INGINERIE SOFTWARE - Sisteme de achizitie de date LabVIEW

 

 

INGINERIE SOFTWARE

Sisteme de achizitie de date LabVIEW

Placa de achizitie si structura sistemului care duce la colectarea si interpretarea datelor :

Placile de achizitie de date utilizate in sistemele de masurare computerizate pot indeplini mai multe dintre urmatoarele functiuni:

intrare analogica (masurarea unui semnal, sub forma unei tensiuni electrice, provenit de la un traductor aflat in sistemul studiat);

iesire analogica (generarea unui semnal, sub forma unei tensiuni electrice care sa comande un element de actionare din sistemul monitorizat);

comunicatii digitale (primirea si emiterea de valori in forma binara, reprezentand date sau coduri ale unor comenzi, transmise sub forma unor impulsuri TTL intre placa de achizitie de date si alte componente ale sistemului computerizat). Comunicatiile digitale pot fi utilizate si pentru masurari sau generari de semnale in cazul in care traductorul sau elementul de actionare au o functionare descrisa de o stare logica binara (comutatoare cu doua pozitii, intrerupatoare, relee, diode electroluminiscente etc);

numarare / cronometrare (primirea si emiterea de semnale sub forma de serii de impulsuri TTL in care informatia este continuta in numarul de impulsuri din serie sau in frecventa acestora).

Toate tipurile de placi de achizitie de date pot indeplini ultimele doua functiuni enumerate mai sus: comunicatii digitale si numarare / cronometrare. Majoritatea tipurilor poseda toate cele patru functiuni (placi multifunctionale). O serie de placi de achizitie de date cu cost redus nu poseda functiunea de iesire analogica iar o alta categorie (placile dedicate iesirilor analogice) nu poseda functiunea de intrare analogica.

Printre parametrii care descriu performantele cu care o placa de achizitie de date indeplineste functia de intrare analogica se pot enumera: numarul de canale de intrare analogica, rata maxima de esantionare, intervalul de masurare si rezolutia.

Numarul de canale de intrare analogica poate fi specificat (pentru placile care dispun de ambele tipuri) atat pentru configuratia uni-polara cat si pentru cea diferentiala. Intrarile analogice in configuratie uni-polara se refera la tensiuni electrice (de pe canale diferite) masurate in raport cu un potential de referinta comun, aflat pe legatura la masa a placii de achizitie de date. Acest tip de intrari analogice este utilizat de obicei pentru semnale cu amplitudini relativ mari (peste 1 V), in situatia in care firele de legatura dintre sursa de semnal si placa de achizitie de date au lungimi mai mici de 5 m. In celelalte situatii se utilizeaza configuratia diferentiala, in care fiecare tensiune electrica ce corespunde unui canal de intrare analogica este masurata in raport cu un potential de referinta propriu. In configuratie diferentiala are loc reducerea erorilor datorate influentelor perturbatiilor electromagnetice din mediul exterior asupra firelor de legatura.

Sistemul este format din:

senzori sau traductoare, acestea din urma putand fi de doua tipuri: traductoare pentru marimi electice (U, I, P) care au rolul de a transforma marimea captata din proces in semnal electric unificat si traductoare pentru marimi neelectice (T, P) care au rolul de a a transforma marimile captate din proces in semnal unificat.

dispozitivul de conditionare a semnalului - cele mai multe semnale masurabile obtinute de la senzori necesita conditionare pentru a putea fi citite cu acuratete de catre dispozitivele de achizitie de date. Conditionerele de semnal imbunatatesc performantele si siguranta sistemelor de achizitie de date, cu o varietate de functii, cum ar fi: amplificarea, izolarea, filtrarea si multiplexarea semnalelor. Dintre placile si modulele de conditionare a semnalelor mentionam:SCXI, SCC si 5B.

In acest caz am ales ca dispozitiv de conditionare a semnalului modulul 5B. Seria 5B este o familie de module de conditionare a semnalului foarte potrivita pentru aplicatii ce necesita maximum 16 canale. Aceste module sunt montate cate 8 sau 16 pe backplane. Ele asigura izolarea, eliminarea zgomotului si amplificarea pentru semnale (V, mV, 4-20mA, 0-20mA) provenite de la termorezistente, termocuple, marci tensometrice, intrari de frecventa. Un modul din seria  5B asigura conditionarea semnalului pentru un singur canal analogic al unei placi de achizitie din seria M sau E. Aceste module sunt montate in cutia ecranata SC-2311 sau pot fi montate in backplane-uri ce suporta pana la 8/16 module de acest fel (5B08 suporta pana la 8 module 5B iar 5B01suporta pana la 16 module 5B).

O placa de achizitei fara software-ul ar fi complet inutila si foarte greu de programat si configurat. Pachetul sotfware utilizat in acest scop este LabVIEW, creat de National Instruments.Acest mediu de dezvoltare utilizat pentru instrumentatia virtuala, reprezinta pachetul sofware lider mondial in aplicatii de instrumentatei si achizitii de date.

fig 1.7 LabVIEW Software and DAQ system

Mediul LabVIEW ofera un limbaj grafic de programare (limbaj G) si toate uneltele necesare pentru achizitia, citirea, prelucrarea, stocarea si afisarea datelor. Cu LabVIEW, programatorul proiecteaza virtual foarte repede interfta cu utilizatorul (GUI) si asambleaza grafic solutia, dupa propriile necesitati. LabVIEW accelereaza obtinerea solutiei cu un factor de cel putin 4 sau 10 ori, fata de mediile traditionale de programare. Limbajul grafic de programare a evoluat de la o alternativa in programare la un standard industrial.

Fig. 1.8. Example de GUI

 Avantajele utilizarii instrumentatiei virtuale sunt reducerea considerabila a costurilor capitale si cu dezvoltarea sistemului, si a timpuliu

de realizare a masuratorilor.

Blocurile functionale ale placilor de achizitie din seria E

. NI 6071E

. NI 6070E

. NI 6062E

. NI 6052E

. NI 6040E

. NI 6033E

. NI 6032E

. NI 6031E

. NI 6030E

. NI 6020E

Structura interna a cablului de date

Ansamblu sistem placa de achizitie, cablu SH68-68-EP si blocul terminal

BNC-2110

Placa de achizitie de la National Ins

www.ni.com    este una dintre sursele de inspiratie in cadrul prezentarii de mai sus.

Descrierea proiectului:

In proiectul nostru vrem sa simulam o trecere la nivel cu calea ferata. Pentru asta am folosit mai multe structuri Square LED si Round LED, care in functie de felul in care trec din starea de aprins si stins, indica fluxul de trafic la calea ferata sau traficul rutier, dupa cum urmeaza in desenul urmator:

Pentru a putea vedea mai clar cum functioneaza programul, vom explica functionarea programului dupa cum urmeaza:

Am creat o structura While Loop, in interiorul careia avem o Case Structure, care trece in doua stari, fiecare stare fiind comandata de un buton tip Vertical Toggle Switch, asa cum putem vedea in desenul urmator:

Am representat numai Switch-ul datorita faptului ca desenul este mai mare decat ecranul, iar structura nu poate fi pozata in totalitate. Ne vom referi pe rand la direritele blocuri functionale din program, discutand pe baza principiului de functionare:

In desenul de mai sus arata    felul in care sunt comandate becurile, astfel incat sa obtinem functionarea dorita. Am folosit o structura tip Quotient & Remander, care imparte semnalul transmis an atatea stari cate avem nevoie, iar cu un comparator tip egalitate putem da comenzi Ledurlor la intervale diferite de timp.

Structira de tip String de mai sus (String Control), are rolul de a afisa in programul nostru un mesaj. Acest mesaj poate sa apara sau nu in programul nostru, aceasta conditie fiind data de starea de adevarat sau fals data acestei structuri, creindu-i un Property Node.

Struntura de mai sus are rolul de a scrie intr-un fisier text un mesaj "cate autobuze au trecut in intervalul de timp: 8 " asa cum este in programul nostru. Pentru asta am folosit o structura de tip Open/Create/Replace File.VI, o structura Write File si una Close File, un Formate Into String si un Concatenate String. Rezultatul mesajului este dependent de numerele generate de structura Random Number (0-1).

Programul de mai sus , indeplineste rolul unei functii, care genereaza la iesire un numar dependent de constanta "i" si de Numeric Control. In proiectul nostru l-am folosit cu sopul de a indica distanta.

Aceasta structura este fomata din variabile locale ale fiecarui LED in parte si are rolul de a aduce in stare inactiva Ledurile in momentul initializarii programului.