Ćwiczenie 1. Temat ćwiczenia: Zapoznanie się ze środowiskiem programowania LabView

Transkrypt

1 Ćwiczenie 1 Temat ćwiczenia: Zapoznanie się ze środowiskiem programowania LabView Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów ze środowiskiem programowania graficznego LabView, trybami uruchamiania oraz działaniem podstawowych funkcji programu. Należy zapoznać się z zasadami tworzenia wykresów oraz paletami funkcji: String Array File I/O Programowe generowanie tablic a) wygenerować jednowymiarową 10 elementową tablicę wypełnioną: elementami o takiej samej wartości, wypełnić ją elementami od 1 do 10 w kolejności rosnącej b) wygenerować jednowymiarową 10 elementową tablicę używając do tego celu pętli FOR wypełnioną wartościami losowymi i posegregować je w kolejności rosnącej a następnie malejącej c) wygenerować jednowymiarową 10 elementową tablicę używając do tego celu pętli While wypełnioną wartościami losowymi d) wygenerować tablicę dwuwymiarową zawierającą 5 kolumn i 10 wierszy e) przygotować program tak, aby zadania z punktów a, b, c, d wykonywane były w zadanej kolejności z zadanym odstępem czasowym rzędu kilku sekund pomiędzy kolejnymi programami f) utworzyć nową bibliotekę instrumentów wirtualnych ( VI Library ) i zapisać w niej ten program w pliku pod nazwą Tablice Operacje na zmiennych znakowych (string) Generator akceptuje polecenie następującego formatu SET:Voltage:parametr XX.XXX, gdzie parametr może przyjmować jedną z dwóch wartości AC lub DC a liczba określająca wartość musi mieć stałą długość, część dziesiętna od całkowitej jest oddzielona kropką. a) przygotować program, który umożliwi wybór parametru i nastawienie wartości z przedziału od 0 10 b) zapisać w pliku pod nazwą Tekst w utworzonej bibliotece Operacje na plikach a) wykonać program, który zapisze do pliku dowolny tekst, dodając numer linii.., linia nr. 1.., linia nr. 2

2 M., linia nr. 10 b) zapisać plik tekstowy w tym samym katalogu, w którym znajduje się program c) odczytać ten plik i umieścić kolejne linie w odpowiednich wierszach tablicy d) zapisać program w bibliotece pod nazwą Plik Tworzenie wykresów a) obliczyć dowolną funkcję np. y (x) = sin(x); wykonać obliczenia dla 50 punktów z przedziału o b) uzupełnić program o pasek postępu obliczeń, spowolnić obliczenia tak aby możliwa była ich obserwacja c) wykreślić przebiegi przy pomocy Waveform Char, Waveform Graph, XY Graph d) zmodyfikować program tak aby po wykonaniu obliczeń wyświetlił się komunikat Wyświetlić przebieg na wykresie Waveform Graph?. Gdy wybierzesz opcję NIE to wyświetlę przebieg na wykresie XY Graph e) zapisać w pliku pod nazwą Wykresy Panel główny Przygotować panel główny, który umożliwi wybór i wykonanie powyższych procedur oraz zakończenie programu (wykorzystać strukturę zdarzeń).

3 Ćwiczenie 2 Temat ćwiczenia: Programowanie multimetru Metex ME-31 szeregowy RS232 wyposażonego w port Celem ćwiczenia jest przygotowanie programu w LabView umożliwiającego obsługę multimetru METEX M-31 oraz zapoznanie się ze sposobem programowania łącza szeregowego. Należy zapoznać się z: opisem multimetru - parametry transmisji, format odpowiedzi, polecenie, przykładem znajdującym się w katalogu (C:\Program Files\National Instruments\LabVIEW 7.1\examples\instr\smplserl.llb\Basic 2 Port Serial Write and Read.vi), zasadami tworzenia wykresów oraz paletami funkcji: Serial (w palcie Instrument I/O) String Przygotowanie stanowiska Komputer z interfejsem szeregowym RS232 Multimetr Metex ME-31 Przygotować przyrząd wirtualny, który ustawi parametry transmisji wyśle polecenie do multimetru i odczyta komunikat przyrządu zinterpretuje odczytany komunikat tak, aby możliwa była identyfikacja wielkości mierzonej oraz jej wartości wraz z jednostką. Przygotować panel główny zawierający wskaźnik i wykres wielkości mierzonej oraz możliwość ustawienia opóźnienia czasowego pomiędzy kolejnymi pomiarami.

4 Multimetr METEX ME 31 Multimetr mierzy następujące wielkości napięcie stałe napięcie zmienne (skuteczne) rezystancję natężenie prądu stałego natężenie prądu zmiennego Można również przeprowadzić testy złącz półprzewodnikowych. Wyposażony jest w łącze szeregowe umożliwiające komunikację z komputerem, przez które przesyłany jest wynik pomiaru wraz z informacją o mierzonej wielkości i jednostce. Do poprawnej współpracy multimetru z komputerem, należy odpowiednio skonfigurować parametry łącza. Parametry transmisji: szybkość transmisji: 600 bodów kod znaków: 7 bitowy ASCII kontrola parzystości: brak bity stopu: 2 Dodatkowo do poprawnej pracy złącze wymaga dostarczenia zasilania do układu nadawczego multimetru, uzyskuje się to poprzez ustawienie linii RTS w stan nieaktywny, zaś DTR w stan aktywny. Urządzenie akceptuje tylko jedno polecenie D (znak D ) po odebraniu tego polecenia multimetr wysyła wynik pomiaru. Komunikat wysłany przez multimetr ma stałą długość, w tabeli poniżej przedstawiony został format komunikatu i przykładowe komunikaty. Format komunikatów multimetru METEX ME 31 Funkcja Komunikat Pomiar napięcia stałego DC\s-002.1\s\smV\r Pomiar napięcia stałego DC\s\s17.37\s\s\sV\r Pomiar napięcia zmiennego AC\s\s086.6\s\smV\r Pomiar napięcia zmiennego AC\s\s236.7\s\s\sV\r OH\s\s000.1\sOhm\r OH\s\s0.000kOhm\r OH\s\s00.00kOhm\r OH\s\s000.0kOhm\r OH\s\s0.000MOhm\r OH\s\s\s.OL\skOhm\r OH\s\s\sO.L\skOhm\r OH\s\s\sOL.\skOhm\r OH\s\s\sO.L\sMOhm\r Test złącz półprzewodnikowych DI\s\s0000\s\s\smV\r Test złącz półprzewodnikowych DI\s\s\s\sOL\s\s\smV\r stałego DC\s-0.000\s\smA\r stałego DC\s-000.0\s\smA\r stałego DC\s-00.00\s\s\sA\r zmiennego AC\s\s00.00\s\s\sA\r zmiennego AC\s\s000.0\s\smA\r zmiennego AC\s\s0.000\s\smA\r

5 Ćwiczenie 3 Temat ćwiczenia: Programowanie multimetru Siemens B1024 wyposażonego w interfejs GPIB Celem ćwiczenia jest przygotowanie programu w LabView umożliwiającego obsługę multimetru Siemens B1024 oraz zapoznanie się ze sposobami programowania interfejsu GPIB. Należy zapoznać się z: opisem multimetru (adresy, format komunikatu), przykładem znajdującym się w katalogu (C:\Program Files\National Instruments\LabVIEW 7.1\examples\instr\smplgpib.llb\LabVIEW<->GPIB.vi), zasadami tworzenia wykresów, oraz paletami funkcji: GPIB, VISA (w palcie Instrument I/O) String Przygotowanie stanowiska Komputer z kontrolerem interfejsu GPIB Multimetr Siemens B1024 Podczas ćwiczenia należy przygotować program umożliwiający odczyt wyników pomiaru z multimetru i przedstawienie ich na wykresie. W tym celu należy zidentyfikować adres multimetru za pomocą mikro-przełączników, lub na jego wyświetlaczu. Przygotować przyrząd wirtualny, który: zidentyfikuje adres multimetru i kontrolera za pomocą protokołu (funkcji) FindLstn wyzeruje interfejs i urządzenie odczyta komunikat przyrządu zinterpretuje odczytany komunikat tak, aby możliwa była identyfikacja wielkości mierzonej oraz jej wartości. Przygotować panel główny zawierający wskaźnik i wykres wielkości mierzonej oraz możliwość ustawienia opóźnienia czasowego pomiędzy kolejnymi pomiarami.

6 Multimetr Siemens B1024 Multimetr mierzy następujące wielkości napięcie natężenie prądu rezystancję. Jest wyposażony w interfejs GPIB, który umożliwia komunikację z komputerem. Aby transmisja w systemie GPIB przebiegała prawidłowo należy skonfigurować adres urządzenia tak, aby nie było dwóch urządzeń o tym samym adresie. Jeżeli w systemie znajduje się tylko jedno urządzenie to adres może być dowolny z przedziału 0-30, należy go zidentyfikować lub ustawić pożądany. Do nastawienia adresu służą mikro-przełączniki znajdujące się na tylnej ściance multimetru. Adres można odczytać zarówno sprawdzając stan tych mikroprzełączników, na wyświetlaczu multimetru, oraz w sposób programowy (protokół FindLstn). Multimetr nie wymaga wysyłania poleceń, obsługę można ograniczy do odczytu wyników pomiaru. Format komunikatów wraz z przykładami został przedstawiony w tabeli poniżej. Format komunikatów multimetru Siemens B1024 Mierzona wielkość, przekroczony zakres pomiarowy Pomiar napięcia Pomiar napięcia Pomiar napięcia Pomiar napięcia, przekroczony zakres pomiarowy, przekroczony zakres pomiarowy Komunikat przyrządu A\s\s\s\s\s000.01E-06\n A\s\s\s\s\s0.0000E-03\n A\s\s\s\s\s00.000E-03\n A\s\s\s\s\s00.001E-03\n A\s\s\s\s\s000.00E-03\n A\s\s\s\s\s000.01E-03\n A\s\s\s\s\s000.00E-03\n A\s\s\s\s\s0.0007E+00\n A\s\s\s\s\s0.0002E+00\n A\s\s\sF\s999.99E+09\n V\s\s\s\s\s310.22E-03\n V\s\s\s\s\s020.15E-03\n V\s\s\s\s\s000.19E-03\n V\s\s\sO\s999.99E+09\n R\s\s\s\s\s000.08E+00\n R\s\s\sO\s999.99E+09\n

7 Ćwiczenie 4 Temat ćwiczenia: Sterowanie kartą pomiarową - przetwarzanie sygnałów Celem ćwiczenia jest przygotowanie w LabView prostego programu umożliwiającego obsługę karty akwizycji danych. Ma on umożliwi obserwację mierzonego przebiegu i jego widma. Należy zapoznać się z: obsługą kart pomiarowych w LabView przy pomocy sterowników DAQmx, analizując działanie programów znajdujących się w katalogu C:\Program Files\National Instruments\LabVIEW 7.1\examples\DAQmx\Analog In\Measure Voltage.llb\Acq&Graph Voltage-Int Clk.vi paletami DAQmx Data Acquisition z palety NI Measurements Array Analyze Przygotowanie stanowiska Komputer z kartą pomiarową NI 6221 Generator sygnału sinusoidalnego pobrać z karty pomiarowej tablicę próbek, przedstawić ją na wykresie wyliczy i przedstawić na wykresie widmo mierzonego sygnału wyznaczyć jego częstotliwość Wskazówki Częstotliwość sygnału mierzonego można wyznaczyć na kilka sposobów np.: wyznaczając położenie głównego prążka w widmie sygnału, lub wyznaczając okres przebiegu.

8 Ćwiczenie 5 Temat ćwiczenia: Sterowanie kartą pomiarową - wyzwalanie Celem ćwiczenia jest przygotowanie w LabView prostego programu umożliwiającego obsługę karty akwizycji danych. Ma on umożliwi obserwację mierzonego przebiegu, programową synchronizacje przebiegów, dla zadanego poziomu i zbocza. Należy zapoznać się z: obsługą kart pomiarowych w LabView przy pomocy sterowników DAQmx, analizując działanie programów znajdujących się w katalogu C:\Program Files\National Instruments\LabVIEW 7.1\examples\DAQmx\Analog In\Measure Voltage.llb\Acq&Graph Voltage-Int Clk.vi paletami DAQmx Data Acquisition z palety NI Measurements Array Przygotowanie stanowiska Komputer z kartą pomiarową NI 6221 Generator sygnału sinusoidalnego pobrać z karty pomiarowej tablicę próbek, przedstawić ją na wykresie w sposób programowy zrealizować wyzwalanie zadanym poziomem i zboczem sygnału, tak aby zsynchronizować wyświetlane przebiegi z kolejnych wyzwoleń zapisać przebieg do pliku Wskazówki Na panelu czołowym powinny znajdować się zadajniki wyboru zbocza i poziomu wyzwalania oraz ilości wyświetlanych próbek. Przykładowy postępowania: pobrać z karty dwukrotnie większą ilość próbek od niezbędnej do wyświetlenia wybrać wiersz (tablice jednowymiarową) odpowiadający danemu kanałowi zawierający próbkowany sygnał w pętli while należy wyszukać elementu spełniającego warunek przejścia przez zadany poziom, na zadanym zboczu. Po jego znalezieniu pętla powinna się zakończyć, numer elementu spełniający warunek wyzwolenia powinien zostać zapamiętany na wykresie należy wyświetlić dane o określonej długości poczynając od zapamiętanego elementu w przypadku nie znalezienia elementów spełniających warunek należy też zasygnalizować ten fakt (unikać pętli nieskończonej).

9 Ćwiczenie 6 Temat ćwiczenia: Programowanie oscyloskopu cyfrowego MSO3034A konfiguracja, sterowanie Celem ćwiczenia jest przygotowanie programu w LabView umożliwiającego konfigurację podstawowych parametrów pomiaru i wyzwalania oscyloskopu cyfrowego. Należy zapoznać się poleceniami grup: :CHANnel<n> sterowanie funkcjami poszczególnych kanałów lub grup kanałów :TRIGger[:EDGE] - sterowanie funkcjami wyzwalania (skupić się na wyzwalaniu zboczem) :TIMebase sterowanie podstawą czasu zasadami tworzenia wykresów, oraz paletami funkcji: Serial (w palcie Instrument I/O) String Array Przygotowanie stanowiska Komputer z interfejsem szeregowym USB Oscyloskop cyfrowy MSO3034A Na stanowisku znajduje się oscyloskop cyfrowy MSO3034A skonfigurowany do współpracy z komputerem poprze interfejs USB. Podczas zajęć należy przygotować program pozwalający sterować podstawowymi funkcjami oscyloskopu tj. włączaniem i wyłączaniem kanałów pomiarowych, ustawieniami wzmocnienia, offsetu, podstawy czasu, wyzwalania, tylko wyzwalanie wybranym zboczem oraz ustawienie poziomu wyzwalania. Niezbędne do tego wybrane polecenia są dostępne w laboratorium oraz na stronie internetowej wraz z instrukcjami do ćwiczeń. Przygotować przyrząd wirtualny, który pozwoli na wymianę komunikatów (wyśle zapytanie i odczyta odpowiedź przyrządu), przetestować jego działanie wysyłając zapytanie np.: *IDN? przyrząd powinien odpowiedzieć komunikatem - AGILENT TECHNOLOGIES,MSO6034A,MY ,03.02 wyśle polecenie programujące, przetestować jego działanie wysyłając polecenie np.: :CHANnel1:DISPlay ON, co powinno spowodować wyświetlenie mierzonego przebiegu dla kanału 1, :CHANnel1:DISPlay OFF - co powinno spowodować wyłączenie wyświetlania przebiegu w pierwszym kanale.

10 przygotować funkcje biblioteczne obsługujące grupy :TRIGger[:EDGE], :TIMebase, przetestować ich działanie. poleceń :Chanel, korzystając z wcześniej przygotowanych funkcji bibliotecznych, przygotować program sterujący poszczególnymi funkcjami oscyloskopu. Przykładowy wygląd panelu czołowego pokazano na rysunku poniżej.

11 Ćwiczenie 7 Temat ćwiczenia: Programowanie oscyloskopu cyfrowego MSO3034A pobieranie przebiegu Celem ćwiczenia jest przygotowanie programu w LabView umożliwiającego pobranie mierzonego przebiegu i przedstawienie go na ekranie komputera. Należy zapoznać się poleceniami: :WAVeform:SOURce, :WAVeform:Format, :WAVeform:POINts, :DIGitize, :WAVeform:DATA, WAVeform:Preambule, oraz zasadami tworzenia wykresów i paletami funkcji: Serial (w palcie Instrument I/O) String Array Przygotowanie stanowiska Komputer z interfejsem szeregowym USB Oscyloskop cyfrowy MSO3034A Na stanowisku znajduje się oscyloskop cyfrowy MSO3034A skonfigurowany do współpracy z komputerem poprze interfejs USB. Podczas zajęć należy uzupełnić program wykonany w poprzednim ćwiczeniu, o możliwość pobierania i wyświetlania mierzonego przebiegu, lub przygotować nowy program. Niezbędne do tego wybrane polecenia są dostępne w laboratorium oraz na stronie internetowej wraz z instrukcjami do ćwiczeń. Przygotować przyrząd wirtualny, który skonfiguruje oscyloskop tak aby możliwe było pobranie bloku danych reprezentujących przebieg zmierzony w kanale 1, blok powinien zawierać 1000 próbek w formacje Byte wyzwoli pomiar i pobierze blok danych pobierze preambułę przebiegu i przeliczy próbki. Na panelu czołowym należy przedstawić przebieg mierzonego sygnału. Wskazówki: Aby pobrać przebieg z oscyloskopu trzeba wykonać następujące kroki (przy założeniu że nastawy oscyloskopu są prawidłowe i normalny tryb pracy a nie np. XY): określić jaki przebieg nas interesuje( :WAVeform:SOURce) określić format danych (:WAVeform:FORMat) określić ilość punktów przebiegu (:WAVeform:POINts)

12 wykonać próbkowanie (:DIGitize) pobrać dane (:WAVeform:DATA) pobrać preambułę z opisem parametrów przebiegu (WAVeform:PREamble) przeliczyć pobrane dane zgodnie z parametrami zawartymi w preambule.

13 Ćwiczenie 8 Temat ćwiczenia: Badanie właściwości karty pomiarowej program analizujący Celem ćwiczenia jest przygotowanie programu umożliwiającego badanie właściwości kart pomiarowych, a w szczególności badanie wpływu niejednoczesnego próbkowania w dwóch różnych kanałach pomiarowych. Wykorzystujemy w tym celu instrument wirtualny o nazwie Karta_sim symulujący generator sygnału, dostarczając próbek takich jak z karty pomiarowej z układem próbkująco-pamiętającym, oraz bez tego układu. Należy zapoznać się z zasadami tworzenia wykresów oraz paletami funkcji: String Array File I/O 1. Przygotować program, który zrealizuje następujące funkcje a) wykreśli na jednym wykresie przebiegi sygnałów pomiarowych z dwóch kanałów b) obliczy szybką transformatę Fouriera ( FFT ) i przedstawi ją na wykresie c) wyznaczy częstotliwość badanego przebiegu na podstawie danych z transformaty FFT d) wyznaczy fazy początkowe przebiegów oraz przesunięcie fazowe pomiędzy przebiegami e) zgromadzi wyniki kolejnych obliczeń (program powinien gromadzić następujące wyniki: Częstotliwość sygnałów dla kanału 1 i 2 ( fs1, fs2 ) amplitudy tych sygnałów ( As1, As2 ), fazy początkowe( Fs1, Fs2), przesunięcie fazowe ( df ) i częstotliwość próbkowania ( fp )). f) przedstawi na wykresie przesunięcie fazowe w funkcji częstotliwości sygnału ( fs ) oraz częstotliwości próbkowania ( fp ) g) zapisze zgromadzone wyniki do pliku w postaci kolumn (każda kolumna powinna być opisana) h) określi parametry funkcji df=f(fp), df=f(fs) i) umożliwi odczyt z pliku wcześniej zapisanych wyników, przedstawi je na wykresach, pozwoli na określenie parametrów tych funkcji 2. Przeprowadzić następujące testy a) dobrać prawidłową częstotliwość próbkowania i sprawdzić jakie wyniki otrzymuje się z FFT przy nieprawidłowo dobranej częstotliwości próbkowania, b) przeprowadzić pomiary ze stałą częstotliwością próbkowania dla różnych częstotliwości sygnału mierzonego, c) przeprowadzić pomiary dla jednej częstotliwości sygnału pomiarowego z różnymi częstotliwościami próbkowania.

14 Ćwiczenie 9 Temat ćwiczenia: Badanie właściwości karty pomiarowej, obsługa karty Celem ćwiczenia jest zapoznanie z obsługą karty pomiarowej oraz wykonanie kilku testów programem przygotowanym w ćwiczeniu nr 2. Należy zapoznać się z: obsługą kart pomiarowych w LabView przy pomocy sterowników DAQmx, analizując działanie programów znajdujących się w katalogu C:\Program Files\National Instruments\LabVIEW 7.1\examples\DAQmx\Analog In\Measure Voltage.llb\Acq&Graph Voltage-Int Clk.vi paletami DAQmx Data Acquisition z palety NI Measurements Array Przygotowanie stanowiska Komputer z kartą pomiarową NI 6221 Generator sygnału sinusoidalnego Do programu przygotowanego w ćwiczeniu 8 dopisać program obsługujący kartę pomiarową. Kartę pomiarową skonfigurować tak, aby kanałami wejściowymi były kanały 1 i 2 napięciem odniesienia kanałów wejściowych (typu pojedynczego) powinna być wejściowa masa analogowa AIGND (RSE) akwizycja przebiegała w trybie ciągłym aż do zakończenia zadania do generowania sygnału próbkującego wykorzystać wewnętrzny generator. Program należy przygotować tak, aby po jego uruchomieniu akwizycja rozpoczęła się z domyślnymi parametrami (częstotliwość próbkowania 1000 Hz, ilość próbek 1000), przy czym zmiana tych parametrów powinna być możliwa w dowolnej chwili. Zmiana panelu z Pomiar na Analiza powinna zakończyć akwizycję, natomiast zmiana z Analiza na Pomiar powinna automatycznie rozpocząć akwizycję danych. Przeprowadzić następujące testy d) dobrać prawidłową częstotliwość próbkowania i sprawdzić jakie wyniki otrzymuje się z FFT przy nieprawidłowo dobranej częstotliwości próbkowania, e) przeprowadzić pomiary ze stałą częstotliwością próbkowania dla różnych częstotliwości sygnału mierzonego, f) przeprowadzić pomiary dla jednej częstotliwości sygnału pomiarowego z różnymi częstotliwościami próbkowania.