В настоящее время разрабатывается новая версия программного обеспечения ИИС, учитывающая накопленный опыт

Используемое оборудование и ПО При построении ИИС авторами были проанализированы два принципиально разных подхода к построению ИИС: 1 на базе платы аналого-цифрового АЦП и цифро-аналогового ЦАП преобразования; 2 на базе первичных преобразователей со встроенным АЦП. Необходимые переключения, а также коммутация измерительных каналов производятся путем подачи управляющих команд. Настоящее посвящено анализу возможностей применения аппаратных и программных средств фирмы National Instruments для обучения студентов направления «Приборостроение».

Реконфигурируемая ИИС на базе датчиков с цифровым выходом и удаленных модулей ввода: + открытая архитектура ИИС для модернизации; + возможность увеличения измерительных каналов за счет плат расширения СОМ портов для PCI слота; - сложность разработки программного обеспечения при согласовании различных протоколов передачи данных высокая стоимость; - ориентированность ИИС на медленно меняющиеся процессы из-за ограничений скорости цифровой передачи. Возможно использование плат сбора данных, подключаемых через USB порт. Автоматизированное рабочее место разработчика виртуальных средств измерений // Проблемы автоматизации и управления в технических системах: Сборник трудов МНТК. Построение измерительных каналов с применением среды графического программирования LabVIEW: Методические указания к лабораторным работам / Сост. Платы размещаются в системном блоке ПК.

Вполне очевидно, что наступил физический и моральный износ оборудования данного типа. Таблица 1 - Элементная база ИИС №Наименование, модельПроизводительХарактеристика 1Плата АЦП/ЦАП PCI-6052ENational InstrumentsЧастота оцифровки сигнала: ЗЗЗкГц, разрешение 16бит, входной диапазон +-10В, 8 дифференциальных входных каналов, 2 выходных, 8 цифровых . Они используются в учебном процессе с 2004 года. Модуля согласования может и не быть в составе ИИС, если сигналы совпадают; но ввиду сложности подбора датчиков в соответствии с данным, условием, подобное встречается редко. Нм; выходной сигнал - напряжение: 0.

Рисунок 5 - Схема информационно-измерительной системы с использованием модулей удаленного ввода-вывода и датчиков со встроенным АЦП По результатам сравнительного анализа по трудоемкости и другим показателям были выявлены достоинства и недостатки обоих схем ИИС: 1. МА, 2 дифференциальных входа 4Модуль для подключения тензорезистивного полного моста SCC-SG24National InstrumentsПолномостовой вход 350 Ом, усиление 100, диапазон сигнала +-ЮОмВ, фильтр 1,6кГц; наличие источника питания 10В 5Конвертер интерфейсов I-7520ICP DASКонвертер интерфейсов RS-485/232 Гальваническая изоляция 3000В 6Преобразователь частоты JG5-RUSLG „Регулируемая мощность 0,4-3,7кВт; возможность связи по RS-485, ModBus-RTU; частота 0-400Гц; ПИД-регулирование 7Ключ динамометрический КД20КOOO «Инструм Рэнд»Диапазон измерений: 2-20Нм, приведенная погрешность в данном диапазоне: 2%; возможность связи по RS-485, ModBus-RTU 8Датчик измерения крутящего момента DTS-100OOO «Инструм Рэнд»Диапазон измерения: 10. Экспериментальная установка по исследованию механических передач представляет собой модельный электромеханический привод, включающий в себя электродвигатель, ременную цепную передачу, муфту, зубчатый цилиндрический червячный редуктор и нагрузочное устройство колодочный или дисковый тормоз рисунок 1. Использование технологии виртуальных инструментов NI позволило создать учебные лаборатории, оснащенные современным оборудованием.

Реконфигурируемая ИИС на базе единой платы АЦП: + большая точность измерений за счет высокого быстродействия платы АЦП; + открытая архитектура ИИС для модернизации; + возможность сохранения данных на жесткий диск ЭВМ непосредственно с АЦП; + наличие свободных каналов АЦП для увеличения контролируемых параметров; + меньшие затраты на разработку программного обеспечения при использовании LabVIEW; + возможность переориентирования ИИС для решения научных задач; - высокая стоимость АЦП/ЦАП и модулей согласований. Программная часть измерительной системы содержит набор виртуальных приборов, обеспечивающих измерение основных характеристик исследуемого объекта.

Возможности Использование технологий NATIONAL INSTRUMENTS для создания систем автоматизированного лабораторного практикума Учебный практикум "Спектральный и корреляционный анализ" Учебный стенд для исследования принципа действия универсального цифрового вольтметра Оборудование и программное обеспечение учебных лабораторных стендов Виртуальный лабораторный практикум для изучения технологии выращивания полупроводниковых и оптических монокристаллов Управление роботом ТУР-10 средствами LabVIEW Аппаратно-программный комплекс для исследования АЧХ и ФЧХ активных фильтров Автоматизированный дистанционный лабораторный практикум по курсу «радиотехнические цепи и сигналы» Исследование возможности реставрации одномерных сигналов на основе алгоритма полигармонической экстраполяции Использование технологий NATIONAL INSTRUMENTS в операционной системе LINUX Разработка модификаций алгоритма полигармонической экстраполяции в среде LabVIEW Учебный стенд для исследования принципа действия универсального цифрового вольтметра Виртуальная система поддержки принимаемых решений в среде LabVIEW Преемственность дисциплин «Моделирование систем» и «Автоматизация проектирования систем и средств управления» Универсальный стенд для исследования электрических характеристик газоразрядных и люминесцентных ламп Лабораторные практикумы по информационно-измерительным системам ИИС Виртуальный измеритель частотных характеристик на основе использования звуковой карты ПК Лабораторный практикум по основам теории Коммутации Разработка виртуальной лабораторной работы «Имитационное моделирование погрешностей канала измерения температуры» в среде LabVIEW Виртуальные практикумы по электротехнике в среде LabVIEW Из опыта внедрения в рамках национального проекта «Образование» технологий NATIONAL INSTRUMENTS в Нижегородском госуниверситете им. В процессе выполнения лабораторной работы обучающийся должен создать виртуальный инструмент для снятия характеристики преобразования измерительного канала без коррекции, рассчитать аддитивную и мультипликативную погрешности, реализовать виртуальный инструмент с коррекцией погрешностей. Построение централизованной системы сбора данных на базе АЦП рисунок 6 позволяет получить более гибкую и производительную ИИС, благодаря использованию отдельной платы АЦП, обладающей, как правило, гораздо более широкими возможностями, в сравнении с ИИС на основе удаленных модулей и цифровых датчиков; позволяя реконфигурировать себя для выполнения научно-исследовательских задач различного профиля и уровня сложности, при, самое главное, незначительной разности в цене. Применение измерительно-вычислительных систем, построенных с использованием прецизионных аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей, позволяет формировать значения напряжения с точностью, достаточной для исследования аналоговых СИ, однако, это лишь значения напряжения, а не значения физической величины. В частности необходимо знать метод наименьших квадратов, решение системы линейных уравнений, решение степенных уравнений, функции комплексной переменной, связь z-преобразования для разностных уравнений с преобразованием Фурье и Лапласа. Наличие в составе модулей DAQ 6251 двух таймеров-счетчиков дает возможность построения частотомеров и периодомеров и исследования их метрологических характеристик. Основная направленность -разработка измерительных систем для проведения научных исследований, мониторинга состояний технологических процессов, применение аппаратных и программных средств National Instruments. Рассмотрен опыт создания ИИС для лабораторных практикумов по электротехническим дисциплинам на базе технологии виртуальных инструментов ВИ фирмы National Instruments.

Другим методом является алгоритм определения параметров сигнала, основанный на обработке собственных значений и собственных векторов матриц сигнала1. Некоторую сложность представляет ограниченное быстродействие ЦАП и для исключения влияния дискретного характера генерируемых сигналов работу виртуальных инструментов, управляющих ЦАП и АЦП необходимо синхронизировать.

С помощью мыши можно имитировать воздействия на «органы управления» - кнопки, переключатели, регуляторы, «нарисованные» на экране монитора в виде передней панели имитируемого прибора. Необходима разработка новой концепции экспериментальных комплексов с использованием современных информационно-измерительных систем и эффективной методологии проведения учебных лабораторных работ, в основе которых лежит исследовательский подход. В настоящее время разрабатывается новая версия программного обеспечения ИИС, учитывающая накопленный опыт.

Определенную сложность представляет то, что желательно иметь объект исследования с возможностями задания параметров, приводящих к изменению характеризующих его физических величин в широком диапазоне. Список использованных источников 1. Рисунок 1 - Экспериментальная установка по исследованию механических передач Возможности данной установки позволяют проводить измерения энергетических, силовых, и кинематических параметров основных видов механических передач, применяемых на практике. Путников Интегральная электроника в измерительных устройствах.

Рисунок 3 - Экспериментальная установка по исследованию роторно-опорных узлов Информационно-измерительная система ИИС включает в себя ПЭВМ с соответствующим программным обеспечением, плату сбора данных и набор первичных преобразователей таблица 1. Описание решения Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи: - изучение метрологических характеристик измерительных модулей NI; - изучение рекомендованных схем включения; - создание измерительного канала; - реализация функций обратного преобразования в среде графического программирования LabVIEW; - генерация сигналов с заданными характеристиками; - построение ИИС для проведения измерительного эксперимента в соответствии с заданием. Структура измерительного канала В процессе обучения необходимо показать возможности ИИС для улучшения метрологических характеристик ИК.

Исследования

Продолжение справочного пособия