BAI TAP LON DKSXTHMT THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐỌC 8 KÊNH VÀO TƯƠNG TỰ (AI) SỬ DỤNG MODULE NI USB 6008 VÀ PHẦN MỀM LABVIEW

THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐỌC 8 KÊNH VÀO TƯƠNG TỰ (AI) SỬ DỤNG MODULE NI USB 6008 VÀ PHẦN MỀM LABVIEW MỤC LỤC CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM LABVIEW CẢM BIẾN LM 35 VÀ CẢM BIẾN EE 820 2 1.1 Phần mềm LabView 2 1.2 Các ứng dụng của LabView 4 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐỌC 8 KÊNH VÀO TƯƠNG TỰ (AI) SỬ DỤNG MODULE NI USB 6008 TRÊN PHẦN MỀM LABVIEW 13 2.1 Giao diện và chương trình được viết trên phần mềm labview 13 2.2 Kết quả mô phỏng 15

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM LABVIEW - CẢM BIẾN LM 35

VÀ CẢM BIẾN EE 820 2 1.1 Phần mềm LabView 2 1.2 Các ứng dụng của LabView 4

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐỌC 8 KÊNH VÀO TƯƠNG

TỰ (AI) SỬ DỤNG MODULE NI USB 6008 TRÊN PHẦN MỀM LABVIEW

13

2.1 Giao diện và chương trình được viết trên phần mềm labview 13 2.2 Kết quả mô phỏng 15

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM LABVIEW - CẢM BIẾN LM 35

VÀ CẢM BIẾN EE 820

 Khái quát về phần mềm LabView

1.1 Phần mềm LabView

Hình 1.1 Biểu tượng phần mềm Labview

LabView là “ viết tắt của nhóm từ Laboratory Virtual Instrumentation Engineering workbench là một phần mềm máy tính được phát triển bởi công ty National Instruments, Hoa Kì Labview được biết đến là một ngôn ngữ lập trình hoàn toàn khác so với các ngôn ngữ lập trình truyền thống như Pascal, C…Bằng cách diễn đạt ý tưởng thông qua các hình ảnh trục quan trong môi trường soạn thảo, Labview còn được gọi với tên khác là lập trình G, nghĩa là Graphical( đồ họa) Cũng chính vì sự khác biệt này mà LabView đã giúp cho việc lập trình trở nên đơn giản hơn bao giờ hết, đặc biệt LabView rất phù hợp đối với kĩ sư, nhà khoa học, hay giáo viên Chính sự đơn giản, dễ học, dễ nhớ đã giúp cho LabView trở thành một trong những công cụ phổ biến trong các ứng dụng thu thập dữ liệu từ các cảm biến, phát triển các thuật toán, và điều khiển thiết bị tại các phòng thí nghiệm trên thế giới

Về mặt kỹ thuật, LabView cũng được dùng để lập trình các chương trình trên máy tương tự các ngôn ngữ lập trình dựa trên chữ như C, Visual Basic, Pascal,…

Đồng thời LabView hỗ trợ các kỹ sư, nhà khoa học và sinh viên,… xây dựng các thuật toán một cách nhanh, gọn, sáng tạo dễ hiểu nhờ các khối hình ảnh có tính gợi nhớ và cách thức hoạt động theo kiểu dòng dữ liệu lần lượt từ trái qua phải Các thuật toán này sau đó được áp dụng lên các mạch điện và cơ cấu chấp hành thực nhờ vào việc kết nối hệ thống thật với LabView thông qua nhiều chuẩn giao tiếp như chuẩn giao tiếp RS232, chuẩn USB, chuẩn giao tiếp mạng TCP/IP…Vì

vậy LabView là một ngôn ngữ giao tiếp đa kênh ” (Nguyễn Bá Hải, Lập trình

Labview)

LabView hỗ trợ hầu hết các hệ điều hành Windowns, Linux, MacOS,…và vì vậy nó rất tiện cho người lập trình trong các hệ điều hành khác nhau

Trong Labview có 2 cửa sổ, đó là cửa sổ Block Diagram và cửa sổ Front Panel Trong đó:

Cửa sổ màu đen chứa các điều khiển(controller) và hiển thi(indicator)

Hình 1.2 Front Panel(kiểu bảng trực quan)

 Cửa sổ màu trắng chứa các Funcition

Hình 1.3 Block Diagram( giao tiếp)

1.2 Các ứng dụng của LabView

“LabView được sử dụng trong các lĩnh vực đo lường, tự động hóa, cơ điện tử, robotics, vật lý, toán học…

-LabView giúp chúng ta kết nối bất kỳ cảm biến, và bất kỳ cảm biến nào với máy tính

-LabView có thể được sử dụng để xử lý các kiểu dữ liệu như tín hiệu tương tự(analog), tín hiệu số(digital), hình ảnh(vision), âm thanh(audio)

-LabView hỗ trợ các giao thức giao tiếp khác nhau như RS232, RS485, TCP/

IP, PCI,…

Phát triển nhanh với công nghệ Express”.(Nguyễn Bá Hải, Lập trình

Labview).)

 Khái quát về NI USB 6008 và cảm biến LM35, cảm biến EE 820

1.2.1 Card NI USB 6008

Card USB 6008 có khả năng đọc 8 kênh analog vào card( dộ phân giải14 bit, 48kS/s) Xuất 2 analog, 12 kênh xuất, nhập tín hiệu số (digital I/O), bộ đếm 32 bit Kết nối với máy tính để bàn (deskop) hoặc máy tính xách tay USB 6008 sử dụng được cho phần mềm Labview, LabWindowns/CVI…tương thích với NI-DAQmx driver software và NI labview signxpress software USB 6008 có thể đo tín hiệu analog của bất kì cảm biến nào Thông số kĩ thuật của USB 6008 như sau:

Hình 1.4 Card USB 6008

Hình 1.5 Cấu tạo NI USB 6008

Gồm 4 phần: bộ xử lí tín hiệu, bộ nối bắt vít, nhãn dán, cáp( đánh số thứ tự từ

1 đến 4)

Bộ nối bắt vít gồm 32 bao gồm các tín hiệu vào ra số, vào ra tương tự, vào xung, nguồn 5V, 2.5V, GND

Hình 1.6 Các đầu nối bắt vít của USB 6008

Và dưới đây là các thông số kĩ thuật cơ bản của 6008

Bảng 1 Thông số kĩ thuật cơ bản của USB 6008 Thông số chung

Hỗ trợ hệ điều hành Windowns, Linux, MacOs

Đọc tín hiệu analog

Ngưỡng điện áp giới hạn lớn nhất -10 đến 10V

Ngưỡng điện áp nhỏ nhất -1 1

Số giới hạn

Bộ nhớ tích hợp ON-Board 512 B

Xuất tín hiệu analog

Số kênh

Ngưỡng điện áp giới hạn lớn nhất 0 5V

Nghưỡng điện áp giới hạn nhỏ nhất 0,5mV

Tín hiệu điều khiển dòng điện

(kênh/tổng)

5mA/10mA

Các chân xuất nhập tín hiệu số

Ngưỡng điện áp giới hạn vào lớn nhất 0 5V

Ngưỡng điện áp giới hạn ra lớn nhất 0 5V

Bộ lọc vào lập trình được Không

Output current flow Sinking/Sourcing

Dòng điện(kênh/tổng) 8,mA/102mA

Bộ đếm và bộ hẹn giờ

Số bộ đếm/ hẹn giờ

Độ rộng xung vào nhỏ nhất 100ns

Cho phép thực hiện nhớ tạm Có

Tác động(triggering) Digital

Kích thước Card NI- 6008

 Ưu, nhược điểm của ứng dụng

 Ưu điểm:

+ Tiện dụng vì dễ quan sát, nhiệt độ được hiển thị trực tiếp lên trên giao diện

mà ta đã lập trình sẵn

+ Thực hiện giao tiếp với máy tính qua cổng USB với thời gian lấy mẫu nhanh, độ chính xác cao

+ Truy xuất dữ liệu, phân tích, hiển thị dữ liệu bằng đồ họa trực quan người dùng(hình ảnh quan sát)

+ Thực hiện dễ dàng ở trong phòng thí nghiệm, gia đình cũng như tại nơi công cộng)

+ Ứng dụng này có thể chạy trên nhiều hệ điều hành khác nhau như windowns, Linux, MacOS

 Nhược điểm

+ Ứng dụng này cần phải lập trình trên máy tính,vì vậy yêu cầu người lập trình phải có hiểu biết về các loại cảm biến nhiệt độ cũng như hiểu biết vềphần mềm labview

+ Giá thành của USB 6008 khá cao, do vậy nhiều người không có điều kiện

để sở hữu chúng

+ Trước khi tín hiệu được đưa vào máy tính cũng như USB 6008 ta phải chuẩn hóa tín hiệu sao cho phù hợp với tín hiệu chuẩn của USB và máy tính, nếu không sẽ gây ảnh hưởng đến chúng

+ Ngoài Labview ta phải cài thêm phần mềm để kết nối từ USB vào máy tính,

đó là NI-DAQmx base

1.2.2 Cảm biến đo nhiệt độ LM35

* Cấu tạo

LM35 là một cảm biến nhiệt độ analog

Nhiệt độ được xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ ra của LM35 Sơ đồ chân của LM35 như sau:

Hình 1.7 Cấu tạo LM35

Chân 1: Chân nguồn Vcc

Chân 2: Đầu ra Vout

Chân 3: GND

 Một số thông số chính của LM35:

Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện

áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Chúng cũng không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh

Đặc điểm chính của cảm biến LM35

+ Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V

+ Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/oC

+ Độ chính xác cao ở 25 C là 0.5 C

+ Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải

Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ -55 C - 150 C với các mức điện áp ra khác nhau Xét một số mức điện áp sau :

- Nhiệt độ -55 C điện áp đầu ra -550mV

- Nhiệt độ 25 C điện áp đầu ra 250mV

- Nhiệt độ 150 C điện áp đầu ra 1500mV

Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp Đối với hệ thống này thì đo từ 0 đến 150 Chi tiết các bạn có thể xem trong datasheet của nó

Tính toán nhiệt độ đầu ra của LM35

Việc đo nhiệt độ sử dụng LM35 thông thường chúng ta sử dụng bằng cách

LM35 - > ADC - > Vi điều khiển

Như vậy ta có:

U= t.k

u là điện áp đầu ra

t là nhiệt độ môi trường đo ,k là hệ số theo nhiệt độ của LM35 10mV/1 độ C

1.2.3 Cảm biến đo nồng độ khí CO2 EE 820

Các thông số cơ bản và cấu tạo của cảm biến:

Hình 1.8 Các thông số cơ bản cua cảm biến EE 820

Hình 1.9 Cấu tạo EE 820

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐỌC 8 KÊNH VÀO TƯƠNG

TỰ (AI) SỬ DỤNG MODULE NI USB 6008 TRÊN PHẦN MỀM LABVIEW 2.1 Giao diện và chương trình được viết trên phần mềm labview

a) Giao diện giám sát

Hình 2.1 Giao diện giám sát

:Cảm biến EE 820 đo nồng độ khí CO2

:Đèn báo hiệu cảnh báo khi nồng độ CO2 vượt quá 1000ppm, đèn sẽ chuyển sang màu xanh lá cây

Hình 2.2 Cảm biến EE 820 và đèn báo

: Cảm biến đo nhiệt độ LM 35

: Đèn báo chuyển sang màu vàng khi nhiệt độ vượt quá 100 độ

Hình 2.3 Cảm biến LM 35 và đèn báo b) Chương trình giám sát

Hình 2.4 Chương trình giám sát

2.2 Kết quả mô phỏng

Khi chạy chương trình, ta thấy nồng độ khí CO2 >1000ppm thì đèn báo chuyển màu xanh lá cây cảnh báo ngay Nhiệt độ vượt quá 100C thì đèn báo chuyển màu vàng cảnh báo quá nhiệt

Hình 2.5 Kết quả xem trên giao diện giám sát