Bazele sistemelor de achiziție a datelor - Labview 1

Laborator nr. 1

Mediul de programare LabVIEW

Mediul LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) este unul dintre primele imbaje de programare grafică ce permite dezvoltarea de aplicaţii de achiziţie de date, devenind un standard în programarea aplicaţiilor de testare, măsurare şi automatizări industriale. LabVIEW permite construirea de instrumente în interiorul computerului PC, cu performanţe şi abilităţi ce nu pot fi atinse de instrumentele clasice. Împreună cu plăcile de intrare-ieşire (I/O), el permite generarea fluxurilor de informaţie digitală sau analogică pentru automatizări şi crearea sau simularea aparaturii de laborator (voltmetre, osciloscoape, analizoare de spectru, generatoare de semnal, etc.).

LabVIEW utilizează terminologii, idei şi reprezentări familiare tehnicienilor şi inginerilor, iar programarea aplicaţiilor se face mai mult prin simboluri grafice decât prin instrucţiuni sub formă de text specifice programării clasice. Pentru scrierea programelor în LabVIEW se utilizează limbajul grafic de generaţia a 5-a, numit G. Programarea într-un astfel de limbaj grafic se face prin asamblarea elementelor componente, fiind astfel mai uşor de înţeles şi depanat şi de persoane cu mai puţină experienţă în programare.

Orice program LabVIEW este un „instrument virtual” (VI). Instrumentul virtual (VI) – este un modul de program care este reprezentat în formă grafică pentru a semăna cu un instrument real. Instrumentele virtuale sunt formate din două părţi distincte, dar strâns legate: panoul frontal şi diagrama bloc.

LabVIEW este un mediu deosebit pentru analiza semnalelor şi a sistemelor. El permite dezvoltarea de programe pentru rezolvarea sistemelor de ecuaţii algebrice, fitarea curbelor, integrarea ecuaţiilor diferenţiale ordinare, calcularea derivatelor şi a integralelor diverselor funcţii, generare şi analiză de semnal, calcularea transformatei Fourier discretă şi filtrarea semnalelor. Pentru aceasta LabVIEW conţine un număr mare de instrumente (VI) dedicate pentru rezolvarea ecuaţiilor liniare algebrice. Funcţiile pentru lucrul cu vectori şi matrici se găsesc în submeniul Array din paleta de funcţii ş în submeniul Mathematics.

LabVIEW oferă posibilitatea lucrului cu şiruri şi operaţii I/O cu fişiere necesare pentru stocarea/citirea datelor. Există de asemenea un număr mare de funcţii şi VI-uri pentru aceste operaţii, disponibile în submeniurile String şi File I/O din paleta de funcţii.

Un alt capitol la care LabVIEW un număr mare de funcţii şi Vi-uri dedicate este comunicaţia pentru controlul instrumentelor. Există VI-uri pentru comunicaţia serială, GPIB (IEEE 488), VISA.

Desfasurarea lucrarii

Construiţi un VI care să genereze numere aleatoare a căror valoare variază într-un interval [-A, +A], unde valoarea A poate fi reglată de utilizator, şi să le afişeze într-o diagramă cu actualizare de tip redesenare. Pentru generarea numerelor aleatoare se va folosi generatorul de numere aleatoare cuprinse între 0 şi 1 din LabVIEW. Dacă notăm cu x aceste numerele aleatoare şi cu y numerele din intervalul [-A,+A], atunci numerele y se pot calcula cu relaţia:

y = 2Ax - A

Să se modifice programul de la punctul anterior astfel încât la o singură rulare să se genereze 150 de numere aleatoare la un interval de 100ms unul de altul.

CONVERTOARE A/N ŞI N/A

I. SCOPUL LUCRĂRII:

Scopul acestei lucrări este de a studia principiile de realizare a circuitelor folosite la interfaţa dintre domeniile analogic şi cel digital. Se vor studia principalele tipuri de convertoare analog-numerice şi numeric-analogice, determinându-se totodată şi parametrii acestora (caracteristici de transfer, rezoluţii, erori).

II. Noţiuni teoretice

Măsurarea numerică, memorarea şi reprezentarea semnalelor furnizate de marea majoritate a traductoarelor folosite în procesele fizice se poate realiza prin conversia acestor semnale analogice în semnale numerice folosind circuite speciale numite convertoare analog-numerice (CAN). În sens invers, un convertor numeric-analogic (CNA) este un circuit care transformă o mărime numerică (un număr reprezentat pe n biţi) într-o mărime analogică sub forma unui curent sau a unei tensiuni. Un astfel de circuit este utilizat pentru în sistemele de distribuţie a datelor cu ieşiri analogice sau la realizarea convertoarelor analog-numerice cu reacţie.

Convertoare numeric-analogice (CNA)

Convertoarele numeric-analogice primesc la intrare semnal numeric exprimat printr-o secvenţă de variabile binare şi generează la ieşire un semnal analogic în funcţie de valoarea numerică a semnalului de intrare şi în concordanţă cu codul utilizat.

Pentru reprezentarea secvenţelor de variabile binare se pot folosi mai multe coduri, dintre care cel mai des folosite sunt codurile binar natural şi codurile complement faţă de doi.

În general, funcţia de transfer a unui CNA este dată de relaţia:

A = PD (2.1)

unde A este mărimea analogică de ieşire, P este mărime de referinţă (curent sau tensiune), iar D este mărimea de intrare numerică şi reprezintă valoarea numerică a secvenţei de variabile binare de intrare:

(2.2)

Bitul b1 este bitul de semnificaţie maximă (MSB – Most Significant Bit), iar bn este bitul de semnificaţie minimă (LSB - Least Significant Bit).

Cei mai importanţi parametrii ai convertoarelor N/A sunt următorii:

- Rezoluţia – este dată de numărul de biţi de intrare N şi se defineşte ca numărul de nivele posibile ale tensiunii de la ieşire (2n) sau ca diferenţa între două nivele consecutive la ieşire, ce corespund la două secvenţe binare de intrarea consecutive.

- Caracteristica de transfer – este reprezentarea grafică a funcţiei de transfer a convertorului N/A şi este formată dintr-o serie de puncte discrete (Figura 2.1).