HARJOITUSTYÖ: LabVIEW, Kiihtyvyysanturi

Transkriptio

1 Tämä käyttöohje on kirjoitettu ESR-projektissa Mikroanturitekniikan osaamisen kehittäminen Itä-Suomen lääninhallitus, 2007, HARJOITUSTYÖ: LabVIEW, Kiihtyvyysanturi Tarvittavat laitteet: PC Labview NI USB-6008 tiedonkeruukortti, kuva 1 PIC-Microcontroller Development Board (HPDEVBD), kuva 2 Kontrollerialustan virtalähde (13.5V), kuva 2 Vernier Low-g Accelerometer (LGA-BTA), kuva 3 johdonpätkä jonka saat kytkettyä piikkiriman pinnin ja usb tiedonkeruukortin välille johdonpätkä maadoitusta varten (päät kuorittu) Elektroniikkaruuvimeisseli (taltta) osoiteesta lisätietoa anturien toimintaperiaatteesta Yleismittari helpottaa työskentelyä, mutta ei ole välttämätön. Taulukkokirjasta suoran yhtälö jos et muista ulkoa. Kuva 1. USB-6008 tiedonkeruukortti ja USB-liitäntäkaapeli Kuva 2. PIC-Mikrokontrollerialusta ja -alustan virtalähde

2 Harjoitustyö: LabVIEW, Kiihtyvyysanturi 2 (5) Kuva 3. Low-g accelerometer Anturin kytkentä Kytke virtalähde ( V) kontrollerialustaan - Virtalähteen vaihdettava kärki on oltava sopivan kokoinen ja liitetty siten, että nuolenkärjet vastaavat toisiaan merkinnöillä ydin ( ) kuori (+) Liitä anturi liitäntäkaapelilla kontrollerialustan analog sensor -porttiin Liitä tiedonkeruukortti PC:n USB-väylään (oletuksena kortti on aiemmin tunnistettu NI-MAX:lla) Liitä johdolla USB-kortin GND kontrollerialustan PortA 0V liittimeen Liitä johdolla USB-kortin Analog Input (AI0 AI3 + tai -) kontrollerialustan J14 jumpperi-riman vasempaan pinniin rivillä 3 (anturin signaali tulee tähän, voit mitata yleismittarilla jos haluat varmistua asiasta) Anturin toimintaperiaate Anturille syötetään 5V käyttöjännite. Kun anturi on asetettu nuoli ylöspäin saadaan signaali (n. 2,5V) joka vastaa 1g, 9,81 m/s 2 tai 2g kiihtyvyyttä, riippuen miten kalibroit kiihtyvyyden. Nuolen osoittaessa alaspäin saadaan signaali (n. 1,72V) joka vasta -1g, -9,81 m/s 2, tai 0g kiihtyvyyttä riippuen kalibroinnista. Nuolen ollessa horisontaalisesti saadaan signaali (n. 2,1 V) joka vastaa 0g, 0 m/s 2 tai 1g Tehtävä: a) Liitä kiihtyvyysanturi tiedonkeruukortin ja PIC-mikrokontrollerialustan välityksellä PC:hen ja tee LabVIEW:llä ohjelma, joka muuntaa anturin signaalin kiihtyvyydeksi. b) Keksi miten muuten voit hyödyntää kiihtyvyysanturia ja tee sitä varten LabVIEW-ohjelma Vinkkejä tehtävän a) yhteen ratkaisumalliin: - Help valikosta hyödyllisiä apuvälineitä ovat Show context help, Find Examples ja Search the LabVIEW help - Show context help näyttää tummennettuna mitkä kytkennät ovat pakollisia virtuaali-instrumentissa. Tarvittaessa voidaan klikata lisätietoja

3 Harjoitustyö: LabVIEW, Kiihtyvyysanturi 3 (5) 1. Vaihe: Mittausta varten luodaan virtuaalinen kanava Labview ympäristöön. - Block diagram: Measurement I/O NI-DAQmx - Ketju menee seuraavasti: Luodaan kanava, Aloitetaan tehtävä, Luetaan arvo, Lopetetaan tehtävä, Tyhjennetään kanava, Käsitellään mahdolliset virheet. - Create channel virtuaali-instrumentti, valitse mitaustavaksi AI voltage, klikkaa oikealla hiiren napilla physical channels create control - Read virtuaali-instrumentti, valitse mittaustavaksi Analog DBL 1channel 1 sample, klikkaa oikealla hiiren napilla data create indicator - Kytke task ja error linjat - Voit testata mittauksen toimivuuden Front Panelin puolella. Valitse oikea AI kanava, käännä kiihtyvyysanturia ja käynnistä ohjelma. Kuva 4. Tehtävän a) 1. vaiheen jälkeinen tilanne. 2. Vaihe: Muokataan koodia, jotta saadaan luettua useampia arvoja. Lisäksi määritetään mittaustapa. - Block diagram: Programming Structures While loop - Kehystä While loop:lla Read virtuaali-instrumentti - Klikkaa oikealla hiiren napilla While loop:n keskeytys toimintoa oikealla ala nurkassa create control - Määritellään mittaustavaksi referenced single-ended. Klikkaa oikealla hiiren napilla Create Channel virtuaali-instrumentin input terminal configuration syötettä Create Constant. Valitse luodusta alasvetovalikosta RSE - Voit testata mittauksen toimivuuden Front Panelin puolella. Mittaus lopetetaan STOP napista

4 Harjoitustyö: LabVIEW, Kiihtyvyysanturi 4 (5) Kuva 5. Tehtävän a) 2. Vaiheen jälkeinen tilanne 3. Vaihe: Tästä eteenpäin tehtävän suorittamiseen on useita ratkaisumalleja seuraavassa eräs niistä - Voit luoda graafisen näytön mittausarvoille. Front Panel: Modern Graph Waveform Chart. Block Diagram: kytke mittausdata kulkemaan näyttöön. - Ohjelman suoritus on melko nopea. Voit hidastaa silmukan suoritusnopeutta lisäämällä While Loopin sisälle millisekuntilaskurin. Block Diagram: Programming Timing Wait Until Next Multiple. Oikealla hiirennapilla klikkaamalla voit luoda vakioarvon millisekuntilaskurin syötteeksi - Kiihtyvyysarvon laskemiseen valitaan kalibrointimenetelmä. Esim. G-voima: 1g vastaa anturin mittausta 2.51V, -1g vastaa anturin mittausta 1.72V. Hahmottele paperille koordinaatisto jossa x- akselilla on jännite ja y-akselilla g-arvo. - Suoran yhtälö on muotoa y-y 0 =k(x-x 0 ). Laske kulmakerroin käyttäen valittuja kalibrointiarvoja. - Laske suoran yleinen muoto käyttämällä k kulmakerrointa ja toista kalibrointipistettä (x 0,y 0 ). (y=kx+b) - Lisää suoran yleinen muoto ohjelmaan käyttämällä laskutoimitusoperaattoreita mittausdataan Block Diagram: Programming Numeric multiply/add/substract - Luo laskutoimituksen tulokselle graafinen ja numeerinen näyttö

5 Harjoitustyö: LabVIEW, Kiihtyvyysanturi 5 (5) Kuva 6. Tehtävän a) 3. Vaiheen jälkeinen tilanne. Laskutoimituksina ovat kaikki kalibrointivaihtoehdot joista kiihtyvyysarvo ja G-lukema piirretään graafisesti.