iLV = inleiding LabVIEW
description
Transcript of iLV = inleiding LabVIEW
iLV =inleiding LabVIEW
iLV =inleiding LabVIEW
Martin van Exter
OverzichtOverzicht
• Opzet Cursus LabVIEW
– vooral practica: LV1-5
• Digitaal Analoog
– representaties & omzettingen
• Communicatie
– binnen PC (met 3 bussen)
– naar buiten met • PC IEEE bus randapparatuur• PC I/O insteekkaart lintkabel BNC kastje
• Aansturing & controle met LabVIEW software
Rooster LabVIEW Rooster LabVIEW
Analoog versus DigitaalAnaloog versus Digitaal
• Signaal = analoog voltage
• Transistoren + RC(L) circuits (ouderwetse electronica)
• Analoge bewerking (gevoelig voor ruis)
• Signaal = 0 of 1 < 0.8 V of > 2.0 V
– TTL (transistor-transistor logic) = 5 V
– CMOS (Complementary Metal On Silicon) = 3-15 V
• Geïntegreerde circuits (moderne IC technologie)
• systeem bevat microprocessor
• Exacte bewerking (ongevoelig voor ruis)
Binaire getallenBinaire getallen
• Decimaal: 154 = 1 x 102 + 5 x 101 + 4 x 100
• Binair: 1001 = 1 x 23 + 0 x 22 + 0 x 21 + 1 x 20 = 8+1 = 9
• Wat is 1101 ?
• Waarom niet 3-tallig of 10-tallig ?
– beter onderscheid toestanden
– veel fysische mogelijkheden voor aan/uit
– Boolse algebra maakt schakelingen eenvoudig
Digitale representatie van analoog voltageDigitale representatie van analoog voltage
• We zoeken een afbeelding U0 <=> a = a3a2a1a0 (4 bits) of a = an-1 …a0 (n bits)
• Conversie procedure:
– Introduceer een referentie voltage Uref
– bereken U0 / Uref [0,1
– Vergelijk dit met a / 2n [0,1– Randgebieden? a = 0 U0 [0, Uref/2n
(alle analoge segmenten even groot)
• U0 = Uref ai 2 i-n = Uref (an-1 ½ + an-2 ¼ + …)
i=0
n-1
Waarom Digitale signaalverwerking ?Waarom Digitale signaalverwerking ?
• Geen verlies aan kwaliteit na digitalisatie=> wel mogelijk verlies bij digitalisatie !
(spectrale inhoud + resolutie)
• Willekeurige manipulatie van signaal mogelijk
• Foutcorrecties mogelijk (ongevoelig voor ruis)
• Digitale opslag maakt verwerking achteraf mogelijk
• Grote flexibiliteit met PCs
• Data compressie mogelijk
Vb: Geef (bij TV) beeld alleen veranderingen door.
Informatieverlies bij discretiseringInformatieverlies bij discretisering
• Resolutie <=> Quantisatie (aantal bits per monster)
• Spectrale inhoud <=> Bemonster snelheid (punten/sec.)
tijd
signaaln+1n
n-1
t1 t2
Bemonsteren bekeken in Fourier domeinBemonsteren bekeken in Fourier domein
In tijd-domein vermenigvuldiging met:
(t-nTsample)
( -nsample)
In frequentie-domein convolutie met:
Dus periodiek !!
• Twee typen parallelle DA omzetters (DACs):
– essentie: spanningsdeler van Uref
• Compenserende AD omzetters (DAC & comperator)
– essentie: werken met DAC en terugkoppellus
• Niet-compenserende AD omzetters
– Flash ADC (zeer snel)
– Integrerende ADC (zeer nauwkeurig)
Omzetting digitaal analoogOmzetting digitaal analoog
Simpele Digitaal-Analoog omzetter (DAC)Simpele Digitaal-Analoog omzetter (DAC)
• Kies Ri-1 = 2 Ri en Rt = Rn-1 /2
Fig. 18.2
DA conversie op basis van laddernetwerkDA conversie op basis van laddernetwerk
• Weerstand van elk netwerk is 2R => stroomsterkte steeds gehalveerd!
Fig. 18.4
Specificaties van “12 bit DAC”Specificaties van “12 bit DAC”
Regtien tab. 18.1
Compenserende ADCs werken met DAC in feedback loop
Compenserende ADCs werken met DAC in feedback loop
Fig. 18.6
Tracking ADCTracking ADC
• Tracking ADC is compenserende ADC = Comparator & DAC• Voordeel: geeft alle veranderingen weer wanneer “gelockt”• Nadeel: begint traag
Tracking ADC (hardware) Tracking ADC (hardware)
Successive approximation ADCSuccessive approximation ADC
• Bedenk zelf blokschema voor successive approximation ADC• Wat is maximum aantal klokpulsen voordat er resultaat is?
Fig. 18.7
Specificaties van “successive approximation ADC”Specificaties van “successive approximation ADC”
Regtien tab. 18.2
Directe A-D omzetting via “Flash ADC”Directe A-D omzetting via “Flash ADC”
• Zeer snel– vaak in digitale
oscilloscoop
• Heel veel componenten nodig
• Erg gevoelig voor precieze waarden van diverse R’s– referentie meting
is vaak handig
Fig. 18.11
Integrerende ADC (Dual ramp ADC)Integrerende ADC (Dual ramp ADC)
Fig. 18.13 & 18.14
• Principe:
– Ui gedurende vast tijd
– Uref gedurende variabele tijd
Ui = - (ti /T) Uref
Overzicht behandelde DACs & ADCsOverzicht behandelde DACs & ADCs
• Twee typen parallelle DA omzetters (DACs):
– Diverse weerstanden met Ri-1 = 2 Ri
– Netwerk van weerstanden R en 2R voor halveringen
• Compenserende AD omzetters (DAC & comperator)
– Tracking ADC
– Successive approximation ADC
• Niet-compenserende AD omzetters
– Flash ADC als snelste variant
– Integrerende ADC als trage nauwkeurige variant
Schematische opbouw computerSchematische opbouw computer
Fig. 20.1
Von Neumann structuur
Interface = grensvlak, scheidingslaag
Bus structurenBus structuren
• 3 soorten bussen: data, adres, control (één zendt, allen luisteren)
• Control = aansturing, handshake & interrupt lijnen (directe actie)• Vaak memory-mapped I/O (selectie interface met enkel adres)
Fig. 20.4
Interne opbouw CPU (microprocessor)Interne opbouw CPU (microprocessor)
Fig. 20.5
ALU = Arithmetic and Logic Unit
Twee soorten I/O op LV practicum Twee soorten I/O op LV practicum
• Externe IEEE bus– PC IEEE bus randapparatuur– alle randapparatuur wordt aangesloten op externe bus
(en moet dan ook een IEEE aansluitmogelijkheid hebben)– PC regelt het verkeer over deze bus
• DAC + ADC en andere omzetters op insteekkaart in PC– PC I/O insteekkaart lintkabel BNC kastje– diverse mogelijkheden:
• AO = Analoge Output = DAC
• AI = Analoge Input = ADC
• DIO = Digitale I/O
• Timer / counter
Aansturing externe apparatuurAansturing externe apparatuur• Externe bus:
– veel verschillende kloktijden => asynchroon transport
– vertragingen (lange kabels)
• Universele interface (hardware & protocol):– GPIB = General Purpose
Interface Bus– IEEE-488.2 (Institute of Electrical
and Electronics Engineering)– IEC-625 (International
Electrotechnical Commission)
Open collector logicaOpen collector logica
• Elk aangesloten circuit kan de lijn “omlaag trekken”
– v.b. SRQ = Service ReQuest
– Daarna “polling”, wie deed het?
– Aansturing vanaf PC controller kaart
Fig. 21.16
Handshaking IEEE-488 (Tabor handleiding)Handshaking IEEE-488 (Tabor handleiding)
• DAV = DAta Valid– talker
• NRFD = Not Ready For Data– listener
• NDAC = Not Data Accepted– listener
LabVIEW: Software voor data acquisitieLabVIEW: Software voor data acquisitie
• Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench
Block Diagram WindowBlock Diagram Window
• Front panel window Block diagram window