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 1.1 Phần mềm LabView .2 1.2 Các ứng dụng LabView CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐỌC KÊNH VÀO TƯƠNG TỰ (AI) SỬ DỤNG MODULE NI USB 6008 TRÊN PHẦN MỀM LABVIEW 13 2.1 Giao diện chương trình viết phần mềm labview 13 2.2 Kết mô 15 CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM LABVIEW - CẢM BIẾN LM 35 VÀ CẢM BIẾN EE 820 Khái quát phần mềm LabView 1.1 Phần mềm LabView Hình 1.1 Biểu tượng phần mềm Labview LabView “ viết tắt nhóm từ Laboratory Virtual Instrumentation Engineering workbench phần mềm máy tính phát triển cơng ty National Instruments, Hoa Kì Labview biết đến ngơn ngữ lập trình hồn tồn khác so với ngơn ngữ lập trình truyền thống Pascal, C…Bằng cách diễn đạt ý tưởng thông qua hình ảnh trục quan mơi trường soạn thảo, Labview gọi với tên khác lập trình G, nghĩa Graphical( đồ họa) Cũng khác biệt mà LabView giúp cho việc lập trình trở nên đơn giản hết, đặc biệt LabView phù hợp kĩ sư, nhà khoa học, hay giáo viên Chính đơn giản, dễ học, dễ nhớ giúp cho LabView trở thành công cụ phổ biến ứng dụng thu thập liệu từ cảm biến, phát triển thuật tốn, điều khiển thiết bị phòng thí nghiệm giới Về mặt kỹ thuật, LabView dùng để lập trình chương trình máy tương tự ngơn ngữ lập trình dựa chữ C, Visual Basic, Pascal,… Đồng thời LabView hỗ trợ kỹ sư, nhà khoa học sinh viên,… xây dựng thuật toán cách nhanh, gọn, sáng tạo dễ hiểu nhờ khối hình ảnh có tính gợi nhớ cách thức hoạt động theo kiểu dòng liệu từ trái qua phải Các thuật tốn sau áp dụng lên mạch điện cấu chấp hành thực nhờ vào việc kết nối hệ thống thật với LabView thông qua nhiều chuẩn giao tiếp chuẩn giao tiếp RS232, chuẩn USB, chuẩn giao tiếp mạng TCP/IP…Vì LabView ngôn ngữ giao tiếp đa kênh ” (Nguyễn Bá Hải, Lập trình Labview) LabView hỗ trợ hầu hết hệ điều hành Windowns, Linux, MacOS,…và tiện cho người lập trình hệ điều hành khác Trong Labview có cửa sổ, cửa sổ Block Diagram cửa sổ Front Panel Trong đó: Cửa sổ màu đen chứa điều khiển(controller) hiển thi(indicator) Hình 1.2 Front Panel(kiểu bảng trực quan) Cửa sổ màu trắng chứa Funcition Hình 1.3 Block Diagram( giao tiếp) 1.2 Các ứng dụng LabView “LabView sử dụng lĩnh vực đo lường, tự động hóa, điện tử, robotics, vật lý, tốn học… -LabView giúp kết nối cảm biến, cảm biến với máy tính -LabView sử dụng để xử lý kiểu liệu tín hiệu tương tự(analog), tín hiệu số(digital), hình ảnh(vision), âm thanh(audio) -LabView hỗ trợ giao thức giao tiếp khác RS232, RS485, TCP/IP, PCI,… Phát triển nhanh với cơng nghệ Express”.(Nguyễn Bá Hải, Lập trình Labview).) Khái quát NI USB 6008 cảm biến LM35, cảm biến EE 820 1.2.1 Card NI USB 6008 Card USB 6008 có khả đọc kênh analog vào card( dộ phân giải14 bit, 48kS/s) Xuất analog, 12 kênh xuất, nhập tín hiệu số (digital I/O), đếm 32 bit Kết nối với máy tính để bàn (deskop) máy tính xách tay USB 6008 sử dụng cho phần mềm Labview, LabWindowns/CVI…tương thích với NI-DAQmx driver software NI labview signxpress software USB 6008 đo tín hiệu analog cảm biến Thông số kĩ thuật USB 6008 sau: Hình 1.4 Card USB 6008 Hình 1.5 Cấu tạo NI USB 6008 Gồm phần: xử lí tín hiệu, nối bắt vít, nhãn dán, cáp( đánh số thứ tự từ đến 4) Bộ nối bắt vít gồm 32 bao gồm tín hiệu vào số, vào tương tự, vào xung, nguồn 5V, 2.5V, GND Hình 1.6 Các đầu nối bắt vít USB 6008 Và thông số kĩ thuật 6008 Bảng Thông số kĩ thuật USB 6008 Thông số chung Chuẩn kết nối Hỗ trợ hệ điều hành Kiểu đo Họ DAQ Đọc tín hiệu analog Số kênh Tốc độ lấy mẫu Độ phân giải Trích mẫu đồng thời Ngưỡng điện áp giới hạn lớn Độ xác Ngưỡng điện áp nhỏ Độ xác Số giới hạn Bộ nhớ tích hợp ON-Board Xuất tín hiệu analog Số kênh Tốc độ cập nhật Độ phân giải Ngưỡng điện áp giới hạn lớn Độ xác Nghưỡng điện áp giới hạn nhỏ Độ xác Tín hiệu điều khiển dòng điện (kênh/tổng) Các chân xuất nhập tín hiệu số Số kênh Timing Logic levels Ngưỡng điện áp giới hạn vào lớn Ngưỡng điện áp giới hạn lớn Dòng điện vào Bộ lọc vào lập trình Output current flow Dòng điện(kênh/tổng) Bộ đếm hẹn Số đếm/ hẹn USB Windowns, Linux, MacOs Điện áp xung Bseries 8SE/4DI 48kS/s 14 bits Không -10 đến 10V 138mV -1 37,5mV 512 B 150S/s 12 bits 5V 7mV 0,5mV 7mV 5mA/10mA 12DIO Software TTl 5V 5V Sinking/Sourcing Không Sinking/Sourcing 8,mA/102mA Dộ phân giải Tần số nguồn lớn Độ rộng xung vào nhỏ Mức logic Ngưỡng cực đại Độ ổn định Cho phép thực nhớ tạm Tác động(triggering) Kích thước Card NI- 6008 Dài Rộng Cao Đầu nối vào 32 bits 5MHz 100ns TTL 5V 50 ppm Có Digital 8,51cm 8,18cm 2,31cm Dùng tuavit đóng mở dễ dàng Ưu, nhược điểm ứng dụng Ưu điểm: + Tiện dụng dễ quan sát, nhiệt độ hiển thị trực tiếp lên giao diện mà ta lập trình sẵn + Thực giao tiếp với máy tính qua cổng USB với thời gian lấy mẫu nhanh, độ xác cao + Truy xuất liệu, phân tích, hiển thị liệu đồ họa trực quan người dùng(hình ảnh quan sát) + Thực dễ dàng phòng thí nghiệm, gia đình nơi cơng cộng) + Ứng dụng chạy nhiều hệ điều hành khác windowns, Linux, MacOS Nhược điểm + Ứng dụng cần phải lập trình máy tính,vì u cầu người lập trình phải có hiểu biết loại cảm biến nhiệt độ hiểu biết vềphần mềm labview + Giá thành USB 6008 cao, nhiều người khơng có điều kiện để sở hữu chúng + Trước tín hiệu đưa vào máy tính USB 6008 ta phải chuẩn hóa tín hiệu cho phù hợp với tín hiệu chuẩn USB máy tính, khơng gây ảnh hưởng đến chúng + Ngoài Labview ta phải cài thêm phần mềm để kết nối từ USB vào máy tính, NI-DAQmx base 1.2.2 Cảm biến đo nhiệt độ LM35 * Cấu tạo LM35 cảm biến nhiệt độ analog Nhiệt độ xác định cách đo hiệu điện ngõ LM35 Sơ đồ chân LM35 sau: Hình 1.7 Cấu tạo LM35 Chân 1: Chân nguồn Vcc Chân 2: Đầu Vout Chân 3: GND Một số thơng số LM35: Cảm biến LM35 cảm biến nhiệt mạch tích hợp xác cao mà điện áp đầu tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Chúng không yêu cầu cân chỉnh ngồi vốn chúng cân chỉnh 10 Đặc điểm cảm biến LM35 + Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V + Độ phân giải điện áp đầu 10mV/oC + Độ xác cao 25 C 0.5 C + Trở kháng đầu thấp 0.1 cho 1mA tải Dải nhiệt độ đo LM35 từ -55 C - 150 C với mức điện áp khác Xét số mức điện áp sau : - Nhiệt độ -55 C điện áp đầu -550mV - Nhiệt độ 25 C điện áp đầu 250mV - Nhiệt độ 150 C điện áp đầu 1500mV Tùy theo cách mắc LM35 để ta đo giải nhiệt độ phù hợp Đối với hệ thống đo từ đến 150 Chi tiết bạn xem datasheet Tính tốn nhiệt độ đầu LM35 Việc đo nhiệt độ sử dụng LM35 thông thường sử dụng cách LM35 - > ADC - > Vi điều khiển Như ta có: U= t.k u điện áp đầu t nhiệt độ môi trường đo ,k hệ số theo nhiệt độ LM35 10mV/1 độ C 1.2.3 Cảm biến đo nồng độ khí CO2 EE 820 Các thơng số cấu tạo cảm biến: 11 Hình 1.8 Các thông số cua cảm biến EE 820 Hình 1.9 Cấu tạo EE 820 12 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐỌC KÊNH VÀO TƯƠNG TỰ (AI) SỬ DỤNG MODULE NI USB 6008 TRÊN PHẦN MỀM LABVIEW 2.1 Giao diện chương trình viết 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 nồng độ CO2 vượt 1000ppm, đèn chuyển sang màu xanh Hình 2.2 Cảm biến EE 820 đèn báo 13 : Cảm biến đo nhiệt độ LM 35 : Đèn báo chuyển sang màu vàng nhiệt độ vượt 100 độ Hình 2.3 Cảm biến LM 35 đèn báo b) Chương trình giám sát Hình 2.4 Chương trình giám sát 2.2 Kết mơ 14 Khi chạy chương trình, ta thấy nồng độ khí CO2 >1000ppm đèn báo chuyển màu xanh cảnh báo Nhiệt độ vượt 100C đèn báo chuyển màu vàng cảnh báo nhiệt Hình 2.5 Kết xem giao diện giám sát 15