Измерительного комплекса NI ELVIS

Автоматизированные измерения лабораторным комплексом NI ELVIS

 

Цель работы: Ознакомление с технологией Виртуальных Приборов на примере автоматизированного измерительного комплекса NI ELVIS. Измерение характеристик элементов электрических цепей и электрических сигналов.

Оборудование: Персональный компьютер с подсоединенным измерительным комплексом NI ELVIS, макетные платы с радиодеталями (диоды, резисторы, конденсаторы и т. д.).

 

Введение

 

Суть измерений состоит в получении цифрового эквивалента некоторой физической величины. Для этого ее либо измеряют напрямую, либо используют первичные преобразователи (датчики), подключенные к измерительным приборам. Датчик, соединенный с измерительным прибором, представляет собой простейшую систему измерений. Современная измерительная система (рис. 1) автоматизирована и может включать как аналоговые, так и цифровые приборы.

Аналоговые приборы преобразуют входные сигналы непрерывно по времени в значения физической величины (в обшем случае также непрерывно изменяющиеся по времени). Если Y(t) - физическая величина, измеряемая аналоговым прибором по входному сигналу х(t), то Y(t) = L [ х(t) ] где L — известный с определенной точностью закон (модель) преобразования. Наиболее важным свойством приборов является линейность функции преобразования. Требование линейности преобразования очень важно для корректных измерений. В противном случае мы сталкиваемся с искажением результатов измерений или наблюдений и необходимостью их корректировки. Простейшим примером линейного преобразования является усиление входного сигнала в «К» раз или масштабирование.

Цифровые приборы имеют более широкий класс преобразований входного сигнала. В первую очередь, это аналоговые преобразования сигнала, а затем его оцифровка и представление физической величины в виде цифровой индикации. Существует несколько способов преобразования аналогового сигнала в цифровой код. Наиболее наглядный и очевидный метод оцифровки сигнала - это представление его в виде дискретного ряда числовых значений или отсчетов: Y_i(t_i) = D_i { L [ x(t) ]}, где D_i - способ оцифровки сигнала. Аналоговые и цифровые приборы имеют свои преимущества и недостатки. И хотя совершенствование цифровых технологий и цифровых приборов, очевидно, будет продолжаться, еще долгое время оба типа приборов будут взаимно дополнять друг друга в профессиональной практике.

	Рис. 1 Схема типичной измерительной системы

 

Использование Виртуальных приборов

измерительного комплекса NI ELVIS

 

Автоматизация измерений под управлением компьютера выполняется с помощью специально написанных программ. Для создания таких программ можно использовать разные языки программирования. Для выполнения измерений в комплексе NI ELVIS используется разработанный фирмой NI инженерный языковый пакет графического программирования LabVIEW. Он позволяет достаточно быстро создавать разнообразные программы автоматизации измерений.

Графическое программирование в LabVIEW позволяет превратить обычный персональный компьютер с подключенными к нему специализированными цифровыми платами в Виртуальное измерительное устройство с функциями реального физического прибора, которое в этом случае можно назвать Виртуальным прибором [1]. Однако в LabVIEW все исполняемые программы называются Виртуальными приборами (ВП - файлы с расширением *.vi - Virtual Instrument) независимо от того, являются ли они полными аналогами физических устройств или только графически моделируют реальный или гипотетический измерительный инструмент, панель управления технологическим процессом или экспериментальной установкой, систему измерений или обработки данных.

Обший вид измерительной учебно-лабораторного комплекса NI ELVIS показан на рис. 2. Настольная рабочая станция, соединенная с платой сопряжения и компьютером вместе, образуют завершенный лабораторный измерительный комплекс. Панель управления, расположенная на станции, снабжена простыми в обращении кнопками и ручками управления генератором сигналов и регулируемыми блоками питания. Лабораторный комплекс NI ELVIS имеет монтажную плату и набор виртуальных приборов (ВП). разработанных в среде LabVIEW. которые выполняют функции некоторых обычных измерительных приборов и цифровых устройств. Существует возможность подключения к программным приборам: осциллографу и цифровому мультиметру NI ELVIS с помощью BNC- разъемов и разъемов штекерного типа.

 

	Рис. 2. Общий вид комплекса NI ELVIS. Здесь изображены: 1 – компьютер с ПО LabVIEW; 2 – плата сопряжения; 3 – соединительный кабель; 4 – макетная плата; 5 – настольная рабочая станция NI ELVIS