Kết nối giữa phần mềm c và thiết bị NI

Hỗ trợ ơn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018 KẾT NỐI GIỮA PHẦN MỀM C# VÀ THIẾT BỊ NI CONNECT BETWEEN C# SOFTWARE AND NI EQUIPMENTS ĐỒNG XUÂN THÌN Khoa Điện, Trường Cao đẳng VMU Tóm tắt NI thiết bị phần cứng hãng National Instrument Đây hãng tiếng với nhiều thiết bị phần cứng sử dụng lĩnh vực đo lường Thiết bị NI dễ kết nối với phần mềm Matlab LabView, hai phần mềm tạo giao diện giám sát điều khiển Ngồi ra, phần mềm C# sử dụng để tạo giao diện giám sát điều khiển, việc kết nối phần mềm C# thiết bị NI phức tạp Từ khóa: C#, NI, kết nối C# NI, NI9215 Abstract NI equipments are the products of National Instrument Company that is very famous in measurement It can easily connect with Matlab and LabView, these software can be used to create control interfaces In additional, C# software also can create interfaces but it really complicate in programming and handshake with NI equipments Keywords: C#, NI, connect C#&NI, NI9215 Giới thiệu 1.1 Phần mềm C# Phần mềm C# phần quen thuộc nằm Visual.NET Hầu hết người xây dựng giao diện để giám sát điều khiển hệ thống thực máy tính sử dụng phần mềm Việc tải cài đặt phần mềm đơn giản, tham khảo nguồn tài liệu internet Giao diện phần mềm Microsoft Visual Studio cài đặt thành công Hình Hình Phần mềm Mirosoft Visual Studio 2010 Hình NI 9215 1.2 Thiết bị NI Như biết, National Instrument hãng thiết bị tiếng lĩnh vực đo lường điều khiển Một loại thiết bị thông dụng hay sử dụng để kết hợp với phần mềm Matlab LabView card PCI NI thiết bị phần cứng phát triển hãng này, thiết bị chuyên dùng lĩnh vực đo lường điều khiển NI đa dạng chủng loại, kết hợp với phần mềm Matlab, LabView C# Việc lựa chọn thiết bị NI phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật toán điều khiển, số thông số kỹ thuật cần thiết cho việc lựa chọn NI sau: - Loại tín hiệu vào/ra; - Giới hạn mức tín hiệu vào/ra; Hỗ trợ ơn tập Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] Số 54 - 4/2018 Hỗ trợ ơn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018 - Số kênh tín hiệu vào/ra; - Độ phân giải động tín hiệu; - Tần số lấy mẫu tối đa cho phép Để thực nghiệm việc kết nối phần mềm C# tác giả lựa chọn thiết bị NI có tên NI9215 Hình ảnh thực tế NI9215 Hình Thơng số NI9215 sau: - Số lượng kênh vào: 04 kênh vào tương tự; - Độ phân giải ADC: 16 bit; - Dải tín hiệu vào: 10, VDC; - Tần số lấy mẫu: - Nhiệt độ làm việc: - Điện áp bảo vệ: 100kHz; -40oC tới 70oC; 30, VDC Kết nối phần mềm C# thiết bị NI 2.1 Thuật toán giao tiếp C# NI Để bắt tay phần mềm C# thiết bị NI ta cần thực số việc theo trình tự định Trình tự giúp cho phần mềm C# nhận diện thiết bị NI cài đặt thông số phù hợp cần thiết cho thiết bị Thứ tự cơng việc thể qua Hình Thuật toán giao tiếp C# NI Bắt đầu Tìm thiết bị NI kết nối với máy tính Khai báo Task Khai báo Channel Khai báo đặc tính Channel Cài đặt thơng số cấu hình Channel Cài đặt thông số xung clock lấy mẫu Channel Điều khiển Channel Kết thúc Hình Thuật toán giao tiếp C# NI Đầu tiên ta cần phải xác định thiết bị NI gắn với máy tính, sau chọn thiết bị NI mà muốn dùng Bước ta cần khai báo “đối tượng” Task để quản lý toàn việc cài đặt thơng số cấu hình cho NI, nhận liệu từ NI gửi Sau ta cần khai báo đối tượng “được điều khiển” Task, Channel Channel liên kết trực tiếp 10 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 54 - 4/2018 Hỗ trợ ôn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018 với channel vật lý thiết bị NI, dựa vào đặc tính kỹ thuật thực tế thiết bị NI mà ta sử dụng mục đích sử dụng để khai báo cách xác thơng số Bước cài đặt thơng số cấu hình xung clock cho channel, bước cần lưu lý tra theo thông số kỹ thuật NI để nhận/gửi liệu cách xác Cuối đọc/ghi liệu từ/tới channel vật lý, đọc/ghi liệu lần dễ khơng có tính ứng dụng nhiều điều khiển Hầu hết trình điều khiển “Real Time” (RT) nên ta cần đọc/ghi liệu từ/tới channel vật lý cách liên tục, tức ta phải dùng vịng lặp vơ hạn để phục vụ việc giao tiếp với NI Như chương trình điều khiển khơng thể làm khác ngồi việc giao tiếp với NI, để khắc phục tình trạng ta phải dùng chương trình đa nhiệm 2.2 Các thơng số cấu hình cho NI +) Khai báo Channel: Việc khai báo channel có vai trị quan trọng việc xác định tín hiệu (vào hay ra) dạng tín hiệu (số hay tương tự) C# hỗ trợ kiểu khai báo channels [1-3]: - AIChannel; - AOChannel; - DIChannel; - DOChannel +) Khai báo đặc tính Channel: Khai báo đặc tính channel định dạng tín hiệu mà sử dụng C# hỗ trợ khai báo dạng đặc tính sau: - AnalogSingleChannelReader; - AnalogSingleChannelWriter; - AnalogMultiChannelReader; - AnalogMultiChannelWriter; - DigitalSingleChannelReader; - DigitalSingleChannelWriter; - DigitalMultiChannelReader; - DigitalMultiChannelWriter +) Cài đặt thông số cấu hình cho Channel: Việc cấu hình chi tiết cho channel khơng phức tạp có nhiều dạng cảm biến khác hỗ trợ Dưới số cấu hình đầu vào cho tín hiệu analog hỗ trợ phần mềm C# hay sử dụng: - CreateAccelerometerChannel: Dùng cho cảm biến gia tốc; - CreateFrequencyVoltageChannel: Dùng để tính giá trị tần số điện áp lấy mẫu; - CreateLvdtChannel: Dùng cho cảm biến LVDT; - CreateMicrophoneChannel: Dùng cho Microphone; - CreateResistanceChannel: Dùng cho đầu vào điện trở; - CreateStrainGageChannel: Dùng cho cảm biến đo xoắn trục; - CreateVoltageChannel: Dùng cho đầu vào điện áp (thường dùng nhất) Đối với hàm cấu hình cho tín hiệu có vài tham số cần cài đặt (có hướng dẫn cụ thể hàm cài đặt) Ví dụ với hàm CreateVoltageChannel() có tham số cần cài đặt sau: - Tên channel vật lý; - Tên đặt cho channel vật lý; - Dạng điện áp đầu vào; - Giới hạn giới hạn tín hiệu vào; - Đơn vị quy đổi sau đọc giá trị đầu vào +) Cài đặt thông số xung clock lấy mẫu channel: Thông số xung clock thay đổi phụ thuộc vào dạng tín hiệu digital hay analog tín hiệu vào hay tín hiệu Với NI9215 có 04 thơng số cần cài đặt cho xung clock gồm: - Nguồn xung: Có thể sử dụng nguồn xung clock ngồi xung clock NI; Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 54 - 4/2018 11 Hỗ trợ ôn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018 - Tốc độ lấy mẫu: Là số mẫu lấy giây, thông số kiểu double; - Cạnh tác dụng xung clock: Có thể chọn cạnh lên cạnh xuống xung clock; - Chế độ lấy mẫu: Có chế độ lấy mẫu ta thường dùng chế độ chế độ lấy mẫu xác định chế độ lấy mẫu liên tục Kết đánh giá 3.1 Kết Tác giả thực thử nghiệm kết nối phần mềm C# với thiết bị NI9215 Hình ảnh thí nghiệm Hình Thí nghiệm bao gồm: thiết bị phần cứng NI9215, giao diện lấy thông số NI9215 xây dựng phần mềm C#, thiết bị NI kết nối với laptop thông qua dây nối USB Trên giao diện gồm phần: Textbox để hiển thị thông số NI, graph để hiển thị liệu đọc từ NI Hình Hình ảnh thử nghiệm Hình Kết mẫu tín hiệu thu Trong thử nghiệm này, tác giả dùng tín hiệu đầu vào điện áp lấy từ cảm biến dao động Kết mẫu tín hiệu vẽ thành đồ thị khối Graph Hình [4], [5] 12 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 54 - 4/2018 Hỗ trợ ôn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/4/2018 Ở tác giả chọn Sampling Rates = 8192, tức lấy 8192 mẫu tín hiệu vào giây Tốc độ lấy mẫu chọn nhỏ tốc độ lấy mẫu tối đa cho phép thiết bị Tuy nhiên, để thuận tiện cho thuật toán xử lý số nhị phân ta nên chọn tốc độ lấy mẫu 2n Cũng thử nghiệm tác giả lấy 8192 mẫu, tức lấy số mẫu tín h iệu giây Lưu ý, việc lấy mẫu tốc độ lấy mẫu khơng hồn tồn phụ thuộc vào nhau, điều phụ thuộc vào chế độ lấy mẫu ta cài đặt Nếu chọn chế độ lấy mẫu xác định số lượng mẫu nhỏ tốc độ lấy mẫu, với chế độ lấy mẫu liên tục số lượng mẫu không phụ thuộc vào tốc độ lấy mẫu Tuy nhiên, số lượng mẫu lấy khơng phải vơ tận, phụ thuộc vào hai yếu tố tốc độ xử lý tín hiệu máy tính sử dụng nằm giới hạn kiểu double 3.2 Đánh giá Thực theo trình tự bước đề cập thuật toán giao tiếp C# NI bắt tay phần mềm C# thiết bị NI Với thử nghiệm này, tác giả lấy mẫu tín hiệu kênh AI thiết bị NI9215 mà cịn truy vấn thơng số danh định thiết bị NI9215 bao gồm: Tên thiết bị, tên kênh vật lý, dải điện áp đầu vào, mã số thiết bị, loại thiết bị số serial thiết bị Hạn chế vấn đề nghiên cứu: Mới lấy liệu kênh đầu vào thiết bị NI9215, chưa lấy tín hiệu tất kênh đầu vào chưa thử nghiệm thiết bị NI khác Hướng phát triển nghiên cứu tiếp theo: + Một xây dựng phần mềm lấy liệu tất kênh đầu vào thiết bị NI9215; + Hai thử nghiệm vài thiết bị NI khác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] www.ni.com/tutorial/5409/en/ [2] http://zone.ni.com/reference/en-XX/help/370473H-01/mstudiowebhelp/html/5de00fb2/ [3] https://forums.ni.com/t5/Measurement-Studio-for-NET/How-to-properly-use-AOChannelsCreateFunctionGenerationChannel/td-p/669811 [4] https://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd456769.aspx [5] https://msdn.microsoft.com/enus/library/system.windows.forms.datavisualization.charting.chart(v=vs.110).aspx Ngày nhận bài: 14/03/2018 Ngày nhận sửa: 02/04/2018 Ngày duyệt đăng: 04/04/2018 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 54 - 4/2018 13 ... bắt tay phần mềm C# thiết bị NI ta c? ??n th? ?c số vi? ?c theo trình tự định Trình tự giúp cho phần mềm C# nhận diện thiết bị NI c? ?i đặt thông số phù hợp c? ??n thiết cho thiết bị Thứ tự c? ?ng vi? ?c thể qua... xung clock; - Chế độ lấy mẫu: C? ? chế độ lấy mẫu ta thường dùng chế độ chế độ lấy mẫu x? ?c định chế độ lấy mẫu liên t? ?c Kết đánh giá 3.1 Kết T? ?c giả th? ?c thử nghiệm kết nối phần mềm C# với thiết bị. .. báo c? ?ch x? ?c thơng số Bư? ?c cài đặt thơng số c? ??u hình xung clock cho channel, bư? ?c cần lưu lý tra theo thông số kỹ thuật NI để nhận/gửi liệu c? ?ch x? ?c Cuối đ? ?c/ ghi liệu từ/tới channel vật lý, đ? ?c/ ghi