Что такое LabVIEW и как создавать базовые электрические проекты в LabVIEW?

Введение в LabVIEW и базовые электрические проекты на основе LabVIEW

Являясь проверенным полезным инструментом для создания прототипов, графическая платформа разработки LabVIEW предоставляет множество решений для самых разных приложений, таких как управление приборами, встроенные системы мониторинга и управления, сбор данных и системы обработки, автоматизированного тестирования и проверки и т. д.

LabVIEW включает в себя сотни готовых библиотек, которые помогают создавать гибкие и масштабируемые системы, от функциональных встроенных систем до высокопроизводительных систем тестирования и измерений.

Что такое LabVIEW?

LabVIEW означает L лаборатория V виртуальное я инструмент E инженерия W верстак и разработан National Instruments. Это мощный инструмент программирования, предоставляющий программные решения для научных и инженерных систем. LabVIEW — это графический язык программирования, в котором поток данных определяет выполнение программы, в отличие от текстового языка программирования, где инструкции (строки текста) определяют выполнение программы.

LabVIEW позволяет создавать пользовательский интерфейс, известный как лицевая панель, используя набор инструментов и объектов. А затем позволяет пользователю добавлять код на блок-схему, используя графическое представление функций. Таким образом, код на блок-диаграмме управляет объектами лицевой панели в зависимости от реализованной структуры управления. Таким образом, пользователь может создавать собственные решения для сбора данных, тестирования, измерения и управления для различных приложений.

LabVIEW интегрирован для связи с различными устройствами сбора данных, такими как устройства на основе GPIB, PXI, VXI, RS-232, RS-485 и USB. А также предлагает Интернет вещей с использованием веб-сервера LabVEW и таких программных стандартов, как TCP/IP и ActiveX.

Виртуальные инструменты

Программы в LabVIEW называются виртуальными инструментами или просто ВП, потому что работа и внешний вид программ напоминают физические инструменты, такие как мультиметры и осциллографы.

ВП состоит из трех компонентов, а именно лицевой панели. , блок-схема и панель значков и разъемов. . Передняя панель состоит из элементов управления и индикаторов, которые служат пользовательским интерфейсом, а блок-диаграмма содержит исходный код VI. Панель значков и разъемов представляет собой визуальное представление ВП, состоящего из входных и выходных данных. Эта панель значков и разъемов позволяет использовать ВП в другом ВП в качестве ВПП (ВП внутри другого ВП называется ВПП).

Лицевая панель:

На рисунке ниже показана лицевая панель ВП, состоящая из различных элементов управления и индикаторов. Он служит пользовательским интерфейсом ВП, так что интерактивные терминалы ввода и вывода могут быть разработаны для приложения. Элементы управления в LabVIEW включают ручки, циферблаты, кнопки, числовые элементы управления и логические переключатели. Элементы управления действуют как устройства ввода, которые передают данные на блок-диаграмму.

Индикаторы — это выходные терминалы ВП, которые отображают выходное значение. Некоторые из индикаторов включают числовые индикаторы, датчики, светодиоды, графики и другие дисплеи. Индикаторы действуют как устройства вывода, которые получают данные из блок-диаграммы и отображают их.

И элементы управления, и индикаторы можно выбрать из палитры элементов управления, которая доступна только на передней панели. Щелкнув правой кнопкой мыши в любом месте передней панели, появится панель управления.

Блок-диаграмма

На приведенном ниже рисунке показана блок-схема лицевой панели. Он содержит исходный код графического ВП, использующий графическое представление функций для управления объектами лицевой панели. Блок-схема состоит из объектов лицевой панели в качестве терминалов и дополнительных различных функций (таких как числовые, логические, сравнение, массив, синхронизация и т. д.) и структур (таких как цикл while, цикл for, структура case и т. д.).

Каждый индикатор или элемент управления на передней панели состоит из соответствующего терминала на блок-диаграмме. Таким образом, они связаны с различными функциями для реализации управляющего приложения.

Эти функции и структуры можно выбрать из палитры функций, которая доступна только на блок-диаграмме. Если щелкнуть правой кнопкой мыши в любом месте рабочей области блок-диаграммы, появится палитра функций.

На приведенной выше блок-схеме внешняя прямоугольная структура представляет собой цикл while, а внутренняя — структуру case. Оранжевые, синие и зеленые линии обозначают провода, по которым данные передаются от органов управления к индикаторам. Эти объекты и структуры на блок-диаграмме представляют собой код ВП.

Этот ВП можно запускать, приостанавливать или останавливать, нажимая различные кнопки (например, кнопку со стрелкой или кнопку запуска, кнопки паузы и остановки), расположенные на палитре в верхней части окна.

Проекты LabVIEW

LabVIEW — идеальная платформа для прототипирования, проектирования и разработки нескольких проектов, связанных с широким спектром областей, включая электрические, механические, обработку сигналов, электронику, контрольно-измерительные приборы, биомедицинские и аэрокосмическая промышленность.

LabVIEW предлагает гибкость для разработки решений для различных проектов с минимальными затратами времени и усилий благодаря преимуществам графического кодирования и передовых функциональных блоков. Ниже приведены некоторые из проектов на основе LabVIEW, связанных с электрической областью.

Тепловое реле перегрузки с использованием LabVIEW

Целью этого проекта является мониторинг и контроль работы электрической машины против тепловой перегрузки с использованием LabVIEW и модуля сбора данных. Здесь в данном ВП входы и выходы DAQ исключены для простоты понимания читателем и, следовательно, разработана только имитационная модель.

На приведенном выше рисунке показана передняя панель реле тепловой перегрузки VI, на которой левые элементы называются элементами управления, а правые элементы называются индикаторами.

На этой передней панели отображаются значения различных параметров и температура окружающей среды машины. Он дает индикацию срабатывания реле, когда температура превышает безопасный предел (температура окружающей среды машины). Срабатывание реле при превышении температуры окружающей среды показано на рисунке ниже.

Графический код этого ВП реализован на блок-диаграмме, как показано ниже. Блок-схема представляет фактическую реализацию проекта. Здесь повышение температуры рассчитывается на основе постоянной температуры (градусы Цельсия на киловатт) машины.

Итак, сравнение температур было выполнено на блок-диаграмме для сравнения фактической и желаемой (установите предел для безопасного значения) температур. Также возможно реализовать этот код, используя датчики тока и температуры вместе с модулем сбора данных, чтобы контролировать машину в реальном времени.

Нагрузочные характеристики генератора постоянного тока с самовозбуждением в LabVIEW

Это один из основных электрических проектов лаборатории виртуальных электрических машин, который занимается характеристиками машины при ее загрузке. На рисунке ниже показана передняя панель ВП, состоящая из элементов управления, индикатора и диаграммы сигналов.

Напряжение на клеммах, ток возбуждения и ток нагрузки (включая сопротивления якоря и возбуждения) действуют как входы или элементы управления, и на основе этих данных можно определить ток якоря, падение якоря и наведенное напряжение в генератор рассчитывается и отображается на графике, а также числовые показатели, как показано на рисунке ниже.

Исходный код этого ВП показан на блок-диаграмме ниже, на которой различные математические функции определяют выходные параметры на основе входных параметров. На блок-диаграмме массив значений данных (представленный толстыми оранжевыми линиями) передается различным математическим функциям. Эти функции определяют соответствующий массив результатов, которые затем передаются индикаторам графика и массива.

Моделирование схемы серии RLC в LabVIEW

В этом проекте реализована схема серии RLC и определено состояние ее резонанса с помощью программного обеспечения LabVIEW. Цепи серии RLC используются в схемах настройки, таких как схемы генераторов, схемы фильтров, схемы настройки радио и телевидения.

В последовательной цепи RLC частота, при которой индуктивное сопротивление равно емкостному, называется резонансной частотой. На резонансной частоте индуктивное и емкостное сопротивления компенсируют друг друга, в результате чего импеданс становится равным сопротивлению, и, следовательно, ток будет максимальным.

Это утверждение подтверждается приведенным ниже проектом LabVIEW. На передней панели расположены органы управления и индикаторы, отвечающие за ввод и получение данных.

На рисунке ниже показан графический код последовательной цепи RLC на блок-схеме. Выполняя математические операции с заданными входами (индуктивность, емкость и напряжение), на блок-схеме определяются такие параметры, как индуктивное сопротивление, емкостное сопротивление, импеданс и ток. Вы также можете прочитать:

• Что такое Arduino и как ее программировать?
• Как спроектировать печатную плату (пошаговые и графические представления)
• Как программировать микроконтроллер PIC18 на C. Пошаговое руководство
• Должно быть приложение iOS для инженера-электрика
• 15+ обязательных приложений Android для инженеров-электриков и студентов
• 10+ онлайн-инструментов проектирования и моделирования для инженеров-электриков/электронщиков