Dasylab+karta 6024E NI-DAQ PDF

Preview

Summary

Download Dasylab+karta 6024E NI-DAQ PDF

Description

POLITECHNIKA RZESZOWSKA •• KATEDRA METROLOGII I SYSTEMÓW DIAGNOSTYCZNYCH LABORATORIUM GSPSP

WSPÓŁPRACA DASYLAB Z WYBRANYMI MODUŁAMI AKWIZYCJI DANYCH

Przetwarzanie sygnałów napiciowych z karty NI PCI 6024E (sterowniki NI-DAQ)

I. Cel wiczenia Celem wiczenia jest zapoznanie si z modułami rodowiska DASYLab, słucymi do współpracy z wejciami analogowymi karty NI PCI-6024E (sterowniki NI-DAQ), sposobem konfiguracji tej karty oraz przykładami układów do przetwarzania sygnałów napiciowych. II. Zagadnienia 1. Podstawowe parametry karty NI 6024E. 2. Konfiguracja karty NI PCI-6024E w programie Measurement & Automation Explorer – tradycyjne kanały wirtualne NI-DAQ i ich wykorzystanie w DASYLab. 3. Cyfrowy pomiar czstotliwoci. 4. Korelacyjna metoda pomiaru czasu opónienia.

III. Przebieg wiczenia Do wykonania wiczenia potrzebne bd: komputer z kart NI PCI-6024E i programem DASYLab, generator funkcyjny i generator stochastycznych sygnałów wzajemnie opónionych. 1. Sprawdzenie konfiguracji karty i tworzenie kanałów wirtualnych 1.1. Sprawdzenie konfiguracji Uruchomi program Measurement & Automation Explorer (MAX), a nastpnie wybra opcj Devices and Interfaces i Traditional NI-DAQ Device (rys. 1).

Rys. 1. Okno główne programu MAX

-1 -

Opracowanie: dr in. R. Hanus

Po odnalezieniu ikony karty PCI-6024E wg rysunku 1 klikajc na ikonie prawym klawiszem wywietlamy jej właciwoci. W nowo otwartym oknie naley sprawdzi, czy ustawienia s zgodne z pokazanymi na rysunku 2.

Rys. 2. Sprawdzenie konfiguracji karty -2 -

1.2. Tworzenie tradycyjnych kanałów wirtualnych Sprawdzi w programie MAX (opcja Data Neighborhood) czy s utworzone jakie tradycyjne kanały wirtualne. Jeli tak, naley usun je i utworzy dwa nowe o nazwach: x(t) i y(t) w nastpujcy sposób: • wybra opcj Data Neighborhood, klikn na niej prawym klawiszem myszy i wybra Create New oraz Traditional NI-DAQ Virtual Channel; • w otwartym kreatorze według rysunków 4– 9 skonfigurowa kanał wybierajc kolejno: wejcie analogowe, jego nazw, typ sygnału, jednostk i zakres; skalowanie sygnału; urzdzenie, fizyczny numer kanału oraz tryb wejcia analogowego.

Rys. 3. Okna pierwszego kroku konfiguracji kanału wirtualnego

-3 -

Rys. 4. Okno wyboru typu kanału (wejcie analogowe)

Rys. 5. Okno nadania nazwy i opisu tworzonego kanału

-4 -

Rys. 6. Okno wyboru typu sygnału

Rys. 7. Okno okrelania jednostki i zakresu pomiarowego

-5 -

Rys. 8. Okno wyboru skalowania sygnału

Rys. 9. Okno wyboru urzdzenia oraz numeru i trybu fizycznego wejcia analogowego

-6 -

Po zakoczeniu tworzenia kanału mona jeszcze sprawdzi wprowadzone ustawienia oraz je poprawi klikajc prawym klawiszem na utworzonym kanale wirtualnym i wybierajc Properties, co spowoduje otwarcie okna jak na rysunku 10.

Rys. 10. Okno ustawie konfiguracyjnych W sposób analogiczny jak przedstawiony na rys. 3-10 utworzy drugi kanał wirtualny y(t). Uwaga: przed uruchomieniem DASYLab naley zamkn program MAX. 2. Wykorzystanie klasycznych modułów wej analogowych NI-DAQ w DASYLab 2.1. Konfiguracja modułu wejcia analogowego W oknie Eksploratora DASYLab wybra Input/Output > Analog Input, wskaza kanały fizyczne (rys. 11) i umieci moduł na płaszczynie roboczej, a nastpnie skonfigurowa według rysunku 12.

Rys. 11. Okno wyboru klasycznego wejcia analogowego

-7 -

Rys. 12. Okno właciwoci klasycznego wejcia analogowego 2.2. Akwizycja sygnału z generatora i synchronizacja „triggerem” 2.2.1.Podłczy wyjcie generatora funkcyjnego do wejcia AC0 terminala karty pomiarowej. 2.2.2. Zbudowa układ przedstawiony na rysunku 13. Opcje modułów: Dev1-AI00: nastawy wg rys. 12, Combi Trig00: Start/Stop conditions on one channel, Start: “Signal grows above level”, Stop: ”Direct”; Samples, Pretrigger: 1024, Posttrigger: 1024, Relay: With control input, Remove, Y/t00-01: Auto Scaling.

Rys. 13. Układ do obserwacji i synchronizacji sygnału 2.2.3.Ustawi w menu programu Experiment/Experiment Setup/NI-DAQ/Experiment Setup opcje: Sampling Rate: 5 kHz, Block Size: 2048. Dodatkowo w menu programu Experiment/Time Base Settings/All Settings ustawi parametry w zakładkach: DASYLab i Device 1,AI: Sampling Rate.: 5 kHz, Block Size: 2048. Ustawi na generatorze przebieg sinusoidalny o czstotliwoci 200Hz i amplitudzie 2V. Zwiksza stopniowo jego czstotliwo do 1kHz i zaobserwowa wpływ działania modułu Combi Trig00 na wywietlanych przebiegach. 2.3. Pomiar wybranych parametrów sygnału 2.3.1.Rozbudowa układ z punktu 2.2.2 według rysunku 14. Opcje modułów: Statistic00: Block Based; Blok1: Peak to Peak, Blok2: RMS, Blok3: Mean, Blok4: Maximum, Digital Me00: Last value. Opisa panele mierników.

-8 -

Rys.14. Układ do pomiaru parametrów napiciowych 2.3.2.Zmieniajc parametry sygnału z generatora funkcjyjnego (offset, amplituda), zaobserwowa wskazania mierników. 2.4. Pomiar czstotliwoci przy wykorzystaniu modułu Electric Charactristics oraz FFT 2.4.1.Przebudowa układ do postaci jak na rysunku 15. Opcje nowych modułów: Generator00: Noise, Amplitude: ${VAR_1}, Formula00: IN(0)+IN(1), Elec00: Output: Channel 9, Unit: Hz, Digital Me00: Last Value, Decimals: 0, Y/t Chart00/01: Auto Scaling, Slider00: Min.Value: 0, Max.Value: 5, Resolution: 100; Var Set00: ${VAR_1}.

Rys.15 Układ do pomiaru czstotliwoci 2.4.2.Przy nastawie zadajnika Slider00 na zero zmieniajc na generatorze funkcyjnym czstotliwo sinusoidy w zakresie od 100 Hz do 500 Hz przeprowadzi pomiar czstotliwoci. Nastpnie zmienia amplitud szumu zadajnikiem i zaobserwowa jego wpływ na wyniki pomiarów czstotliwoci dla przebiegów: sinusoidalnego i prostoktnego.

-9 -

2.4.3. Rozbudowa układ o analiz FFT w sposób pokazany na rysunku 16. Funkcje nowych modułów: FFT00: Amplitude Spectrum; Statistic00: Max Position, Block Based; Y/t Chart02: Auto Scaling. Zadawa na generatorze czstotliwo sinusoidy w zakresie od 100Hz do 500Hz. Zwikszajc zadajnikiem amplitud szumu zaobserwowa wyniki pomiarów czstotliwoci obydwoma metodami. Sprawdzi wraliwo kadej z metod na zaszumienie sygnału pomiarowego. Badania powtórzy dla przebiegu prostoktnego.

Rys. 16. Układ wykorzystujcy dwie metody pomiaru czstotliwoci. 2.4.4. Ustawi czstotliwo przebiegu z generatora funkcyjnego na 3 kHz, amplitud szumu na 0. Wyjani błdne wskazania mierników czstotliwoci dla obydwu badanych metod. 3. Wykorzystanie kanałów wirtualnych NI-DAQ 3.1. Konfiguracja modułów wej analogowych Uruchomi program DASYLab i wybra z menu Module > Input/Outpu > NI-DAQ > Analog Input > Virtual Channels (rys. 17). W module Dev1-AI00 dodajemy jeden blok i wybieramy utworzone wczeniej kanały x(t) i y (t) jak na rysunku 18 (maj one nastawy zdefiniowane przy tworzeniu tych kanałów w programie MAX).

- 10 -

Rys. 17. Okno wyboru rodzaju kanału

Rys. 18. Okno wyboru kanału wirtualnego 3.2. Pomiar czasu opónienia metod korelacyjn 3.2.1. Zbudowa układ do pomiaru czasu opónienia metod korelacyjn przedstawiony na rysunku 19. Opcje modułów: DEV-A100: kanał 0: x(t), kanał1: y(t); Corelation 00: Cross Corelation; Statistics 00: Max Position, Running, Block Relative; Formula 00: 1000*IN(0); Y/t 00/01:Auto Scaling; Digital Me00: Last Value.

Rys. 19. Układ do pomiaru czasu opónienia metod korelacji wzajemnej 3.2.2. Ustawi w menu programu Experiment/Experiment Setup opcje: Sample Rate/Ch.: 5 kHz, Block Size: 2048. Do wej terminala karty AC0 i AC1 podłczy sygnały z dwukanałowego generatora szumów. Zadawa kolejno opónienia sygnałów z generatora (np. 5, 10, 20 ms) i zaobserwowa wyniki pomiarów (po kadorazowej zmianie opónienia na naley resetowa generator). Porówna opónienie wywietlone na panelu miernika Digital Me00 z przesuniciem czasowym sygnałów odczytanym kursorami. 3.2.3. Rozbudowa układ z rysunku 19 według rysunku 20. Opcje modułów: Generator00: Noise, Amplitude: ${VAR_1}; Arithmetic00: Add; Block Aver00: Running;

- 11 -

Slider00: Min.Value: 0, Max.Value: 5, Resolution: 100;. Var Set00: ${VAR_1}. Zwróci uwag na zgodno nastaw (czstotliwo próbkowania, długo bloku danych) kanałów wirtualnych i DASYLab w menu programu Experiment/Time Base Setup/All Setings… .

Rys. 20. Układ do pomiaru opónienia metod korelacji wzajemnej przy programowym zaszumieniu sygnału opónionego 3.2.4 Zwikszajc stopniowo amplitud szumu (np. od 1V do 50V) zadajnikiem, zaobserwowa uzyskiwane wyniki pomiaru opónienia i przebieg funkcji korelacji wzajemnej. Okreli dowiadczalnie, przy jakiej wartoci stosunku sygnał/szum poprawny pomiar opónienia staje si niemoliwy. Nastpnie przełczy wejcie modułu Statistics 00 na wyjcie modułu Block Aver00 i powtórzy pomiary. IV. Pytania kontrolne 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Jakie funkcje pełni komputerowa karta pomiarowa w systemie akwizycji danych? Przedstawi uproszczony schemat blokowy analogowego toru przetwarzania karty. Scharakteryzowa tryby pracy wej analogowych karty PCI 6024E. Kiedy naley korzysta z analogowych wej rónicowych karty, a kiedy z wej niesymetrycznych? Przedstawi rónic pomidzy modułami klasycznych wej analogowych i modułami kanałów wirtualnych dostpnych w rodowisku DASYLab przy wykorzystaniu sterowników NI-DAQ. Na czym polega klasyczna metoda cyfrowego pomiaru czstotliwoci? Omówi zasad pomiaru czstotliwoci przy zastosowaniu FFT. Omówi pomiar opónienia sygnałów losowych metod korelacji wzajemnej.

Literatura 1. Winiecki W., Stanik B., Nowak J.: Graficzne, zintegrowane rodowiska programowe do projektowania komputerowych systemów pomiarowo-kontrolnych. Mikom, Warszawa 2001. 2. Lesiak P., Gołbek P.: Laboratorium aparatury pomiarowo-diagnostycznej cz II: komputerowe systemy pomiarowo-diagnostyczne. Wyd. Politechniki Radomskiej, Radom 2005. 3. DASYLab – Data Acquisition System Laboratory. Book 1: User Guide, Book 2: Module Reference Guide - dokumentacja (pdf) dostpna na stronie http://www.dasylab.com. 4. DAQ 6024E. User Manual. National Instruments 1999 (dokument PDF) 5. Lesiak P., wisulski D. Komputerowa technika pomiarowa w przykładach. Agenda wyd. PAK, Warszawa 2002. 6. Hagel R, Zakrzewski J.: Miernictwo dynamiczne. WNT, Warszawa 1984. - 12 -...