labview for everyone tiengviet 20110326 2

lythanhthuan@free4vn.org Mục lục I Những khái niệm bản: Giới thiệu chung: 2 Thiết bị ảo (VI- Vitual Instrument): Front Panel: Block Diagram: Icon & Connector II Kỹ thuật lập trình LabView: Các công cụ hỗ trợ lập trình: Dữ liệu: Các cấu trúc điều khiển luồng chương trình: 16 SubVI cách xây dựng SubVI: 20 Xây dựng ứng dụng: 24 Gỡ rối sửa chương trình xây dựng LabView: 26 III Kỹ thuật lập trình nâng cao LabView: 27 Liên kết thiết bị ảo với thiết bị phần cứng: 27 Xử lý tín hiệu lọc nhiễu: 39 free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net lythanhthuan@free4vn.org Lập trình điều khiển môi trường labview I Những khái niệm bản: Giới thiệu chung: Labview (Virtual Instrument Engineering Workbench) môi trường phát triển dựa ngôn ngữ lập trình đồ hoạ, thường sử dụng cho mục đích :đo lường, kiểm tra, đánh giá, xử lý điều khiển tham số thiết bị Labview ngôn ngữ lập trình đa năng, giống ngôn ngữ lập trình đại khác Labview gồm có thư viên thu nhận liệu, loạt thiết bị điều khiển, phân tích liệu, biểu diễn lưu trữ liệu Nó có công cụ phát triển thiết kế riêng cho việc nối ghép điều khiển thiết bị Labview khác với ngôn ngữ lập trình thông thường điểm là: ngôn ngữ lập trình khác thường dùng chế dòng lệnh, Labview dùng ngôn ngữ lập trình Graphical để trạo chương trình dạng sơ đồ khối Thiết bị ảo (VI- Vitual Instrument): Lập trình Labview sở thiết bị ảo Các đối tượng thiết bị ảo sử dụng để mô thiết bị thực, chúng thêm vào phần mềm Các VI (thit b o) tương tự hàm ngôn ngữ lập trình khác Front Panel: Một chương trình chung LabView gồm phần chính: giao diện với người sử dụng (Front Panel),hai giao diện dạng sơ đồ khối cung cấp mã nguồn (Block Diagram) biểu tượng kết nối (Icon/Connector) Front Panel panel tương tư panel thiết bị free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net lythanhthuan@free4vn.org thực tế ví dụ nút bấm, nút bật, đồ thị điều khiển Từ Front Panel người dùng chạy quan sát kết dùng chuột, bàn phím để đưa liệu vào sau cho chương trình chạy quan sát Front Panel thường gồm điều khiển (Control) thị (Indicator): - Control đối tượng đặt Front Panel để cung cấp liệu cho chương trình Nó tương tự đầu vào cung cấp liệu - Indicator đối tượng đặt Front Panel dùng để thị kết quả, tương tự phận đầu chương trình Front Panel VI minh hoạ hình I.1: Hình I.1 Block Diagram: Block Diagram VI sơ đồ xây dựng môi trường Labview, gồm nhiều đối tượng hàm khác để tạo câu lệnh để chương trình thực Block Diagram mã free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net lythanhthuan@free4vn.org nguồn đồ hoạ VI Các đối tượng Front Panel thể thiết bị đầu cuối Block Diagram, loại bỏ thiết bị đầu cuối Block Diagram Các thiết bị đầu cuối sau loại bỏ đối tượng tương ứng Front panel Block Diagram VI đơn giản thể hình I.2: Hình I.2 Cấu trúc Block Diagram gồm thiết bị đâu cuối (Terminal), Nút (Node) dây nối (wire) - Terminal: cổng mà liệu truyền qua Block Diagram Front panel, Node Block Diagram Các Terminal nằm dạng Icon Function - Nodes: phần tử thực chương trình, chúng tương tự mệnh đề, toán tử, hàm chương trình ngôn ngữ lập trình thông thường free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net lythanhthuan@free4vn.org - Wises: dây nối liệu node Icon & Connector + Icon (biểu tượng) : biểu tượng VI, sử dụng từ VI muốn sử dụng chức VI khac Khi VI gọi SubVI, tương đương chương trình ngôn ngữ khác + Connector (bộ nối) :là phần tử Terminal dùng để nối đầu vào đầu VI với sử dụng Mỗi VI có Icon mặc định hiển thị bảng Icon góc bên phải cửa sổ Front Panel Block Diagram hình I.3 Hình I.3 Ta thay đổi Icon connector Khi Vi phân cấp modul hoá ta dùng chúng chương trình Do để xây dựng VI ta chia thành nhiều VI thực chức đơn giản cuối kết hợp chúng lại với II Kỹ thuật lập trình LabView: Các công cụ hỗ trợ lập trình: Việc lập trình LabView cần sử dụng bảng: Tools Palette, Controls Panelette, Functions Palette, bảng cung cấp chức để người sử dụng tạo thay đổi Front Panel Block Diagram free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net lythanhthuan@free4vn.org a Tool Panel: Tool Panel xuất Front Panel Block Diagram Bảng cho phép người sử dụng xác lập chế độ làm việc đặc biệt trỏ chuột Khi lựa chọn công cụ, biểu tượng trỏ thay đổi theo biểu tượng công cụ Nếu thiết lập chế độ tự động lựa chọn công cụ người sử dụng di chuyển trỏ qua đối tượng Front Panel Block Diagram, Labview tự động lựa chọn công cụ phù hợp bảng Tools Palette Để truy cập vào Tools palette ta chọn Menu: WindowShow Tools palette Các công cụ Tools palette gồm có: Operating tool Positioning tool Labeling tool Wiring tool Object Pop-up Menu tool Scroll tool Hình I.4: Tools Palette Breakpoint tool Probe tool Color copy tool Color tool b Controls Palette(bảng điều khiển): free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net lythanhthuan@free4vn.org Bảng điều khiển xuất Front panel Bảng điều khiển chứa điều khiển(control) hiển thị (Indicator) Bảng điều khiển minh hoạ I.5: Bảng điều khiển sử dụng để người sử thiết kế cấu trúc mặt hiển thị gồm thiết bị vd: công tắc, loại đèn, loại hình hiển thịVới bảng điều khiển này, người sử dung chọn thiết bị chuẩn hãng sản xuất cung cấp vd công tắc chọn thiết bị người sử dụng tự xây dựng Bảng điều khiển dung để cung cấp liệu đầu vào hiển thị kết đầu Một số điều khiển hiển thị controls palette: Numeric Controls/Indicators: Bộ công cụ sử dụng để hiển thị điều khiển liệu dạng số chương trình Hình I.6 Boolean Controls/Indicators: Bộ công cụ cung cấp giá trị True False Khi thực chương trình người sử dụng sử dụng chuột để điều khiển giá trị thiết bị Việc thay đổi giá trị thiết bị có tác dụng thiết bị xác lập chế độ Control Còn chế độ Indicator free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net lythanhthuan@free4vn.org giá trị không thay đổi chúng thiết bị hiển thị Hình I.7 String Controls/Indicators: Các điều khiển dùng để nhập hiển thị ký tự, xác lập chế độ đầu vào hay đầu c Functions Palette: Hình I.8 Bảng Funtions palette xuất Block Diagram Bảng chứa Vis hàm mà người sử dụng xây dụng để xây dựng nên khối lưu đồ Bảng Function palette minh học hình I.9: Với bảng Function Palette, người lập trình thực cú pháp vd phép lặp, phép lựa chọn thông qua nhóm hàm, chức cung cấp bên cạnh từ bảng người sử dụng tạo sử dụng lại hàm, chức mà người sử dụng tự xây dựng Các hàm toán học đựoc minh hoạ thông free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net Hình I.9: Functions Palette lythanhthuan@free4vn.org qua biểu tượng Khi muốn lựa chọn thực hàm người sử dụng chọn biểu tượng thể cho hàm kéo thả vị trí Block Diagram sau xác định đầu vào đầu cần thiết Dữ liệu: Ngôn ngữ lập trình LabView hỗ trợ cho tất dạng liệu Các kiểu liệu dạng Boolean, bytes, string, array, file, text, cluster dạng số chuyển đổi cách dễ dàng sang dạng cấu trúc Sau xem xét vài dạng liệu: a Variables (biến): Trong qua trình lập trình cần thiết phải xử dụng tới biến Thông qua biến, người lập trình thực việc xử lý thay đổi liệu cách thuận lợi Trong labview, biến sử dụng dạng biến toàn cục (global variables) biến cục (local variables) - Global varialbles (biến toàn cục):Biến toàn cục sử dụng để thực công việc truyền lưu trữ liệu vài Vis Biến toàn cục coi đối tượng Labview Khi ta tạo biến toàn cục Labview tạo VI toàn cục đặc biệt Để tạo biến toàn cục, ta lựa chọn chúng menu Structs and Constants function sau đặt chúng lên Diagram Tiếp tục cần xác định cho chúng kiểu liệu thông qua kiểu liệu sử dụng thông qua Controls Indicators Chúng ta cần ý biến toàn cục cần phải tạo VI với tên riêng nhất.Đối với biến toàn cục cần xác định chế độ cho phép ghi cho phép đọc Đối với việc truy xuất vào biến toàn cục thực nhanh chóng free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net lythanhthuan@free4vn.org kiểu liệu đơn giản vd: numerics Boolean Tuy nhiên, ta sử dụng biến toàn cục để lưu trữ xử lý liệu dạng mảng (arrays), Clusters hay sâu(string) lớn thời gian nhớ cần thiết để xử lý chúng lại tương đối lớn Vì đòi hỏi vài dịch vụ quản lý nhớ biến gọi tới Khi sử dụng biến toàn cục biến cục vấn đề gặp phải tranh chấp liệu Biến sử dụng Labview không hoàn toàn giống ngôn ngữ lập trình dòng lệnh Việc tranh châp liệu xảy hai nhiều đoạn mã lệnh thực song song thay đổi giá trị biến Đầu VI phụ thuộc vào thứ tự thực thi dòng lệnh Bởi phụ thuộc liệu biểu thức khác không xác định chạy trước Nếu sử dụng biến toàn cục Vis mà thực song song, ta sử dụng biến toàn cục thêm vào để xác định liệu phép thay đổi đọc giá trị - Local variable: Cho phép người sử dụng đọc viết thông tin lên thiết bị điều khiển thiết bị hiển thị Front Panel Để tạo biến cục bộ, chọn Local Variable từ bảng Structs & Constants Khi sử dụng biến cục cần ý số thông tin sau: Các biến cục có tác dụng thiết bị điều khiển thiết bị hiển thị mà lược đồ Ta sử dụng biến cục để truy cập tới điều khiển mà không lược đồ free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 10 lythanhthuan@free4vn.org - Calibration and Configuration VIs - Signal Conditioning VIs Các DAQ chia thành mức khác tuỳ theo mức độ tác động chúng Các DAQ chia thành mức: Hình I.23: Thư viện Advanced Hình I.24: Thư viện Instrument I/O Easy VIs Intermediate VIs Utility VIs Advanced VIs - Ngoài ra, LabVIEW có thư viện cho hệ thống Card chuyên dụng hãng NI Để đưa liệu vào/ra cổng song song, nối tiếp máy tính ta sử dụng VIs vào LabVIEW 3.2.2 Cấu trúc DAQ Thiết bị ảo xem công cụ liên kết thiết bị phần cứng phần mềm thiết bị đo lường, tạo người sử dụng với free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 28 lythanhthuan@free4vn.org tiêu chuẩn máy tính Hãng National Instruments phát triển phần cứng phần mềm điều khiển để thu nhận liệu (DAQ), phân tích, biểu diễn lưu giữ liệu dạng khác Phần mềm điều khiển chương trình nối ghép thiết bị phần cứng chức mở rộng thiết bị Phần mềm ứng dụng LabVIEW, LabWindows/CVI, ComponentWorks công cụ đo lường bản, mở rộng để hiển thị phân tích kết thiết bị ảo Thiết bị ảo sử dụng để tạo hệ thống theo yêu cầu kiểm tra, đo lường kỹ thuật tự động hoá, phù hợp với phần cứng nối ghép phần mềm thành phần Nếu hệ thống thay đổi, ta thay đổi thiết bị ảo mà không cần phải thay đổi phần mềm phần cứng * DAQ (data acquisition ) Nhiệm vụ tất hệ thống đo lường đo tạo tín hiệu vật lý thực tế Điểm khác biệt lớn thiết bị phương thức truyền thiết bị đo lường máy tính Thiết bị DAQ đa thiết bị kết nối tới máy tính cho phép truy xuất tín hiệu số Thiết bị DAQ cho phép liên kết trực tiếp với bus máy tính thông qua khe cắm mở rộng Một vài thiết bị DAQ bên cho phép liên kết với máy tính thông qua cổng nối tiếp, IEEE 488 (GPIB), cổng ethernet Thiết bị DAQ cho phép biến đổi tín hiệu vào thành tín hiệu số gửi chúng tới máy tính ( tới phần mềm bên máy tính ) Phần mềm ứng dụng sử dụng liệu để đo lường, điều khiển hiển thị liệu bên máy tính, đồng thời gửi liệu trở lại thiết bị đo lường Phương pháp có tính mềm dẻo cao sử dụng thiết bị phần cứng cho nhiều dạng kiểm tra phát triển thêm ứng dụng khác cho dạng kiểm tra Thiết bị DAQ đa thích ứng sử dụng để số hoá liệu thiết bị đo lường Tuy nhiên, số thiết bị đo lường nằm máy tính tồn độc lập, mà chúng cần điều khiển giám sát thông qua việc liên free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 29 lythanhthuan@free4vn.org kết với máy tính Đối với công cụ đo lường cụ thể có giao thức cụ thể với máy tính tuỳ theo việc chúng liên kết với máy tính thông qua Ethernet, Serial,GPIB VXI Trên hình I.25, trình bày hai dạng lựa chọn thiết bị DAQ Trong lựa chọn A, hệ thống thiết bị DAQ nằm bên máy tính Trong lựa chọn B, thiết bị DAQ nằm bên máy tính Với bảng mạch mở rộng nằm bên ta xây dựng hệ thống DAQ liên kết với máy tính mà không cần đến khe căm mở rộng, ví dụ máy tính sách tay Khi này, máy tính modul DAQ giao tiếp với thông qua nhiều loại kênh khác : Cổng song song, cổng nối tiếp, Ethernet Đây hệ thống thực thu nhận liệu từ xa điều khiển ứng dụng free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 30 lythanhthuan@free4vn.org Hình I.25: Các dạng lựa chọn thiết bị DAQ Trên hình I.25 lựa chọn thứ 3, lựa chọn sử dụng bus PCMCIA ( Personal Computer Memory Card international Association) có số máy tính xách tay Một thiết bị PCMCIA liên kết với máy tính truyền tín hiệu tới bo mạch lựa chọn A Đây linh động chặt chẽ hệ thống DAQ *Mối quan hệ LabVIEW với thiết bị DAQ Máy tính thu nhận liệu thô, phần mềm nhận liệu thô chuyển đổi thành dạng chuẩn mà người sử dụng hiểu Phần mềm mã hoá liệu thành dạng thể đồ thị, biểu đồ file report Phần mềm không tác động vào hệ thống DAQ mà có tác động thiết bị DAQ chúng thu nhận liệu, kênh chúng nhận liệu Đặc trưng cho phần mềm DAQ bao gồm điều khiển phần mềm ứng dụng Những điều khiển tác động loại thiết bị định, chúng bao gồm lệnh điều khiển chức thiết bị Phần mềm ứng dụng ( thí dụ LabVIEW ) gửi lệnh tới điều khiển, ví dụ có liệu chúng thực công việc: đọc liệu vào đưa liệu ngược trở lại có kết phân tích hiển thị liệu LabVIEW bao gồm VIs cho phép thay đổi cấu trúc liệu nhận gửi liệu tới thiết bị DAQ LabVIEW DAQ VIs gọi tới NI-DAQ ghép nối với chương trình ứng dụng ( API - Application Program Interface) Trong NI-DAQ API chứa công cụ hàm để liên kết với phần cứng thiết bị DAQ NI-DAQ phần mềm điều khiển thiết bị NI-DAQ, thiết lập giao tiếp LabVIEW với thiết bị đo lường Hãng NI cung cấp phần mềm điều khiển cho liên kết với số công cụ đo lường đặc biệt, bao gồm: NI-488.2, NI-VISA v IVI Hình I.26, thể mối quan hệ free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 31 lythanhthuan@free4vn.org LabVIEW, phần mềm điều khiển phần cứng đo lường LabVIEW VIs đưa LabVIEW VIs Phần mềm điều khiển Phần cứng đo lường Hình I.26: Mối quan hệ LabVIEW, phần mềm điều khiển phần cứng đo lường tới phần mềm điều khiển để kết nối với phần cứng đo lường * Cấu trúc DAQ Ngày này, nhà khoa học kỹ sư sử dụng máy tính PC với PCI, PXI/CompactPCI, PCMCIA, USB, IEEE 1394, ISA, cổng nối tiếp, cổng song song để thu nhận liệu phòng thí nghiệm,kỹ thuật tự động hoá, thử nghiệm đo lường Nhiều ứng dụng sử dụng thiết bị thu nhận liệu chuyển chúng tới nhớ máy tính Mức độ xác kết từ hệ thống thu nhận liệu tới máy tính phụ thuộc vào phần tử hệ thống (Hình I.27) Hình I.27: Các phần tử hệ thống DAQ free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 32 lythanhthuan@free4vn.org Các thành phần hệ thống bao gồm: - Máy tính PC (Personal Computer) - Bộ chuyển đổi (Transducers) - Điều hoà đường truyền tín hiệu (Signal Conditioning) - Phần cứng DAQ ( DAQ Hardware) - Phần mềm (Software ) + Máy tính PC Ngày nay, máy tính PC trang bị tiêu chuẩn bus PCI USB, bus ISA sử dụng Cùng với phát triển PCMCIA, USB IEE 1394 hệ thống DAQ PC có nhiều lựa chọn linh động trước Bởi DAQ sử dụng truyền nối tiếp RS 232 RS 485 bị hạn chế tốc độ đường truyền liệu Khi lựa chọn thiết bị DAQ cấu trúc bus cần phải lưu ý đến phương thức truyền để khả truyền liệu máy tính không làm ảnh hưởng tới hệ thống DAQ bạn Máy tính PC có chương trình hỗ trợ I/O truyền ngắt Ngày nay, máy tính PC truy xuất trục tiếp nhớ (DMA - Direct memory access), điều làm tăng tốc độ truyền truyền liệu từ phần cứng chuyên dụng tới nhớ máy tính Phương thức truyền giúp xử lý không bị nghẽn di chuyển liệu thao tác xử lý phức tạp Việc chọn phương thức truyền ảnh hưởng đến suất truyền thiết bị DAQ Nhân tố giới hạn thiết bị phần cứng, thời gian truy nhập đĩa phân vùng đĩa cứng làm ảnh hưởng lớn tới dòng liệu tốc độ truyền liệu Đối với hệ thống có tần số tín hiệu lớn đòi hỏi đĩa cứng máy tính PC phải có tốc độ cao đĩa có đủ khoảng trống để chứa liệu Thêm vào đó, đĩa cứng phải có đủ khoảng trống để hệ điều hành chạy thực sếp liệu vào đĩa ứng dụng đòi hỏi xử lý thời gian thực tín hiệu tần số lớn cần có tốc độ xử lý cao, xử lý 32-bit kết hợp với đồng xử lý xử lý chuyên dụng free4vn.org -ebooks software film game direct link 33 dientuvietnam.net lythanhthuan@free4vn.org bo mạch DSP (digital signal processing) Tuy nhiên, với ứng dụng cần thực việc đọc liệu giây máy tính cấp thấp đáp ứng + Bộ chuyển đổi điều hoà đường truyền tín hiệu Bộ chuyển đổi có khả chuyển đổi tượng vật lý thành tín hiệu điện đưa đến DAQ hệ thống đo lường Trong số trường hợp, tín hiệu điện nhận tương ứng với tín hiệu vật lý thiết bị, tín hiệu điện nhận từ chuyển đổi tham số đánh giá dải thông tin đầu vào thiết bị DAQ Điều hoà đường truyền tín hiệu giúp khuếch đại tín hiệu mức thấp, tách lọc tín hiệu để có kết đo xác Ngoài ra, số chuyển đổi sử dụng điện áp đầu vào làm tín hiệu kích để tạo điện áp đầu Hình I.28 mô tả hệ thống DAQ với điều hoà đường truyền tín hiệu SCXI (Signal Conditioning eXtensions for Instrumentation ) hãng NI Hình I.28 mô tả hệ thống DAQ với điều hoà đường truyền tín hiệu SCXI Điều hoà đường truyền tín hiệu sử dụng cách đa dạng free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 34 lythanhthuan@free4vn.org ứng dụng quan trọng - Một ứng dụng phổ biến điều hoà đường truyền tín hiệu khuếch đại Tín hiệu mức thấp khuếch đại lên để tăng độ phân giải giảm bớt nhiễu Để có độ xác cao, điều đường truyền tín hiệu khuếch đại tín hiệu lên để đảm bảo đầu vào ADC - Một ứng dụng khác điều hoà đường truyền tín hiệu tách tín hiệu từ máy tính Hệ thống tách tín hiệu chuyển đổi bị hỏng từ máy tính khỏi điều hoà đường truyền tín hiệu Tách tín hiệu giúp việc đọc tín hiệu từ thiết bị DAQ vào không bị thay đổi tín hiệu khác.Sử dụng chức tách tín hiệu modul điều hoà đường truyền tín hiệu giúp tạo tín hiệu xác cho hệ thống - Multiplexing (dồn) kỹ thuật phổ biến dụng cụ đo lường tín hiệu, phần cứng điều hoà đường truyền tín hiệu tín hiệu analog cung cấp Multiplexing Modul SCXI tín hiệu analog có tới 3.072 tín hiệu đo lường với thiết bị D AQ Đây điểm đặc biệt thiết bị DAQ - Filter: Kết lọc loại bỏ tín hiệu không cần thiết khỏi tín hiệu thiết bị đo lường Đối với loại tín hiệu chiều, lọc làm suy giảm tín hiệu tần số thấp để tăng độ xác cho thiết bị đo Ví dụ, nhiều modul SCXI sử dụng 4Hz 10kHz làm mức cho qua lọc để loại trừ tín hiệu nhiễu trước đưa tín hiệu số hoá b ằng thiết bị DAQ Đối với tín hiệu xoay chiều, thường phải sử dụng dạng lọc khác lọc cưa Một số thiết bị thiết kế cho tín hiệu đo lường xoay chiều như: NI 455x, NI 445x NI 447x - Tuyến tính hoá: Chức phổ biến điều hoà đường truyền tín hiệu tuyến tính hoá Nhiều chuyển đổi có đáp ứng không tuyến tính thay đổi đầu vào Hãng NI tạo NI-DAQ, LabVIEW, Measurement Studio VirtualBench để tạo tuyến tính hoá đ ặn free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 35 lythanhthuan@free4vn.org Trong thực tế, tín hiệu đo lường chịu ảnh hưởng môi trường xung quanh làm thay đổi kết đo lường Do đó, modul điều hoà đường truyền tín hiệu thiếu hệ thống DAQ + Phần cứng DAQ - Đầu vào analog: Đặc điểm kỹ thuật đầu vào analog đa số sản phầm DAQ cho biết số kênh, tốc độ lấy mẫu, mức lượng tử hoá khoảng đầu + Số kênh: Số kênh đầu vào analog định nghĩa đầu vào đơn đầu vào vi sai dành cho thiết bị có hai dạng đầu vào Các đầu vào đơn có tham chiếu Những đầu vào đặc trưng tín hiệu đầu vào mức thấp ( lớn 1V), sớm pha tín hiệu nguồn với đầu vào analog phần cứng ngắn ( nhỏ 15 fut) tất đầu vào sử dụng chung tham chiếu Nếu tín hiệu không phù hợp với tiêu chuẩn sử dụng đầu vào vi sai Với đầu vào vi sai, đầu vào tham chiếu riêng, điều làm giảm nhiễu kiểu nhiễu phổ biến bị loại sớm pha đưa đến đầu + Tốc độ lấy mẫu: Khoảng lấy mẫu tham số xác định cho trình chuyển đổi Tốc độ lấy mẫu lớn có nhiều liệu đơn vị thời gian, trường hợp biểu diễn tín hiệu gốc tốt + Multiplexing (Dồn): Đây kỹ thuật phổ biến thiết bị đo lường tín hiệu + Độ phân giải: Độ phân giải thiết bị DAC biểu thị số bít tín hiệu số đầu Số bít nhiều sai số lượng tử hoá nh ỏ, độ xác cao Hình thể dạng sóng hình sin hình ảnh số hoá tương ứng nhận ADC theo tiêu chuẩn bít free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 36 lythanhthuan@free4vn.org + Dải: Dải xem khoảng từ giá trị điện áp thấp đến giá trị điện áp cao mà ADC lượng tử hoá + Độ rộng mã hoá: Thiết bị DAQ có dải, độ phân dải tiện ích sẵn xác định thay đổi nhỏ điện áp Sự thay đổi điện áp thể bít có trọng số nhỏ (LSB) giá trị digital gọi độ rộng mã hoá - Đầu analog: Đầu analog thường bố trí phụ thuộc vào tác nhân kích thích hệ thổng DAQ Đặc điểm kỹ thuật DAC ( digital-to-analog converter) định chất lượng tín hiệu đầu sản phẩm như: thời gian xác lập, tốc độ chuyển đổi độ phân giải đầu + Thời gian xác lập: Thời gian xác lập thời gian từ tín hiệu số đưa vào đến dòng điện điện áp đầu ổn định + Tốc độ chuyển đổi: Tốc độ chuyển đổi giá trị tốc độ lớn DAC để đầu có tín hiệu Thời gian xác lập tốc độ chuyển đổi trình làm việc định thay đổi mức tín hiệu đầu DAC Vì vậy, DAC có thời gian xác lập nhỏ tốc độ chuyển đổi lớn tạo tín hiệu cao tần, thời gian xác lập nhỏ cần thiết cho việc thay đổi xác mức điện áp đầu free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 37 lythanhthuan@free4vn.org + Độ phân giải đầu ra: Độ phân giải tỉ số giá trị cực tiểu với giá trị cực đại điện áp đầu Về trị số tỉ số tương ứng tỉ số giá trị cực tiểu giá trị cực đại tín hiệu số đầu vào - Vào, tín hiệu số (DIO) Vào tín hiệu số thường ghép nối với hệ thống PC DAQ tới quy trình điều khiển, tạo mô hình kiểm tra gửi chúng tới thiết bị ngoại vi Trong số trường hợp, tham số quan trọng gồm số đường digital sử dụng, tốc độ lấy liệu từ liệu digital nguồn đường khả truyền đường ứng dụng phổ biến DIO truyền liệu máy tính thiết bị liệu xử lý, máy in + Phần mềm (Software): Phần mềm chuyển đổi PC thiết bị phần cứng DAQ giúp thu nhận liệu, phân tích hiển thị Phần cứng DAQ phần mềm tác dụng phần cứng DAQ với phần mềm chất lượng tác dụng Đa phần ứng dụng DAQ sử dụng phần mềm điều khiển Phần mềm điều khiển lớp phần mềm tác động trực tiếp lên ghi phần cứng DAQ để quản lý hoạt động ghi hợp thành thể thống với tài nguyên máy tính, với ngắt xử lý, DMA nhớ Phần cứng DAQ, máy tính phần mềm ngày phát triển tinh vi phức tạp, điều cho thấy tầm quan trọng giá trị phần mềm điều khiển tốt + Phần mềm ứng dụng: Phần mềm ứng dụng phần mềm điều khiển để điều khiển phần cứng DAQ Lợi phần mềm ứng dụng chúng phân tích làm tăng hiệu phần mềm điều khiển Phần mềm ứng dụng kết hợp điều khiển thiết bị đo lường (GPIB, RS-232, and VXI) thu nhận liệu Phần mềm ứng dụng truyền thống chương trình C, LabVIEW, phần mềm free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 38 lythanhthuan@free4vn.org ứng dụng với chương trình đồ hoạ giúp phát triển hoàn thiện thiết bị đo lường, kết thu điều khiển ứng dụng Xử lý tín hiệu lọc nhiễu: - Lọc số (Digital Filtering): Thiết kế lọc tương tự phận quan trọng việc thiết kế mạch điện tử Nhưng việc thiết kế bô lọc thường dành riêng cho chuyên gia Bởi vì, yêu cầu kiến thức toán học chuyên sâu phải hiểu biết tiến trình phức tạp hệ thống để tiến hành lọc Các công cụ xử lý tín hiệu số lấy mẫu đại thực thay cho việc lọc tín hiệu tương tự việc lọc số ứng dụng mà yêu cầu tính mềm dẻo lập trình Đó ứng dụng bao gồm âm thanh, viễ thông, địa lý y tế Lọc số có thuận lợi so với lọc lọc tương tự là: - Đó phần mềm lập trình - Chúng ổn định dự đoán - Chúng không bị lệch nhiệt độ, độ ẩm không yêu cầu thành phần xác - Nó có tỷ lệ thực thi cao Ta sử dụng lọc số LabView để điều khiển thông số bậc lọc, tần số, số lượng lớn dao động Các VI lọc số bao gồm tính toán, quản lý nhớ lọc liệu thời bên trong, người sử dụng quan tâm đến Vì vậy, người sử dụng không cần phải chuyên gia việc lọc số lý thuyết lọc số để xử lý liệu free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 39 lythanhthuan@free4vn.org Lý thuyết trạng thái lấy mẫu bạn xây dựng lại tín hiệu liên tục theo thời gian từ phần tử rời rác Tương tự lấy mẫu khoảng trống mà tần số lấy mẫu lần mà có tần số lớn thời gian tín hiệu Cho r ằng bạn lấy mẫu tín hiệu theo thời gian thời điểm t mà thông tin Tham số t khoảng thời gian lấy mẫu Ta thu tốc độ lấy mẫu tần số lấy mẫu fs từ khoảng thời gian lấy mẫu: fs = t Điều có nghĩa theo lý thuyết lấy mẫu, tần số cao thf hệ thống số xử lý là: f Nyq = fs Các thành phần tần số cao mà hệ thống xử lý biết đến tần số Nyquist Điều áp dụng cho lọc số Vi dụ, khoảng thời gian lấy mẫu là: t =0.0001 s Tần số lấy mẫu là: Fs=1.000 Hz Và tần số cao mà hệ thống xử lý FNyq= 500Hz Các dạng phương pháp lọc mà dựa sở kỹ thuật thiết kế lọc là: - Smoothing windows free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 40 lythanhthuan@free4vn.org - Infinite impulse response (IIR) recursive digital filters - Finite impulse response (FIR) nonrecursive digital filters - Nonlinear Ví dụ thiết kế lọc IIR: Modul DSC (Datalogging and Supervisory Control ) có dạng VI lọc đệ quy: Butterworth, Chebyshev, Inverse Chebyshev, Chebyshev II, Elliptic, Bessel Mỗt dạng lọc có yếu tố bản, cấu hình thường sử dụng:lowpass, highpass, bandpass, bandstop (hoặc notch) Các thông số lọc ta điều khiển thành phần tần số thấp cao hơn, bậc lọc, độ gợn dải thông tính theo deciben, độ gợn suy giảm stopband Ta hiển thị hàm phổ theo tuyến tính theo deciben, hình minh họa: Block Diagram sau xác định phổ thu lọc Sơ đồ xử lý liệu thông qua lọc cường độ giai đoạn thu tín hiệu Các lọc thường sử dụng cấu trúc case để thiết kế Các tín hiệu thu từ cấu trúc case trả lại hệ thống Các hàm chuyển đổi hệ thống phù hợp với tín hiệu thu thông qua biến đổi Fourier Bởi từ cấu trúc Case đầu tín hiệu trả lại, ta tìm thấy hàm chuyển với biến đổi Fourier Một nửa thông tin dư thừa Do ta cần xử lý free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 41 lythanhthuan@free4vn.org nửa thông tin sau Real FFT Thông tin cường độ bước trở nên dễ xử lý so với thành phần thực ảo FFT, đo ta sử dụng VI 1D Rectangular to Polar để thu cường độ bước Cuối cùng, xử lý bước chuyển sang độ chuyển cường độ sang dêciben free4vn.org -ebooks software film game direct link dientuvietnam.net 42 ... trình LabVIEW nằm Functions Structures Palette For Loop For Loop Loop Count Numerical Input cấu trúc lặp thực sơ đồ bên Numerical Output số lần định trước Để truy cập For Loop ta Hình I.13: For. .. (;) Ví dụ minh họa Formula Node có dạng hình I.16 Để truy cập Formula Node ta chọn: Functions StructuresFormula Node Các toán tử hàm dùng bên Formula Node liệt kê cửa sổ Help Formula Node SubVI... Functions Structures Sequence -Formula Node Formula Node cấu trúc dùng để thực dãy công thức toán học bên Khi dùng Formula Node ta vào công thức trực tiếp Hình I.16: Formula Node Block diagram nhờ