HARJOITUSTYÖ: LabVIEW, Liiketunnistin

Transkriptio

1 Tämä käyttöohje on kirjoitettu ESR-projektissa Mikroanturitekniikan osaamisen kehittäminen Itä-Suomen lääninhallitus, 2007, HARJOITUSTYÖ: LabVIEW, Liiketunnistin Tarvittavat laitteet: PC Labview NI USB-6008 tiedonkeruukortti (kuva 1) Vernier Motion Detector (HSMD, kuva 2) PIC-Microcontroller Development Board (HPDEVBD, kuva 2) Liitäntäkaapeli Anturin ja Kontrollerialustan vällle (kuva 2) Kontrollerialustan virtalähde (13.5V) Kolme johdon pätkää (päät kuorittu) Elektroniikkaruuvimeisseli (taltta) Kuva 1. USB-6008 tiedonkeruukortti ja liitäntäkaapeli Kuva 2. Liitäntäkaapeli, PIC-Mikrokontrollerialusta, liiketunnistin ja Kontrollerialustan virtalähde Anturin kytkentä Kytke virtalähde ( V) kontrollerialustaan - Virtalähteen vaihdettava kärki on oltava sopivan kokoinen ja liitetty siten, että nuolenkärjet vastaavat toisiaan merkinnöillä ydin ( ) kuori (+)

2 Harjoitustyö: LabVIEW, Valokennoportti 2 (5) Liitä anturi liitäntäkaapelilla kontrollerialustan digital 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 Output (AO0 tai AO1) kontrollerialustan PortA A2 liittimeen Liitä johdolla USB-kortin Analog Input (esim. AI0+) kontrollerialustan PortA A4 liittimeen Anturin toimintaperiaate Anturille syötetään 5V herätevirta (PortA A2), joka lähettää ultraäänipulssin. Pulssi kimpoaa kohteesta takaisin anturin vastaanottimelle ja muodostaa sähköisen vasteen (PortA A4). Ultraäänen nopeus ilmassa on 343m/s. Laskemalla lähetetyn pulssin ja vastaanotetun kaiun aikaero voidaan edelleen laskea kohteen etäisyys. Tehtävä: a) Liitä liiketunnistin tiedonkeruukortin ja PIC-mikrokontrollerialustan välityksellä PC:hen ja tee LabVIEW:llä ohjelma, joka laskee kohteen etäisyyden anturista. b) Keksi miten muuten voit hyödyntää liiketunnistinta 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 1. Vaihe: Mittausta varten luodaan kaksi virtuaalista kanavaa Labview ympäristöön. Ensimmäinen kanava toimii herätelinjana (output) ja toinen kanava vastaanottavana linjana (input) - Block diagram: Measurement I/O NI-DAQmx - Ketju menee seuraavasti: Luodaan kanavat, Aloitetaan tehtävä, Lähetetään pulssi 1, Luetaan arvo, Lähetetään pulssi 0, Lopetetaan tehtävä, Tyhjennetään kanavat, Käsitellään mahdolliset virheet. - Luodaan kaksi Create channel virtuaali-instrumenttia, valitse Lähetystavaksi AO voltage mittaustavaksi AI voltage, klikkaa oikealla hiirennapilla molempien physical channels create control - AO voltage virtuaali-instrumentissa Klikkaa oikealla hiirennapilla maximum value create constant. Aseta maksimi arvoksi 5 ja samalla tavalla minimiarvoksi 0. - Varmistetaan, että ensin lähetään pulssi ja vasta sen jälkeen yritetään lukea vastetta, yhdistämällä virhelinja toiminnan suoritusjärjestyksen ohjaukseen Start task :in jälkeen. Block Diagram: Programming Dialog & User interface Merge errors - 1. Write virtuaali-instumentti, valitse lähetystavaksi Analog DBL 1channel 1 sample. Klikkaa oikealla hiirennapilla data create constant ja laita syötteeksi 5. - Read virtuaali-instrumentti, valitse mittaustavaksi Analog DBL 1channel 1 sample. Klikkaa oikealla hiirennapilla data create indicator

3 Harjoitustyö: LabVIEW, Valokennoportti 3 (5) - 2. Write virtuaali-instumentti, valitse lähetystavaksi Analog DBL 1channel 1 sample. Klikkaa oikealla hiirennapilla data create constant ja laita syötteeksi 0. - Kytke task linjat erikseen write ja read instrumenttien välille ja yksi error linja kaikkien instrumenttien läpi suoritusjärjestyksessä. - Voit testata mittauksen toimivuuden Front Panelin puolella. Valitse oikea AO ja AI kanava, käynnistä ohjelma. Anturista pitäisi kuulua pieni napsaus, kun ultraäänipulssi lähetetään. Kuva 3. Tehtävä a) 1. Vaiheen jälkeinen tilanne. 2. Vaihe: Tästä eteenpäin ratkaisumalleja on useita, seuraavassa yksi vaihtoehto. Toiminnan kuvaus: suoritetaan pulssin lähetys ja vastaanotto silmukassa jonka kesto on yksi sekunti. Silmukan sisälle luodaan toinen silmukka jossa lasketaan pulssin lähetykseen ja vastaanottoon kulunut aika. Kuluneen ajan perusteella lasketaan ultraäänen kulkema matka kohteeseen ja takaisin. Tulos pitää jakaa kahdella, jotta saadaan etäisyys kohteesta. Äänen nopeus ilmassa on 343 m/s. - Kehystetään mittauksen toiminnalliset viruaali-instrumentit (1. Write-, Read -ja 2. Writeinstrumentit) While-silmukalla. Block diagram: Programming Structures While loop. - Klikkaa oikealla hiiren napilla While loop:n keskeytys toimintoa oikealla alanurkassa create control. - Määritetään silmukan suoritusajaksi 1 sekunti. Programming Timing Wait Until Next Multiple. Oikealla hiirennapilla klikkaamalla luodaan vakioarvo 1000 millisekuntilaskurin syötteeksi. - Ympäröidään Read-instrumentti toisella While-silmukalla. Luodaan 1. millisekuntilaskuri Programming Timing Tick Count tämän silmukan ulkopuolelle ja 2. Millisekuntilaskuri silmukan sisälle. - Suoritetaan vähennyslasku 2. Laskurin ja 1. Laskurin välillä Programming Numeric Substract. Luodaan tulokselle indikaattori, klikkaa oikealla hiirennapilla Substract create indicator - Read instrumentin arvo on suurempi kuin -0.8 kun pulssi havaitaan. (kokeellsesti testattu). Luodaan vertailu Programming Comparison Greater? Read datan ja vakion -0.8 välillä ja johdetaan vertailun tulos sisemmän silmukan keskeytys toimintoon oikealla alanurkassa.

4 Harjoitustyö: LabVIEW, Valokennoportti 4 (5) - Käyttämällä laskutoimitusoperaattoreita Programming Numeric Divide/Multiple aikalaskurin tulokseen saadaan laskettua ääniaallon kulkema matka kohteeseen ja edelleen kohteen etäisyys anturista. - Voit tehdä tulokselle graafisen tai numeerisen näytön

5 Tämä käyttöohje on kirjoitettu ESR-projektissa Mikroanturitekniikan osaamisen kehittäminen Itä-Suomen lääninhallitus, 2007, Labview-ohjelma Kuva 4. Block diagram labview koodista, joka ohjaa anturia ja laskee anturilta saatujen vasteiden perusteella kohteen etäisyyden anturista.