Đồ án Tốt nghiệp nghiên cứu phần mềm labview va card pci - 1710 trong đo lường và điều khiển

bạn có NI-DAQmx và một thiết bị được hỗ trợ NI-DAQmx. Tham khảo trang Web của National Instruments tại địa chỉ ni.com/daq từ danh sách của các thiết bị được hỗ trợ NI-DAQmx. Nếu bạn không thể có NI-DAQmx hoặc một thiết bị được hỗ trợ NI-DAQmx, tham khảo sách Taking Measurements trên bảng Contents trong LabVIEW Help cho thông tin về việc sử dụng Traditional NI-DAQ (Legacy) về thu nhận dữ liệu. Trong các bài tập sau đây, bạn sẽ tạo ra một nhiệm vụ NI-DAQmx cái mà giữ liên tục một điện áp đọc và các đồ thị dữ liệu trên một đồ thị dạng sóng. a) Tạo một nhiệm vụ NI – DAQmx Trong NI-DAQmx, một nhiệm vụ là một tập hợp của một hoặc nhiều kênh, sự tính toán thời gian ( sự điều chỉnh thời điểm), sự xúc phát, và những thuộc tính khác. Luôn luôn nhận thức, một nhiệm vụ đại diện cho một phép đo hoặc sự phát sinh bạn muốn để thực hiện. Ví dụ như, bạn có thể tạo một nhiệm vụ để đo nhiệt độ từ một hoặc nhiều kênh trên một thiết bị DAQ. Hoàn thành những bước sau đây để tạo và định dạng một nhiệm vụ mà để đọc một mức điện áp từ một thiết bị DAQ. 1. Mở một VI mới. 2. Trên sơ đồ khối, lựa chọn bảng màu đầu vào Input trên bảng màu Functions. Nếu bảng màu Functions là không xuất hiện, lựa chọn View>>Functions Palette. 3. Lựa chọn DAQ Assistant Express VI, chỉ ra ở bên dưới, trên bảng màu Input và đặt nó trên sơ đồ khối. Các giới thiệu về DAQ Assistant và xuất hiện hộp thoại Create New. 4. Kích vào Analog Input để hiển thị các tuỳ chọn Analog Input. 5. Lựa chọn Voltage để tạo nhiệm vụ mới cho điện áp đầu vào tương tự . Hộp thoại hiển thị một danh sách của các kênh trên từng thiết bị DAQ thiết lập. Số lượng các kênh được liệt kê phụ thuộc vào số lượng các kênh mà bạn có trên thiết bị DAQ. 6. Trong danh sách Supported Physical Channels, lựa chọn kênh vật lý tới thiết bị nào nối tín hiệu, cũng giống như ai0, và sau đó kích vào nút Finish. DAQ Assistant mở một hộp thoại mới, chỉ ra trong hình vẽ ở phía dưới, cái mà hiển thị các tuỳ chọn cho việc định dạng kênh bạn đã lựa chọn để hoàn thành một nhiệm vụ. Hình 3.6 Định hình một nhiệm vụ được sử dụng DAQ Assistant 7. Trong mục Input Range của trang Settings, nhập 10 cho giá trị Max và nhập -10 cho giá trị Min. 8. Trên trang Task Timing, lựa chọn tuỳ chọn N Samples. 9. Nhập vào một giá trị 1000 trong hộp thoại văn bản Samples To Read. b) Kiểm tra nhiệm vụ. Bạn có thể kiểm tra nhiệm vụ để xác minh kênh bạn định dạng chính xác. Hoàn thành những bước sau đây để xác nhận rằng bạn đang thu nhận dữ liệu. Kích vào nút Test, chỉ ra ở bên dưới Xuất hiện hộp thoại DAQ Assistant. 3. Kích vào nút Start một hoặc hai lần để xác nhận rằng bạn đang thu nhận dữ liệu, và sau đó kích vào nút Close để quay trở lại DAQ Assistant. 4. Kích vào nút OK để lưu lại cấu hình hiện thời và đóng DAQ Assistant. 5. Lưu lại VI như file Read Voltage.vi trong một vị trí để có thể tiếp cận dễ dàng. c) Dữ liệu vẽ đồ thị từ một thiết bị DAQ. Bạn có thể sử dụng nhiệm vụ bạn đã tạo ra trong các bài tập trước đây để đồ thị thu nhận được dữ liệu từ một thiết bị DAQ. Hoàn thành những bước sau đây để phác họa (vẽ) lại dữ liệu từ kênh trên một đồ thị dạng sóng và thay đổi tên của tín hiệu. 1. Trên sơ đồ khối, Kích phải vào đầu ra Data và lựa chọn Create>> Graph Indicator từ thực đơn phím tắt. 2. Hiển thị giao diện và chạy VI ba hoặc bốn lần. Quan sát đồ thị dạng sóng. Voltage xuất hiện trong lời chú thích trên đồ thị dạng sóng. 3. Trên sơ đồ khối, kích phải DAQ Assistant Express VI và lựa chọn Properties từ thực đơn phím tắt để mở DAQ Assistant. 4. Kích phải vào Voltage trong danh sách của những kênh và lựa chọn Rename từ thực đơn phím tắt để hiển thị hộp thoại Rename a channel or channels. - Mẹo nhỏ: bạn cũng có thể lựa chọn tên của kênh và nhấn để hiển thị hộp thoại Rename a channel or channels. 5. Trong hộp văn bản New Name, nhập First Voltage Reading, và kích vào nút OK. 6. Kích vào nút OK để lưu lại dòng định dạng và đóng DAQ Assistant. 7. Hiển thị giao diện và chạy VI. First Voltage Reading xuất hiện trong lời chú thích trên đồ thị dạng sóng. 8. Lưu lại VI. d) Việc biên tập một nhiệm vụ NI – DAQmx. Bạn có thể thêm một kênh tới nhiệm vụ vì vậy có thể tách ra so sánh hai voltage readings. Bạn cũng có thể tuỳ biến nhiệm vụ để thu nhận được voltage readings liên tục. Hoàn thành những bước sau đây để thêm một kênh mới tới nhiệm vụ và thu nhận dữ liệu liên tục. 1. Trên sơ đồ khối, kích kép vào DAQ Assistant Express VI mở DAQ Assistant. 2. Kích vào nút Add Channels, chỉ ra ở bên dưới, và lựa chọn kênh điện áp từ thực đơn Add Channel để hiển thị hộp thoại Add Channels Task. 3. Lựa chọn bất kỳ kênh vật lý nào không sử dụng trong danh sách Supported Physical Channels, và kích vào nút OK để quay thở lại tới DAQ Assistant. 4. Đổi tên kênh Second Voltage Reading. 5. Trên trang Task Timing, lựa chọn tuỳ chọn Continuous. Khi bạn thiết lập sự điều chỉnh thời điểm và tuỳ chọn những thúc đẩy trong DAQ Assistant, những tuỳ chọn này ứng dụng vào tất cả những kênh trong danh sách của kênh. 6. Kích vào nút OK để lưu lại cấu hình hiện thời và đóng DAQ Assistant. Xuất hiện hộp thoại Confirm Auto Loop Creation. 7. Kích vào nút Yes. LabVIEW đặt một vòng lặp “ While” xung quanh DAQ Assistant Express VI và những dụng cụ chỉ dẫn đồ thị. Một nút STOP xuất hiện sơ đồ khối được truyền dây tới đầu vào STOP của DAQ Assistant Express VI. Đầu ra stopped của Express VI là truyền dây từ thiết bị đầu cuối có điều kiện của vòng lặp “ While”. Sơ đồ khối sẽ xuất hiện mô phỏng như hình 3.7 dưới đây: Hình 3.7 Sơ đồ khối đọc điện áp VI Nếu một lỗi xuất hiện hoặc bạn kích vào nút STOP trong khi VI là đang chạy, thì DAQ Assistant Express VI dừng việc đọc dữ liệu và đầu ra stopped quay thở lại một giá trị TRUE và dừng lại vòng lặp “ While”. e) Dùng trực quan so sánh hai Voltage Readings. Bởi vì bạn có hai Voltage Readings đang hiển thị trên một đồ thị, bạn có thể tuỳ biến vẽ lại để phân biệt giữa hai Voltage Readings đó. Hoàn thành những bước sau đây để tuỳ biến vẽ lại màu trên đồ thị sóng. 1. Trên bảng mặt trước, mở rộng áđường cong lời chú thích để hiển thị hai biểu đồ trên. 2. Chạy VI. Xuất hiện hai biểu đồ trên đồ thị, và hiển thị những đường cong chú thích cả những tên biểu đồ. 3. Kích phải vào First Voltage Reading trong đường cong chú thích và lựa chọn màu từ thực đơn phím tắt. Được sử dụng lựa chọn màu, lựa chọn một màu giống như màu vàng sao cho biểu đồ là dễ dàng để đọc. Thay đổi màu biểu đồ của Second Voltage Reading. 4. Lưu lại VI. 3.4.2. Giao tiếp với một thiết bị đo Những điều khiển thiết bị đo đơn giản hoá việc điều khiển thiết bị đo và giảm bớt thời gian thử chương trình phát triển bằng việc loại trừ nhu cầu để học phương thức lập trình cho mỗi thiết bị đo. Mỗi thiết bị đo là một tập hợp của những chương trình phần mềm mà điều khiển một lập trình thiết bị đo. Mỗi chương trình tương ứng để thao tác lập trình cũng giống như được định dạng, đọc đến từ, viết tới và xúc phát thiết bị đo. Sử dụng một điều khiển cho điều khiển thiết bị đo khi có thể xảy ra. National Instruments cung cấp những thousands của những điều khiển thiết bị đo nhằm mở rộng sự đa dạng của những thiết bị đo. Sử dụng NI Instrument Driver Finder để tìm kiếm và thiết lập những điều khiển thiết bị đo mà không xoá bỏ môi trường phát triển LabVIEW. Lựa chọn Help>>Find Instrument Drivers để giới thiệu người tìm ra thiết bị đo. Bạn cũng có thể gặp NI Instrument Driver Network tại địa chỉ ni.com/idnet để tìm thấy một điều khiển cho một thiết bị đo. Nếu một điều khiển là không sẵn sàng cho một thiết bị đo, bạn có thể sử dụng Instrument I/O Assistant Express VI để giao tiếp với thiết bị đo. - Chú ý: bạn sẽ có Instrument I/O Assistant và được thiết lập một thiết bị đo để sử dụng Instrument I/O Assistant Express VI. Bạn thiết lập Instrument I/O Assistant từ National Instruments Device Drivers CD. Trong các bài tập sau đây, bạn sẽ giao tiếp với một thiết bị đo. a) Lựa chọn một thiết bị đo. Trước khi bạn giao tiếp với một thiết bị đo, bạn phải lựa chọn thiết bị đo mà bạn muốn giao tiếp với nó. Hoàn thành những bước sau đây để sử dụng Instrument I/O Assistant Express VI từ đó lựa chọn một thiết bị đo. 1. Bật thiết bị đo mà bạn muốn sử dụng. Thiết bị đo phải được bật công suất để sử dụng Instrument I/O Assistant Express VI. 2. Lựa chọn Instrument I/O Assistant Express VI trên bảng mẫu Input và đặt nó trên sơ đồ khối. Xuất hiện hộp thoại Instrument I/O Assistant. 3. Kích vào nút Show Help, chỉ ra ở bên dưới, trong góc bên phải của hộp thoại Instrument I/O Assistant. Xuất hiện trợ giúp tới quyền của hộp thoại. Đỉnh cửa sổ trợ giúp chứa đựng như thế nào- để sử dụng được thông tin về Instrument I/O Assistant. Bên dưới cửa sổ trợ giúp cung cấp những trợ giúp context-sensitive về những thành phần trong hộp thoại. 4. Kích vào để chỉ tới Select Instrument trong đỉnh cửa sổ trợ giúp và sau những thiết bị đo trong cửa sổ trợ giúp để lựa chọn thiết bị đo với cái thiết bị đo mà bạn muốn giao tiếp. 5. Nếu cần sử dụng, định dạng những thuộc tính của thiết bị đo. 6. Bạn muốn cất cửa sổ trợ giúp, thì hãy kích vào nút Hide Help, chỉ ra ở bên dưới, trong góc bên phải của hộp thoại Instrument I/O Assistant. b) Thu nhận và phân tích thông tin của một thiết bị đo. Sau khi bạn lựa chọn thiết bị đo, bạn cần gửi những lệnh đến thiết bị đo để khôi phục dữ liệu. Trong những bài tập này, bạn sẽ học để sử dụng Instrument I/O Assistant Express VI để thu nhận và phân tích để nhận ra thông tin từ một thiết bị đo. Hoàn thành những bước sau đây để giao tiếp với thiết bị đo. 1. Trong hộp thoại Instrument I/O Assistant, kích vào nút Add Step và kích vào bước Query and Parse. 2. Vào *IDN? Trong hộp thoại văn bản Enter a command. *IDN? Là một câu hỏi mà đa số thiết bị đo đoán nhận. Sự đáp lại là một chuỗi số mà thiết bị đo mô tả. Nếu thiết bị đo không chấp nhận những câu lệnh này, chuyển đến để tham khảo tài liệu từ thiết bị đo về một danh sách của những câu lệnh thiết bị đo đã chấp nhận. 3. Kích vào nút Run, chỉ ra ở bên trên. Instrument I/O Assistant gửi những lệnh đến thiết bị đo, và thiết bị đo sẽ quay trở lại những thông tin mà nó nhận ra. 4. Lựa chọn ASCII only từ thực đơn kéo xuống ở dưới cột Byte index của response window để phân tích tên thiết bị đo như một chuỗi ASCII. Bạn cũng có thể sử dụng Instrument I/O Assistant để phân tích những con số ASCII và dữ liệu nhị phân. 5. Kích vào nút Parsing help, chỉ ra ở bên dưới, trong hộp thoại Instrument I/O Assistant để hiển thị thông tin về dữ liệu phân tích được. 6. Trong cột ASCII representation của response window, kích vào giá trị bạn muốn để phân tích. 7. Vào một tên từ dấu hiệu, hoặc được phân tích lựa chọn dữ liệu, trong hộp thoại văn bản. 8. Kích vào nút OK để lưu lại cấu hình hiện thời và đóng hộp thoại Instrument I/O Assistant. Tên mà bạn được vào trong hộp thoại văn bản Token name là đầu ra của Instrument I/O Assistant Express VI, chỉ ra ở bên dưới. Chương 4 Card PCI - 1710 4.1. Khái quát chung, các thông số kỹ thuật 4.1.1. Khái quát chung PCI 1710 là một card DAS đa chức năng cho bus PCI. Thiết kế mạch tiên tiến mang lại cho bạn nhiều chức năng và chất lượng cao hơn, bao gồm 5 chức năng điều khiển và đo lường mong muốn: bộ chuyển đổi A/D 12 bit, bộ chuyển đổi D/A, đầu vào số, đầu ra số và bộ đếm/bộ thời gian. 1. Bus PCI Plug and Play PCI 1710 sử dụng một PCI điều khiển tới giao diện card bằng bus PCI. Bộ điều khiển thực thi đầy đủ đặc tính kỹ thuật Rev 2.1 bus PCI. Tất cả những sự định dạng địa chỉ mạng tương đối, chẳng hạn như: địa chỉ cơ sở và thiết lập ngắt, được điều khiển tự động bởi phần mềm. Không dây nối hoặc sự thiết lập chuyển đổi DIP là yêu cầu cho việc định dạng của người sử dụng. 2. Những kiểu đầu vào và việc thiết lập những phạm vi linh hoạt PCI 1710 đặc trưng một kênh tự động/ mạch quét linh hoạt. Mạch điện, tốt hơn phần mềm của bạn, điều khiển thời gian chuyển mạch bộ dồn kênh. Trên bảng mạch SRAM lưu trữ các giá trị khuếch đại khác nhau và sự định dạng cho mỗi kênh. Thiết kế này cho phép bạn thực hiện lấy mẫu tốc độ cao nhiều kênh (lên tới 100 kHz) với những lợi ích khác nhau cho mỗi kênh với sự kết hợp tự do của một đầu ra và các đầu vào khác nhau. 3. Vùng nhớ FIFO trên bảng mạch (First In First Out) PCI 1710 có một bộ đệm FIFO trên bo mạch nó có thể lưu trữ tới 4K mẫu A/D. PCI 1710 phát sinh một ngắt khi FIFO đầy nửa. Đặc tính này cung cấp liên tục sự di chuyển dữ liệu tốc độ cao và nhiều sự thực hiện có thể đoán trước trên hệ thống Windows. 4. Bộ đếm lập trình được trên bảng mạch PCI 1710 cung cấp một bộ đếm lập trình được để sinh ra một trigơ tốc độ cho bộ chuyển đổi A/D. Chíp bộ đếm là một IC 82C54 hoặc tương đương, Nó bao gồm 3 bộ đếm 16 bit trên 1 xung nhịp 10 MHz. Một bộ đếm được sử dụng như một máy đếm sự kiện cho việc đếm các sự kiện đang đến từ các kênh đầu vào. Hai cái khác được nối với nhau để tạo ra một bộ thời gian 32 bit cho một trigơ tốc độ cao. PCI 1710 có các đặc tính sau: - 16 đầu ra đơn hoặc 8 đầu vào tương tự vi phân, hoặc một sự kết hợp - Bộ chuyển đổi A/D 12 bit, với nhịp độ lấy mẫu lên tới 100 kHz - Chương trình khuếch đại cho mỗi kênh đầu vào - Kênh tự động/ quét linh hoạt - Bộ đệm FIFO lấy mẫu 4K trên bảng mạch - Hai kênh đầu ra tương tự 12 bit - 16 đầu vào số và 16 đầu ra số - Lập trình từng bước/ bộ đếm 4.1.2. Các thông số kỹ thuật 1. Đầu vào tương tự - Số kênh : 16 đầu ra đơn hay 8 đầu vào vi phân - Độ phân giải: 12 bit - Bo mạch đệm FIFO: 4K lấy mẫu - Thời gian biến đổi: 8ms - Dải đầu vào: V, phần mềm lập trình + Bipolar – lưỡng cực: ±10, ±5, ±2.5, ±1.25,±0.625 + Unipolar - đơn cực: 0 ~ 10, 0 ~ 5, 0 ~ 2.5,0 ~ 1.25 - Đầu vào quá áp lớn nhất: ±30 V - Tỷ số loại bỏ kiểu chung (CMRR) + Hệ số khuếch đại: (0,5; 1); 2; 4; 8 + CMRR: 75dB; 80dB; 84dB; 84dB - Dữ liệu thông qua lớn nhất: 100 kHz - Độ chính xác: 0.01% của FSR ±1 LSB; 0.02% của FSR ±1 LSB; 0.02% của FSR ±1 LSB; 0.04% của FSR ±1 LSB - Sai số tuyến tính: ±1 LSB - Tổng trở vào: 1 GW - Biểu mẫu khởi động: Phần mềm, lập trình bên trong bo mạch hoặc bên ngoài 2. Đầu ra tương tự - Số kênh: 2 - Độ phận giải: 12 bit - Độ chính xác tương đối: ±1/2 LSB - Sai số lan truyền: ±1 LSB - Nhịp độ cập nhật lớn nhất: 100 K samples/s - Tốc độ quét: 10V/ms - Dải đầu ra: (phần mềm lập trình) + Mốc đầu vào: 0 ~ +5 V, 0 ~ +10 V + Mốc đầu ra: 0 ~ +x V đến -x V (-10 #x # 10) 3. Đầu vào số: - Số kênh: 16 - Điện áp vào: + Mức thấp: 0.4 max + Mức cao: 2.4 min - Tải đầu vào: + Mức thấp: -0.2mA và 0.4 V + Mức cao: 20mA và 2.7 V 4. Đầu ra số: - Số kênh: 16 - Điện áp đầu ra: + Mức thấp: 0.4 V max và 8 mA (nhận) + Mức cao: 20mV và -0.4mA (nguồn) 5. Lập trình bộ thời gian/ bộ đếm - Chíp đếm: 82C54 hoặc tương đương - Bộ đếm: 3 kênh, 16 bit, trong đó có 2 kênh là định hình thường xuyên như các bước lập trình; 1 kênh là tự do cho ứng dụng của người ding - Đầu vào, cực: TTL/CMOS phù hợp - Cơ sở thời gian: + Kênh 1: 10MHz + Kênh 2: đầu vào lấy từ đầu ra của kênh 1 + Kênh 0: Xung nhịp bên trong 1MHz hoặc bên ngoàI max 10MHz đượ lựa chọn bởi phần mềm 6. Tổng thể: - Đầu nối I/O: 68 chân SCSI-II đầu nối cái - Công suất tiêu thụ: 5V và 850 mA (điển hình) 5V và 1A (lớn nhất) - Kích thước: 175 mm x 107 mm (6.9'' x 4.2'') - Nhiệt độ làm việc: 0 ~ +60 °C (32 ~ 140 °F) tới IEC 68-2-1,2 - Nhiệt độ lưu giữ: -20 ~ +70 °C (-4 ~ 158 °F) - Độ ẩm làm việc: 5 ~ 95%RH không ngưng tụ (tới IEC 68-2-3 ) - MTBF: quá 64,770 hrs và 25 °C được nối đất, môi trường hỗn hợp 4.2. Cài đặt và kết nối các tín hiệu 4.2.1. Cài đặt a) Hướng dẫn cài đặt Trước khi cài đặt card PCI 1710, cần phải có những thành phần cần thiết: - Card PCI 1710 đa chức năng - Sách hướng dẫn sử dụng PCI 1710 - Phần mềm điều khiển: Các điều khiển DLL của Advantech (được chứa trong sách CD-ROM) - Cáp nối dây: PCL-10168 - Bo mạch nối dây: PCLD-8710, ADAM-3968 - Máy tính: máy tính cá nhân hoặc trạm làm việc với một rãnh PCI bus (đang chạy Windows 95/98/NT/2000/XP ) Một vài thành phần tùy chọn khác cũng sẵn có cho việc tăng cường hoạt động: - Phần mềm ứng dụng: ActiveDAQ, GeniDAQ hoặc bộ phần mềm đóng gói khác. Sau khi bạn có được các thành phần cần thiết và có thể là một vài phụ kiện cho việc tăng cường hoạt động của card đa chức năng, ta có thể khởi động những thủ tục cài đặt sau đó. Quy trình cài đặt phần mềm và phần cứng như trong lưu đồ dưới đây: Cài đặt điều khiển CD-ROM, sau đó tắt nguồn PC Cắm phần cứng vào và bật nguồn PC Sử dụng công cụ định dạng để định dạng phần cứng Sử dụng công cụ kiểm tra để kiểm tra phần cứng Đọc sách ví dụ và điều khiển Khởi động ứng dụng của bạn b) Cài đặt Trước khi bỏ card ra từ túi nhựa mềm, bạn cần phải biết đến những sự đề phòng sau đây để ngăn ngừa hư hỏng ESD có thể xảy ra: - Tiếp xúc thành phần kim loại của gầm máy tính với bàn tay của bạn để tháo điện tích tĩnh tích lũy trong cơ thể bạn. Hoặc bạn cũng có thể sử dụng một dây tiếp đất. - Tiếp xúc túi tĩnh điện tới phần kim loại của gầm máy tính trước khi mở túi này - Nắm chặt card chỉ bằng cái móc kim loại khi rời bỏ nó ra ngoài túi Sau khi lấy card ra ngoài, đầu tiên bạn phải làm: Kiểm tra card với bất kỳ sự hư hại bên ngoài nào. Tránh việc cài đặt card hỏng vào hệ thống. Một vài chú ý khi cài đặt: - Tránh sự tiếp xúc vật lý với các vật liệu mà có thể giữ sự tĩnh điện chẳng hạn như nhựa cứng, nhựa vinyl, và Styrofoam. - Bất cứ khi nào bạn sử dụng card, giữ chặt mép của nó. Không tiếp xúc những chân kim loại hở ra của đầu nối hoặc các thành phần điện tử. 1. Cài đặt phần mềm điều khiển Hãy cài đặt điều khiển trước khi bạn cắm card PCI 1710 vào trong hệ thống của bạn, điều này làm cho quá trình cài đặt thêm dễ dàng hơn. Chương trình cài đặt điều khiển DLL 32 bit cho card PCI 1710 được chứa đựng trong sách CD-ROM mà được cung cấp bởi gói card. Sau đây là các bước cài đặt phần mềm điều khiển: Bước 1: Đưa đĩa CD-ROM vào trong ổ đĩa CD-ROM Bước 2: Chương trình cài đặt sẽ tự động giới thiệu nếu chức năng Autorun được cho phép trong hệ thống. Khi chương trình cài đặt được giới thiệu, ta sẽ nhìn thấy màn hình cài đặt như hình 4.1dưới đây: Hình 4.1 Màn hình cài đặt Bước 3: Lựa chọn tùy chọn Installation, sau đó là tùy chọn Individual Drivers Bước 4: Chọn thiết bị riêng biệt rồi đi theo từng bước hướng dẫn cài đặt để hoàn thành cài đặt điều khiển thiết bị. Hình 4.2 Màn hình cài đặt thiết bị Để có thông tin nhanh hơn về những vấn đề liên quan đến điều khiển, hãy truy cập theo đường dẫn sau đây: Start/ Programs/ Advantech Auomation/ Device Manager/ Device Driver's Manual 2. Cài đặt phần cứng Sau khi đã hoàn thành xong cài đặt điều khiển DLL, ta có thể tiếp tục cài đặt card PCI 1710 ngay bây giờ trong bất kỳ rãnh PCI nào trong hệ thống. Để cài đặt phần cứng ta làm theo các bước sau đây: Bước 1. Tắt máy tính và tháo dây nguồn, cáp. Tắt máy tính trước khi cài đặt hoặc dỡ bỏ bất kỳ thành phần nào trong máy tính. Bước 2. Tháo vỏ máy tính và tháo bỏ dây nguồn và bất kỳ cáp nào từ mặt sau của máy tính. Bước 3. Tháo vỏ rãnh trong mặt sau của máy tính Bước 4. Tiếp xúc phần kim loại trên bề mặt máy tính để làm trung hòa điện tích tĩnh mà có thể có trong cơ thể chúng ta. Bước 5. Đưa card PCI 1710 vào trong một rãnh PCI. Giữ chặt card chỉ bằng mép của nó và cẩn thận liên kết nó với rãnh. Chèn card chắc chắn vào vị trí. Tránh việc dùng lực quá mức, nếu không card sẽ bị hư hỏng. Bước 6. Giữ chặt PCI 1710 trên thanh ray mặt sau của máy tính bằng việc vặn chặt các bulông Bước 7. Nối các phụ kiện thích hợp tới card PCI (cáp 68 chân, các đầu nối, … nếu cần thiết) Bước 8. Thay đổi vị trí vỏ bảo vệ gầm máy tính. Nối lại những dây cáp mà ta dời bỏ trong bước 2. Bước 9. Lấy điện vào dây nguồn và bật máy tính. *) Lưu ý: Trong trường hợp bạn đã cài đặt card trước khi cài đặt thiết bị điều khiển DLL, Windows 95/98 sẽ chấp nhận card của bạn như một thiết bị không được biết đến sau khi khởi động lại, và sẽ nhắc nhở bạn để cung cấp thiết bị điều khiển cần thiết. Bạn phải bác bỏ thông báo nhắc nhở (bằng cách click nút Cancel) và cài đặt điều khiển phù hợp từ các bước được mô tả trong mục cài đặt phần mềm điều khiển. Sau khi đã cài đặt xong card PCI 1710, ta có thể xác minh liệu nó có đúng với cái mà bạn đã thiết lập trong hệ thống của bạn trong quản lý thiết bị Device Manager: 1. Truy cập vào Device Manager qua đường dẫn: Star/ Control Panel/ System/ Device Manager. 2. Tên của thiết bị PCI 1710 cần được liệt kê trong Device Manager Hình 4.3 Hộp thoại Device Manager *) Lưu ý: Nếu card được thiết đặt đúng, ta sẽ nhìn thấy device name của danh sách card trong bảng Device Manager. Nếu bạn nhìn thấy tên thiết bị cài đặt được liệt kê trên đó nhưng được đánh dấu với với một tín hiệu thán từ hay một dấu chấm than “!”, nó có nghĩa là card không được thiết lập chính xác. Trong trường hợp này, tháo bỏ thiết bị card từ Device Manager bằng cách lựa chọn tên của thiết bị đó và nhấn vào nút Remove. Sau đó bao quát quá trình cài đặt thiết bị một lần nữa. Sau khi card được thiết lập chính xác trong hệ thống, ta có thể định dạng nó ngay bây giờ sử dụng chương trình Device Manager mà nó đã thực sự được thiết lập trong hệ thống cài đặt điều khiển. Một thủ tục thiết đặt thiết bị hoàn thành phải bao gồm cài đặt, định dạng và kiểm tra thiết bị.Các phần sau đây sẽ hướng dẫn bạn cài đặt, định dạng và kiểm tra thiết bị. 4.2.2 Cài đặt và định dạng thiết bị Chương trình Device Manager là một chương trình có ích mà cho phép ta cài đặt, định dạng và kiểm tra thiết bị, và sau đó lưu trữ những sự thiết đặt trong hệ thống thanh ghi. Những sự thiết đặt này sẽ được sử dụng khi ta gọi API của Advantech Device Drivers. Sự cài đặt thiết bị Bước 1: Để thiết lập thiết bị I/O cho card, trước tiên ta phải chạy chương trình Device Installation bằng cách truy cập vào: Start/ Programs/ Advantech Automation/ Device Manager/Advantech Device Manager. Bước 2: Có thể bao quát những thiết bị thực sự được cài đặt trong hệ thống ngay sau đó trong danh sách Installed Devices. Khi ta không thiết lập được bất kỳ thiết bị nào, hãy nhìn vào danh sách chỗ trống trên danh sách chẳng hạn như hình vẽ sau đây: Hình 4.4 Hộp thoại quản lý thiết bị (Device Manager) Hình 4.5 Lựa chọn thiết bị bạn muốn thiết đặt Hình 4.6 Tên của thiết bị xuất hiện trong danh sách của hộp thiết bị *) Lưu ý: để ý rằng, tên thiết bị “000: ” được bắt đầu với một thiết bị có số “000”, nó là điều đặc biệt được gán tới mỗi card. Số thiết bị được chuyển tới điều khiển để chỉ rõ thiết bị nào ta muốn điều khiển. Nếu muốn kiểm tra thiết bị card về sau, cần phải lựa chọn phần kế tiếp trong Device Testing. Sự kiểm tra thiết bị Sau khi hoàn tất các thủ tục về cài đặt và định dạng tới bước cuối cùng được mô tả trong phần trước, ta có thể tiếp tục kiểm tra thiết bị ngay bây giờ bằng cách nhấn vào nút Test trong hộp thoại Device Manager. Hộp thoại Device Test sẽ xuất hiện tương ứng: Hình 4.7 Bảng đầu vào tương tự trong hộp thoại Device Test Trong hộp thoại Device Test người sử dụng tự do kiểm tra các chức năng khác nhau của PCI 1710 trong các bảng: Analog intput, Analog output Digital input, Digital output hoặc Counter. *) Chú ý: Ta có thể truy cập hộp thoại Device Test bằng cách truy cập Start/Programs/ Advantech Automation/ Device Manager/ Advantech Device Manager. Tất cả các chức năng được thực hiện bằng phương pháp kiểm tra tuần tự phần mềm. Thu được dữ liệu tốc độ cao hoặc đầu ra, chúng được sử dụng tương ứng với ví dụ cùng loại VC, ADINT hay ADDMA hoặc ADBMDMA. Việc kiểm tra chức năng đầu vào tương tự Kích vào bảng Analog Input để mang nó ra ngoài màn ảnh. Lựa chọn dải đầu vào cho mỗi kênh trong hộp thả xuống Input range. Định dạng chu kỳ lấy mẫu trong thanh cuộn. Chuyển đổi kênh bằng việc sử dụng mũi tên lên/ xuống. Kiểm tra chức năng đầu ra tương tự Kích vào bảng Analog output để mang nó ra phía trước. Bảng Analog output cho phép bạn tạo ra các dạng sóng tựa sin, tam giác, hoặc vuông bằng phần mềm tự động, hoặc một đầu ra các giá trị bằng tay. Bạn cũng có thể định dạng tần số dạng song và dải điện áp đầu ra. Hình 4.8 Bảng đầu ra tương tự trong hộp thoại Device Test Việc kiểm tra chức năng đầu vào số Kích vào bảng Digital Input để hiển thị bảng kiểm tra Digital Input như hình bên dưới. Thông qua màu của những cái đèn, người sử dụng có thể nhận thấy một cách rõ ràng liệu có phải trạng thái của mỗi kênh đầu vào số là cao hay là thấp . Hình 4.8 Bảng đầu vào số trong hộp thoại Device Test Kiểm tra chức năng đầu ra số Kích vào bảng Digital Output để mang bảng kiểm tra Digital Output , bằng việc nhấn các nút trong mỗi bảng, người sử dụng có thể dễ dàng đặt mỗi kênh đầu ra số như cao hoặc thấp cho cổng tương ứng. Hình 4.9 Bảng đầu ra số trong hộp thoại Device Test Kiểm tra chức năng bộ đếm Kích vào bảng Counter để hiển thị cái bảng này ra màn hình. Kênh bộ đếm đề xuất 2 lựa chọn cho ngườu sử dụng: đếm sự kiện và xung ngoài. Nếu bạn lựa chọn đếm sự kiện, trước tiên bạn cần nối nguồn xung nhịp của bạn tới chân CNT0_CLK, và bộ đếm sẽ bắt đầu đếm sau khi chân CNT0_GATE được tác động. Nếu bạn lựa chọn xung ngoài, nguồn xung nhịp sẽ được đưa ra chân CNT0_OUT. Bạn có thể định dạng tần số xung bằng cách cuộn dải ngay dưới đó. Hình 4.10 Bảng bộ đếm trong hộp thoại Device Test Chỉ sau khi thiết bị card của bạn được cài đặt, định dạng và kiểm tra chính xác, có thể thủ tục cài đặt thiết bị đếm được hoàn thành, bạn có thể tiếp tục thực hiện phần sau: phần kết nối tín hiệu 4.2.3 Kết nối các tín hiệu Giữ gìn những kết nối tín hiệu là một nhân tố quan trọng nhất trong việc bảo đảm rằng hệ thống ứng dụng của bạn được gửi và nhận dữ liệu một cách chính xác. Một kết nối tín hiệu tốt có thể tránh được sự hư hỏng tốn kém không cần thiết tới PC của bạn và các thiết bị phần cứng khác. a) Bộ kết nối vào ra (I/O) Bộ kết nối vào/ra trong PCI 1710 gồm 68 chân kết nối mà cho phép bạn kết nối tới các phụ kiện với cáp bọc PCL-10168 *) Chú ý: Cáp bọc PCL-10168 là thiết kế đặc biệt cho PCI 1710/1710HG để giảm nhiễu trong những hàng tín hiệu tương tự. Sự ấn định các chân Hình 4-10 thể hiện sự ấn định các chân cho bộ kết nối vào/ra 68 chân trong card PCI 1710 Hình 4.11 Sự ấn định các chân kết nối vào/ra cho card PCI 1710 Bảng mô tả tín hiệu kết nối vào/ra Tên tín hiệu Quan hệ Phương hướng Mô tả AI AIGND Đầu vào Đầu vào tương tự từ kênh 0 đến kênh 15. Mỗi cặp kênh, AI, có thể được định dạng như cả hai đầu vào kết thúc đơn hoặc một đầu vào phân biệt. AIGND - - Sự tiếp đất đầu vào tương tự. Những chân này là những điểm quy chiếu cho các thiết bị đo đầu ra đơn và điểm trả lại dòng sai lệch cho các thiết bị đo khác nhau. Ba quan hệ nối đất (AIGND, AOGND và DGND) được nối cùng nhau trong card PCI 1710 DA0_ REF AOGND Đầu vào Đầu ra tương tự kênh 0 quan hệ bên ngoài. Đây là đầu vào quan hệ bên ngoài cho đầu ra tương tự kênh 0 DA1_ REF AOGND Đầu vào Đầu ra tương tự kênh 1 quan hệ bên ngoài. Đây là đầu vào quan hệ bên ngoài cho đầu ra tương tự kênh1 DA0 _OUT AOGND Đầu ra Đầu ra tương tự kênh 0. Đây là chân cung cấp điện áp đầu ra của đầu ra tương tự kênh 0 DA1 _OUT AOGND Đầu ra Đầu ra tương tự kênh 1. Đây là chân cung cấp điện áp đầu ra của đầu ra tương tự kênh 1 AOGND - - Sự tiếp đất đầu ra tương tự. Các điện áp đầu ra tương tự có quan hệ tới các điểm nút này. Ba quan hệ tiếp đất (AIGND, AOGND và DGND) được nối cùng nhau trong card PCI 1710 DI DGND Đầu vào Các tín hiệu đầu vào số DO DGND Đầu ra Các tín hiệu đầu ra số DGND - - Sự tiếp đất số. Chân này cung cấp quan hệ cho các tín hiệu số tại các đầu nối vào/ra như cung cấp nguồn +5V DC. Ba quan hệ tiếp đất (AIGND, AOGND và DGND) được nối cùng nhau trong card PCI 1710 CNT0_ CLK DGND Đầu vào Đầu vào xung nhịp bộ đếm 0. Chân này là đầu vào xung nhịp bên ngoài của bộ đếm 0 có thể đạt tới 10 MHz bên ngoài hoặc 100 kHz bên trong, được thiết đặt bởi phần mềm. CNT0_ OUT DGND Đầu ra Đầu ra bộ đếm 0. Đây là chân ra của bộ đếm 0. CNT_GATE DGND Đầu vào Đầu vào cổng bộ đếm 0. Chân này là điều khiển cổng cho bộ đếm 0 PACER_OUT DGND Đầu ra Đầu ra xung nhịp tốc độ. Chân này tạo ra một xung nhịp tốc độ khi bật. Nếu bộ chuyển đổi A/D nằm trong kiểu nút bấm nhanh, người sử dụng có thể sử dụng tín hiệu này như một tín hiệu trùng hợp cho các ứng dụng khác. Một cặp mép từ cao xuống thấp bấm nhanh chuyển đổi A/D để bắt đầu. TRG_GATE DGND Đầu vào Cực trigơ bên ngoài A/D-Chân này là cực điều khiển tín hiệu đầu vào trigơ bên ngoài. Khi TRG_GATE được nối tới nguồn +5V, nó sẽ cho phép tín hiệu trigơ ngoài tới đầu vào. Khi TRG_GATE được nối mát DGND, nó sẽ vô hiệu hóa tín hiệu trigơ ngoài tới đầu vào EXT_TRG DGND Đầu vào Trigơ ngoài A/D- Chân này là đầu vào tín hiệu trigơ ngoài cho bộ chuyển đổi A/D. Một mép từ đầu thấp tới đầu cao các trigơ của bộ chuyển đổi A/D để bắt đầu +12V DGND Đầu ra Nguồn +12VDC. Chân này cung cấp nguồn +12V +5V DGND Đầu ra Nguồn +5VDC. Chân này cung cấp nguồn +5V b) Những kết nối đầu vào tương tự Card PCI 1710 hỗ trợ 16 đầu ra đơn hoặc 8 đầu vào tương tự khác nhau. Sự định dạng kênh đầu vào được lựa chọn bởi phần mềm. Sự lựa chọn bởi phần mềm là tiện lợi hơn sự lựa chọn bởi một công tắc trượt trên card. Trước đây, nếu bạn đặt một kênh đầu vào kết thúc đơn bằng công tắc, những kênh khác cũng sẽ là đầu ra đơn. Nhưng trong card PCI 1710, nếu bạn đặt một kênh đầu vào kết thúc đơn bằng phần mềm, những kênh khác sẽ giữ những cấu hình nguyên bản của chúng. 1. Những kết nối kênh đầu ra đơn Sự định dạng đầu vào kết thúc đơn chỉ có một dây tín hiệu cho mỗi kênh, và điện áp đo là điện áp của dây chuyển đến tới mát chung. Một nguồn tín hiệu không có một mát bộ phận cũng được gọi là “nguồn di động”. Nó khá đơn giản để kết nối một kênh đầu ra đơn tới một nguồn tín hiệu nổi. Trong phương thức này, card PCI 1710 cung cấp một sự tiếp đất chung cho những nguồn tín hiệu nổi (di động) bên ngoài. Hình 4-11 thể hiện một kênh đầu ra đơn kết nối giữa một nguồn tín hiệu nổi và một kênh đầu vào trong card PCI 1710. Hình 4.12 Kết nối kênh đầu vào kết thúc đơn 2. Kết nối kênh vi phân Sự định dạng đầu vào vi phân có 2 dây tín hiệu cho mỗi kênh, và đầu vào vi phân đáp ứng chỉ với điện áp khác nhau giữa đầu vào cao và thấp. Trong card PCI 1710, khi tất cả các kênh được định dạng từ đầu vào vi phân, lên tới 8 kênh tương tự là sẵn có. Nếu một mặt của nguồn tín hiệu được kết nối tới một mát bộ phận, thì nguồn tín hiệu là Hình 4.13 Kết nối vi phân Tuy nhiên, sự kết nối này có sự bất lợi của tải nguồn hạ áp với sự kết hợp của 2 điện trở. Một ví dụ cho ra và rb, nếu trở kháng đầu vào rs là 1kW, và mỗi điện trở của 2 điênh trở là 100kW, sau khi những điện trở tải xuống nguồn tín hiệu với 200kW (100kW+100kW), kết quả là trong một sai lêch khuếch đại -0.5%. Việc tiếp theo là đưa vào một đáp ứng đơn giản của mạch điện và tính toán quá trình Hình 4.14 Mạch điện Vs: nguồn tín hiệu lý tưởng VI: nguồn tín hiệu đo rs: trở kháng ra của nguồn tín hiệu ra, rb: các điện trở series-wound VI = (ra+rb).Vs/(rs+ ra+rb) = 200.Vs/(1+200) = 200.Vs/201 Sai số khuếch đại = (VI-Vs)/Vs = -1/201 = -0.5% 3. Kết nối đầu ra tương tự Card PCI 1710 cung cấp 2 kênh đầu ra D/A, là DA0_OUT và DA1_OUT. Người sử dụng có thể sử dụng PCI 1710 cung cấp nguồn nội tại chính xác là -5V(-10V) để sinh ra từ 0 đến +5V(+10V) cho dải đầu ra D/A. Người sử dụng cũng có thể tạo ra dải đầu ra D/A qua quan hệ bên ngoài, DA0_REF và DA1+REF. Dải đầu vào quan hệ lớn nhất là ±10V. Kết nối với một quan hệ bên ngoài là -7V sẽ sinh ra từ 0 đến +7V đầu ra DA. Hình 4-14 biểu diễn việc làm thế nào để kết nối đầu vào quan hệ bên ngoài và đầu ra tương tự trong card PCI 1710 Hình 4.15 Kết nối đầu ra tương tự 4.3. Hiệu chỉnh các thông số Việc kiểm tra các kích thước là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác trong việc thu nhận dữ liệu và các ứng dụng điều khiển. Có 2 chương trình để xác định kích thước, đó là ADCAL.EXE và DACAL.EXE trong CD-ROM phần mềm PCI 1710. ADCAL.EXE giúp đỡ bạn trong việc định kích cỡ trong A/D, và DACAL.EXE định kích cỡ trong D/A. ADCAL.EXE và DACAL.EXE làm cho việc định kích cỡ dễ dàng. Nó dẫn dắt bạn thông qua thủ tục cài đặt và định kích cỡ với một sự đa dạng của quá trình hiển thị đồ họa và hiển thị thông báo nhắc nhở, cho bạn thấy tất cả sự hiệu chỉnh và thiết đặt đúng. Để thực hiện một sự định dạng kích thước đầy đủ, bạn cần một đồng hồ vạn năng số có 41/2 chữ số và một bộ lấy chuẩn điện áp hoặc một nguồn điện áp ổn định. 4.3.1. Sự ấn định VR Có 5 biến trở (VRs) trong card PCI 1710. Chúng giúp bạn hiệu chỉnh chính xác trong các kênh D/A và A/D. Hình 4-15 biểu diễn vị trí của VR. Hình 4.16 Sự ấn định VR trong PCI 1710 Bảng sau đây biểu diễn chức năng của mỗi VR: VR Chức năng VR1 Sự đền bù đơn cực A/D VR2 Sự đền bù lưỡng cực A/D VR3 Thang đo đầy A/D (khuếch đại) VR4 Thang đo đầy kênh 0 D/A VR5 Thang đo đầy kênh 1 D/A 4.3.2. Sự định kích cỡ A/D Thủ tục việc định kích cỡ chính xác và không thay đổi đảm bảo giá trị lớn nhất có thể chính xác. Chương trình định kích cỡ ADCAL.EXE dẫn bạn thông qua thủ tục đền bù toàn bộ A/D và hiệu chỉnh thong số. Dưới đây là một số bước cơ bản: 1. Đặt kênh đầu vào tương tự AI0 như đầu ra đơn, lưỡng cực, dải ±5V, và đặt AI1 như đầu ra đơn, đơn cực dải từ 0 đến 10 V 2. Nối nguồn điện áp một chiều với giá trị bằng 0.5 LSB (-4.9959V) tới AI0 3. Hiệu chỉnh VR2 cho đến khi mã đầu ra từ AI0 của card chập chờn giữa 0 và 1 4. Nối nguồn điện áp một chiều với giá trị 4094.5LSB (4.9953V) tới AI0 5. Hiệu chỉnh VR3 cho đến khi mã đầu ra từ AI0 của card chập chờn giữa 4094 và 4095 6. Quay lại từ bước 2 tới bước 5, hiệu chỉnh VR2 và VR3 7. Nối nguồn điện áp một chiều với giá trị bằng 0.5 LSB (1.22 mV) tới AI1 8. Hiệu chỉnh VR1 cho đến khi mã đầu ra từ AI1 của card chập chờn giữa 0 và 1 Mã A/D Điện áp ánh xạ Hex. Dec. Lưỡng cực ±5V Đơn cực 0 đến 10V 000h 0 -4.9971V 0V 7FFh 2047 -0.0024V 4.9947V 800h 2048 0V 4.9971V FFFh 4095 +4.9947V 9.9918V 4.3.3. Sự định kích cỡ D/A Trong một cách tương tự để chương trình ADCAL.EXE, chương trình DACAL.EXE dẫn bạn thong qua thủ tục định kích thước D/A đầy đủ. Bạn có thể sử dụng cả hai điện áp chuẩn bên trong bo mạch -5V (-10 V) hoặc sử dụng một chuẩn ngoài. Nếu bạn sử dụng một chuẩn bên ngoài, nối một điện áp chuẩn bên trong với dải ±10V tới đầu vào chuẩn của kênh đầu ra D/A bạn muốn định cỡ. Hiệu chỉnh thang đo đầy của D/A kênh 0 và 1, với VR4 và VR5 tương ứng. Đặt dữ liệu thanh ghi D/A là 4095 và hiệu chỉnh VR3 cho đến khi điện áp đầu ra bằng số trừ điện áp chuẩn 1LSB, nhưng với dấu ngược nhau. Ví dụ, nếu Vref là -5V, thì Vout là +4.9959V. Nếu Vref là -10V, Vout phải là +9.9918V 4.3.4. Việc định kích cỡ bản thân A/D Dưới nhiều điều kiện, nó khác nhau để xác minh một nguồn điện áp DC đủ tốt cho việc định kích cỡ A/D. Đây là một phương pháp đơn giản để giải quyết vấn đề này. Đầu tiên, bạn phải định cỡ D/A kênh 0, DA0_OUT, với điện áp chuẩn bên trong là -5V, và D/A kênh 1, DA1_OUT, với điện áp chuẩn là -10V. Sau đó chạy chương trình ADCAL.EXE để kết thúc thủ tục định kích cỡ bản thân A/D 1. Đặt AI0 như vi phân, lưỡng cực, dải ±5V và AI2 như vi phân, đơn cực, dải từ 0 đến 10V 2. Nối DA0_OUT với mã bằng 4095LSB (4.9959V) tới AI0. Lưu ý rằng cực tính của AI0 phải được nối với cực tính ngược (ví dụ, D/A + với A/D-, D/A- với A/D+) 3. Hiệu chỉnh VR2 cho đến khi mã đầu ra từ AI0 của card chập chờn giữa 0 và 1 4. Nối DA0_OUT với mã bằng 4095LSB (4.9959V) tới AI0 5. Hiệu chỉnh VR3 cho đến khi mã đầu ra từ AI0 chập chờn giữa 4094 và 4095 6. Quay lại bước 2 tới bước 5, Hiệu chỉnh VR2 và VR3 Nối DA1_OUT với mã bằng 1LSB (2.44mV) tới AI2 Hiệu chỉnh VR1 cho đến khi mã đầu ra AI1 chập chờn giữa 0 và 1 Chương 5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG LabVIEW VÀ PCI 1710 5.1. Thiết kế giao diện hệ thống giám sát đo lường và điều khiển Để thiết kế được giao diện công việc đầu tiên phải làm là lên kế hoạch xem mình làm về cái gì? Từ đó định hình được những gì mình cần trong việc thiết kế giao diện. Chẳng hạn như thiết kế mạch đo nhiệt độ dùng LM35. Vì đầu ra của LM35 là điện áp nên trong giao diện ta nên sử dụng đồng hồ đo điện áp và một đối tượng để đo nhiệt độ. 5.1.1. Front Panel-Giao diện 1. Mở một giao diện mới và mở bảng mẫu điều khiển-Control Palette 2. Chọn Meter - đồng hồ đo từ Controls Palette>>Express>>Numeric Indicators >> Meter và đặt nó lên giao diện 3. Thay đổi tên và thay đổi dung lượng – vào hộp nhãn – Label box và ấn vào một chỗ bất kỳ trên giao diện 4. Thay đổi lại kích cỡ của khối chỉ thị. Kích đúp lên giá trị cao nhất của bảng chỉ thị sau đó nhập lại giá trị theo mong muốn 5. Đặt một sensor đo nhiệt độ-Thermometer từ Controls Palette>>Express>>Numeric Indicators, gán tên cho nó và thay đổi lại độ chia 6. Để ta có thể theo dõi được dải nhiệt trong một khoảng thời gian nhất định chọn Chart từ Controls Palette>>Express>>Grap Indicator, gán tên và thay đổi một số đại lượng 7. Để dừng lại khi VI đang chạy ta chọn nút dừng Stop – Stop Button từ Controls Palette>>Express>>Buttons 8. Giao diện sẽ giống như hình 5-1: Hình 5-1 Giao diện 5.1.2. Block Diagram-Sơ đồ khối 1. Mở sơ đồ khối của hệ thống bằng cách chọn “Windows>>Show Diagram”. 2. Chọn các phần tử trong danh sách dưới đây từ bảng mẫu Functions và đặt chúng lên sơ đồ khối: (Functions>>UserLibraries>>AdvantechDA&C>>EasyIO>> SelectPop) Mở một thiết bị lựa chọn với một cửa sổ hộp thoại bao gồm danh sách các thiết bị đã được thiết đặt cho người sử dụng lựa chọn, và số lượng những thiết bị gán sẵn. Nó bao gồm các đầu vào và đầu ra sau: - Devnum(I32): Số lượng thiết bị của phần cứng được cài đặt trong hệ thống bằng Device Manager - Subdevconts(I16): chỉ rõ số lượng của những bo mạch mở rộng hoặc bo mạch con (nếu bo mạch mở rộng được cài đặt). Nếu bo mạch mở rộng không được thiết đặt, giá trị là 0 - Error out: Chứa đựng thông tin lỗi. Nếu error in chỉ ra một lỗi; error out chứa đựng cùng thông tin lỗi đó. Hay nói một cách khác nó mô tả trạng thái mà VI tạo ra: + Status là đúng nếu một lỗi xuất hiện mặc định là sai + Code là mã lỗi + soure: trong đa số các trường hợp, tên của VI hoặc hàm chức năng mà sản sinh ra lỗi mặc định là chuỗi trống rỗng. VI này được sử dụng để mở ra một hộp thoại và lựa chọn thiết bị thích hợp (Functions>>UserLibraries>>AdvantechDA&C>>Advance>> Device Manager) Mở thiết bị được cài đặt tương ứng và quay lại cán điều khiển cho những thao tác sau bằng cách nó chỉ rõ số lượng thiết bị. Số lượng thiết bị được gán bằng Advantech Device Manager. Thiết bị cần được mở trước khi thao tác (Functions>>UserLibraries>>AdvantechDA&C>>EasyIO>> SelectPop) Lựa chọn kênh: mở ra một cửa sổ với danh sách các kênh của cán điều khiển DriverHandle chỉ rõ thiết bị cho người sử dụng để lựa chọn, và đầu ra lựa chọn các kênh thông tin tham số Chan Info và danh sách dải điện áp đầu vào Gain List. Sử dụng VI này để mở ra một hộp thoại và lựa chọn thiết bị thích hợp (Functions>>UserLibraries>>AdvantechDA&C>>EasyIO>> SelectPop) Mở ra một cửa sổ hộp thoại với danh sách dải điện áp đầu vào cho người sử dụng lựa chọn Gain List và lựa chọn mã khuếch đại đầu ra Gain Code. Sử dụng VI này để mở ra một hộp thoại và lựa chọn giá trị khuếch đại (Functions>>UserLibraries>>AdvantechDA&C>>Advance>> SlowAI) Định dạng một đầu vào tương tự của kênh đầu vào điện áp bằng việc đặt mã khuếch đại tương ứng trong cán điều khiển đã chỉ rõ thiết bị (Functions>>UserLibraries>>AdvantechDA&C>>Advance>> SlowAI) Đọc giá trị hiện thời của một kênh đầu vào tương tự với bo mạch mở rộng và quay lại điện áp được chuyển đổi từ cán điều khiển DriverHandle chỉ rõ thiết bị. Hỗ trợ bo mạch mở rộng bao gồm PLCD-770/779/789/789D/788 Đóng thiết bị (Function>>Programming>>Structures>>Case Structure) Cấu trúc trường hợp dùng để diễn tả các trường hợp như: đúng (true), sai (false) và các trường hợp khác mà ta đặt. Hàm and (Function>>Boolean) Dữ liệu vào là kiểu dữ liệu Boolean, đầu ra cũng là kiểu dữ liệu Boolean. Hàm trả ra giá trị bằng 1 khi hai đầu vào bằng 1 và bằng 0 nếu một trong hai đầu vào bằng 0. Hàm or (Function>>Boolean) Hàm trả ra giá trị bằng 1 khi một trong hai đầu vào có giá trị bằng 1 và bằng 0 nếu cả hai đầu vào bằng 0. Hàm so sánh lớn hơn hoặc bằng. Dùng để so sánh hai giá trị với nhau Hàm so sánh nhỏ hơn hoặc bằng. Dùng để so sánh hai giá trị với nhau Multiple function-Hàm nhân(Functions>>Numberic) Nhân 2 số và trả lại giá trị tích của chúng, trong hoạt động này, ta cần 2 khối nhân, ta lấy 1 khối từ bảng mẫu, khối còn lại có thể dùng cách copy và paste (Functions>>Cluster,Class,&Variant) Trả lại những thành phần cụm có tên được chỉ rõ. Không cần phải theo dõi lệnh những phần tử bên trong cụm. Sau khi nối một cụm tới hàm này ta có thể lựa chọn 1 thành phần riêng từ hàm. (Functions>>Cluster,Class,&Variant)Tập hợp 1 bó từ những phần tử riêng lẻ. Sử dụng hàm này để thay đổi các giá trị của những thành phần riêng lẻ trong cụm hiện hữu, không phải chỉ rõ những giá trị mới cho tất cả các phần tử Hàm chia(Functions>>Numberic) chia 2 số và trả lại thương của chúng Sau khi có đủ những thành phần trên ta tiến hành nối dây. Để được một giao diện chạy theo mong muốn ta làm theo lưu đồ thuật toán sau: Hình 5.2 Lưu đồ thuật toán Hình 5.3 Sơ đồ khối của hệ thống 5.2 Thiết kế mạch thu thập dữ liệu đo 5.2.1 Mạch đo nhiệt độ 1.Cảm biến nhiệt LM35D: Hình 5.4 Cảm biến nhiệt LM35D Các đặc tính: + Ống đo nhiệt độ trực tiếp sử dụng thang chia nhiệt độ lấy điểm đông của nước là 00C và điểm sôi của nước là 1000C (hay còn gọi là nhiệt độ bách phân). + Nó có độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt rất nhạy. ở nhiệt độ phòng (250C) nó có sai số khoảng ±ắ°C.Tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với những thay đổi của tín hiệu ngõ vào. + Tiêu tán công suất thấp, phù hợp với các ứng dụng nhỏ - Thông số kỹ thuật: + Hệ số tỷ lệ là: 10mv/ 10C + Sự bảo đảm chính xác tới 0.50C + Dải nhiệt độ đo được là từ 00C đến 1000C + Điện áp hoạt động là từ 4V đến 20V + Dòng làm việc từ 400mA – 5mA. + Dòng ra là 10 mA Cảm biến LM35D sử dụng trong mạch có đường đặc tính làm việc như sau: Hình 5.5 Đường đặc tính làm việc của LM35D 2. IC khuếch đại thuật toán LM324 IC LM324 được tích hợp từ 4 mạch khuếch đại thuật toán như hình vẽ; Hình 5.6 Sơ đồ chân IC khuếch đại thuật toán LM324 - Một số đặc tính của LM324: + Điện áp đầu vào là từ – 0.3V đến +32V + Dòng điện đầu vào là: 50mA 3. Sơ đồ nguyên lý: Hình 5.7 Sơ đồ nguyên lý mạch đo nhiệt độ 4. Nguyên lý hoạt động của mạch: Nhiệt độ môi trường được cảm nhận thông qua IC LM35 từ đó nó được chuyển thành tín hiệu điện áp. Vì ta sử dụng nguồn +5V nên điện áp ra khá nhỏ chính vì vậy ta sử dụng thêm 2 tầng khuếch đại của IC LM324. Ở tầng thứ nhất hệ số khuếch đại Kp = 20. Tiếp theo là một tầng khuếch đại đệm có hệ số khuếch đại bằng 1. Đầu ra của nó là một tín hiệu tương tự được đưa vào card PCI-1710. 5.2.2. Mạch điều khiển Rơle 1. Phần tử cách ly PC817 PC 817 dùng để cách ly tín hiệu quang với tín hiệu điện trong mạch. Nó được cấu tạo gồm một Diode phát quang và một phôto Transistor. - Thông số kỹ thuật của PC 817 như sau: + Dòng điện thuận là: IF = 50 mA; + Dòng thuận cực đại: IFM = 1 A; + Điện áp ngược là: VR = 6 V; + Công suất phân tán: P = 70 mW. 2. Rơle G2R – 2 - Các thông số kỹ thuật: + Sử dụng điện áp một chiều UDC = 12V + Gồm một cuộn hút và 3 cặp tiếp điểm. + Dòng và áp chịu được của các tiếp điểm lần lượt là: (5A – 250V) đối với nguồn xoay chiều và (5A – 30V) đối với nguồn một chiều. 3. Sơ đồ nguyên lý của mạch: Hình 5.8 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Rơle 4. Nguyên lý hoạt động của mạch: PC 817 được kết nối với máy tính thông qua card PCI – 1710. Khi có điện áp điều khiển đặt vào Diode, nó phát ra quang, ánh sáng này sẽ kích hoạt cực B của Phôto Transistor làm Phôto Transistor này dẫn làm xuất hiện một dòng điện từ +12V đi qua điện trở R4 làm Rơle đóng lại đồng thời các đèn Led lần lượt sáng báo hiệu sự hoạt động của từng Rơle. 5.2.3 Sơ đồ mạch tổng hợp 1. Sơ đồ nguyên lý: Hình 5.9 Sơ đồ nguyên lý tổng hợp mạch đo lường và điều khiển 2. Sơ đồ bố trí chân linh kiện: Hình 5.10 Sơ đồ bố trí chân linh kiện mạch tổng hợp đo lường -điều khiển 3. Sơ đồ đi dây mạch đo lường và điều khiển: Hình 5.11 Sơ đồ đi dây mạch tổng hợp đo lường và điều khiển KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 1 - Kết luận LabVIEW là một ngôn ngữ lập trình sử dụng các biểu tượng thay vì dòng văn bản để tạo ra các ứng dụng. LabVIEW dùng kiểu lập trình dòng dữ liệu, trong đó dữ liệu xác định hoạt động. Nó cho phép bạn thiết kế nhanh, giao diện đẹp các hệ thống đo lường, thu thập số liệu và điều khiển. Với nhiều tính năng mạnh mẽ, dễ sử dụng, thân thiện và yếu tố phục vụ cho hầu hết các ngành kỹ thuật LabVIEW đã và đang trở thành lựa chọn hàng đầu không chỉ trong các phòng thí nghiệm hiện đại, các trung tâm nghiên cứu từ NASA đến các trường đại học mà còn trở thành một công cụ đắc lực cho các ứng dụng trong Công nghiệp và cả Nông nghiệp, từ kỹ thuật đến y học. Trong chương 2 của đồ án chúng tôi đã trình bày chi tiết các bước để tạo một giao diện người sử dụng. Giao diện của phần mềm LabVIEW khá thân thiện, đơn giản, đẹp mắt và dễ chỉnh sửa tuỳ thuộc vào các yêu cầu khác nhau mà người sử dụng có thể tạo ra các kiểu giao diện phù hợp với việc mô phỏng bất cứ quá trình nào. Với lối lập trình luồng dữ liệu các bạn có thể sử dụng các khối hàm mà chúng tôi đã giới thiệu để lập trình sơ đồ khối. Nếu một sơ đồ khối phải sử dụng quá nhiều các khối hàm thì để đơn giản hơn cho người quan sát và chính người lập trình khi muốn sửa lỗi. Chúng tôi khuyên các bạn nên thực hiện các bước để tạo Sub VI (thiết bị ảo con). Thiết bị ảo (VI) được xem như là một công cụ liên kết giữa thiết bị phần cứng và phần mềm của thiết bị đo lường để thu nhận dữ liệu (DAQ). Nếu hệ thống thay đổi, ta có thể thay đổi VI mà không cần phải thay đổi phần mềm và phần cứng. Thiết bị DAQ đa năng nó được kết nối tới máy tính và nó cho phép truy xuất tín hiệu số. Thiết bị DAQ cho phép liên kết trực tiếp với bus của máy tính thông qua khe cắm mở rộng. Việc thu thập các tín hiệu tương tự hay số trên cơ sở ghép nối với máy tính, quan sát và lưu chữ dữ liệu thu được là một bước quan trọng và để thể hiện LabVIEW là phần mềm lập trình đồ họa dành cho đo lường và điều khiển. Chúng tôi đã tiến hành thiết kế và xây dựng được mạch phần cứng để thu được các kênh tín hiệu vào, một cơ sở dữ liệu cần được thu thập để thực hiện các phần tử xử lý số và nhận dạng. Mạch phần cứng bao gồm một mạch đo nhiệt độ và một mạch điều khiển các rơle. Với card thu nhận dữ liệu đa dạng để lựa chọn cho phù hợp với phần mềm LabVIEW thì card ghép nối được sử dụng trong đồ án là card PCI – 1710 với các thông số kỹ thuật đã được trình bày trong chương 5 của đồ án. 2 - Kiến nghị LabVIEW là một phần mềm còn khá mới, gần đây nó mới được đưa vào giảng dạy tại một số trường đại học lớn, tuy nó có nguồn tài liệu phong phú nhưng chủ yếu là các tài liệu sử dụng ngôn ngữ tiếng Anh. Chính vì thế đã gây ra không ít những khó khăn cho chúng em trong quá trình nghiên cứu khi chưa có kinh nghiệm trong việc dịch tài liệu. Việc khai thác thế mạnh của LabVIEW trên mỗi lĩnh vực phụ thuộc rất nhiều vào khả năng khai thác thư viện hàm của LabVIEW. Thư viện hàm của LabVIEW đã được hình tượng hoá trên bảng Function tuy nhiên với một thư viện hàm phong phú và thời gian nghiên cứu còn hạn hẹp nên chúng em đã không thể nghiên cứu được chi tiết tác dụng của từng hàm. Phần mềm LabVIEW cần được đưa vào giảng dạy rộng rãi hơn nữa trong các nhà trường. Đó cũng chính là những nội dung mà đố án chưa thực hiện được hết và là một hướng tiếp tục nghiên cứu phát triển của đồ án mà chúng em rất mong muốn sẽ có cơ hội được thực hiện trong tương lai. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt 1. Tạp chí tự động hoá ngày nay: PCI EXPRESS Cơn sóng thần sắp xảy ra. Số tháng 10 (62) 2005. 2. Tạp chí tự động hoá ngày nay: Thu thập dữ liệu sử dụng card DAQ – NI và phần mềm LabVIEW. Số tháng 10 (62) năm 2005. 3. Tạp chí tự động hoá ngày nay: Lọc và hiển thị tín hiệu liên tục với phần mềm LabVIEW khi thu thập dữ liệu. Số tháng 11 (63) năm 2005. 4. Phạm Thị Ngọc Yến, Nguyễn Thị Lan Hương (2001), Dụng cụ ảo, Hướng phát triển của thiết bị đo trong thế kỷ mới, Hội nghị đo lường toàn quốc lần thứ 3. Tiếng anh 4. Getting Stared With LabVIEW – Author (Apache Software Foundation). 5. LabVIEW Fundamentals - Author (Apache Software Foundation). 6. LabVIEW Quick Reference Card – National Instruments Corporation.7.LabVIEW Advanced I, của hãng National Instrument. 8. LabVIEW Basics I + Basics II Course Manual của National Instrument. 9. PCI – 1710/1710 HG Multifunction DAS card for PCI bus user’s Manual. 10 LabVIEW Tutorial Manual - National Instruments Corporation. Internet 11 12 13 14 15 Phụ lục Datasheet LM35D Datasheet LM324 Datasheet PC 817 Datasheet G2R-2-DC12 Technical/Catalog Information G2R-2-DC12 Vendor Omron Electronic Components Category Relays, I/O Modules Relay Type Non Latching- Standard Mounting Type Through Hole Termination Style PC Pin Circuit DPDT Switch Function On-On Contact Rating @ Voltage 5A @ 24VDC Contact Rating @ Voltage 5A @ 115VAC Control Voltage 12.000 VDC [Typ] Coil Current 43.60 mA [Nom] Coil Resistance 275.00 Ohms [Typ] Control Off Voltage 15.000 % of Rated [Min] Control On Voltage 70.00 % of Rated [Max] Control Range 70.000 % of Rated [Min] Control Range 110.000 % of Rated [Max] Operating Temperature -40 °C [Min] Operating Temperature 70 °C [Max] Sealing Semi-sealed Standard UL Standard CSA Height 25.500 mm [Typ] Length 29.000 mm [Typ] Width 13.000 mm [Typ] H 25.500 mm [Typ] L 29.000 mm [Typ] W 13.000 mm [Typ] Lead Free Status Lead Free RoHS Status RoHS Compliant Other Names G2R 2 DC12G2R2DC12