Unowocześnienie i rozszerzenie oferty edukacyjnej na kierunku

Automatyka i Robotyka na Wydziale Automatyki, Elektroniki

i Informatyki Politechniki Śląskiej –

otwarcie specjalności i przygotowanie kadr

Nr projektu: POKL.04.01.01-00-270.08

Materiały dydaktyczne dla przedmiotu

„OPROGRAMOWANIE SYSTEMÓW POMIAROWYCH”,

kierunek Automatyka i Robotyka, specjalność „Technologie

informacyjne w automatyce

i robotyce”

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

System PXI

zadania

Opracował: dr inż. Roman Wyżgolik,

dr inż. Dariusz Buchczik

ver.02.2011

Publikacja współfinansowana przez Unię Europejską ze środków

Europejskiego Funduszu Społecznego

Publikacja dystrybuowana bezpłatnie

Ć

wiczenie: System PXI

UWAGA! W czasie trwania ćwiczenia notować spostrzeżenia i wnioski oraz wybrane
wyniki pomiarów do protokołu. Można dokonywać zrzutu ekranu (Alt + PrtSc) do
programu MS Powerpoint.

Zadanie 1

Wykorzystanie programów NI-SCOPE, NI-DMM oraz NI-SWITCH

1.

Do kanału CH0 oscyloskopu (PXI-5112, slot 8) podłączyć sygnał TTL Square Wave z

generatora wbudowanego w moduł BNC-2120. Przełącznikiem zakresu częstotliwości
wybrać zakres 0.1 – 10 kHz, ustawić pokrętło amplitudy w położeniu środkowym a
częstotliwości w skrajnym prawym (maksymalna częstotliwość). Ten sam sygnał
doprowadzić do multimetru (PXI-4070, slot 5).

2.

Uruchomić program SCOPE Soft Front Panel (Start >> Wszystkie programy >> National

Instruments >> NI-SCOPE).

3.

Na panelu czołowym programu kliknąć przycisk “Auto Setup”. Wyłączyć kanał CH1.

Proszę zauważyć, że oscyloskop pracuje w trybie AC (Coupling AC). Przełączyć
oscyloskop w tryb pracy DC. Dlaczego przebieg został zamrożony? Co zrobić aby
prawidłowo go wyświetlić w trybie DC?

4.

Włączyć kursory (przycisk Cursors) i wyróżnić je kolorami odpowiednio żółtym i

ciemnoniebieskim. Kursory zblokować z obserwowanym sygnałem (Lock to plot).

5.

Uruchomić program DMM Soft Front Panel (ścieżka podobna jak dla programu SCOPE),

wybrać funkcję pomiaru napięcia przemiennego (UWAGA! W razie potrzeby zmienić
funkcję na pomiar częstotliwości). Wybrać częstotliwość zasilania (Power Line Cycle)

50Hz. Uzasadnić taki wybór. Dobrać odpowiedni zakres woltomierza. Czy wskazanie
wartości skutecznej mierzonego napięcia jest prawidłowe?

6.

W oscyloskopie wywołać okno funkcji pomiarowych (przycisk „Measure”).

Przeanalizować

wyświetlone

wartości

częstotliwości,

wartości

skutecznej

i

międzyszczytowej mierzonego napięcia. Wskazania zapisać do protokołu.

7.

Zbadać wpływ ustawień oscyloskopu na wyniki pomiarów. Ustawienia, które należy

zmieniać: Volts/Div (2V/div, 1V/div), Coupling (DC/AC – przy AC ustawić czułość
1V/div). W trybie DC przy ustawieniu czułości 1V/div zmieniać parametr „Offset”.
Notować wyniki do protokołu.

8.

Kliknąć przycisk „Auto Setup”. Wyłączyć kanał CH1. Dokonać pomiaru czasu narastania

obserwowanego sygnału prostokątnego. Wynik, wraz z nastawami oscyloskopu,
zanotować w protokole.

9.

Przełączyć źródło sygnału w BNC-2120 na sygnał sinusoidalny. Porównać wyniki

pomiaru częstotliwości i wartości skutecznej napięcia sinusoidalnego dla różnych funkcji
pomiarowych do tego celu przeznaczonych, dostępnych w oknie „Measure” (są np.
dostępne trzy funkcje pomiaru częstotliwości). Jak zmienia się wskazanie w zależności od
ustawionej czułości (Volts/Div) i podstawy czasu (Time/Div).

10.

Dokonać połączeń źródeł sygnału do oscyloskopu przez moduł przełącznika PXI-2593:

a.

BNC-2120 sinus – wejście 1 w PXI-2593,

b.

BNC-2120 TTL – wejście 8 w PXI-2593,

c.

Akcelerometr (układ kondycjonowania sygnału z akcelerometru podłącza

prowadzący ćwiczenie) – wejście 2 w PXI-2593,

d.

Wyjście Com0 w PXI-2593 do CH0 w oscyloskopie PXI-5112,

e.

Wyjście Com1 w PXI-2593 do CH1 w oscyloskopie PXI-5112.

11.

Uruchomić program NI-SWITCH Soft Front Panel. Przełączać kanały i obserwować

sygnały na panelu czołowym oscyloskopu.

Zadanie 2

Tworzenie aplikacji dla wybranych modułów systemu PXI

1.

Dołączyć do kanału CH0 oscyloskopu sygnał sinusoidalny z generatora wbudowanego w

BNC-2120. Skorzystać z konfiguracji wykonanej w poprzednim zadaniu (ustawić
odpowiednio połączenie w programie przełącznika PXI-2593). Przełącznik zakresu
częstotliwości ustawić w pozycji 10 kHz – 1000 kHz. Pokrętło częstotliwości ustawić w
prawym skrajnym położeniu (maksymalna częstotliwość).

2.

Uruchom LabVIEW. W menu Help wybierz Find Examples i wyszukaj a następnie

uruchom aplikację niScope EX Binary Acquisition.vi. Zapisz ją pod nową nazwą niScope
EX Binary Acquisition OSP.vi na pulpicie. Widok okna NI Examples Finder z
zaznaczonym VI do otwarcia pokazano na następnym rysunku.

3.

W oknie Context Help przeczytaj opis aplikacji i przeglądnij diagram blokowy.

4.

Na panelu czołowym w polu Min. Sample Rate ustawić wartość 10,000M. Uruchomić

program. Zaobserwować przebiegi, zmieniając częstotliwość sygnału i amplitudę.
Zatrzymać program.

5.

Zmodyfikuj panel czołowy i diagram blokowy w następujący sposób:

Zmień stałą Channel 0 na
kontrolkę.
Dodaj kontrolkę poziomu
wyzwalania: trigger level.

6.

Zmień fragment kodu celem wyskalowania osi czasu wykresu „Scaled Voltage

Waveform versus Sample Number”.

7.

Dodać do programu funkcję wyznaczania widma amplitudowego obserwowanego

sygnału.

a.

W pierwszej kolejności utworzyć na panelu czołowym wykres (Waveform

Graph), na którym wyświetlane będzie widmo sygnału.

b.

Uzupełnić diagram blokowy o wymaganą funkcję.

c.

Uruchomić program. Zmieniać amplitudę i częstotliwość sygnału.

Zadanie 3

Tworzenie aplikacji z wykorzystaniem kilku modułów systemu PXI

Sterowanie pracą przełącznika w trybie skanowania z poziomu LabVIEW
1.

Uruchomić LabVIEW. Otworzyć „\examples\instr\niSwitch\niSwitch Software

Scanning.vi” (można skorzystać z Help/Find Examples/Hardware Input and
Output/Modular Instruments/…) i zapisać na pulpicie pod inną nazwą. Ustawić
odpowiednie parametry, wg opisu na obudowie przełącznika (nr slotu, typ i topologię,
listę kanałów). Zapoznać się z diagramem. Zapisać do protokołu poszczególne etapy
konfiguracji przełącznika. Korzystając z pomocy zapoznać się z funkcją parametrów
„trigger input”, „scan advanced output”,„continuous scan” i zapisać je do protokołu. Do

wejść ch0 i ch1 połączyć przebiegi z generatora modułu BNC, do wyjścia com0 połączyć
kanał 0 oscyloskopu. Uruchomić „SCOPE Front Panel” i „niSwitch Software
Scanning.vi”. Korzystając z przełącznika zmieniać kanały i obserwować, jak zmienia się
obraz na ekranie oscyloskopu.

Konfiguracja multimetru w trybie serii pomiarów i pomiarów ciągłych

2. Otworzyć “\examples\instr\niDMM\Multi Point Measurements\Acq & Graph Multiple

Samples.vi” oraz „\examples\instr\niDMM\Multi Point Measurements\Cont Acq & Chart
Multiple Samples.vi” i zapisać na pulpicie pod inną nazwą. Zapoznać się z diagramami.
Zapisać do protokołu poszczególne etapy konfiguracji multimetru. Ustawić odpowiednie
parametry, wg opisu na obudowie multimetru (nr slotu), wybrać pomiar napięcia stałego,
rozdzielczość i liczbę próbek. Do wejść „INPUT V HI, LOW” połączyć przebieg o małej
częstotliwości z generatora modułu BNC. Uruchomić pomiary. Zaobserwować wpływ
rozdzielczości na częstotliwość pomiarów.

Konfiguracja przełącznika i multimetru do pracy wyzwalanej w trybie handshakingu i
skanowania synchronicznego
3.

Otworzyć „\examples\instr\niSwitch\niSwitch DMM Switch Handshaking.vi” oraz

“\examples\instr\niSwitch\niSwitch DMM Switch Synchronous Scanning.vi” i zapisać na
pulpicie pod inną nazwą. Zapoznać się z diagramami. Zapisać do protokołu poszczególne
etapy konfiguracji systemów. Ustawić odpowiednie parametry, wg opisu na obudowie
przyrządów (nr slotu), wybrać pomiar napięcia stałego, rozdzielczość i liczbę próbek. W
odpowiedni sposób ustawić linie wyzwalające. Narysować schematy blokowe systemu
uwzględniające

wymianę

pomiędzy

przełącznikiem

a

multimetrem

sygnałów

wyzwalających.
Do wejścia ch0 połączyć przebiegi z generatora zewnętrznego o częstotliwości mniejszej
od 1 Hz i do ch1 połączyć przebieg z generatora modułu BNC o możliwie małej
częstotliwości. Do wyjścia com0 połączyć wejście „INPUT V HI, LOW” multimetru.
Uruchomić pomiary i obserwować przebieg na wyświetlaczu.

4.

Wykonać odpowiednie modyfikacje diagramu, tak aby były widoczne oddzielnie dwa

przebiegi. (W zależności od formatu danych z multimetru (typ i rozmiar macierzy) można
wykorzystać decymację lub pobieranie pojedynczych elementów macierzy. Należy
również zwracać uwagę na odpowiedni typ wykresu.) Zmodyfikowane pliki zapisać pod
inną nazwą.

5.

Zmodyfikowany wcześniej „niSwitch DMM Switch Synchronous Scanning.vi”

przystosować do pracy w trybie dwukanałowego rejestratora przebiegów o małej
częstotliwości. Tryb ten polega na powtarzaniu sekwencji pomiarów: „ch0:1” z wybranym
okresem, np. 0,5s (w taki sam sposób działa karta DAQ w trybie pomiarów
wielokanałowych).
Najważniejsze modyfikacje polegają na:

1.

Zmianie trybu „continuous scan” przełącznika,

2.

Ustawieniu odpowiednich linii wyzwalających dla „scan advanced output”

przełącznika i „sample trigger” multimetru,

3.

Dodaniu pętli, w której z określonym okresem będzie uruchamiane przełączanie

kanałów przełącznika, odczyt wyników z multimetru oraz rysowanie przebiegu,

4.

Doborze odpowiedniej liczby próbek przy pomiarze multimetrem w trakcie jednego

cyklu,

5.

Zamianie decymacji (o ile była wcześniej stosowana) na inny tryb wyboru

odpowiedniego elementu,

6.

Usunięciu zbędnych elementów.