4.1. Xây dựng các bài thí nghiệm ảo về Lý thuyết mạch dựa trên mạng máy tính và các thiết bị ảo máy tính và các thiết bị ảo
Xuất phát từ thực tế, một bài thí nghiệm Lý thuyết mạch th−ờng bao gồm một panel thí nghiệm chính và các máy đo khác nhau nh− máy phát tín hiệu, multimeter, oscilloscope,.. chúng ta thấy rằng, có thể xây dựng các bài thí nghiệm ảo Lý thuyết mạch trên mô hình mạng Client/Server kết hợp các thiết bị ảo chuyên dụng. Machine Server chứa panel thí nghiệm ảo và là nơi thao tác cơ bản cho một bài thí nghiệm. Còn Machine Client chứa th− viện thiết bị ảo và cho phép Server gọi từ xa (Remote Control) để lựa chọn các thiết bị đo l−ờng chuẩn bị cho một bài thí nghiệm. Các bài thí nghiệm ảo về Lý thuyết mạch theo mô hình Client/Server có thể đ−ợc xây dựng nh− hình 4.1.
- Machine Client: Là th− viện thiết bị ảo chuyên dụng phục vụ cho các bài thí nghiệm ảo Lý thuyết mạch. Khi đ−ợc kích hoạt giao diện ch−ơng trình sẽ có dạng nh− hình 4.2.
Về thực chất Virtual Laboratory Instruments (VLI) là một vòng lặp While Loop nhận thông điệp điều khiển từ Machine Server. Tuỳ thuộc vào các thông điệp điều khiển nhận đ−ợc, VLI sẽ kích hoạt
các thiết bị t−ơng ứng để phục vụ cho các bài thí nghiệm Lý thuyết mạch t−ơng ứng.
- Machine Server: Chứa các panel thí nghiệm Lý thuyết mạch và là
nơi thao tác, điều khiển chính để tiến hành một bài thí nghiệm Lý thuyết mạch. Khi đ−ợc kích hoạt, giao diện chính của ch−ơng trình (với tên gọi là Virtual Laboratory Electronics - VLE) sẽ xuất hiện nh− minh hoạ d−ới hình 4.3.
Nh− đã trình bày ở ch−ơng ba, panel thí nghiệm lý thuyết mạch đ−ợc xây dựng trong đồ án là kết hợp của phần mô phỏng giao diện trên LabVIEW và phần mô phỏng nguyên lý hoạt động trên EWB. Modul mô phỏng nguyên lý hoạt động của mạch trên EWB là modul ẩn đã trình bày ở ch−ơng tr−ớc. ở đây, em sẽ trình bày kỹ hơn về giao diện mô phỏng của một panel thí nghiệm Lý thuyết mạch. Panel thí nghiệm xây dựng trên LabVIEW bao gồm ba khối cơ bản: Khối ghi dữ liệu ra file, khối mô phỏng giao diện mạch thí nghiệm và khối đọc dữ liệu từ file.
Khối ghi dữ liệu ra file: Có nhiệm vụ đọc dữ liệu từ các thiết bị
phát, ghi chúng ra file text theo định dạng của PWL (đã trình bày ở ch−ơng tr−ớc) làm đầu vào của một bài thí nghiệm Lý thuyết mạch. Hình 4.4 minh hoạ Block diagram của khối ghi dữ liệu ra file.
Khối mô phỏng giao diện mạch thí nghiệm: Mô phỏng một cách
trực quan các linh kiện điện tử trên mạch thí nghiệm theo mạch nguyên lý trong EWB.
Hình 4.4: Block Diagram của SubVI Write to EWB
Hình 4.6: Mạch dao động xung 555
Khối đọc dữ liệu từ File: Có nhiệm vụ đọc dữ liệu từ file text (tạo
bởi modul Write Data trong EWB), chuẩn hoá chúng và phát tới các thiết bị đo và hiển thị trong mạng thiết bị ảo. Do các điểm dữ liệu trong file dữ liệu tạo bởi EWB đ−ợc nội suy tuyến tính, trong khi b−ớc thời gian lấy mẫu trong LabVIEW lại là hằng số cho nên dữ liệu nhận đ−ợc phải đ−ợc chuẩn hoá. Hình 4.5 minh hoạ khối đọc dữ liệu với modul chuẩn hoá là SubVI Noisuy - Sử dụng hàm
Interpolation trong Numeric Functions.
Nh− vậy quá trình điều khiển trênVLE sẽ gồm các thao tác sau: - Mở một panel thí nghiệm Lý thuyết mạch.
- Kích hoạt từ xa các thiết bị phát và thiết bị đo. - Bắt đầu một quá trình thí nghiệm.
D−ới đây, em xin minh hoạ quá trình tiến hành một bài thí nghiệm Lý thuyết mạch trên cơ sở mạng và các thiết bị ảo chuyên dụng.
- Kích hoạt VLE ở Machine Server và VLI ở Machine Client.
- Lựa chọn menu Select Panel TN trên VLE để chọn bài thí nghiệm. Trong minh hoạ này bài thí nghiệm đ−ợc chọn là mạch phát xung sử dụng IC 555. Khi này giao diện của VLE có dạng nh− sau:
Hình 4.7: VLI với thiết bị hiển thị là LS1020
- Kích hoạt từ xa thiết bị LS1020 từ VLE bằng cách chọn menu Select
Instrument Output với tên máy là Machine Client và tên thiết bị là
LS1020, khi này trên VLI máy hiện sóng ảo LS1020 sẽ đ−ợc kích hoạt để đo dạng xung trên mạch thí nghiệm (hình 4.7).
- Kích chọn menu Simulation trên VLE để bắt đầu thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm đ−ợc hiển thị ở máy hiện sóng (hình 4.7). Có thể thay đổi các tham số linh kiện trong mạch để đánh giá khả năng làm việc của IC 555.