bài giảng đo lường và điều khiển bằng máy tính bao gồm lý thuyết và thực hành giúp bạn hiểu rõ về môn , giúp bạn có cái nhìn khái quát hơn về môn ...........................LabVIEW là một ngôn ngữ lập trình đồ hoạ khá mạnh trong các lĩnh vực kiểm tra, đo lường, và điều khiển. Có thể thấy dõ trong 3 điểm nổi bật sau: cái có được, phân tích và sự hữu hiệu. LabVIEW là một phần mềm thân thiện, một công cụ mạnh cho phân tích và hữu dụng trong lập trình thời gian thực giới th
SETUP PHẦN MỀM NI LABVIEW 2019
NI LabView 2019
NI LabView 2019 là một công cụ mạnh mẽ giúp các nhà khoa học thu thập và xử lý dữ liệu, giải quyết các vấn đề liên quan đến hệ thống đo lường và kiểm soát Với thiết kế chuyên nghiệp, LabView 2019 cung cấp một môi trường đáng tin cậy cho việc quản lý và tối ưu hóa các hệ thống đo lường tiên tiến.
NI LabView 2019 được tối ưu hóa để xử lý cả thiết bị độc lập và hệ thống điều khiển phức tạp, hỗ trợ thu thập dữ liệu từ nhiều công cụ đo lường Ứng dụng này cũng cho phép tự động hóa quy trình thu thập dữ liệu và phát triển các ứng dụng giám sát hiệu quả.
Giao diện người dùng đơn giản và dễ hiểu cho phép bạn tạo sơ đồ chương trình bằng cách sắp xếp các yếu tố mô tả hệ thống điều khiển Nó tích hợp phần cứng với các công cụ đo lường, giúp dễ dàng thêm cảm biến và phân tích tín hiệu vào ứng dụng của bạn.
Tính năng NI LabView 2019
Một người đã thiết kế một sơ đồ ấn tượng giúp các nhà khoa học giải quyết vấn đề hiệu quả hơn thông qua việc thu thập và xử lý dữ liệu, phục vụ cho các công cụ tiên tiến và hệ thống đo lường hiện đại.
Công cụ chuyên nghiệp này được phát triển nhằm tạo ra một môi trường đáng tin cậy cho việc quản lý các hệ thống đo lường và kiểm soát hiệu quả.
- Tối ưu hóa để xử lý cả các công cụ độc lập và hệ thống điều khiển phức tạp
Với LabVIEW, bạn có thể nhanh chóng xây dựng thiết bị công nghiệp và máy móc thông minh Nền tảng thiết kế nhúng của NI tích hợp một ngăn xếp phần mềm hoàn chỉnh, phần cứng tùy chỉnh và một hệ sinh thái phong phú từ người dùng và IP.
Cấu hình NI LabView 2019 yêu cầu
- Bộ nhớ (RAM): Yêu cầu RAM 1 GB
- Dung lượng đĩa cứng: Cần 2 GB dung lượng trống
- Bộ xử lý: Bộ xử lý Intel Dual Core trở lên
Hướng dẫn cài đặt NI LabView 2019
- Tắt phần mềm diệt virus (Chú ý tắt cả Windows Defender)
- Giải nén phần mềm vừa download
- Mount file ISO, chạy Setup để cài đặt phần mềm
- Bản cài đặt đã lược bỏ các modul online nên cần bỏ tích mấy cái đó
- Sau khi cài đặt xong, chạy file “NI License Activator 1.2.exe” và Active toàn bộ lên
- Đã xong xem video test Windows 10 – 64bit
TÌM HIỂU CÁC LỆNH CƠ BẢN CỦA LABVIEW
Các khối vào ra
Click phải chuột vào cửa sổ Pront Panel – Modern – Numeric a Khối đầu vào Numeric Control b Khối đầu ra Numeric Indicator
Hình 2: Khối đầu vào và ra trong labview
Các khối phép tính
Click phải chuột vào cửa sổ Block Diagram – Programming – Numeric
Hình 3: Khối tính toán trong labview b Thay đổi icon trên các khối
Hình 4: Thao tác thay đổi Icon trong labview c Các vòng lặp:
Hình 5: Các vòng lặp trong labview d Tạo SubVI
Hình 6: Tháo tác tạo SubVI trong labview e Các ví dụ:
Chương trình tính tích và tổng hai số A, B chỉ sử dụng 02 khối đầu vào A, B Thao tác theo hướng dẫn bên dưới
Một số khối toán học
Phép tính căn bậc 2 và với phép chia B cho C (10/3) ta được phần nguyên là 3, phân dư là 1
Thao tác theo hướng dẫn bên dưới
Lấy trị tuyệt đối và nhân với -1
Thao tác theo hướng dẫn bên dưới
THIẾT KẾ CÁC CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG CƠ BẢN
Tạo các khối mô phỏng
Tín hiệu đầu và và tín hiệu đầu ra
Hình 7: Các khối tín hiệu trong labview
Vòng lặp while và for
a Tính tổng với while loop Áp dụng lý thuyết về vòng lặp while để ứng dụng thực hành vào hình bên dưới
Tạo thao tác điều khiển cho nút dừng và tính tổng bằng vòng lặp for Áp dụng lý thuyết về vòng lặp for để thực hành với hình minh họa Đồng thời, thiết lập thao tác điều khiển cho nút i để đếm số lượng vòng lặp for đã thực hiện.
- Ví dụ 1: Dùng các khối đầu vào để điều khiển các khối đầu ra
- Ví dụ 2 : Mô phỏng dạng tín hiệu và quan sát ngõ ra
- Ví dụ 3: Vẽ đồ thị y = ax + b Với a, b là số bất kỳ ta chọn
Ta xây dựng Font panel như sau:
Lấy một đồ thị và và 2 điều khiển số
- Ví dụ 4: Vẽ đồ thị y = ax2+ b
- Ví dụ 5 : Vẽ đồ thị phương trình y = f(x) 3 + f(x), với f(x) = tanh(x) + cos(x)
Trong Front panel ta tạo một Waveform Graph
Sau khi hoàn thành, hãy xây dựng sơ đồ khối như hình dưới đây Lưu ý rằng chúng ta cần tạo đầu ra cho biến trung gian a bằng cách nhấp chuột phải vào đường biên, chọn "add output" và đặt tên là a.
Bài 1: Đồ thị hàm số y=2x vẽ bằng LabVIEW sử dụng hàm while loop
Bài 2: Viết chương trình tính y = 4x 2 +8 bằng LabVIEW và vẽ đồ thị
Bài 3: Vẽ đồ thị với tín hiệu ngẫu nhiên
Tạo một dự án mới và lưu trữ dự án vào thư mục "DO LUONG VA DIEU KHIEN BANG MAY TINH" là bước cần thiết trong tất cả các bài tập và thao tác thực hành.
MẢNG VÀ CHUỖI TRONG LABVIEW
Array (Mảng)
Mảng là tập hợp các phần tử dữ liệu cùng loại (numeric, string, Boolean, cluster) Một mảng có thể là 1 hay nhiều chiều, mỗi chiều có đến 231 phần tử
Các bước tạo array control hay indicator:
- Drag chọn đối tượng dữ liệu vào bên trong phần tử array
Hình 8: Đối tượng dữ liệu vào bên trong phần tử array
- Mảng 2 chiều cần 2 chỉ số hàng và cột
Chọn Functions > Array Drag các đối tượng dữ liệu với các loại khác nhau vào array shell:
Hình 10: Các đối tượng dữ liệu
Bài 1 Thực hiện array sử dụng các vòng lặp
- Thực hiện array 1 chiều sử dụng vòng lặp For/While sử dụng khả năng auto- indexing
Bài 3 Thực hiện VI sau:
Chuỗi
- String là chuỗi các kí tự ASCII có thể hoặc không thể hiển thị String là kiểu dữ liệu không phụ thuộc platform
String được sử dụng để tạo thông báo dạng văn bản, chuyển đổi dữ liệu số thành chuỗi để truyền tải và chuyển đổi ngược lại khi xử lý Ngoài ra, nó còn được dùng để lưu trữ thông tin vào file và tạo hướng dẫn hoặc nhắc nhở trong hộp thoại.
- Trên Front Panel, String có thể xuất hiện ở Text Entry Box, Table hoặc Label
- Các kiểu hiển thị String: Normarl display, Code display, Password display và Hex display
- Tạo String, Controls > String & Path
Bài 1: Thực hiện các chức năng của String:
Bài 2: Thực hiện VI sau
Bài 3: Thực hiện VI sau:
PHẦN MỀM DO LƯỜNG NI ELVISMX INSTRUMENT
Phần mềm đo lường NI Elvismx Instrument
NI Elvismx là giải pháp hoàn hảo cho phương pháp dạy học theo dự án, kết hợp giữa thiết bị đo lường, thiết kế nhúng và kết nối web Nền tảng này hỗ trợ giảng dạy kiến thức cơ bản về kỹ thuật và thiết kế hệ thống một cách hiệu quả.
1.1 Dạy sinh viên cách sáng tạo
NI ELVIS kết hợp độ chính xác và tin cậy của bảy thiết bị đo lường với tốc độ và khả năng tùy biến của bộ điều khiển nhúng công nghiệp, giúp giáo viên trang bị cho sinh viên những kỹ năng kỹ thuật thực tế Được xây dựng trên khái niệm làm việc theo nhóm, NI ELVIS kết nối sinh viên với các thí nghiệm và khuyến khích sự hợp tác liên tục, sử dụng công nghệ giống như tại hơn 35.000 công ty trên toàn thế giới.
Sinh viên có khả năng quản lý toàn bộ các công cụ đo lường và điều khiển trực quan, từ đó củng cố mối liên hệ giữa lý thuyết và thực hành trong phòng thí nghiệm Họ có thể sử dụng thiết bị đo với bất kỳ máy tính nào, tạo điều kiện thuận lợi cho việc học tập và nghiên cứu.
Giáo viên có thể gửi tất cả các phép đo đến máy tính của từng sinh viên thông qua kết nối Wi-Fi, điều này thúc đẩy sự hợp tác giữa nhiều thiết bị Đây là một tính năng mới trong phòng thí nghiệm kỹ thuật, giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy với nhiều ứng dụng đa dạng.
NI ELVIS là một hệ thống học tập thiết yếu, tích hợp các board ứng dụng và bài thực hành được thiết kế bởi các chuyên gia giáo dục và công nghiệp, nhằm thúc đẩy việc học tập tích cực thông qua các thí nghiệm trực tuyến Hệ thống này được xây dựng trên công nghệ đã được áp dụng tại 35.000 công ty, với các I/O lập trình từ Xilinx và giáo trình thực hành đồng phát triển với các đối tác như Texas Instruments và Quanser, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về kiểm định trong giáo dục.
NI ELVIS hỗ trợ giáo viên trong việc đáp ứng các tiêu chuẩn kiểm định, đồng thời khuyến khích việc thử nghiệm trong các nhóm đa ngành Công cụ này sử dụng các công nghệ tiên tiến được áp dụng bởi các công ty kỹ thuật toàn cầu, giúp giảm thiểu thời gian đo lường một cách hiệu quả.
Sinh viên có thể tự tin đo nhanh hơn và thử nghiệm kỹ lưỡng hơn bằng cách sử dụng
NI ELVIS, nền tảng kết hợp các thiết bị đo cấp công nghiệp quan trọng nhất vào một giải pháp trực quan
1.3 Giao diện phần mềm NI ELVISmx
Hình 11: Giao diện phần mềm NI ELVISmx
Phần mềm Tap Instruments & Apps cho phép người dùng đo lường các thiết bị điện, mạch tương tự, mạch số và tín hiệu xung Nó kết nối với board NI myDAQ, mang đến chức năng tương tự như một máy Oscilloscope, giúp người dùng dễ dàng thực hiện các phép đo và phân tích tín hiệu.
Thực hành các bài thí nghiệm đo đạc là cần thiết để kiểm tra các tính năng của phần mềm Trong quá trình này, chỉ nên chọn ra một số công cụ phù hợp để thao tác Một trong những công cụ quan trọng là đồng hồ vạn năng kỹ thuật số, với khả năng hoạt động như một thiết bị đo VOM (Voltage, Ohm, and Milliamps).
Thực hành đo dòng điện AC, DC, điện trở, tụ điện, diot, kiểm tra thông mạch c Máy phát dạng sóng tùy ý:
Add một file dạng sóng tùy ý để phát và kiểm tra, quan sát tín hiệu xuất hiện trên màn hình
Hình 13: Máy phát dạng sóng tùy ý d Phân tích biểu đồ Bode:
Trong bài viết này, chúng ta sẽ phân tích biểu đồ Bode và thực hiện đo tín hiệu xung từ các mạch như mạch đếm hoặc mạch tạo xung 555 Sau khi đo, chúng ta sẽ kiểm tra và quan sát kết quả trên màn hình để rút ra nhận xét so với máy Oscilloscope.
Hình 15: Đo tín hiệu xung f Xem dạng sóng kỹ thuật số:
Thêm một số tín hiệu kỹ thuật số vào hệ thống để tiến hành đo đạc và quan sát Bạn có thể sử dụng các mạch có sẵn hoặc những mạch đã thực hiện trong các học phần trước đó để kiểm nghiệm kết quả.
Hình 16: Xem dạng sóng kỹ thuật số
Kết hợp NI LabVIEW trên PC, sinh viên có khả năng phân tích và xử lý tín hiệu thu được, đồng thời kiểm soát các quy trình đơn giản một cách linh hoạt, mọi lúc, mọi nơi.
NI myDAQ là một thiết bị tích hợp cung cấp đầu vào tương tự (AI), đầu ra analog (AO), đầu vào và đầu ra kỹ thuật số (DIO), âm thanh, nguồn điện và chức năng vạn năng kỹ thuật số (DMM) Các mạch tích hợp của Texas Instruments tạo thành các hệ thống con I/O, với hình 10 mô tả sự sắp xếp các khối chức năng của các hệ thống con này.
Hình 18: Cấu tạo NI myDAQ
NI myDAQ có hai kênh đầu vào tương tự có thể cấu hình là chung điện áp cao hoặc đầu vào âm thanh Các kênh này sử dụng một bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) để lấy mẫu đồng thời, cho phép đo tín hiệu lên đến ± 10 V trong chế độ chung và đại diện cho đầu vào âm thanh nổi trái và phải trong chế độ âm thanh Với khả năng đo lên tới 200 kS/s trên mỗi kênh, đầu vào tương tự rất hữu ích cho việc thu nhận dạng sóng và được sử dụng trong các thiết bị như máy đo dao động NI ELVISmx, máy phân tích tín hiệu động và thiết bị phân tích Bode.
NI myDAQ có hai kênh đầu ra tương tự, có thể được cấu hình thành đầu ra điện áp đa năng hoặc đầu ra âm thanh Cả hai kênh đều tích hợp bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự (DAC), cho phép cập nhật tín hiệu đồng thời.
NI myDAQ có tám dòng DIO, mỗi dòng hoạt động như một Giao diện chức năng lập trình (PFI) Điều này cho phép chúng được cấu hình linh hoạt như đầu vào hoặc đầu ra kỹ thuật số, có thể định thời theo phần mềm, hoặc sử dụng như đầu vào hoặc đầu ra cho các chức năng đặc biệt của bộ đếm kỹ thuật số.
- ĐỒNG HỒ VẠN NĂNG KỸ THUẬT SỐ (DMM)
KẾT NỐI NI myDAQ VỚI PC ĐỂ THU THẬP DỮ LIỆU
GIAO TIẾP ARDUINO VỚI LABVIEW BẰNG LINX
VI Package Manager
Package Manager (PM) hay hệ thống quản lý gói là một công cụ phần mềm giúp quản lý và tự động hóa quá trình cài đặt, nâng cấp và gỡ bỏ các phần mềm hoặc thư viện (gói).
Các thành phần của Package Manager và nguyên tắc hoạt động
- Package Manager: Cài đặt trên máy developer, quản lý việc cài đặt các package
- Repository: Nơi chứa các package (trên mạng) Khi cần một package nào đó, PM sẽ tải package đó từ repository về Labview
Mỗi dự án sẽ sở hữu một cơ sở dữ liệu gói cục bộ riêng, lưu trữ thông tin (metadata) quan trọng như tên gói, phiên bản và các phụ thuộc (dependency) của các gói trong dự án.
Các bước kết nối Adruino với labview thông phần mềm Package Manager
Hình 24: Giao diện Package Manager
Bước 2: Đến thanh tìm kiếm gõ LINX ->nhấn vào install
Hình 25: Kết nối với Linx
Bước 3: Vào labview chọn của sổ Block diagram => Gọi chương trình LINX
Hình 26: Mở Linx trên Labview
GIAO TIẾP ARDUINO VỚI MATLAB SIMULINK
Bước 1: Setup driver và add thư viện Arduino vào Matlab
Hình 27: Driver và thư viện Arduino
Hình 27: Kiểm tra driver trên máy tính
Hình 28: Thư viện Arduino trong Matlab Simulink
Hình 28: Các bước cấu hình kết nối
Bước 3: Thiết kế chương trình trên Matlab Simulink
Sử dụng thư viện mới đã cài đặt để kết nối các khối vào ra, tạo ra một hệ thống đo lường và điều khiển thiết bị thông qua máy tính.