H 3.34: Lu đồ quá trình lu trữ dữ liệu
Trong LabVIEW thỡ việc ghi dự liệu vào file trong bộ nhớ của mỏy tớnh được thực hiện ghi dưới 3 dạng dữ liệu sau:
- Dưới dạng mó ASCII, ở dạng này thỡ file được lưu trữ sẽ được đọc bởi rất nhiều phần mềm khỏc nhau
- Dưới dạng mó Binary
- Dưới dạng datalog file, ở dạng này thỡ chỉ cú LabVIEW mới mở được Do vậy để việc mở file được thuận tiện thỡ ta dựng dạng file là mó ASCII khi cất dữ liệu vào bộ nhớ của mỏy tớnh.
- Các bớc thực hiện khi lu trữ dữ liệu:
+Khi cần cất một dữ liệu nào đú ta nhấn nỳt SAVE, ngay sau đú hộp thoại chọn đường dẫn sẽ xuất hiện, khi đú chỳng ta chọn đường dẫn cho file cần ghi và đặt tờn cho file
NHẤN NUT SAVE HIỆN HỘP THOẠI CHỌN ĐƯƠNG DẪN GHI TấN FILE TRÙNG TấN FILE CŨ
HỎI Cể XểA FILE CŨ KHễNG
GHI FILE TIẾP TỤC
+Vỡ dữ liệu thu được là dạng mảng số mà số liệu ghi vào file là dạng chuỗi do vậy ta cần phải chuyển đổi dữ liệu từ dạng mảng sang dạng chuỗi rồi mới thực hiện việc ghi vào file.
Trong đú cú sử dụng cỏc hàm sau:
- Hàm Open/creat/replace file để mở file chứa dữ liệu
- Hàm Array to spreadsheet string để chuyển dữ liệu từ kiểu mảng thành dạng chuỗi
- Hàm Write file để thực hiện việc ghi file
- Hàm Close dile để đúng file sau khi đó ghi xong - Hàm bỏo lỗi khi cú lỗi xảy ra
Dưới đõy là block digram
H 3.35: Sơ đồ khối của quá trình lu trữ dữ liệu 3.5.5. Đọc dữ liệu từ một file
H3.36: Lu đồ quá trình đọc dữ liệu
-Các bớc đọc dữ liệu:
+ Muốn mở một file thỡ trước tiờn ta nhấn nỳt Recall để chạy chương trỡnh đọc file, khi đó hộp thoại chọn đường dẫn của file sẽ xuất hiện để ta chọn file cần mở để thực hiện việc đọc dữ liệu
+Sau khi đọc dữ liệu từ file thỡ sẽ hiển thị dữ lịờu lờn màn hiển thị , kết thỳc quỏ trỡnh đọc file.
H3.37: Sơ đồ khối của quá trình đọc dữ liệu
Dưới đõy là block diagram của chương trỡnh đọc file Trong đú sử dụng những hàm sau
- Hàm Open/Create/Replace file để mở một file cần đọc dữ liệu - Hàm Read file để đọc dữ liệu từ file vừa mở
- Hàm Close file để đúng file khi mà quỏ trỡnh đọc dữ liệu đó xong - Hàm bỏo lỗi khi cú lỗi xảy ra
Nhấn nỳt Recall Mở file Đọc dữ liệu Hiển thị Đúng file Stop
- Hàm String subset dựng để chọn cỏc thành phần cần hiển thị
- Hàm Fraxt/Exp string to number để chuyển đổi dữ liệu từ dạng chuỗi sang dạng số để hiển thị.
- Đánh giá kết quả
-Sau khi đặt định dạng cho thiết bị phần cứng thỡ ta tiến hành chạy thử thỡ thu được kết quả như sau:
+ Chức năng chọn thang đo hoạt động tốt + Chức năng chọn chế độ hoạt động tốt
+ Chức năng cất giữ kết quả vào một file trong bộ nhớ + Chức năng đọc dữ liệu từ một file trong bộ nhớ
+ Ta tiến hành đo các giá trị điện áp, dòng điện, điện trở bằng Multimeter số và so sánh với kết quả đo bằng thiết bị ảo ta thu đợc bảng các giá trị sau:
Bảng 3.1: Bảng giá trị đo các đại lợng tơng ứng giữa thiết bị thật và ảo
Giá trị đo bằng Multimeter số Giá trị đo bằng thiết bị ảo
Uxoay chiêu= 220V 217.96 V
Uxoay chiêu= 24V 23 V
Umôt chiêu= 9V 8.9437 V
Umôt chiêu= 3V 2.9577 V
Ixoay chiêu=2A 2A
Ixoay chiêu= 0.5A 0.5A
R=10kΩ 9675.3445Ω
R= 500Ω 479.4532 Ω
- Thiết kế cỏc thiết bị bằng LabVIEW chỉ là mụ phỏng một thiết bị thật, nhưng mọi hoạt động của nú đều giống với thiết bị thật. Nhưng do thiết bị này hoạt động cũn dựa vào Card DAQ, giới hạn của Card thu thập này vẫn cũn cú những hạn chế về giải đo, do vậy chỳng ta cần cú một mạch mở rộng thang đo bờn ngoài. Trong thời gian thiết kế cú chế tạo mạch mở rộng thang, nhưng do
cỏc linh kiện cú độ sai số rất cao, cho nờn khụng đảm bảo về độ chớnh xỏc của tớn hiệu khi thu thập. Nên có sự sai số giữa các giá trị đo bằng thiết bị thật và thiết bị ảo. Khi đó ngoài chức năng có thể đo giá trị các đại lợng nh một thiết bị thật thì thiết bị ảo còn có khả năng đánh giá, kiểm tra độ chính xác sự hoạt động của thiết bị thật một cách tơng đối thông qua sai số đo giữa hai thiết bị.
3.6.2. Tính sai số của hệ thống ảo
Trong trường hợp tớnh sai số của phộp đo bằng thiết bị đo ảo vạn năng vì cỏc thiết bị đo được đặt trong phũng kớn cú cỏch ly với mụi trường xung quanh nờn ta chỉ xột đến sai số hệ thống do thiết bị đo và mỏy múc đo cú sai số.
-Sai số của cả hệ thống thiết bị được tớnh theo cụng thức sau: = ∑=n 1 i 2 i γ γ (3-1) Trong đú γ : là sai số của cả hệ thống
γi : là sai số của từng khõu
- Sai số của khõu mở rộng thang đo: bao gồm + Sai số của LM741: là những sai số sau
γKD = γ 2G+γ2nhietnhieu +γ 2zero+γ2dongpha (3-2) Trong đú thỡ γzero cú thể điều chỉnh được, nờn ta coi như bằng khụng
γdongpha cũng khụng đỏng kể
γnhietnhieu = C.∆T/Uvào max =15.10-6(150+65)/ Uvao max với Multimeter thỡ γnhietnhieu=0,108%
a d (1 a) K dK G = + − β β γ (3-3) vỡ G=Kβ/(1+Kβ) với K:hệ số khuyếch đại
β: hệ số phản hồi a Kβ + = 1 1 (3-4) vỡ hệ số K=2.105 rất lớn nờn a ≈ 0 cuối cựng ta cú γG =dββ (3-5) vỡ trong mạch khuyếch đại ta dựng là khuyếch đại đảo và chọn
được những điện trở cựng đặc tớnh cú γR= 1% γG =γR1+γR2= 2%
+ Sai số của cỏc điện trở mạch phõn ỏp
Trong mạch mở rộng ta dựng điện trở để tạo mạch phõn ỏp, do vậy sai số trong mạch phõn ỏp được tớnh như sau
H 3.40: Sơ đồ mạch phân áp 2 2 2 1 R R R γ γ γ = + (3-6) với cỏc điện trở được dựng trong mạch thỡ sai số là :0,2%, do đú ta cú
γR = 12+12 = 2≈1,4%
- Sai số của Card DAQ
Với Card DAQ thỡ chuyển đổi ADC là 12bit nờn sai số của nú là: 12
2 5
=
DAQ
γ trong đú 5 là điện ỏp toàn giải γDAQ=0,0012%
- Sai số của phần mềm LabVIEW: đối với phần mềm thỡ sai số được coi như là khụng đỏng kể
Cuối cựng ta tớnh được sai số của từng thiết kế như sau: R1
% 45 , 2 108 , 0 0012 , 0 2 4 , 1 2+ 2+ 2+ 2 ≈ = Multimeter γ
Với những linh kiện cú độ chớnh xỏc khụng cao cho nờn sai số khi tớnh toỏn và thiết kế mạch mở rộng khoảng đo là rất lớn, làm cho sai số của cả hệ thống cũng lớn. Để khắc phục những điểm trờn thỡ khi thiết kế chỳng ta nờn chọn những linh kiện sao cho cú độ chớnh xỏc cao.
Kết luận và đề nghị Kết luận
Sau thời gian thực hiện đề tài: “ Thiết kế thiết bị đo ảo vạn năng bằng phần mềm Labview” bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với sự hớng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Ngô Trí Dơng và các thầy cô giáo trong bộ môn đến nay tôi đã hoàn thành đề tài.
-Trong đồ án đã tìm hiểu, nghiên cứu về cơ sở lý thuyết của kỹ thuật đo lờng
+ Cấu trúc, thành phần, yếu tố cơ bản trong kỹ thuật đo. + Cách xác định sai số.
+ Xử lý kết quả và đa ra một vài ví dụ về xử lý kết quả trong quá trình thu thập đo lờng số liệu.
+ Dụng cụ đo lờng.
- Đồ án đã nghiên cứu về nguyên lý lập trình, cấu trúc cơ bản, ứng dụng của phần mềm Labview. Một phần mềm đợc ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật đo lờng. Từ đó làm cơ sở cách thức thu thập số liệu, chế độ hoạt động, sơ đồ, cấu trúc của Card giao diện DAQ- PCI 6024E
- Đồ án đã thiết kế đợc mạch mở rộng thang đo cho Multimeter để đo các thông số: điện áp, dòng điện, điện trở có thể thực hiện đợc trên thiết bị ảo. - Thiết kế đợc phần mềm, chơng trình thiết bị ảo:
+ Phần chơng trình.
+ Hoạt động của phần mềm. + Công thức đo các đại lợng.
+ Các chức năng bảo toàn, đọc dữ liệu và lu dữ liệu. + Cách tính sai số của cả hệ thống ảo
- Từ các giá trị đo các đại lợng bằng thiết bị ảo ta còn có thể so sánh với giá trị đo bằng thiết bị thật. Khi đó ta có thể đánh giá đợc chất lợng, khả năng hoạt động của thiết bị đo thật.
Trong quỏ trỡnh chạy thử thỡ tất cả cỏc thiết bị đều hoạt động tốt theo đỳng như yờu cầu đề ra của nhiệm vụ thiết kế đồ ỏn.
Cỏc chương trỡnh thiết kế đều dựa trờn phần mềm và là thiết bị ảo, cho nờn là cú tớnh ưu việt và cú khả năng ứng dụng rất cao trong cỏc phũng thớ nghiệm. Điều đú thể hiện được một điều rằng, khả năng ứng dụng của LabVIEW là rất lớn trong lĩnh vực thiết kế cỏc thiết bị ảo dựa trờn cấu tạo và nguyờn lớ hoạt động của thiết bị thật. Qua đú cũng thấy được rằng LabVIEW rất cần thiết cho ngành đo lường núi riờng và cho cỏc ngành điện, điện tử núi chung.
Chỉ cần một thiết bị Card DAQ, một thiết bị ảo được xõy dựng bằng LabVIEW và một mạch mở rộng thang đo bờn ngoài thỡ ta cú thể ứng dụng đ- ợc vào trong thực tế. Trong thời đại vi tớnh ngày nay thỡ tớnh hữu ớch của phần mềm Labview càng rộng rói, ta cú thể nhập số liệu và đo kết quả , lấy kết quả từ một nơi xa mà khụng nhất thiết phải ở tại nơi đo vỡ cú thể thụng qua mạng Internet. Đú chớnh là một ứng dụng quan trọng của cỏc thiết bị dựng phần mềm này.
Ngoài ra chỉ với những thiết bị như vậy với giỏ thành rất nhỏ so với thiết bị thực tế thỡ ta đó cú một thiết bị mà cú cựng chức năng như thiết bị thật mà nú mụ phỏng.
Về mặt kinh tế thỡ việc thiết bị được thiết kế bằng LabVIEW cú giỏ thang kinh tế nhỏ hơn nhiều so với giỏ trị thiết bị thật.
Núi túm lại thỡ ứng dụng của LabVIEW, một phần mềm viết bằng ngụn ngữ đồ họa rất rộng lớn và việc lập trỡnh trở nờn khụng khú khăn lắm.
Đề nghị
Tuy nhiên do đây là một phần mềm còn mới đợc ứng dụng, kiến thức tìm hiểu còn nhiều giới hạn. Vì vậy mà đề tài không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót. Tôi rất mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn để đề tài ngày càng đợc hoàn thiện hơn.
Mục lục
Lời nói đầu...1
Chơng I Cơ sở lý thuyết về kỹ thuật đo lờng...3
1.1. Định nghĩa...3
1.2. Các đặc trng của kĩ thuật đo lờng...3
1.2.1. Tín hiệu đo lờng...3
1.2.2. Điều kiện đo ...5
1.2.3. Đơn vị đo...6
1.2.4. Thiết bị đo,phơng pháp đo và ngời quan sát...6
1.2.5. Kết quả đo...6
1.3. Sai số của phép đo...7
1.3.1. Định nghĩa...7
1.3.2. Phân loại...7
1.3.3. Tính toán sai số ngẫu nhiên ...8
1.4 Phơng pháp gia công kết quả đo...10
1.4.1.Ước lợng điểm và ớc lợng khoảng...10
1.4.2. Sai số của kết quả các phép đo gián tiếp...16
1.4.3. Cộng các sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống...17
1.4.4. Xây dựng biểu thức giải tích của đờng cong thực nghiệm...19
1.5. Dụng cụ đo lờng...26
1.5.1. Sơ đồ cấu trúc chung của dụng cụ đo lờng...26
1.5.2. Hớng phát triển của dụng cụ đo lờng...27
1.6. Kết luận chơng I...28
Chơng ii: nghiên cứu card giao diện daq pci6024e và thiết kế mạch mở rộng thang đo cho multimeter...29
2.1. Giới thiệu về Card thu thập số liệu DAQ-PCI6024E...29
2.1.1. Cấu tạo card...29
2.1.2. Nguyên lý hoạt động của Card...30
2.2. thiết kế mạch mở rộng thang đo cho multimeter...36
2.2.1.Mạch mở rộng thang đo điện áp...37
2.2.2. Mạch mở rộng thang đo dòng điện...46
2.2.3. Mạch mở rộng thang đo điện trở...47
2.3. Kết luận chơng II...51
3.1. Giới thiệu chung về phần mềm labview...52
3.1.1. ứng dụng của phần mềm Labview...52
3.1.2. Cấu trúc của một thiết bị trong Labview...54
3.1.3. Các cấu trúc cơ bản trong Labview...56
3.2. xây dựng thiết bị ảo (VI) ...63
3.2.1. Xây dựng thiết bị ảo trên phần mềm Labview...63
3.2.2. VIs (Virtual instruments)...64
3.2.3. Thứ bậc của VI...64
3.2.4. Sửa lỗi cho chơng trình...64
3.3. tổng quan về multimeter số...64
3.3.1. Các giá trị đo của Multimeter...65
3.4. thiết kế thiết bị đo ảo bằng phần mềm Labview...66
3.4.1. Sơ đồ khối của một Multimeter số...66
3.4.2. Nguyên lý hoạt động ...66
3.5. phần mềm Multimeter...68
3.5.1. Lu đồ thuật toán...68
3.5.2. Phần chơng trình...68
3.5.3. Báo tràn giới hạn đo ...73
3.5.4. Lu trữ dữ liệu vào file...74
3.5.5. Đọc dữ liệu từ một file...75
3.6.2. Tính sai số của hệ thống ảo...78
...80 Kết luận và đề nghị ...80 Kết luận...80 Đề nghị...82 Mục lục...83