Villamos jelek mintavételezése, feldolgozása. LabVIEW előadás

Villamos jelek mintavételezése, feldolgozása (ellenállás mérés LabVIEW támogatással)

LabVIEW 7.1 2. előadás Dr. Iványi Miklósné, egyetemi tanár Pécsi Tudományegyetem, Pollack Mihály Műszaki Kar Műszaki Informatika Tanszék

LabVIEW-7.1 EA-2/1

Ellenállás mérés és adatbeolvasás R n − ismert mért adat U n , U x i=

Un U , Rx = x Rn i

gerjesztés U s − külső forrás ⎧U → ach0 válaszjelek ⎨ n ⎩U x → ach1

Pécsi Tudományegyetem, Pollack Mihály Műszaki Kar Műszaki Informatika Tanszék

LabVIEW-7.1 EA-2/2

Ellenállás mérés és adatbeolvasás feladatai 1. A mintavételező kártya méréshatárinak beállítása, 2. A villamos hálózatról beolvasott jel mintavételezése, 3. A beolvasott jel mintavételezésének ellenőrzése, 4. A mérési feladat elvégzése.


LabVIEW-7.1 EA-2/3

A mintavételezési kártya-(Built in)

fs=200 kHz Pécsi Tudományegyetem, Pollack Mihály Műszaki Kar Műszaki Informatika Tanszék

LabVIEW-7.1 EA-2/4

A mintavételezési kártya I A mérési adatbeolvasás típusa

A mért érték a nulla potenciálhoz viszonyított abszolút eltérés

A mért érték a két pont potenciál különbsége, relatív érték

A mérési határ - a maximális és minimális feszültség szintek, amelyek között az ADC (ADC = Analog to Digital Converter) a jel átalakítását, digitalizálását végzi. - A mérés-adatgyűjtő kártyák változtatható méréshatárai tipikusan +/-10 V, +/-5 V értékhez tartanak, - ezeken belül adjuk meg azokat a mérés határokat, amelyekkel adott felbontás mellett a legpontosabban mérhetjük meg a jelet. Pécsi Tudományegyetem, Pollack Mihály Műszaki Kar Műszaki Informatika Tanszék

LabVIEW-7.1 EA-2/5

A mintavételezési kártya II Resolution (felbontás, pontosság)

A bitek száma amelyet a mérés-adatgyűjtő analóg/digitális átalakító (ADC = Analog to Digital Converter) használ, hogy az analóg jelet ábrázolja. pl. 3 bites ADC a mérési határt digitalizálja, azaz 23=8 részre osztja, a 8 bite felbontású kártya a méréshatárt 28=256 részre osztja, a 12 bite felbontású kártya a méréshatárt 212=4096 részre osztja.

1. Példa, Mekkora az a legkisebb feszültés érték, amelyet még mérni lehet egy 4 bites AD kártyával, ha a méréshatár -10V-tól +10 V-ig terjed. Megoldás, A 4 bites AD kártya a 20 V mérési tartományt 24=16 részre osztja, tehát a legkisebb mérhető feszültség DU=20/16=1,25 V. 2. Példa, Egy 6 bites AD kártyával mekkora %-os relatív pontosság érhető el. Megoldás, A 6 bites kártya felbontása 26=64, azaz a 1/64*100=1,5625 %-os pontosság érhető el. Pécsi Tudományegyetem, Pollack Mihály Műszaki Kar Műszaki Informatika Tanszék

LabVIEW-7.1 EA-2/6

A mintavételezési kártya III Gain (Erősítés))

Az erősítés alkalmazásával lecsökkenthető az ADC bemeneti mérési határa, ezzel biztosítható, hogy az ADC a lehető legtöbb digitális osztást alkalmazza a jel ábrázolásához. Például, 3 bites ADC esetén ha a mérési határok 0 és +10 Volt, akkor erősítés nélkül, egyszeres erősítéssel az ADC csak négy osztást használ a nyolc lehetségesből.

Digitalizálás előtt felerősítve a jelet kétszeres erősítéssel az ADC használni tudja mind a nyolc osztást, a digitális ábrázolás sokkal pontosabb. Ebben az esetben a kártya tényleges bemeneti méréshatára 0 és +5 Volt lettek, mivel bármilyen +5 Volt-nál nagyobb jel kétszeres erősítéssel az ADC bemenetén +10 Volt-nál nagyobb jelet eredményez. Az erősítés mértéke általában 0,5; 1.0; 10; 100. Pécsi Tudományegyetem, Pollack Mihály Műszaki Kar Műszaki Informatika Tanszék

LabVIEW-7.1 EA-2/7

A mintavételezési kártya IV Gain (Erősítés) A DAQ kártyán lehetséges mérési határok, a felbontás és az erősítés meghatározzák a legkisebb érzékelhető bemeneti feszültség nagyságát.

∆U min =

mérési határok különbsége erösités ⋅ 2 felbontás ( bitekben)

Példa, 12 bites DAQ kártya, 0-tól +10 V méréshatárral egyszeres erősítéssel 10/4096=0,0024 V=2,4 mV változást még érzékel, kétszeres erősítéssel 1,2 mV a legkisebb érzékelt változás. Példa 12 bites DAQ kártya +/-10V méréshatárral kétszeres erősítéssel 20/(2*4096)= 0,0048 V változást érzékel. Példa, 12 bites kártya 0 - 10V méréshatárral, 10 szeres erősítéssel 10/(10*4096)=0,000244 V=0,244 mV legkisebb változást tud érzékelni.


LabVIEW-7.1 EA-2/8

A mintavételezési kártya V Sampling rate (a mintavételezés sebessége, a mintavételezés frekvenciája) A mintavételezés sebessége=az analóg-digitális átalakítás ADConverzió gyakorisága, fs. Jól mintavételezett jel

Rosszul mintavételezett jel

A Nyquist-féle mintavételezési elv szerint a bejövő jelből a teljes visszaállíthatósághoz olyan fs frekvenciával kell mintát venni, amely (minimálisan) kétszer nagyobb, mint a bejövő jel legmagasabb frekvenciájú komponense, azaz a periódikus jel periódusidejéhez tartozó 1/Tp=fp /=80 Hz. Pécsi Tudományegyetem, Pollack Mihály Műszaki Kar Műszaki Informatika Tanszék

LabVIEW-7.1 EA-2/9

A 'Built in' mintavételezési kártya csatlakozási pontjai

page 32 Pécsi Tudományegyetem, Pollack Mihály Műszaki Kar Műszaki Informatika Tanszék

LabVIEW-7.1 EA-2/10

A mintavételezési kártya méréshatárának beállítása I


LabVIEW-7.1 EA-2/11

A mintavételezési kártya méréshatárának beállítása II


LabVIEW-7.1 EA-2/12

LabVIEW 7.1 grafikus program nyelv valódi és virtuális műszerekkel való mérések, jelfeldolgozás


LabVIEW-7.1 EA-2/13


LabVIEW-7.1 EA-2/14

National Instruments/LabVIEW 7.1/examples/DAQmx/Anlog In/


LabVIEW-7.1 EA-2/15



LabVIEW-7.1 EA-2/16



LabVIEW-7.1 EA-2/17



LabVIEW-7.1 EA-2/18

Analóg adatbeolvasás, Blokk diagram (2a)


LabVIEW-7.1 EA-2/19

Analóg adatbeolvasás DAQmx Create Virtual Chanel.vi


LabVIEW-7.1 EA-2/20

Analóg adatbeolvasás DAQmx Timing.vi


LabVIEW-7.1 EA-2/21

Analóg adatbeolvasás DAQmx Start Task.vi


LabVIEW-7.1 EA-2/22

Analóg adatbeolvasás DAQmx Read.vi


LabVIEW-7.1 EA-2/23

Analóg adatbeolvasás DAQmx Clear.vi


LabVIEW-7.1 EA-2/24

Analóg adatbeolvasás Simple Error Handler.vi


LabVIEW-7.1 EA-2/25

Analóg adatbeolvasás, Front panel


LabVIEW-7.1 EA-2/26

A válasz jelek rögzítése I, tömb feltöltése (2b)


LabVIEW-7.1 EA-2/27

A válasz jelek rögzítése II, maximális érték


LabVIEW-7.1 EA-2/28

A válasz jelek rögzítése III, adatsor file-ba mentése


LabVIEW-7.1 EA-2/29

Válasz jelek a front panelen


LabVIEW-7.1 EA-2/30

Válasz jelek a front panelen


LabVIEW-7.1 EA-2/31

Virtuális gerjesztő jel előállításának grafikus programja

mérés Pécsi Tudományegyetem, Pollack Mihály Műszaki Kar Műszaki Informatika Tanszék

LabVIEW-7.1 EA-2/32

A középértékek összehasonlítása


LabVIEW-7.1 EA-2/33

Az ellenállás mérés programja "Block Diagram"


LabVIEW-7.1 EA-2/34

Az ellenállás mérés programja „Front Panel"


LabVIEW-7.1 EA-2/35

Az ellenállás mérés megvalósítása

C

A

B


LabVIEW-7.1 EA-2/36



LabVIEW-7.1 EA-2/37



LabVIEW-7.1 EA-2/38

Az ellenállás mérés megvalósítása C Rx

~ 220V

Ux

1kΩ B Un A


B

LabVIEW-7.1 EA-2/39

Az ellenállás mérésmegvalósítása,a 'Built in' mérőkártya bekötése


LabVIEW-7.1 EA-2/40

Az ellenállás mérésmegvalósítása,a 'Built in' mérőkártya bekötése


LabVIEW-7.1 EA-2/41

A mérési elrendezés megvalósítása


LabVIEW-7.1 EA-2/42

A 2. villamos mérés feladatai (LV7-1) 1. feladat, Tekintse át a mérésben szereplő elektronikus áramkört, csatlakoztassa mérési pontjait az adatgyűjtő kártyára. Ellenőrizze a csatornák méréshatárait, valamint a program analog input moduljainak beállításait. 2. feladat, Építse meg az 1D jelgenerátort, és határozza meg a jel abszolút középértéke alapján a mintavételezés adatait. 3. feladat, Változatlan gerjesztés mellett változtassa az Rx ellenállás értékét és vegye fel a beállítható tartomány 10 különböző mérési pontja alapján az Rx ismeretlen ellenállás Ux(i) feszültség-áram karakterisztikáját és ábrázolja lineáris-lineáris grafikonon. 4. feladat, Az előző feladat adatsora alapján, lineáris-lineáris grafikonon ábrázolja az Ux(Rx) kapcsolatot, azaz az ellenállás Ux feszültségét az Rx ellenállás függvényében. 5. feladat: Az Rx ellenállás valamely értéke mellett határozza meg a mért Ux feszültség amplitúdóra normalizált abszolút értékét. Csatolja a programrészlet diagramjának képét is, amellyel a feladatot megoldotta. Hasonlítsa össze a virtuális jelgenerátorral kapott értékkel! Hozzon floppy lemezt/USB flash pendrive-ot az adatsorok, grafikonok mentéséhez! Készítsen jegyzőkönyvet az oktató által kiválasztott mérésről! Pécsi Tudományegyetem, Pollack Mihály Műszaki Kar Műszaki Informatika Tanszék

LabVIEW-7.1 EA-2/43

Irodalom 1. Szakonyi L. Jelek és Rendszerek I. Pécsi Tudományegyetem, 2002. 2. Szakonyi L. Jelek és Rendszerek, II. Pécsi Tudományegyetem, 2002. 3. Fodor Gy. Jelek és Rendszerek Műegyetemi Kiadó, 1999. 4. Schnell L. Jelek és Rendszerek Méréstechnikája Műegyetemi Kiadó, 1998. 5. www.ni.com/LabVIEW


LabVIEW-7.1 EA-2/44

A mérés blokk diagramja (programja)


LabVIEW-7.1 EA-2/45

A mérési program, front panell


LabVIEW-7.1 EA-2/46

Az ellenállás mérés eredményei

Us i= , U x = iR x Rn + R x

Rx Rx

Un i= = 0, = max, U x = 0, R x = 0, Rn Un = Rmax , i = = min, U x = iR x = max, R x = Rmax , Rn + R x


LabVIEW-7.1 EA-2/47

Az ellenállás mérés eredményei A mért feszültség és a számított áram kapcsolata

A mért feszültség és a számított ellenállás kapcsolata


LabVIEW-7.1 EA-2/48

Villamos jelek mintavételezése, feldolgozása. LabVIEW előadás

Recommend Documents