Cw1

Pierwsze kroki z

LabVIEW Virtual Instruments

Przybliżony czas ćwiczenia

Poniższe ćwiczenie ukończysz w czasie 30 minut.

Wstęp

Programy wykonane w LabVIEW są nazywane wirtualnymi przyrządami (virtual instruments,

VI), ponieważ ich wygląd i funkcjonalność naśladuje rzeczywiste przyrządy, jak oscyloskopy

czy multimetry. LabVIEW jest wyposażony w zestaw narzędzi gromadzących, analizujących,

obrazujących oraz archiwizujących dane.

W LabVIEW możesz stworzyć własny interfejs, np. przedni panel sterujący, wyposażony w

kontrolery i wskaźniki. Kontrolerami mogą być pokrętła, przyciski, pola numeryczne oraz inne

mechanizmy umożliwiające wprowadzanie danych wejściowych. Wskaźnikami mogą być

wykresy, diody LED oraz inne urządzenia obrazujące sygnał wyjściowy. Po zbudowaniu

interfejsu należy odpowiednio go zaprogramować, używając kodu i struktur tak, aby spełniał

swoje zadanie. Programowanie odbywa się poprzez tworzenie diagramów blokowych.

LabVIEW w połączeniu z urządzeniami rejestrującymi obraz, ruch, może zostać użyty równie

funkcjonalnie jak przyrządy GPIB, PXI, RS232 i RS485.

Przegląd ćwiczenia

W poniższym ćwiczeniu, stworzysz wirtualne narzędzie (VI) generujące sygnał oraz

wyświetlające go na wykresie. Zbudujesz interfejs i dostosujesz go tak, aby pozwalał łatwo

zmieniać amplitudę sygnału.

Gotowe ćwiczenie

Krok po kroku

1. Uruchamianie LabVIEW

Okno Getting Started pojawia się zaraz po uruchomieniu programu LabVIEW. Możesz to

zrobić wykonując jedno z poniższych:

Dwukrotnie kliknij w ikonę LabVIEW znajdującą się na pulpicie

Kliknij Menu Start oraz wybierz Programy ›› National Instruments ›› LabView 2009 ››

LabVIEW

Okno Getting Started używane jest aby stworzyć nowy VI, otworzyć projekty nad którymi

pracowaliśmy ostatnio. Znajdziesz tu również przykłady oraz pomoc. Wiele przydatnych

informacji, przykładów, źródeł, dzięki którym rozwiniesz wiedzę o LabVIEW, znajdziesz na

stronie internetowej National Instruments ni.com.

Okno Getting Started znika, kiedy otworzysz projekt VI i pojawia się ponownie, kiedy

zamkniesz wszystkie otwarte projekty. Możesz również otworzyć to okno samodzielnie w

otwartym projekcie klikając View ›› Getting Started Window.

2. Tworzenie nowego projektu VI korzystając z szablonu

LabVIEW posiada wbudowane szablony VI, zawierające funkcje, struktury, przykładowe

obiekty panelu sterującego, które możesz użyć budując własne aplikacje do pomiarów.

Wykonaj poniższe kroki w celu stworzenia VI generującego sygnał i wyświetlającego go

na wykresie:

W oknie Getting Started kliknij More… Otworzy się nowe okno.

Z listy Create New rozwiń i

wybierz: VI ›› From Template ››

Tutorial (Getting Started) ››

Generate and Display.

Podgląd oraz krótki opis szablonu zostanie

wyświetlony z prawej strony. Na obrazku

możesz zobaczyć wygląd zawartość podglądu

szablonu Generate and Display.

Kliknij przycisk OK, aby otworzyć nowy szablon.

LabVIEW wyświetli dwa okna: Panel przedni (Front Panel – szare tło) oraz okno

diagramu blokowego (Block Diagram – białe tło). Przeglądnij dostępne opcje panelu

przedniego.

Front Panel wyświetla kontrolery i wskaźniki. Pasek tytułowy informuje nas, że

aktualne okno pokazuje panel przedni dla projektu Generate and Display.

Możesz w każdej chwili przełączyć się pomiędzy panelem przednim oraz oknem

diagramu blokowego poprzez naciśnięcie kombinacji klawiszy <Ctrl+E>. Możesz

również dokonać tego przez wybranie z menu Window ›› Show Front Panel, lub

Window ›› Show Block Diagram.

Wybierz Window ›› Show Block Diagram i przeglądnij dostępne opcje okna diagramu

blokowego.

Diagram blokowy znajduje się na białej tablicy i pozwala kontrolować obiekty

wstawione na panelu przednim. Pasek tytułowy informuje nas, że aktualne okno

pokazuje diagram blokowy dla projektu Generate and Display.

Na pasku narzędziowym w oknie panelu przedniego

kliknij

przucisk

Run.

Możesz

również

użyć

kombinacji klawiszy <Ctrl+R>, aby uruchomić VI. Na

wykresie w panelu przednim pojawiła się sinusoida.

Użyj przycisku STOP na przednim panelu, aby zatrzymać

program.

3. Dodawanie regulacji na panelu przednim

Regulacja na panelu przednim naśladuje mechanizmy na rzeczywistych przyrządach. Pomaga

w łatwy sposób zmieniać lub podawać parametry w diagramie blokowym VI. Wiele

rzeczywistych przyrządów posiada pokrętła, dzięki którym można zmieniać wartość

wejściową. Aby dodać regulację do panelu przedniego, postępuj według poniższych kroków:

Podczas wykonywania ćwiczenia, możesz cofać zmiany poprzez wybór w menu Edit ››

Undo, lub wykorzystując kombinację klawiszy <Ctrl+Z>.

Jeśli panel Controls nie jest widoczny, należy go włączyć wybierając w panelu

przednim View ›› Controls Palette.

Możesz kliknąć prawym klawiszem

myszy w dowolnym miejscu szarego

tła panelu przedniego, aby wyświetlić

tymczasowy panel Controls. Panel po

kliknięciu znika. Możesz użyć ikonki

szpilki, aby przyczepić panel na stałe.

Panel Controls otwiera się

automatycznie z odkrytym menu

Express. Jeśli go nie widzisz, kliknij w

przycisk rozwijający, znajdujący się na

dole panelu. Pojawi się również

więcej subkategorii.

Po skierowaniu myszką nad ikoną w

menu Express, program wyświetli

pełną nazwę kategorii, do której

kieruje ikona.

Kliknij w ikonę Numeric Controls, aby przejść do tej kategorii.

Kliknij lewym przyciskiem myszy w pokrętło

Knob, aby chwycić go kursorem.

Umieść pokrętło na panelu przednim, z

lewej strony wykresu. Użyjesz go później

do zmiany amplitudy sygnału.

Wybierz File ›› Save As i zapisz VI na

pulpicie pod nazwą Acquiring a Signal.vi

4. Zmiana typu sygnału

W diagramie blokowym widoczna jest niebieska ikona zatytułowana Simulate Signal. Ten

bloczek generuje domyślnie sygnał sinusoidalny. Aby zmienić sygnał na piłokształtny,

wykonaj następujące kroki:

Przejdź do okna diagramu blokowego klikając na nie.

Bloczek Simulate Signal symuluje sygnał w oparciu o naszą

konfigurację.

Kliknij dwukrotnie na bloczek Simulate Signal, aby wyświetlić okno konfiguracji, w

którym możesz dokonać zmian symulowanego sygnału. Możesz również dokonać

tego klikając prawym przyciskiem myszy na bloczek i wybierając Properties.

Wybierz Sawtooth z listy Signal type.

Zauważ, że sygnał w oknie Result Preview

zmienił się z sinusoidalnego, na

piłokształtny.

Kliknij przycisk OK, aby zachować nową

konfigurację i zamknąć okno.

Przesuń kursor nad strzałkami skierowanymi w dół na bloczku

Simulate Signal. Kidy kursor myszy zmieni się w podwójną

strzałkę, kliknij i przeciągnij w dół, aby wyświetlić ukryte wejścia i

wyjścia z bloczku.

Kiedy zwolnisz przycisk myszy, pojawi się wejście oznaczone

Amplitude. Dzięki niemu, będziesz mógł teraz zaprogramować

amplitudę sygnału piłokształtnego.

Wartość Amplitude możesz również edytować w oknie konfiguracji po dwukrotnym

kliknięciu bloczku Simulate Signal. Możesz tam również edytować inne wartości

wejściowe.

5. Łączenie obiektów na diagramie blokowym

Aby móc używać utworzonego pokrętła do zmieniania amplitudy, musisz połączyć dwa

obiekty w diagramie. Wykonaj poniższe kroki, aby połączyć pokrętło z blokiem Simulate

Signal.

W oknie diagramu blokowego przesuń kursor nad bloczek

odpowiadający za pokrętło

Kiedy klikniesz i przytrzymasz przycisk myszy, poruszając nią

możesz przesunąć bloczek w inne miejsce.

Jeśli to potrzebne, zmień jego pozycję tak,

aby bloczek Knob znajdował się z lewej

strony bloczku Simulate Signal.

Odznacz bloczek poprzez naciśnięcie pustego

miejsca w oknie diagramu blokowego.

Przesuń kursor nad prawy brzeg bloczku pokrętła.

Kursor zmieni wygląd na szpulę z nawiniętym przewodem

(Wiring tool). Służy ona do łączenia obiektów w diagramie.

Kiedy kursor zmieni wygląd, kliknij lewym

przyciskiem myszy, a następnie kliknij przy

strzałce oznaczonej Amplitude na bloku

Simulate Signal. Spowoduje to połączenie

elementów.

Pojawiło się połączenie pomiędzy obiektami

– od tej chwili wartości zadane na pokrętle

mogą płynąć przewodem do generatora,

zmieniając amplitudę sygnału.

Wybierz File ›› Save aby zapisać zmiany do pliku.

6. Uruchamianie VI

Jak do tej pory zostało dodane pokrętło, pozwalające zmieniać amplitudę

sygnału piłokształtnego. Uruchomienie VI pozwoli wykonać pętlę zawartą w

diagramie blokowym, który stworzyłeś. Wykonaj poniższe kroki, aby

uruchomić swój pierwszy przyrząd VI.

Przejdź w tryb panelu przedniego, wciskając <Ctrl+E>, lub klikając w

okno Front Panel.

Kliknij przycisk Run, lub skorzystaj ze skrótu <Ctrl+R>

Najedź kursorem na pokrętło

Kursor zmieni wygląd na dłoń

Wciśnij i przytrzymaj lewy klawisz myszy. Poruszając myszą możesz

zmieniać położenie pokrętła, regulując amplitudę.

Amplituda sygnału piłokształtnego zmienia się wraz ze zmianą

położenia pokrętła. Oś Y na wykresie automatycznie dopasowuje

rozdzielczość, jeśli wybrana jest opcja autoskali.

Aby rozpoznać, że VI jest atkualnie uruchomiony, przycisk Run

zmienia wygląd z jasnej strzałki na ciemną. Możesz zmieniać

wartości na przykład przy pomocy pokręteł, lecz nie możesz

ingerować w mechanizm VI oraz wygląd panelu przedniego.

Kliknij przycisk STOP, aby przerwać działanie VI. Przycisk STOP

zatrzymuje VI zaraz po zakończeniu bieżącej iteracji.

Przycisk Abort Execution na pasku narzędzi, zatrzymuje

działanie VI w trybie natychmiastowym, pomijając zadania

mające wykonać się w bieżącej iteracji. Takie zatrzymanie

przyrządu VI przy korzystaniu z urządzeń zewnętrznych, jak

karty pomiarowe, może pozostawić je w niewiadomym i często

niepożądanym stanie. Wykorzystanie przycisku STOP eliminuje

ten problem.

7. Modyfikowanie sygnału

Wykonaj poniższe kroki, by dodać skalowanie symulowanego sygnału:

Kliknij lewym przyciskiem myszy na

połączenie pomiędzy bloczkami

Simulate Signal i Waveform Graph, aby

zaznaczyć przewód.

Wciśnij <delete>, aby usunąć

połączenie.

Jeśli panel Functions nie jest aktywny, możesz włączyć go wybierając

View ›› Functions Palette, lub po prostu kliknij prawym przyciskiem

myszy w oknie diagramu blokowego.

Panel Functions otwiera się automatycznie z odkrytym menu

Express. Jeśli go nie widzisz, kliknij w przycisk rozwijający, znajdujący

się na dole panelu. Pojawi się również więcej subkategorii.

Kliknij ikonę Arithmetic & Comparison, aby przejść do tej

kategorii. Wybierz Scale & Map i umieść ten bloczek

pomiędzy Simulate Signal i Waveform Graph. Jeśli bloczek

się nie mieści – przeciągnij w inne miejsce bloczek Waveform

Graph.

Po dodaniu bloczku Scaling and Mapping

pojawi się okno, w którym możesz

dostosować jego działanie. Zmień

wartość współczynnika skalowania na 10,

edytując pole Slope(m).

Aby zapisać zmiany i wrócić do diagramu

blokowego, wciśnij przycisk OK.

Aby połączyć bloczki, kliknij w wyjście sygnału piłokształtnego na bloczku Simulate

Signal (strzałka z prawej strony wyjścia Sawtooth) a następnie wejście sygnału

SIgnals na bloczku Scaling and Mapping.

Kliknij wyjście ze Scaling and Mapping (Scaled Signals) i połącz go z wejściem

Waveform Graph.

Możesz zauważyć, że strzałki na bloczkach wskazują kierunek przepływu sygnału.

8. Dwa sygnały na jednym wykresie

Aby porównać sygnał wygenerowany przez Simulate Signal z sygnałem zmodyfikowanym

przez Scaling and Maping, musisz umieścić je na tym samym wykresie. Aby tego dokonać,

musisz połączyć sygnały. Wykonaj poniższe kroki, aby wyświetlić dwa sygnały na jednym

wykresie:

Na istniejącym diagramie blokowym kliknij wyjście sygnału Sawtooth i wejście

Waveform Graph.

Sygnały automatycznie połączą się poprzez bloczek Merge Signals.

Funkcja Merge Signals łaczy dwa sygnały, pozwalając wyświetlić je na jednym

wykresie. Upewnij się, że tworząc połączenie klikasz w wyjście z Sawtooth i w

Waveform Graph. W przeciwnym wypadku program może domyślnie stworzyć węzeł

sprzężenia zwrotnego.

Wciśnij <Ctrl+S>, lub wybierz File

›› Save, aby zapisać zmiany.

Uruchom VI będąc w oknie

panelu przedniego. Sprawdź co

się dzieje gdy poruszasz

pokrętłem.

Wciśnij przycisk STOP, aby

zatrzymać VI.

9. Zmiana wyglądu pokrętła

Pokrętło służy do zmiany amplitudy. Aby przyrząd VI stał się bardziej czytelny, powinno

nazywać się elementy zgodnie z ich przeznaczeniem. Wykonaj poniższe kroki, aby zmienić

wygląd pokrętła:

Kliknij prawym przyciskiem myszy na pokrętło i

wybierz Properties.

W polu Label usuń słowo „Knob” i wpisz słowo

„Amplituda”.

Przejdź do zakładki Scale. Zaznacz pole „Show color ramp”.

Kliknij przycisk OK, aby zapisać zmiany w konfiguracji pokrętła. Wygląd pokrętła

powinien się zmienić.

Zapisz VI, korzystając ze skrótu <Ctrl+S>.

Wejdź ponownie w Knob Properties i spróbuj zmienić inne właściwości pokrętła, na

przykład w zakładce Scale, zmień Marker Text Color, odpowiedzialne za kolor cyfr na

skali pokrętła.

Klikając przycisk Cancel, możemy w każdej chwili anulować zmiany i pozostać przy

bieżących ustawieniach. Jeśli chcesz zapisać zmiany, kliknij przycisk OK.

10. Zmiana wyglądu wykresu.

Na wykresie widoczne są charakterystyki dwóch sygnałów. Aby rozróżnić, który z nich jest

wygenerowanym sygnałem, a który przeskalowanym, możesz dostosować wykres do

własnych potrzeb. Aby tego dokonać, wykonaj poniższe kroki:

Pomimo dwóch sygnałów, legenda pokazuje tylko opis jednej charakterystyki.

Kiedy klikniesz na legendę i

najedziesz na jeden z górnych

prostokątów, a kursor zmieni się

w podwójną strzałkę, kliknij i

przeciągnij w górę. Gdy puścisz

przycisk myszy, pojawi się opis

drugiej charakterystyki.

Kliknij prawym przyciskiem myszy na wykres i wybierz Properties.

W zakładce Plots, wybierz z menu

Sawtooth.

Niżej, z prawej strony, w sekcji Colors, możesz

zmienić kolor charakterystyki. Wybierz nowy

kolor, klikając w pole przy Line.

Kliknij przycisk OK, aby zapisać zmiany.

Otwórz ponownie okno Waveform Graph Properties. Spróbuj zmienić inne

właściwości wyświetlania wykresu. Na przykład w zakładce Scales wyłącz

automatyczne skalowanie i określ minimum i maksimum.

Zapisz projekt wciskając <Ctrl+S> i uruchom VI <Ctrl+R>.