BSA, Laborator 13

  • View
    9

  • Download
    2

Embed Size (px)

DESCRIPTION

bazele sistemelor automate

Transcript

  • BSA Laborator13

    1

    Msurarea semnalelor n LabVIEW

    Scopul lucrrii

    -Deprinderea noiunilor teoretice fundamentale despre msurarea semnalelor n LabVIEW; -Crearea unor instrumente virtuale foarte simple cu ajutorul crora vom msura diferii parametri ai semnalelor; Aparatura necesar -staii de lucru care au instalat LabVIEW 6 Consideraii teoretice Noiuni generale Vom analiza i vom lucra cu funciile din paleta de funcii Analyze.Pentru exemplificare a se vedea figura 1.

    n prima parte a laboratorului vom lucra n principal cu funciile din paleta de funcii Waveforms Measurements.Aceasta palet de funcii este prezentat n figura 2.Aceast palet de funcii ne ofer o serie de funcii pentru a efectua msurtori ale semnalelor att n domeniul timp ct i n domeniul frecven.Ca de exemplu se pot efectua msurtorile:

    msurarea valorii medii ale semnalelor(DC-Direct Current); msurri ale valorii efective(RMS-Root Mean Square); msurarea nivelelor semnalelor i a amplitudinii acestora; spectru FFT (ne returneaz faza i amplitudinea); spectru de putere FFT, timpii de cretere i cdere,rata de cretere;

    Masurari forme de undaGenerare forme de unda

    Procesare semnale

    Operatii matematice

  • BSA Laborator13

    2

    Figura 2 Paleta de funcii Waveform Measurements n cele ce urmeaz vom parcurge exemple pentru exemplificarea funciilor din paleta

    prezentat mai sus.

    Exemplul 1 Vom msura n acest prim exemplu amplitudinea i nivelele de high i low pentru dou semnale obinute prin sumarea , respective nmulirea a dou forme de und.Se vor parcurge paii: 1. n cadrul diagramei bloc vom plasa din cadrul paletei de funcii

    Waveform>>Waveform Generation, funcia Sine Waveform, cu ajutorul creia vom genera o form de und sinusoidal(se vor folosi dou funcii Sine Waveform).A se vedea figura 3.

    2. n cadrul panoului frontal vom plasa din cadrul paletei cu funcii numerice butoane rotative, iar din cadrul paletei Graph vom plasa funcia Waveform Graph.(se vor folosi patru funcii Waveform Graph i 4 butoane rotative).

    3. Se realizeaz rutarea aa cum se vede i n figura 3,dup cum urmeaz :la terminalele frequency i amplitude vom conecta cele dou terminale de ieire ale celor dou butoane rotative pe care le-am plasat n cadrul diagramei bloc, iar la terminalul signal out al funciei Sine Waveform vom conecta intrarea graficului unde vom reprezenta forma de und.

    4. Din cadrul meniului Tools vom alege Edit Text i vom schimba intervalele pentru frecven i amplitudine dup cum urmeaz:pentru frecven pn la 50, iar la amplitudine pn la 10.

    5. Tot cu ajutorul la Edit Text vom schimba denumirile butoanelor rotative, respectiv la grafice.

    6. Din cadrul paletei de funcii Waveforms Operations vom plasa funciile Add Waveforms,respectiv Multiply Waveforms.Se va realize rutarea aa cum se vede n figura 3 de mai jos.

    7. Din cadrul paletei Waveforms Measurements vom plasa funcia Amplitude and Levels(vom avea nevoie de dou astfel de funcii).La terminalul signal in vom aduce ieirea din sumatorul de semnale, respectiv din multiplicator.Vom crea indicatoare pentru terminalele high state level,low state level i amplitude.

  • BSA Laborator13

    3

    Figura 3-VI pentru msurarea amplitudinii i a nivelelor unui semnal

    Panou frontal masurare nivele si amplitudine

  • BSA Laborator13

    4

    Exemplul 2

    n aceste exemple vom prezenta dou dintre cele mai comune msurtori care le efectum asupra semnalelor i anume nivelele DC i RMS despre care am amintit i la nceputul laboratorului. Ce este nivelul DC a unui semnal? Putem folosi nivelul DC pentru a defini valoarea unui semnal static sau care variez lent.Msurtorile pentru DC pot avea i valori pozitive i negative.Nivelul DC a unui semnal continuu v(t) pe intervalul de timp de la t1 la t2 este dat de ecuaia:

    =2

    1

    )(1

    12

    t

    tDC dttVtt

    V

    , unde t2-t1 reprezint timpul de integrare sau timpul de msurare.Deci nivelul DC este de fapt valoarea medie a unui semnal calculat pe un interval de timp. A. Vom parcurge urmtorii pai pentru a realiza acest instrument virtual:

    1. n cadrul diagramei bloc vom plasa din cadrul paletei de funcii Waveform>>Waveform Generation, funcia Square Waveform, cu ajutorul creia vom genera o form de und dreptunghiular .A se vedea figura 4.Vom crea elemente de control pentru terminalele amplitude, frequency, offset i duty cycle.

    2. Din cadrul paletei de funcii Waveforms Measurements vom plasa n cadrul diagramei bloc funcia Basic Averaged DC-RMS .Semnalul de la terminalul de ieire a funciei Square Waveform l vom aduce la terminalul de intrare a funciei pentru calculul nivelelor DC-RMS.

    3. Se vor crea elemente de indicare pentru terminalele DC value, RMS value i un element de control pentru tipul ferestrei folosite la integrare.

    4. Se va realiza rutarea aa cum se vede n figura 4.Se va lucra cu un offset de 2V.Ce observai dac offsetul e 0?Ce se ntmpl cu nivelul DC modificnd factorul de umplere a semnalului?

  • BSA Laborator13

    5

    Figura 4 VI pentru msurarea nivelului DC a unui semnal

    Panou frontal pentru masurarea nivelului DC a unui semnal Ce este nivelul RMS a unui semnal? Msurarea nivelului RMS este folosit atunci cnd este nevoie de o reprezentare a energiei.Valoarea sa este ntotdeauna pozitiv.Nivelul RMS a unui semnal continuu pe un interval de timp (t1,t2) este dat de ecuaia:

    =2

    1

    )(1 212

    t

    tRMS dttVtt

    V

  • BSA Laborator13

    6

    ,unde t2-t1 reprezint nivelul de integrare sau timpul de msurare.Deci nivelul RMS este valoarea efectiv a unui semnal msurat pe un interval de timp.

    B. Vom parcurge urmtorii pai pentru a realiza acest instrument virtual:

    1. n cadrul diagramei bloc vom plasa din cadrul paletei de funcii Waveform>>Waveform Generation, funcia Sine Waveform, cu ajutorul creia vom genera o form de und sinusoidal .A se vedea figura 5.Vom crea elemente de control pentru terminalele amplitude, frequency, offset.

    2. Din cadrul paletei de funcii Waveforms Measurements vom plasa n cadrul diagramei bloc funcia Basic Averaged DC-RMS .Semnalul de la terminalul de ieire a funciei Sine Waveform l vom aduce la terminalul de intrare a funciei pentru calculul nivelelor DC-RMS.

    3. Se vor crea elemente de indicare pentru terminalul RMS value i un element de control pentru tipul ferestrei folosite la integrare.

    4. Se va realiza rutarea aa cum se vede n figura 5.Se vor da valorile 50Hz i 310V la frecvena semnalului sinusoidal i respectiv amplitudinea acestuia.

    5. n cadrul panoului frontal vom da click dreapta pe indicatorul Waveform Graph i din meniul derulant vom alege Visible Items-Graph Palette.Va apare n cadrul panoului frontal un set de unelte cu care putem mri i micora o poriune din grafic dorit.

    Figura 5-VI pentru msurarea nivelului RMS a unui semnal

    n continuare vom efectua msurri n domeniul frecvenei.Vom msura amplitudinea i faza unui spectru Fourier.

  • Proiectarea Asistata de Calculator II LabVIEW

    7

    Noiuni teoretice despre Transformata Fourier

    Semnalul periodic x(t) satisface relaia: )()( Ttxtx += (1)

    n care T reprezint perioada. Din punct de vedere matematic relaia trebuie satisfcut pentru orice valoare a timpului t(- , + ). Evident, semnalele reale au durate finite i, de aceea, relaia (1) este satisfcut ntr-un interval de timp finit. Se va spune c semnalul este periodic, dac durata semnalului este mult mai mare dect perioda T i dac nu intereseaz regimurile tranzitorii din circuite, determinate de apariia sau dispariia semnalului. n aceste condiii se poate accepta c durata semnalului este practic infinit, c semnalul este aplicat la intrarea circuitului ncepnd de la un moment i sfrind la un alt moment, indefinit ndeprtate fa de intervalul de timp n care se studiaz semnalul sau rspunsul circuitului la semnalul considerat.

    Perioadei T i corespunde frecvena T

    F 1= i frecvena unghiular sau pulsaia

    TF 22 == .

    S-a vzut c analiza Fourier a semnalului periodic const n scrierea

    =

    =++=

    110 sincos)(

    nn

    nn tnStnCCtx (2)

    care reprezint forma trigonometric a seriei Fourier. Observnd c

    )cos(sincos nnnn tnAtnStnC +=+ Cu notaiile

    222nnn SCA += ,

    n

    nn C

    Sarctg= (3)

    se gsete forma armonic a seriei Fourier

    )cos()(1

    0 nn

    n tnAAtx ++= =

    (4)

    Exemplul 4 Vom crea un instrument virtual pentru msurarea fazei i amplitudinii compone