Laboratorium Metrologii
Ćwiczenie 6.
Wirtualne przyrzÄ…dy pomiarowe
Wydział Elektryczny
Elektrotechnika
Sem.III, Grupa 2,
sekcja 4
Patryk Kuz
ma
Marcin Mucha
Marcin Spannbauer
Filip Skoczylas
1. Cel ćwiczenia:
Ćwiczenie ma na celu zapoznanie się z możliwościami wirtualnych przyrządów
pomiarowych, tworzonych przez połączenie przyrządu autonomicznego z komputerem, na
którym zainstalowano odpowiednie oprogramowanie.
2. Wstęp:
Przyrząd wirtualny określa się przyrząd pomiarowy stanowiący połączenie sprzętu
pomiarowego z komputerem osobistym ogólnego przeznaczenia wraz z oprogramowaniem
umożliwiającym użytkownikowi obsługę przyrządu z wykorzystaniem symulowanej na
ekranie monitora płyty czołowej przyrządu. Wynika z tego, iż część sprzętową przyrządu
wirtualnego stanowi komputer klasy PC, ale musi być on uzupełniony odpowiednimi
układami pomiarowymi. Układy pomiarowe mogą być wykonane jako karty pomiarowe
umieszczone w obudowie komputera lub w połączonej z komputerem kasecie, albo jako
przyrządy autonomiczne połączone z komputerem interfejsem o określonym standardzie.
Wśród wirtualnych przyrządów wyróżnia się trzy grupy:
·ð PierwszÄ… stanowiÄ… fizycznie istniejÄ…ce przyrzÄ…dy autonomiczne sterowane za
pomocą komputera wyposażonego w kartę dedykowanego interfejsu (np. GPIB czy
RS 232). Graficzny interfejs użytkownika umożliwia wygodne zarządzanie
poszczególnymi przyrządami oraz tworzenie bardziej złożonych systemów
pomiarowych.
·ð DrugÄ… grupÄ™ przyrzÄ…dów wirtualnych stanowiÄ… komputery wyposażone w kartÄ™
akwizycji danych, bezpośrednio współpracującą z magistralą mikrokomputera. W tej
grupie nie ma już autonomicznego przyrządu pomiarowego. Są tylko jego
poszczególne elementy, zaś płytę czołową symuluje panel graficzny na ekranie
monitora. Taki przyrząd obsługiwany jest już całkowicie za pomocą komputera.
·ð TrzeciÄ… grupÄ™ przyrzÄ…dów wirtualnych stanowiÄ… same w sobie graficzne Å›rodowiska
programowe. Nie można tu wyróżnić nie tylko przyrządu pomiarowego, ale nawet
żadnego jego elementu. Przyrząd od początku do końca został stworzony
z wykorzystaniem programu. Dane pomiarowe do takiego przyrządu mogą pochodzić
z plików dyskowych utworzonych podczas rzeczywistych pomiarów na odległym
stanowisku pomiarowym. Mogą być też pobrane przez sieć komputerową czy też
generowane w sposób pseudolosowy lub według zadanych algorytmów. Choć
nazywanie ostatniej grupy przyrzÄ…dami wirtualnymi budzi wiele kontrowersji, to
znalazły one jednak szerokie zastosowanie do prezentacji symulacji procesów
fizycznych, a ze względu na stosunkowo niski koszt są niezwykle przydatne
w dydaktyce.
3. Przebieg ćwiczenia:
Pierwszym krokiem było uruchomienie komputera i aplikacji UltraWave. Następnie
podłączono generator funkcyjny RIGOL DG1011 kablem USB do komputera oraz do
oscyloskopu RIGOL DS1052E, aby sprawdzić czy wyświetlany przebieg jest identyczny na
ekranie oscyloskopu i komputera. W programie UltraWave wygenerowano dwa różne
przebiegi o zadanych przebiegach. Zapoznano się z następującymi funkcjami aplikacji: Wave
Math, Window Math, Resize, Invert, Mirror, Absolute, Filter w menu Rework i Math.
Następnym krokiem było edycja przebiegów za pomocą trybów szybkiej generacji własnych
przebiegów: HandDraw Mode i LineDraw Mode. Zaimportowano także do programu
przebiegi z oscyloskopu (.wfm) zapisane w katalogu Waveforms. Następnym krokiem było
uruchomienie na komputerze aplikacji UltraScope, gdzie sprawdzono zdalne sterowanie
oscyloskopem przy użyciu okna DSO Controller. Za pomocą okna Measure dokonano
pomiaru charakterystycznych wielkości i parametrów dla różnych przebiegów zadanych na
generatorze. Ostatnim krokiem było za pomocą zakładki Memory Waveform otworzenie
kolejno plików .wmf z katalogu Waveforms na pulpicie. Zaobserwowano otrzymane
przebiegi. Zapisano je w formacie .csv.
4. Schematy pomiarowe:
Rys.1. Schemat wirtualnego przyrządu pomiarowego pełniący funkcję generator funkcyjny
Rys.2. Schemat wirtualnego przyrządu pomiarowego pełniący funkcję oscyloskopu
5. Pomiary:
W ćwiczeniu w pierwszej kolejności sprawdzaliśmy możliwości programu UltraWave a
następnie UltraScope:
1. UltraWave:
·ð wygenerowany przebieg sinusoidalny:
Rys.3. Przebieg sinusoidalny na ekranie komputera
Rys.4. Parametry przebiegu przedstawionego powyżej
Rys.5. Zadany przebieg sinusoidalny na ekranie oscyloskopu
·ð wygenerowany przebieg prostokÄ…tny:
Rys.6. Przebieg prostokÄ…tny na ekranie komputera
Rys.7. Parametry przebiegu przedstawionego powyżej
Rys.8. Zadany przebieg prostokÄ…tny na ekranie oscyloskopu
·ð zsumowany przebieg sinusoidalny z przebiegiem prostokÄ…tnym:
Rys.9. Zsumowany przebieg sinusoidalny z przebiegiem prostokÄ…tnym na ekranie komputera
Rys.10. Zsumowany przebieg sinusoidalny z przebiegiem prostokÄ…tnym na ekranie oscyloskopu
·ð mnożenie przebiegu sinusoidalnego z przebiegiem prostokÄ…tnym:
Rys.11. Mnożenie przebiegu sinusoidalnego z przebiegiem prostokątnym na ekranie
komputera
Rys.12. Mnożenie przebiegu sinusoidalnego z przebiegiem prostokątnym na ekranie oscyloskopu
·ð funkcja Resize w programie UltraWave:
Rys.13. Funkcja Resize w programie UltraWave
Rys.14. Sprawdzenie powyższej funkcji na oscyloskopie
·ð funkcja Invert w programie UltraWave:
Rys.15. Funkcja Invert w programie UltraWave
Rys.16. Sprawdzenie powyższej funkcji na oscyloskopie
·ð funkcja Mirror w programie UltraWave:
Rys.17. Tworzenie funkcji Mirror w programie UltraWave
Rys.18. Funkcja Mirror w programie UltraWave
Rys.19. Sprawdzenie powyższej funkcji na oscyloskopie
·ð funkcja Absolute w programie UltraWave:
Rys.20. Tworzenie funkcji Absolute w programie UltraWave
Rys.21. Funkcja Absolute w programie UltraWave
Rys.22. Sprawdzenie powyższej funkcji na oscyloskopie
·ð funkcja Filter w programie UltraWave:
Rys.23. Tworzenie funkcji Filter w programie UltraWave
Rys.24. Funkcja Filter w programie UltraWave
Rys.25. Sprawdzenie powyższej funkcji na oscyloskopie
·ð funkcje HandDraw Mode oraz LineDraw Mode w programie UltraWave:
Rys.26. Funkcja HandDraw Mode w programie UltraWave
Rys.27. Sprawdzenie powyższej funkcji na oscyloskopie
Rys.28. Funkcja LineDraw Mode w programie UltraWave
Rys.29. Sprawdzenie powyższej funkcji na oscyloskopie
2. UltraScope:
·ð sprawdzenie zdalnego sterowania oscyloskopem przy użyciu okna DSO Controller,
·ð za pomocÄ… zakÅ‚adki Memory Waveform otworzyno kolejno pliki .wmf z katalogu
Waveforms na pulpicie. Zaobserwowano otrzymane przebiegi. Zapisano je w
formacie .csv.
Rys.30. Pierwszy przebieg zapisany w formacie .wfm
Rys.31. Pierwszy przebieg zapisany w formacie .csv
Rys.32. Drugi przebieg zapisany w formacie .wfm
Rys.33. Drugi przebieg zapisany w formacie .csv
Rys.34. Trzeci przebieg zapisany w formacie .wfm
Rys.35. Trzeci przebieg zapisany w formacie .csv
5. Wnioski:
Po zapoznaniu się z aplikacjami UltraWave oraz UltraScope możemy stwierdzić, że
wirtualne przyrządy pomiarowe mają bardzo wiele zalet, między innymi:
·ð w przyrzÄ…dzie rzeczywistym do dyspozycji jest tylko jeden wyÅ›wietlacz na którym
wyświetlane są wszystkie informacje, w przyrządzie wirtualnym nie ma takiego
ograniczenia,
·ð w przyrzÄ…dzie rzeczywistym do dyspozycji jest tylko jeden wyÅ›wietlacz na którym
wyświetlane są wszystkie informacje, w przyrządzie wirtualnym nie ma takiego
ograniczenia,
·ð można przedstawić wyniki w formie bardziej zÅ‚ożonej, np. w postaci tabel czy
wykresów,
·ð odpowiednie oprogramowanie pozwala dowolnie rozszerzyć możliwoÅ›ci
przetwarzania i analizy wyników,
·ð ten sam sprzÄ™t w zależnoÅ›ci od oprogramowania może peÅ‚nić różne funkcje,
·ð umożliwiajÄ… obserwacjÄ™ przebiegów procesów odbywajÄ…cych siÄ™ w znacznej
odległości lub trudnodostępnych,
·ð sÄ… wykorzystywane w dydaktyce ponieważ pozwalajÄ… przedstawić pewne zjawiska
w zmienionej skali czasowej, co ułatwia ich zrozumienie,
·ð przesÅ‚anie wyników do komputera i odczytanie ich z jego ekranu eliminuje bÅ‚Ä…d
odczytu bezpośrednio z samodzielnego urządzenia pomiarowego.