Punerea in functiune a placii National Instruments PCI 6023E

Introducere

Punerea in functiune a placii National Instruments PCI

6023E

O prima etapa a acestui proect consta in punerea in functiune si verificarea functionarii placii de achizitie de tip PCI-6023E, produsa de firma National Instruments, achizitionata in prima faza (anul 2000).

Instalarea hardware a constat in introducerea placii intr-una din cuplele libere de tip PCI ale unui calculator IBM-PC. Alte operatii nu au fost necesare, deoarece placa nu are dispozitive de reglare externe de tip jumper sau comutator, toate caracteristicile urmand a se stabili pe cale software.

Instalarea software a cuprins doua etape. Prima etapa s-a facut de la sine, la prima conectare a calculatorului care a urmat dupa instalarea hardware a placii. Astfel, sistemul de operare Windows 2000 de pe calculator a detectat automat placa, afisand intr-o fereastra acest lucru, alaturi de denumirea placii.

A doua etapa s-a realizat utilizand programul utilitar Measurement and Automation Explorer, prescurtat MAX. Acest program s-a generat odata cu instalarea programului NI-DAQ, care a fost livrat cu placa. Lansarea acestui program realizeaza automat detectarea tuturor dispozitivelor de tip National Instruments. Astfel, dupa cum se vede din figura 4, captata din mediul de lucru al programului respectiv, directorul Devices and Interfaces contine placa PCI-6023E, careia i s-a atasat numarul de dispozitiv 1 (Device 1).

Fereastra din programul MAX

Tot in programul MAX se pot stabili caracteristicile pentru placile respective (in     Data Neighborhood), ca de exemplu pentru canalele pe care se face achizitia. In aceste conditii se poate efectua o achizitie de test. Pentru aceasta se intra in Test Panel. Ca urmare, se va deschide o fereastra in care apar: un ecran pentru afisarea variatiei in timp a semnalului achizitionat, precum si ferestre pentru introducerea unor parametri referitori la achizitie (gama dinamica, numarul canalului, rata achizitiei, etc). Semnalul de test achizitionat a fost un semnal provenit de la un generator de joasa frecventa. Acest semnal s-a aplicat la cupla placii in modul urmator: firul de semnal la pinul 68 (corespunzator canalului 0), firul de masa la pinul 64. S-a realizat in continuare o verificare calitativa a functionarii achizitiei, modificand fie parametrii semnalului aplicat (frecventa si amplitudine), fie rata achizitiei. Modificarea formei semnalului afisat pe ecran a confirmat actiunile efectuate.

Testarea placii PCI 6023-E utilizand programul LabVIEW

Unul dintre obiectivele acestei faze a cercetarii a fost accesarea placii PCI 6023-E din programul LabVIEW, destinat instrumentatiei virtuale si realizarea programului pentru masurarea puterii active. In momentul de fata s-au efectuat numai

accesarea si testarea placii. Insa, lipsa unui conector adecvat pentru aplicarea corespunzatoare a semnalelor a ingreunat experimentarile. Acest conector, care este produs doar de firma care a realizat si placa, si are un pret deosebit de ridicat, urmeaza sa fie achizitionat in aceasta faza a contractului. In aceste conditii s-a ales o solutie provizorie, prin conectarea a doua fire direct pe pinii placii. Operatia aceasta a fost dificila avand in vedere distanta mica dintre pini (circa 1mm). Aceasta improvizatie a urmarit doar testarea placii, realizarea programului pentru masurarea puterii active facandu-se in programul TestPoint prin comanda placii de achizitie Keithley DAS 800.

Pachetul de programe NI-DAQ (National Instruments Data AcQuisition), livrat odata cu placa PCI 6023-E, contine un grup de programe sau drivere necesare accesarii dispozitivelor hardware produse de National Instruments din diverse medii de programare, cum ar fi cele dedicate instumentatiei virtuale ca de exemplu LabVIEW, sau unele de uz general ca de exemplu VisualC, Visual Basic sau BorlandC. Utilizarea acestuia se poate face doar impreuna cu unul din programele mentionate anterior. Totusi, odata cu instalarea pachetului NI-DAQ, asa cum s-a mai spus, se genereaza programul MAX, care permite accesarea resurselor hardware, acesta oferind doar un minim de facilitati.

De asemenea prin intermediul programului MAX au fost stabilite cateva caracteristici referitoare la achizitie: gama dinamica de -10 +10V, intrare single-ended (adica in raport cu masa). Odata ce placa a fost detectata cu programul MAX ea poate fi accesata din LabVIEW. In figura de mai jos se prezinta diagrama instrumentului realizat, iar in figura imediat urmatoare    se arata panoul aceluiasi instrument.

Diagrama instrumentului

.

Panoul instrumentului.

Panoul instrumentului contine un singur element, Waveform Graph, care se va aduce din Controls Palette/Controls. In diagrama instrumentului, exista terminalul corespunzator elementului Waveform Graph din panou, care este comandat de catre terminalul AI Mult Pt, care corespunde elementului Acquire Waveform (achizitia unei forme de unda) si se va aduce din Functions Palette/Data Acquisition/Analog Input. Terminalul AI are 4 intrari care au fost stabilite astfel:

-prima intrare, care stabileste numarul dispozitivului, in concordanta cu numerotarea facuta in programul MAX, a primit valoarea 1;

-a doua intrare, stabileste numarul canalului pe care se face achizitia, s-a stabilit la 0;

-a treia intrare, stabileste numarul de esantioane achizitionate, a primit valoarea 50;

-a patra intrare, stabileste rata achizitiei, in Hz, s-a stabilit 200000.

Se va achizitiona un semnal de joasa frecventa (f=20 kHz) furnizat de un generator de joasa frecventa. Pentru verificare s-au calculat marimile:

1. numarul de perioade achizitionate N_p;

N_p=(N*T_e)/T,

unde,

T_e, pasul de esantionare, T_e=1/rata de achizitie=1/200000 Hz=0.5*10^-5s, iar T,    perioada semnalului, T=1/frecventa=0.5*10^-4s.

S-a obtinut N_p=5, ceea ce este confirmat de imaginea obtinuta.

2. durata semnalului afisat Dt,

Dt=N*T_e=250ms, rezultat de asemenea confirmat de imagine.

Astfel de masurari au fost facute pentru diverse valori ale marimilor: rata achizitiei, numarul de esantioane, frecventa semnalului achizitionat.

Initial s-a aplicat intrarea de la canalul 0 la masa generatorului, obtinandu-se ca imagine o linie orizontala plasata la 0. In continuare, s-a modificat amplitudinea semnalului achizitionat si s-au comparat valorile maxime obtinute pe ecranul calculatorului cu cele observate cu un osciloscop. S-au obtinut valori foarte apropiate.

In concluzie, achizitia semnalelor cu placa PCI 6023-E se face corect.