WYKORZYSTANIE ŚRODOWISKA LABVIEW DO TWORZENIA INSTRUMENTÓW WIRTUALNYCH WSPOMAGAJĄCYCH POMIARY W INŻYNIERII ROLNICZEJ

Podobne dokumenty
INSTRUMENT WIRTUALNY DO OCENY POPRZECZNEGO ROZKŁADU ROZPYLONEJ STRUGI W OPRYSKIWACZACH ROLNICZYCH

Wirtualne przyrządy kontrolno-pomiarowe

Komputerowe systemy pomiarowe. Dr Zbigniew Kozioł - wykład Mgr Mariusz Woźny - laboratorium

Wirtualne przyrządy pomiarowe

dr inż. Artur Zieliński Katedra Elektrochemii, Korozji i Inżynierii Materiałowej Wydział Chemiczny PG pokój 311

Laboratorium Komputerowe Systemy Pomiarowe

PUKP Programowanie urządzeń kontrolno-pomiarowych. ztc.wel.wat.edu.pl

Politechnika Łódzka. Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej

WYKORZYSTANIE ELEKTROSTATYCZNEJ METODY POMIARU WIELKOŚCI KROPLI DO OCENY JAKOŚCI PRACY ROZPYLACZY OPRYSKIWACZY ROLNICZYCH

Laboratorium Komputerowe Systemy Pomiarowe

Projektowanie i symulacja systemu pomiarowego do pomiaru temperatury

Politechnika Wrocławska, Katedra Inżynierii Biomedycznej Systemy Pomiarowo-Diagnostyczne, laboratorium

Badanie właściwości wysokorozdzielczych przetworników analogowo-cyfrowych w systemie programowalnym FPGA. Autor: Daniel Słowik

SPOSOBY POMIARU KĄTÓW W PROGRAMIE AutoCAD

Schemat blokowy karty

ZASTOSOWANIE ŚRODOWISKA LABVIEW DO SYMULACJI PRACY PANELA OPERATORSKIEGO MASZYNY ROLNICZEJ

1. Opis aplikacji. 2. Przeprowadzanie pomiarów. 3. Tworzenie sprawozdania

GATHERING DATA SYSTEM FOR CONCRETE S SAMPLE DESTRUCTING RESEARCHES WITH USE OF LABVIEW PACKET

Stanisław SZABŁOWSKI ZASTOSOWANIE APLIKACJI POMIAROWYCH W NAUCZANIU METROLOGII THE USE OF MEASUREMENT APPLICATIONS IN THE TEACHING OF METROLOGY

Stanowisko do badania współczynnika tarcia

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Opracował: Jan Front

III. Przebieg ćwiczenia. 1. Generowanie i wizualizacja przebiegów oraz wyznaczanie ich podstawowych parametrów

Sterowniki Programowalne (SP)

Komputerowe wspomaganie eksperymentu 1

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechatronika Studia pierwszego stopnia. Mechatroniczne systemy diagnostyczne Rodzaj przedmiotu:

Pakiety Informatyczne w Mechanice i Budowie Maszyn

Zagadnienia egzaminacyjne AUTOMATYKA I ROBOTYKA. Stacjonarne I-go stopnia TYP STUDIÓW STOPIEŃ STUDIÓW SPECJALNOŚĆ

KOMPUTEROWA ANALIZA PRACY UKŁADÓW PROSTOWNICZYCH WYKORZYSTANYCH W PRZEMYŚLE ROLNO-SPOŻYWCZYM

Programowanie sterowników przemysłowych / Jerzy Kasprzyk. wyd. 2 1 dodr. (PWN). Warszawa, Spis treści

WYKORZYSTANIE INSTRUMENTÓW WIRTUALNYCH W POMIARACH WILGOTNOŚCI NASION

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2018/2019

PROGRAM W ŚRODOWISKU LABVIEW DO POMIARU I OBLICZEŃ W LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH

Przetworniki AC i CA

APLIKACJA NAPISANA W ŚRODOWISKU LABVIEW SŁUŻĄCA DO WYZNACZANIA WSPÓŁCZYNNIKA UZWOJENIA MASZYNY INDUKCYJNEJ

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: RAR AS-s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Gromadzenie danych. Przybliżony czas ćwiczenia. Wstęp. Przegląd ćwiczenia. Poniższe ćwiczenie ukończysz w czasie 15 minut.

MODELING OF MEASURING SYSTEMS IN VEE PRO PROGRAMMING ENVIRONMENT WITH USE OF VIRTUAL INSTRUMENTS

Zastosowanie procesorów AVR firmy ATMEL w cyfrowych pomiarach częstotliwości

InŜynieria Rolnicza 14/2005. Streszczenie

POMIARY FIZYKOCHEMICZNE -> Aparatura do pomiaru konduktywności wody, ścieków i innych cieczy

ZASTOSOWANIE MIKROPROCESOROWEGO REJESTRATORA DO POMIARU TEMPERATURY W PIECU KONWEKCYJNO-PAROWYM

Teraz bajty. Informatyka dla szkół ponadpodstawowych. Zakres rozszerzony. Część 1.

POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOLOGII. Roman Kaula

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2014/2015

WYKORZYSTANIE PLATFORMY FireMonkey W PROCESIE URUCHAMIANIA I TESTOWANIA UKŁADÓW MIKROPROCESOROWYCH

2.2 Opis części programowej

INFORMATYKA TECHNICZNA Badanie możliwości wykorzystania języka AutoLISP i środowiska VisualLISP w systemie CAx

Sreszczenie. Słowa kluczowe: sterowanie, poziom cieczy, regulator rozmyty

Dariusz Brzeziński. Politechnika Poznańska, Instytut Informatyki

PROGRAM TESTOWY LCWIN.EXE OPIS DZIAŁANIA I INSTRUKCJA UŻYTKOWNIKA

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Parametryzacja przetworników analogowocyfrowych

Robert Barański, AGH, KMIW MathScript and Formula Nodes v1.0

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka

Ćwiczenie 4: Próbkowanie sygnałów

PROPOZYCJA PRZEDMIOTÓW WYBIERALNYCH W SEMESTRZE III DLA STUDENTÓW STUDIÓW STACJONARNYCH (CYWILNYCH) nabór 2007 Kierunek MECHANIKA I BUDOWA MASZYN

Realizacja regulatora PID w komputerze PC z kartą akwizycji danych. Opracował na podstawie dokumentacji dr inż. Jarosław Tarnawski

Pomiary z wykorzystaniem rozproszonego systemu pomiarowego

Ćw. 12. Akwizycja sygnałów w komputerowych systemach pomiarowych ( NI DAQPad-6015 )

Technologie informacyjne - wykład 12 -

Załącznik nr 1 do Zapytania ofertowego: Opis przedmiotu zamówienia

Pisząc okienkowy program w Matlabie wykorzystujemy gotowe obiekty graficzne, lub możemy tworzyć własne obiekty dziedzicząc już zdefiniowane.

Komputerowe systemy pomiarowe. Podstawowe elementy sprzętowe elektronicznych układów pomiarowych

Uniwersytet Wirtualny VU2012

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

Ćwiczenie 1 Program Electronics Workbench

WYDZIAŁ PPT / KATEDRA INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ D-1 LABORATORIUM Z MIERNICTWA I AUTOMATYKI Ćwiczenie nr 3 i 4. Przyrządy wirtualne

Ultradźwiękowy miernik poziomu

Politechnika Łódzka. Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej. Laboratorium cyfrowej techniki pomiarowej. Ćwiczenie 4

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2014/2015

Elektrotechnika II stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

1. Wprowadzenie Programowanie mikrokontrolerów Sprzęt i oprogramowanie... 33

Czym jest Java? Rozumiana jako środowisko do uruchamiania programów Platforma software owa

Informatyka studia stacjonarne pierwszego stopnia

WYDZIAŁ PPT / KATEDRA INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ D-1 LABORATORIUM Z MIERNICTWA I AUTOMATYKI Ćwiczenie nr 3 i 4. Przyrządy wirtualne

PL B1. Sposób i układ pomiaru całkowitego współczynnika odkształcenia THD sygnałów elektrycznych w systemach zasilających

Table of Contents. Table of Contents Elektrotechnika / elektronika System z łącznikami wtykowymi 2-mm do systemu UniTrain Kursy EloTrain

ZMODYFIKOWANY Szczegółowy opis przedmiotu zamówienia

Katedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych. Profil dyplomowania i Specjalność Komputerowe Systemy Elektroniczne

Pomiary podstawowych wielkości elektrycznych: prawa Ohma i Kirchhoffa. Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji

LABORATORIUM ENERGOOSZCZĘDNEGO BUDYNKU

Politechnika Łódzka. Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej

APPLICATION OF ADUC MICROCONTROLLER MANUFACTURED BY ANALOG DEVICES FOR PRECISION TENSOMETER MEASUREMENT

Podstawy użytkowania programu LabView

Politechnika Łódzka. Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej

Instytut Systemów Elektronicznych. Specjalność Systemy Informacyjno-Pomiarowe

Synteza układów kombinacyjnych metodą tablic Karnaugha - ćwiczenie 10

Większe możliwości dzięki LabVIEW 2009: programowanie równoległe, technologie bezprzewodowe i funkcje matematyczne w systemach czasu rzeczywistego

Język programowania PASCAL

Komputerowe wspomaganie eksperymentu 5

System monitoringu jakości energii elektrycznej

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Dostawa oprogramowania. Nr sprawy: ZP /15

Wprowadzenie LabVIEW interfejs użytkownika. Zajęcia: Cele: Materiały źródłowe:

Politechnika Gdańska WYDZIAŁ ELEKTRONIKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI. Katedra Metrologii i Optoelektroniki. Metrologia. Ilustracje do wykładu

Program ćwiczenia: SYSTEMY POMIAROWE WIELKOŚCI FIZYCZNYCH - LABORATORIUM

Transkrypt:

Inżynieria Rolnicza 2(90)/2007 WYKORZYSTANIE ŚRODOWISKA LABVIEW DO TWORZENIA INSTRUMENTÓW WIRTUALNYCH WSPOMAGAJĄCYCH POMIARY W INŻYNIERII ROLNICZEJ Jacek Kapica, Marek Ścibisz Katedra Podstaw Techniki, Akademia Rolnicza w Lublinie Streszczenie. LabView jest środowiskiem programowym wspomagającym tworzenie wirtualnych instrumentów pomiarowych. Umożliwia pobieranie danych pomiarowych, ich przetwarzanie oraz zapisywanie, a także sterowanie procesem badawczym. Artykuł przedstawia właściwości LabView, podstawowe struktury programistyczne, przykładowe aplikacje oraz ocenę przydatności tego środowiska w laboratorium naukowym. Słowa kluczowe: LabView, instrumenty wirtualne, pomiary laboratoryjne Wstęp W badaniach naukowych prowadzonych w ramach inżynierii rolniczej zwykle łączy się wiedzę z różnych dziedzin techniki. Często prowadzi się pomiary w sposób, który wymaga nowatorskiego i elastycznego narzędzia umożliwiającego sprawne przeprowadzenie pomiarów, obróbkę danych, wizualizację oraz archiwizację pomiarów i wyników obliczeń. Do takich zastosowań idealnym narzędziem wydaje się być środowisko programistyczne LabView firmy National Instruments. Środowisko LabView LabView (ang. Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) jest graficznym językiem programowania, w którym do tworzenia aplikacji używa się ikon zamiast linii kodu. W odróżnieniu od tekstowych języków programowania, w których instrukcje określają sposób wykonywania programu, LabView wykorzystuje graficzne programowanie przepływu danych pomiędzy punktami węzłowymi oraz operacje matematyczne na danych. [National Instruments 2005] Aplikacje LabView noszą nazwę instrumenty wirtualne ze względu na ich podobieństwo do fizycznych urządzeń pomiarowych, jak np. oscyloskopy czy mierniki. Składają się z dwu podstawowych elementów: panelu czołowego (ang. fornt panel) oraz schematu blokowego (ang. block diagram). [National Instruments 2005]. Panel czołowy jest interfejsem użytkownika. Programista może umieścić na nim elementy wejściowe - służące do wprowadzania danych, parametrów pracy aplikacji, jak np. wejścia numeryczne, pokrętła, suwaki, przyciski oraz elementy wyjściowe - służące do prezentacji wyników działania aplikacji, jak np. wyjścia liczbowe, wskaźniki wzorowane na miernikach analogowych, lampki (rys. 1). 77

Jacek Kapica, Marek Ścibisz Wejścia liczbowe Wyjścia (wskaźniki) liczbowe Wejścia/wskaźniki logiczne Zmienne tekstowe Rys. 1. Fig. 1. Przykładowe elementy panelu czołowego LabView, opracowanie własne autorów Examples of the LabView front panel components Schemat blokowy określa funkcjonalność aplikacji. Oprócz ikon odpowiadających elementom umieszczonym na panelu czołowym, zawiera ikony funkcji realizujących operacje matematyczne, logiczne, zarządzanie pobieraniem danych z przetworników analogowo-cyfrowych i sterujących przetwornikami cyfrowo-analogowymi, archiwizację danych, a także struktury programowe sterujące pracą aplikacji jak pętle typu for, while, instrukcje warunkowe itp. Linie łączące poszczególne elementy schematu blokowego określają przepływ danych. Kolor oraz rodzaj linii symbolizuje rodzaj danych przepływających. Są to m.in. zmienne liczbowe, tekstowe, a także macierze jedno- i dwuwymiarowe oraz grupy danych różnych typów (tzw. cluster). Zależnie od rodzaju zakupionego pakietu mogą być dostępne mniej lub bardziej zaawansowane funkcje, jak np.: matematyczne: rozwiązywanie zwyczajnych równań różniczkowych, analiza statystyczna, operacje na macierzach, wielomianach i wiele innych funkcji, analiza: filtry, FFT, analiza sygnału akustycznego, analiza obrazu, generowanie sygnału o różnych parametrach, funkcje sieciowe: tworzenie aplikacji dostępnych przez Internet, komunikacja w protokole TCP IP. Powyższa lista sygnalizuje tylko zakres możliwości oprogramowania - pełna lista funkcji znacznie przekroczyłaby objętość niniejszego opracowania. 78

Wykorzystanie środowiska LabView... Działania arytmetyczne Funkcje związane z czasem Stałe Działania logiczne i porównania Import i eksport danych do pliku Współpraca z kartą przetwornika A/C i C/A Pętla while Pętla for Struktura warunkowa case Rys. 2. Fig. 2. Przykładowe elementy diagramu blokowego LabView, opracowanie własne autorów Examples of LabView block diagram elements W przypadku fragmentów kodu, które wykorzystuje się wielokrotnie w danej aplikacji istnieje możliwość utworzenia podprogramów - funkcji które następnie umieszcza się w postaci ikony na schemacie blokowym. Jest to odpowiednik funkcji tworzonych w tekstowych językach programowania. LabView jest zaprojektowane z myślą o łatwej współpracy z kartami pomiarowymi. Za pomocą prostych w użyciu funkcji można prowadzić pomiary wielkości analogowych, zarówno pobierając pojedyncze próbki danych, jak i całe serie o zadanej częstotliwości próbkowania oraz liczbie próbek. Dodatkowo istnieje możliwość odczytu stanu wejść cyfrowych. Urządzeniami pomiarowymi można sterować przy pomocy wyjść cyfrowych oraz zadawać parametry pracy poprzez wyjścia analogowe. Umożliwia to zbudowanie systemu umożliwiającego automatyczne lub półautomatyczne prowadzenie pomiarów. W najnowszej wersji środowiska dostępny jest moduł PDA rozszerzający możliwości zastosowania na urządzenia przenośne. Dodatek Application Builder dostępny w pakiecie LabVIEW Professional Development System umożliwia zapisywanie instrumentów wirtualnych jako pliki wykonywalne, które można przenosić na inne komputery bez konieczności instalowania środowiska LabView. W większości przypadków nie ma konieczności wnoszenia opłat licencyjnych za stworzone w ten sposób programy. 79

Jacek Kapica, Marek Ścibisz Przykładowe zastosowania W Zakładzie Elektrotechniki i Systemów Pomiarowych AR w Lublinie oprogramowanie LabView jest z powodzeniem wykorzystywane od wielu lat. Aby zilustrować funkcjonalność i elastyczność omawianego narzędzia poniżej przedstawiono wybrane aplikacje. Aplikacja do oceny poprzecznego rozkładu rozpylonej strugi cieczy w opryskiwaczach Zbudowany system pomiarowy wykorzystuje elektrostatyczną metodę pomiaru wielkości kropli [Kuna-Broniowski i in. 1995]. Złożony jest z opryskiwacza rolniczego, sondy umożliwiającej pomiar ładunku elektrycznego niesionego przez krople, urządzenia automatycznie przesuwającego sondę w kolejne punkty pomiarowe, interfejsu elektronicznego umożliwiającego szybkie zliczanie kropel, karty pomiarowej z wejściami i wyjściami analogowymi oraz cyfrowymi, komputera PC, na którym uruchomiono omawianą aplikację. System pomiarowy realizuje następujące zadania [Plichta 2004]: wprowadzenie parametrów pomiaru, przemieszczanie sondy pomiarowej z określonym przyrostem poprzez sterowanie urządzeniem skanującym, inicjalizację urządzenia rejestrującego padanie kropli i odczyt danych pomiarowych z tego urządzenia, analizę oraz wizualizację danych pomiarowych oraz ich archiwizację. Rys. 3 przedstawia panel czołowy omawianej aplikacji. Rys. 3. Fig. 3. Panel czołowy aplikacji do oceny poprzecznego rozkładu rozpylonej strugi cieczy w opryskiwaczach jeden z dostępnych przełączanych ekranów [Plichta 2004] Front panel of the application for evaluation of the horizontal distribution of liquid in sprayers one of the available screens [Plichta 2004] 80

Wykorzystanie środowiska LabView... Wirtualny instrument do pomiaru ph przy pomocy czujnika typu ISFET System pomiarowy jest złożony z sondy typu ISFET (ang. Ion Sensitive Field Effect Transistor), interfejsu elektronicznego ustalającego parametry pracy sondy (prąd drenu, napięcie źródło dren), karty pomiarowej z przetwornikami analogowo-cyfrowymi i cyfrowo-analogowymi, komputera PC. Funkcje aplikacji obejmują [Kapica, Makarski 2005]: zadawanie parametrów pracy sondy (prąd drenu, napięcie źródło-dren), pomiar napięcia wyjściowego, które jest miarą ph, zapis wyników pomiarów na dysk. Rysunek 4 przedstawia panel czołowy instrumentu do pomiaru ph: Rys. 4. Fig. 4. Panel czołowy wirtualnego instrumentu do pomiaru ph przy pomocy czujnika typu ISFET [Kapica, Makarski 2005] Front panel of a virtual instrument for ph measurement with ISFET-type sensor [Kapica, Makarski 2005] 81

Jacek Kapica, Marek Ścibisz Podsumowanie Na podstawie wieloletnich doświadczeń ze stosowania środowiska LabView można wskazać następujące cechy określające przydatność tego narzędzia w badaniach prowadzonych w ramach inżynierii rolniczej: elastyczność, która umożliwia tworzenie rozbudowanych prototypowych systemów pomiarowych, mających możliwość akwizycji danych, ich obróbki, prezentacji i archiwizacji, stosunkowa łatwość tworzenia aplikacji, wynikająca z zastosowania graficznego interfejsu użytkownika, z gotowymi estetycznymi elementami panelu czołowego oraz sposobu programowania za pomocą schematu blokowego, a także dostępnością licznych łatwych w użyciu funkcji realizujących specjalistyczne zadania (obliczenia, akwizycję danych, zapis na dysk, wizualizację danych itd.), możliwość tworzenia aplikacji dla urządzeń mobilnych (PDA), co jest szczególnie przydatne przy prowadzeniu pomiarów w warunkach polowych, generowanie aplikacji w postaci plików wykonywalnych umożliwia ich dystrybucję i udostępnienie użytkownikom bez ponoszenia dodatkowych kosztów, co jest istotne szczególnie w przypadku zastosowań rolniczych, w których często wyniki pracy pracowników akademickich są udostępniane osobom bez przygotowania informatycznego i istnieje potrzeba weryfikacji łatwości obsługi danego urządzenia w warunkach rzeczywistych. W Zakładzie Elektrotechniki i Systemów Pomiarowych Akademii Rolniczej w Lublinie powstało już kilkadziesiąt zaawansowanych aplikacji LabView. Niemal każde zadanie badawcze jest wykonywane z użyciem omawianego narzędzia, co w praktyce dowodzi jego przydatności do wspomagania pomiarów w inżynierii rolniczej. Bibliografia Kapica J., Makarski P. 2005. Układ elektroniczny do pomiaru ph za pomocą czujnika typu ISFET, Inżynieria Rolnicza 14(74), s. 155-162. Kuna-Broniowski M., Ścibisz M., Zdzioch J. 1995. High Voltage Application to Measure the Mass of Water Drop, Ninth International Symposium on High Voltage Engineering. Graz (Austria), s. 7893-1-2-3. Plichta D. 2004. Analiza dwuwymiarowego rozkładu wielkości kropli powstających w procesie atomizacji cieczy. Rozprawa doktorska, Akademia Rolnicza w Lublinie, s. 37-38. LabVIEW Fundamentals, dokument nr 374029A-01 [online], National Instruments 2005 [dostęp 1.04.2006]. Dostępny w Internecie: http://www.ni.com/manuals. 82

Wykorzystanie środowiska LabView... APPLICATION OF THE LABVIEW PROGRAMMING ENVIRONMENT TO CREATION OF VIRTUAL INSTRUMENTS SUPPORTING MEASUREMENTS IN AGRICULTURAL ENGINEERING Summary. LabView is a programming environment supporting creation of virtual instruments. It provides possibility of data acquisition, processing and backup, as well as controlling the experiment. The paper presents properties of LabView, basic programming structures, examples of application and evaluation of its usefulness in scientific lab. Key words: LabView, virtual instruments, laboratory measurements Adres do korespondencji: Jacek Kapica; e-mail: jacek.kapica@ar.lublin.pl Katedra Podstaw Techniki Akademia Rolnicza w Lublinie ul. Doświadczalna 50A 20-280 Lublin 83