для осуществления аналого- цифрового преобразования ( Рис. 174 ).

Существует несколько типов измерений входного сигнала: напряжение, температура, деформация, ток, сопротивление или частота.

Рис.174

Операции аналогового ввода.

Каждый тип измерений имеет собственные параметры, например, величина сопротивления для измерения тока или калибровка датчика деформаций для их измерений.

Установление временного такта выполнения заданий

При выполнении операций аналогового ввода данных задание может формулироваться по-разному: получение 1 значения, получение n значений или непрерывный сбор данных.

Получение одного значения

Получение одного значения является операцией по вызову. Другими словами NI-DAQmx оцифровывает одно значение с входного канала и немедленно возвращает его величину. Выполнение этой операции не требует наличия буфера и аппаратного контроля временного такта. Например, для периодического контроля уровня жидкости в резервуаре необходимо получать по одному значению. Вы можете подключить датчик, генерирующий разное напряжение в зависимости от уровня жидкости, к одному из каналов DAQ-устройства и производить контроль, периодически оцифровывая по одному значению.

Получение n значений

Один из методов получения n значений - n раз получить по одному значению. Однако получение по одному значению из одного или нескольких каналов снова и снова является неэффективным и занимает много времени. Более того, отсутствует контроль времени между последовательными операциями получения значений. Вместо этого необходимо использовать аппаратное задание временного такта выполнения операций, в процессе которого используется буферизация полученных данных в компьютерной памяти, что приводит к более эффективному процессу сбора данных. С программной точки зрения необходимо включить режим аппаратного задания временного такта выполнения операций и задать частоту оцифровки sample rate и ограниченный по времени режим работы sample mode (finite). Возможна оцифровка нескольких значений из одного канала или из нескольких.

С помощью NI-DAQmx можно осуществлять сбор данных с нескольких каналов. Например, необходимо контролировать уровень жидкости в резервуаре и ее температуру. В этом случае нужно иметь два датчика, подключенных к разным каналам DAQ-устройства.

Непрерывный сбор данных

Если необходимо отображать, обрабатывать и производить запись данных по мере их поступления, лучше использовать режим непрерывного сбора данных. Для этого устанавливается режим работы sample mode (continuous).

Синхронизация заданий

Когда устройство, управляемое NI-DAQmx, работает, оно производит операции. Два наиболее часто встречающихся действия - обработка значения и начало сбора данных. Каждое производимое действие NI- DAQmx вызвано чем-либо, либо имеет причину. Такие причины называются синхронным запуском.

Start Trigger

Сигнал, запускающий сбор данных.

Reference Trigger

Сигнал, устанавливающий реперную точку в наборе входных значений. Данные, полученные до этой точки называются pretrigger data. Данные после реперной точки являются posttrigger data.

Упражнение 10-2. ВП Вольтметр

Цель: Ввод аналогового сигнала с помощью DAQ-устройства

Выполните следующие шаги для построения ВП, измеряющего напряжение с датчика температуры на сигнальной панели DAQ - устройства. Напряжение на выходе датчика пропорционально температуре. Убедиться в том, что датчик подключен к каналу «0» DAQ- устройства.

Лицевая панель

1. Откройте новый ВП и создайте лицевую панель, показанную на Рис. 175:

Рис.175 Лицевая панель.

a) Поместите элемент отображения Meter (Стрелочный индикатор), размещенный на палитре Элементов в разделе Controls»Modern»Numeric. Настройте шкалу на диапазон

«0.0 - 0.4». Для этого дважды щелкните с помощью инструмента ввод текста по полю значения числа «10.0» и введите значение «0.4». Возможно придется увеличить размер элемента, чтобы получить изображение, аналогичное приведенному выше.

b) Поместите на лицевую панель вертикальный переключатель vertical toggle switch, расположенный в палитре Controls»Modern»Boolean. Установите его значение TRUE и назначьте тип механического действия Latch When Pressed (Изменение значения выключателя в нажатом состоянии).

c) Создайте две свободный метки и назовите их OFF и ON с помощью инструмента ввод текста.

Блок-диаграмма

2. Создайте блок-диаграмму, как показано на Рис. 176:

Рис.176 Блок – диаграмма.

Поместите на блок-диаграмму экспресс-ВП DAQmx Assistant, размещенную на палитре Functions»Measurements I/O»DAQmx- Data Acquisition. Настройте ВП на чтение аналогового сигнала с входного канала и возвращение значения напряжения.

a. Выберите тип измерения Analog Input»Voltage

b. Выберите физический канал Dev1»ai0

c. Появится конфигурационное диалоговое окно Analog Input Voltage Task Configuration. Установите метод измерений Task Timing в положение Acquire 1 Sample (измерение одной точки).

d. Нажмите на кнопку OK и закройте диалоговое окно. Все установки для этого задания будут сохранены локально в экспресс-ВП DAQmx Assistant.

Поместите на блок-диаграмму функцию Wait Until Next ms Multiple из палитры Functions»Programming»Timing. Функция синхронизирует выполнение цикла через каждые 100 мс.

Поместите на блок-диаграмму функцию Unbundle by Name из палитры Functions»Programming»Cluster & Variant. С помощью этой функции получите доступ к статусу ошибки status из кластера ошибок.

Добавьте на блок-диаграмму функцию OR из палитры Functions»Programming»Boolean. Значение на выходе этой функции остановит выполнение цикла, если произойдет ошибка, или пользователь переведет переключатель на лицевой панели в положение OFF.

3. Сохраните ВП под именем файла Вольтметр.vi ВП будет использоваться позднее в курсе.

4. Отобразите лицевую панель и запустите ВП.

На стрелочном элементе отображения будет показано значение напряжения датчика температуры. Возьмите датчик температуры в руку и зарегистрируйте повышение значения напряжения.

5. Закройте ВП.

Масштабирование

Температурный датчик сигнальной панели DAQ выдает значение напряжения равное градусам Цельсия, деленным на 100. Соответственно, для получения значений температуры необходимо полученные величины умножить на 100. Это можно с помощью функции умножения, либо настроить экспресс-ВП DAQmx Assistant на выполнение автоматического масштабирования значений. Более того, использование таких внутренних возможностей уменьшит сложность блок-диаграммы.

6. Дважды щелкните левой кнопкой мыши по иконке экспресс-ВП DAQmx Assistant для отображения диалогового окна Analog Input Voltage Task Configuration.

7. Выберите Create New и в элементе с циклическим перебором значений Custom Scaling выберите пункт Scale Wizard.

8. Выберит линейную зависимость Linear и назовите шкалу temperature. Нажмите на кнопку Finish.

9. Помощник масштабирования Scale Wizard откроет диалоговое окно ( Рис. 177 ), в котором можно отмасштабировать данные с помощью множителя и смещения. Установите наклон прямой slope равный 100, задайте единицы измерения Engineering Units равные градусам Цельсия celsius.

Рис.177 Диалоговое окно Scale Wizard.

10. Нажмите на кнопку ОК.

11. В диалоговом окне Analog Input Voltage Task Configuration измените диапазон значений 0 – 100 и нажмите на кнопку OK для возвращения на блок-диаграмму.

12. Запустите ВП. Теперь элемент отображения показывает значение температуры в 100 раз большее значений напряжения. Измените масштаб элемента для правильного отображения величин.

13. Остановите ВП. Не закрывайте ВП, он понадобится в следующем упражнении.

Упражнение 10-3. ВП Измерение среднего значения

Цель: Уменьшение шума аналоговых измерений с помощью процедуры усреднения.

1. Запустите ВП, созданный в предыдущем упражнении 10-2. Этот ВП будет измерять напряжение с температурного датчика и отображать его на графике.

2. Введите шум в измерения температуры, переместив переключатель Temp Sensor Noise (Шум Датчика) на сигнальной панели DAQ– устройства в положение ON (Включено). Обратите внимание на появление шумовых помех в измерениях температуры.

Блок-диаграмма

3. Остановите выполнение ВП и отобразите блок-диаграмму. Измените структуру блок-диаграммы для вычисления среднего значения температуры по 100 измерениям ( Рис. 178 ).

Рис.178

Отображение блок – диаграммы.

4. Добавьте на блок-диаграмму экспресс-ВП Collector, расположенный в палитре Functions»Express»Signal Manipulation. Этот экспресс-ВП создает внутренний буфер для хранения отдельных значений. Когда собрано максимальное количество значений, экспресс-ВП Collector удаляет старые данные, добавляя на их место новые. Установите значение максимального количества собираемых данных равное 100.

5. Добавьте на блок-диаграмму экспресс-ВП Statistics, расположенный в палитре Functions»Express»Signal Analysis. Нажмите на кнопку Arithmetic Mean для расчета среднего значения полученных данных.

6. Запустите ВП. Отметьте уменьшение амплитуды шума при использовании усреднения.

7. Сохраните под именем Измерение с усреднением.vi и закройте ВП.

Запись полученных данных в файл

Часто бывает необходимо производить запись данных, полученных с помощью DAQ-устройства. При планировании сохранения данных в файл необходимо учесть следующие важные моменты:

· Не все приложения анализа данных используют LabVIEW. Подумайте, какое приложение будет использоваться для обработки сохраненных данных.

· Формат записи данных в файл определяет приложение, которое будет их обрабатывать. Поскольку LabVIEW обладает стандартными файловыми операциями, которые присутствуют и в других языках программирования, то существует полный доступ к формату записываемой информации.

LabVIEW может создавать LabVIEW Measurement File - текстовый ASCII файл, который может быть открыт в любом редакторе электронных таблиц или в текстовом редакторе. Файл формата LabVIEW Measurement File просто создается LabVIEW, легко открывается как в LabVIEW, так и в других приложениях.

Экспресс-ВП Write LabVIEW Measurement File, расположенный в палитре Functions»Express»Output, производит запись данных в файл формата LabVIEW Measurement File. При помещении экспресс-ВП Write LabVIEW Measurement File на блок-диаграмму появляется диалоговое окно, в котором указывается, как сохранить файл.

Экспресс-ВП Read LabVIEW Measurement File, расположенный в палитре Functions»Express»Input, производит чтение данных из файла формата LabVIEW Measurement File. Чтение данных производится по одному значению, поэтому необходимо помещать этот экспресс-ВП внутрь цикла.

Упражнение 10-4. ВП простая запись данных в файл

Цель: изучить, как использовать LabVIEW Measurement File

Выполните изменения ВП, созданного в предыдущем упражнении 10-3, с целью добавления возможности записи и чтения измеренных данных из файла формата LabVIEW Measurement File.

⇐ Предыдущая 17 18 19 20 212223 24 25 26 Следующая ⇒