LABOLATORIUM METROLOGI  PRZYRZ
D WIRTUALNY
Ćwiczenie 1. Testowanie karty pomiarowej
Prawidłowo zainstalowaną kartę pomiarową NI-USB 6009, należy skonfigurować w programie
Measuerement & Automation Explorer w skrócie nazywanym MAX. Program ten można
uruchomić niezależnie od środowiska LabVIEW ( ikona na pulpicie ). Po uruchomieniu programu
otwiera siÄ™ okno jak na Rys.1.
Rysunek 1: Okno programu MAX
W lewej części okna można wybrać interesujący nas sprzęt, który został podłączony do komputera,
wykonać proste pomiary, tworzyć kanały wirtualne, zadania pomiarowe czy też sprawdzić
dostępne w systemie interfejsy.
1. Podłączyć kartę pomiarową do generatora i komputera.
2. W okienku programu MAX, wybrać zainstalowaną kartę pomiarową ( powinna być ona
widoczna w lewej części okna ) w Devices and Interfaces/NI-DAQmx Devices/
3. Sprawdzić poprawność działania urządzenia Self-Test
4. W dostępnych dla wybranego urządzenia zakładkach uruchomić Test Panels. Otwarty panel
testowy ( Rys. 2. ) pozwala na przeprowadzenie testów w celu sprawdzenia prawidłowości
działania urządzenia. Na poszczególnych zakładkach można sprawdzić wszystkie funkcje
karty akwizycji: Analog Input, Analog Output, Counter I/O, Digital I/O. Należy zapoznać
się z dostępnymi opcjami.
Rysunek 2: Panel Testowy karty pomiarowej - wejścia analogowe
5. W zakładce Analog Input ustawić kanał do którego podłączony jest sygnał z generatora
( domyślnie ai0 ), tryb ciągły ( Mode  Continuous ) oraz konfigurację wejścia ( Input
Configuration  Differential ). Na generatorze ustawić częstotliwość f=100Hz i Vpp =
5V. Przyciskiem START uruchomić akwizycje sygnału.
6. Zmieniając parametry Rate(Hz) oraz Samples To Read, określić ich znaczenie oraz wpływ
na dokładność odczytania sygnału z generatora. Dobrać taką częstotliwość próbkowania,
aby dobrze odtworzyć sygnał z generatora. Dobrać tak wartości wyżej wspomnianych
parametrów, aby uzyskać 1,3 i 5 okresów przebiegu.
7. Zmieniając parametry Max Input Limit oraz Min Input Limit, określić ich znaczenie oraz
wpływ na dokładność odczytania sygnału z generatora.
8. Korzystając z dołączonej specyfikacji technicznej karty pomiarowej określić jaka jest
maksymalna możliwa częstotliwość próbkowania sygnału oraz w jaki sposób dobrany
zakres pomiarowy wpływa na rozdzielczość pomiaru. Rozdzielczość pomiaru oblicza się na
podstawie wzoru:
śąU -U źą
max min
­Ä…U = gdzie n  liczba bitów przetwornika karty
2n
Ćwiczenie 2. Rejestracja przebiegu z generatora z poziomu programu
LabVIEW
1. Po uruchomieniu programu LabVIEW (ikona na pulpicie), utworzyć nowy program VI -
Blank VI
Rysunek 3: Tworzenie nowego VI
Utworzony VI składa się z dwóch komponentów: Panelu przedniego (front panel), stanowi on
graficzny interfejs użytkownika i znajdują się na nim wszelkie wirtualne narzędzia do komunikacji
programu ze  światem zewnętrznym ( Rys. 4. )
Rysunek 4: Panel przedni programu VI
Drugim komponentem jest diagram (block diagram), stanowi edytor programu i zawiera strukturÄ™
działania aplikacji zaprogramowaną w języku graficznym G.
Rysunek 5: Diagram programu VI
W każdym z dwóch paneli programu dostępne są palety narzędzi do wykorzystywania
podczas tworzenia aplikacji, które aktywujemy klikając prawym przyciskiem myszy na pustym
polu ekranu. Dla panelu przedniego jest to Paleta Controls, a dla diagramu Paleta Functions.
Rysunek 6: Palety narzędzi
Budowa struktury programu realizowana jest zazwyczaj za pomocÄ… elementarnych funkcji
wybieranych z palety. W LabVIEW są jednak elementy tzw. Express VI, które w znaczny sposób
przyspieszają zaprogramowanie mniej złożonych aplikacji poprzez zastąpienie połączeń na
diagramie wpisywaniem odpowiednich wartości w oknie konfiguracyjnym.
1. Na diagramie, w palecie funkcji Express należy znalez
ć funkcję DAQ Assistant (
Express/Input/DAQ Assistant - Rys. 7. ) Pozwala ona na odczytanie sygnałów z karty
pomiarowej.
Po umieszczeniu jej na diagramie otwiera się okno konfiguracyjne umożliwiające w sposób
interaktywny tworzenie, edycję i uruchomienie kanałów. Konfigurujemy kanał z godnie ze
wskazówkami pokazanymi na kolejnych rysunkach.
Rysunek 7: Funckja DAQ Assistant
2. W otwartym oknie konfiguracyjnym należy wybrać rodzaj mierzonego sygnału
Rysunek 8: Wybór typu akwizycji danych i mierzonej wielkości fizycznej
3. W kolejnym oknie wybiera się numer wejścia do którego podłączony jest sygnał pomiarowy
Rysunek 9: Powiązanie mierzonej wielkości fizycznej z wybranym kanałem karty
4. W ostatnim oknie Rys.10. dokonuje się ustawień wybranej wielkości fizycznej. Można
określić uwarunkowania czasowe, parametry akwizycji, sposób wyzwalania czy też
przeprowadzić test podobny do tego z ćwiczenia 1.
5. Odnosząc się do ćwiczenia 1, dobrać tak parametry pomiarowe aby uzyskać dobrą jakość
mierzonego sygnału oraz uzyskać odczyt kilku okresów sinusoidy ( Acquisition Mode
ustawić na Continoueus Samples ) .
Rysunek 10: Ustawienia parametrów akwizycji sygnału
Po zakończeniu konfiguracji na diagramie utworzą się 2 obiekty umieszczone w pętli While. Pętla
ta zapewnia po uruchomieniu programu jego ciągłe wykonywanie, aż do momentu naciśnięcia
przycisku STOP.
6. Aby zapewnić wizualizację uzyskanego przebiegu na diagramie należy umieścić wykres
Waveform Graph. Najeżdżając kursorem na wyjście Data w DAQ Assistant z menu
kontekstowego ( aktywowane prawej przyciskiem myszy ) należy wybrać Create/Graph
Indicator ( Rys.11 ). LabVIEW sam dobierze odpowiedni element i wstawi go do
programu. Tym sposobem można także utworzyć kontrolki ( controls ) , wskaz
niki
numeryczne ( indicators ) oraz tworzyć stałe ( constans ). Kod z
rodłowy programu
powinien wyglądać jak na Rys. 12
7. Uruchomić program za pomocą ikony strzałki w górnym menu okna programu.
Gdy strzałka ta jest złamana oznacza to że w programie jest błąd i nie można uruchomić poprawnie
programu W takim przypadku ikona strzałki uruchamia okno z lista błędów w programie.
Wskazanie wyświetlonej informacji o błędzie ( podwójne kliknięcie na informację ) powoduje że
środowisko pokazuje w którym miejscu na diagramie wystąpił błąd. W ten sposób łatwo można
identyfikować i poprawiać niezgodności w programie.
Rysunek 11: Tworzenie wykresu
Rysunek 12: Kod prograu do akwizycji danych z karty
8. W przypadku braku błędów po uruchomieniu programu, na wykresie powinien pojawić się
sygnał z generatora. Zatrzymujemy program utworzonym klawiszem STOP.
Każdy obiekt na Panelu Przednim można dowolnie konfigurować: zmieniać rozmiar, położenie
rodzaj wyświetlanych elementów czy też typ wyświetlanych danych. Rodzaj możliwych do zmiany
właściwości uzyskuje się z menu kontekstowego pojawiającego się po najechaniu na dany obiekt
lub jego elementu np. wejście czy wyjście. Podstawowe operacje na elementach diagramu np.
tworzenie wskaz
ników czy kontrolek można także realizować z menu kontekstowego.
Ćwiczenie 3. Pomiar podstawowych parametrów sygnału
1. Zrobić miejsce na diagramie z ćwiczenia 2 wewnątrz pętli While.
2. W palecie Express znalez
ć funkcje pozwalające na pomiar następujących parametrów
sygnału: wartość skuteczną, wartość minimalną i maksymalną, wartość międzyszczytową,
częstotliwość, okres . Po wstawieniu funkcji należy wybrać odpowiednie ustawienia w
oknie konfiguracyjnym.
Skrót klawiszowy Ctr+H otwiera pomoc kontekstową. Po najechaniu na określoną funkcję z palety
w oknie pojawia się opis danej funkcji. Można także użyć opcji search z palecie funkcji.
Połączenie między funkcjami na diagramie realizowane jest za pomocą myszki. Po najechaniu na
wybrane wejście lub wyjście kursor zmienia kształt na szpulkę, wtedy można po kliknięciu
utworzyć połączenie z wybranym wejściem lub wyjściem innego elementu na diagramie. Skrót
klawiszowy Ctr+B czyści wszystkie złe połączenia.
Starać się zachować porządek na diagramie i aby połączenia były prowadzone z lewej do prawej, co
sprawi, że będzie widać jaki jest przepływ danych w programie. Do uporządkowania elementów na
diagramie można użyć ikonki Clean Up z górnego menu.
3. Na wszystkich wyjściach funkcji utworzyć wskaz
niki numeryczne, w ten sam sposób jak
był tworzony wykres ( z menu kontekstowego )
Rysunek 13: Przykładowy kod programu do pomiaru parametrów przebiegu
4. Uruchomić program, sprawdzić poprawność uzyskanych wyników z nastawami na
generatorze.
Rysunek 14: Panel przedni programu do pomiaru podstawowych parametrów przebiegu
Utworzony program, pobiera dane z karty, oblicza za pomocÄ… odpowiednich funkcji podstawowe
parametry przebiegu oraz wyświetla uzyskane wyniki w postaci numerycznej. Program jest prostym
oscyloskopem. Pętla programu chodzi z częstotliwością zależną od ustawień liczby próbek w
funkcji DAQ Assistant. Obliczenia dokonywane sÄ… dopiero w momencie pobrania przez kartÄ™
żądanej liczby próbek.
5. Podłączyć oscyloskop i porównać ze sobą wyniki pomiarów dla różnych nastaw zarówno
dla przebiegu sinusoidalnego, prostokątnego i trójkątnego. W przypadku przebiegu
prostokątnego można wyciągnąć z określonej funkcji na diagramie dodatkowe dane np.
wypełnienie
Ćwiczenie 4. Analiza sygnału w dziedzinie częstotliwości
1. Do postaci diagramu z ćwiczenia 2 dodać funkcję z palety Express obliczającą składowe
harmoniczne sygnału ( Spectral Mesaurements )
2. W oknie konfiguracyjnym dobrać ustawienia tak aby na wyjściu otrzymać składowe
harmoniczne przebiegu
3. Na wyjściu funkcji dodać kolejny wykres wyświetlający składowe harmoniczne przebiegu
Rysunek 15: Kod programu wyświetlający składowe harmoniczne przebiegu
Rysunek 16: Panel przedni programu wyświetlający składowe harmoniczne przebiegu
4. Dokonać pomiaru dla przebiegu sinusoidalnego i prostokątnego z generatora, porównać z
wynikami otrzymanymi na oscyloskopie
5. Na diagramie do linii wyświetlającej bezpośrednio na wykresie przebieg dodać funkcję z
palety Express odpowiedzialną za filtrowanie sygnału ( Filter ) oraz podłączyć linie tak jak
na rysunku 18.
6. W oknie konfiguracyjnym funkcji wybrać odpowiedni filtr i jego parametry, tak aby
uzyskać tylko pierwszą harmoniczną sygnału. Na diagramie można także utworzyć do
wejścia funkcji kontrolkę ustawiającą parametr częstotliwości odcięcia filtru. Pozwoli to na
modyfikacjÄ™ tego parametru podczas pracy programu.
7. Wyświetlić przebieg rzeczywisty i odfiltrowany na jednym wykresie. W czasie próby
Wyświetlić
połączenia dwóch linii do jednego wykresu program automatycznie wstawi funkcję łączenia
dwóch sygnałów Merge Signals. Jest ona także dostępna w palecie funkcji Express.
Rysunek 17: Funkcja Merge signals do
łączenia sygnałów
Rysunek 18: Kod programu z filtrowaniem przebiegu
Rysunek 19: Panel przedni programu