ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ “ΣΥΓΧΡΟΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ : ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΕΙΚΟΝΙΚΟΥ ΟΡΓΑΝΟΥ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ LabVIEW 7.1” Σπουδάστρια: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ Επιβλέπων καθηγητής: ΚΑΛΟΜΟΙΡΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΠΡΑΚΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟΥΣ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ-ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΕΠΙΚΟΝΩΝΙΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ DAQ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ LabVIEW ΠΡΑΚΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 1 ΓΡΑΦΙΚΗ ΠΑΡΑΣΤΑΣΗ ΗΜΙΤΟΝΟΥ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 2 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΚΥΜΑΤΟΜΟΡΦΩΝ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 3 ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΑΠΟ ΨΗΦΙΑΚΟ ΠΟΛΥΜΕΤΡΟ ΣΕ ΣΕΙΡΙΑΚΗ ΘΥΡΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 4 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΕΙΚΟΝΙΚΟΥ ΟΡΓΑΝΟΥ ΓΙΑ ΛΗΨΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΑΠΟ ΚΑΡΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΕΤΑΙ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΘΥΡΑ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΠΟΚΤΗΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΚΑΡΤΕΣ DAQ Όπως αναφέραμε, σημαντικό εξάρτημα που χρησιμοποιείται στο Σύστημα Απόκτησης Δεδομένων είναι οι κάρτες DAQ Οι δίαυλοι του υπολογιστή όπου συνδέονται οι κάρτες Data Acquisition είναι οι δίαυλοι PCI, PCI-express και USB. Η πρώτη κάρτα που βλέπουμε τοποθετείται στον δίαυλο PCI, η δεύτερη συνδέεται στην θύρα USB,η τρίτη είναι κάρτα PCI που συνδέεται σε συσκευές firewire και η τελευταία είναι βιομηχανικό σύστημα PXI. ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ Για την εισαγωγή δεδομένων από το περιβάλλον προς τον υπολογιστή χρησιμοποιούμε κατάλληλες τεχνικές και θύρες επικοινωνίας. Οι πιο γνωστές τεχνικές είναι η Παράλληλη Επικοινωνία και η Σειριακή Επικοινωνία. Συνηθισμένα πρωτόκολλα Παράλληλης Επικοινωνίας είναι το CENTRONICS και το IEEE488 ή GPIB. Πρωτόκολλα Σειριακής Επικοινωνίας είναι τα RS-232C, το USB και το Firewire(IEEE1394). ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

LabVIEW Χρησιμοποιώντας τις κάρτες DAQ υψηλής απόδοσης και γρήγορους υπολογιστές μαζί με το λογισμικό LabVIEW, της εταιρείας National Instruments, μπορεί να επιτευχθεί υψηλή ακρίβεια μέτρησης και ελέγχου της πληροφορίας του σήματος σε εργαστηριακή ή βιομηχανική εφαρμογή. Το LabVIEW το οποίο είναι ακρώνυμο των λέξεων « Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench » χρησιμοποιεί την γραφική γλώσσα G. Με αυτήν την γλώσσα ο προγραμματισμός επιτυγχάνεται με γραφικά σύμβολα σε διάγραμμα βαθμίδων (block diagram). ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

Παρακάτω μπορούμε να δούμε ένα κομμάτι από την ιστοσελίδα της National Instruments, η οποία εκτός από το LabVIEW παράγει κι άλλα λογισμικά όσο και προϊόντα υλικού. ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

Front Panel (ΕΙΚΟΝΙΚΟ ΠΑΡΑΘΥΡΟ Ή ΠΑΡΑΘΥΡΟ ΓΡΑΦΙΚΩΝ) Τα μέρη από τα οποία αποτελείται το LabVIEW είναι το front panel (Εικονικό Παράθυρο ή Παράθυρο Γραφικών) και το block diagram (Διάγραμμα Βαθμίδων). Παρακάτω βλέπουμε πως μπορεί να παρουσιαστεί μια εφαρμογή στο front panel. ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

Block Diagram (ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΒΑΘΜΙΔΩΝ) ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΠΑΛΕΤΑ ΕΛΕΓΧΟΥ Στην παλέτα Ελέγχου μπορούμε να βρούμε εικονίδια που χρησιμοποιούμε στο front panel όπως οθόνες απεικόνισης, περιστροφείς, κουμπιά, ενδείκτες, λυχνίες, διακόπτες, οθόνες γραφικών κ.α.. Η παλέτα Ελέγχου είναι διαθέσιμη μόνο όταν το front panel είναι ενεργό. ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΠΑΛΕΤΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ & ΠΑΛΕΤΑ ΕΡΓΑΛΕΙΩΝ Η παλέτα Συναρτήσεων υποδιαιρείται σε υποπαλέτες που περιέχουν συγκεκριμένους τύπους από προγραμματισμένα αντικείμενα-εικόνες. Η παλέτα Συναρτήσεων είναι διαθέσιμη μόνο όταν το block diagram είναι ενεργό. Στην παλέτα Εργαλείων έχουμε τα διάφορα εργαλεία που χρησιμοποιούμε για να σχεδιάσουμε και να αλλάξουμε τα VIs. ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΕΣ ΔΟΜΕΣ Οι προγραμματιστικές δομές είναι ο πιο σημαντικός τύπος εκτέλεσης ροής σε ένα VI, όπως οι δομές ελέγχου σε μια γλώσσα προγραμματισμού. Το LabVIEW περιλαμβάνει τις δομές : WHILE LOOP Η δομή while loop εκτελεί έναν αριθμό επαναλήψεων έως ότου μια συνθήκη που εμείς ορίσουμε γίνει ψευδής. Αποτελείται από δυο ακροδέκτες : τον ακροδέκτη απαρίθμησης και τον υπό συνθήκη ακροδέκτη. FOR LOOP Η δομή for loop εκτελεί έναν συγκεκριμένο αριθμό επαναλήψεων και αποτελείται από τους ακροδέκτες : το συντελεστή επανάληψης και τον απαριθμητή. ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΕΣ ΔΟΜΕΣ CASE Με την δομή case εκτελούμε μια συγκεκριμένη συνθήκη όπως Αν τότε, αλλιώς(if-then-else) και αποτελείται από έναν ακροδέκτη επιλογής και έναν δείκτη. SEQUENCE Αποτελείται από ένα σύνολο πλαισίων. Εκτελούνται όλα τα πλαίσια ξεκινώντας από το πλαίσιο 0. Τα δεδομένα θα φύγουν από τη δομή μόνο όταν εκτελεστούν όλα τα πλαίσια FORMULA NODE Μας επιτρέπει να εκτελούμε αλγεβρικές εξισώσεις χρησιμοποιώντας σύνταξη παρόμοια με άλλες γλώσσες προγραμματισμού. ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΓΡΑΦΗΜΑΤΑ Το LabVIEW μας δίνει την δυνατότητα να απεικονίσουμε μια ή περισσότερες κυματομορφές σε ένα γράφημα. Οι τύποι γραφημάτων στο LabVIEW είναι κυρίως δυο Τα Γραφήματα ΧΥ Τα γραφήματα κυματομορφών. ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΓΡΑΦΗΜΑΤΑ Στα Waveform Graphs έχουμε σαν είσοδο λειτουργία δημιουργίας πίνακα. Στα XY Graphs τα δεδομένα τα δίνουμε μέσω λειτουργίας Bundle. ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΧΑΡΑΚΤΗΡΕΣ Ένα σημαντικό στοιχείο στο LabVIEW είναι οι χαρακτήρες. Όταν θέλουμε να στείλουμε δεδομένα από ένα όργανο στον υπολογιστή και να τα επεξεργαστούμε μέσω του LabVIEW εισάγουμε και χαρακτήρες και δεδομένα ως στοιχειοσειρές. Έπειτα μετατρέπουμε τους χαρακτήρες σε αριθμούς για να επεξεργαστούμε τα δεδομένα της μέτρησης. Η αποθήκευση αριθμητικών δεδομένων στο δίσκο απαιτεί επίσης χαρακτήρες. Γι’αυτόν τον λόγο το LabVIEW πριν την αποθήκευση του VI σε αρχείο ASCII μετατρέπει τους αριθμούς σε χαρακτήρες. ΑΡΧΕΙΑ Για τη εγγραφή σε αρχεία το LabVIEW χρησιμοποιεί την λειτουργία Write Characters To File, ενώ για την εγγραφή δεδομένων σε αρχείο λογιστικού φύλλου χρησιμοποιεί την λειτουργία Write To Spreadsheet File. Αντίστοιχα για την ανάγνωση των δεδομένων χρησιμοποιεί τις λειτουργίες Read Characters From File και Read From Spreadsheet File. ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΜΙΤΟΝΟΥ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΜΙΤΟΝΟΥ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΚΥΜΑΤΟΜΟΡΦΩΝ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΚΥΜΑΤΟΜΟΡΦΩΝ ΚΑΙ ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΓΡΑΒΑΛΟΥ ΖΩΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2005

ΑΚΡΟΔΕΚΤΕΣ ΜΙΚΡΟΕΛΕΓΚΤΗ PIC16F877 Είσοδος αναλογικών σημάτων RB7 Ακροδέκτες προς Status Register RA2 PIC16F877 RB6 Σήματα χειραψίας προς τον Η/Υ RB4 Σήματα χειραψίας από τον Η/Υ RA4 D Data Register της Παράλληλης Θύρας