Методические указания к циклу лабораторных работ по «Электронике» Томск 2008 (стр. 3 из 6)

Макетная плата NI ELVIS устанавливается в настольную рабочую станцию и предназначена для монтажа электронной схемы и подключения ее через соответствующие разъемы к приборам. С одной рабочей станцией можно использовать несколько сменных макетных плат.

Программное обеспечение NI ELVIS, разработанное в LabVIEW, обладает достоинствами программ, реализованных с использованием технологии виртуальных инструментов. Для программирования аппаратных средств NI ELVIS в состав программного обеспечения включены измерительные приборы с лицевой панелью, отображаемой на экране монитора (Soft Front Panel Instruments - SFP), API функции LabVIEW (Application Programming Interface – интерфейс программных приложений) и программные блоки SignalExpress.

3.2. Виртуальные измерительные приборы

NI ELVIS поставляется вместе с программным обеспечением измерительных приборов (SFP Instruments), разработанным в LabVIEW, и с исходным кодом программ. Исполняемые файлы программ изменить невозможно, однако вы можете изменять и совершенствовать функциональные возможности приборов, модифицируя программный код LabVIEW. Подобные измерительные приборы в LabVIEW называют виртуальными приборами – Virtual Instruments (VI), и именно они необходимы при работе в лаборатории.

3.2.1. Модуль запуска приборов

Модуль запуска NI ELVIS (Instrument Launcher) предоставляет доступ ко всем виртуальным измерительным приборам NI ELVIS. Запускается этот модуль двойным щелчком левой кнопки мыши по пиктограмме NI ELVIS на рабочем столе или выбором в меню Start»All Program Files»National Instruments»NI ELVIS 3.0»NI ELVIS. После инициализации открывается панель комплекта виртуальных измерительных приборов, спроектированных в LabVIEW.

Чтобы запустить какой-нибудь прибор, просто нажмите на соответствующую кнопку. Если программа NI ELVIS надлежащим образом сконфигурирована и рабочая станция подключена к соответствующему модулю ввода-вывода, все кнопки на панели запуска должны быть доступны.

Если же есть проблемы с конфигурацией системы, например, рабочая станция подсоединена к модулю ввода-вывода, не указанному в конфигурации, или не включено питание рабочей станции, то кнопки всех приборов становятся недоступны. В этом случае единственная кнопка, на которую можно нажать – это кнопка Configure (Конфигурировать

Некоторые приборы выполняют одинаковые операции, используя одни и те же ресурсы аппаратуры NI ELVIS и модуля ввода-вывода, и поэтому не могут работать одновременно. При запуске двух приборов с перекрывающейся функциональностью, не позволяющей этим приборам работать одновременно, программное обеспечение NI ELVIS откроет диалоговое окно, в котором будет описана ошибка. Вызвавший ошибку прибор блокируется и не будет функционировать до тех пор, пока конфликтная ситуация не разрешится.

3.2.2. Генератор сигналов произвольной формы

Программа генератора сигналов произвольной формы (Arbitrary Waveform Generator – ARB) использует функции высокого уровня для формирования аналоговых сигналов с помощью модуля ввода-вывода. Вы можете создавать различные типы сигналов, используя Waveform Editor (Редактор сигналов), который входит в состав программного обеспечения NI ELVIS. Для генерации сигналов, созданных ранее этим редактором, их можно загружать в генератор из файлов. Более подробная информация о программе Waveform Editor содержится в справочной системе NI ELVIS Help.

Поскольку модуль ввода-вывода, как правило, имеет два аналоговых выхода, одновременно могут генерироваться два сигнала. Формирование сигналов может осуществляться в однократном или в непрерывном режиме. Максимальная скорость генерации сигналов зависит от максимальной частоты обновления данных в модуле ввода-вывода, к которому подключена рабочая станция NI ELVIS. Характеристики модуля ввода-вывода приведены в технической документации.

3.2.3. Анализатор амплитудно-частотных и фазочастотных
характеристик (АЧХ/ФЧХ)

Полнофункциональный анализатор АЧХ/ФЧХ (Bode Analyzer) в NI ELVIS реализован путем развертки по частоте тестового сигнала, формируемого функциональным генератором, и измерения сигналов модулем ввода-вывода. Вы можете устанавливать частотный диапазон прибора, а также выбирать шкалу отображения – линейную или логарифмическую. В NI ELVIS Help приведена информация о подключении анализатора.

3.2.4. Цифровой мультиметр

Популярный измерительный прибор – цифровой мультиметр (Digital Multimeter – DMM) позволяет измерять следующие величины:

· напряжение постоянного тока (DC Voltage)

· напряжение переменного тока (AC Voltage)

· силу постоянного и переменного тока (Current DC and AC))

· активное сопротивление (Resistance)

· ёмкость (Capacitance)

· индуктивность (Inductance)

· работоспособность диода (Diode test)

· проверять целостность электрических проводников – выполнять "прозвонку" (Audible continuity)

Подключиться к мультиметру можно через макетную плату или с помощью разъёмов штекерного типа на передней панели рабочей станции.

3.2.5. Анализатор спектра

Анализатор спектра (Dynamic Signal Analyzer – DSA) особенно полезен на занятиях по углублённому изучению электротехники и физики. Этот прибор использует аналоговый вход модуля ввода-вывода для измерений, которые выполняются в непрерывном режиме или в однократном режиме. В этом приборе для определения спектра можете фильтровать сигнал и накладывать различные окна.

3.2.6. Функциональный генератор

Этот прибор (Function Generator – FGEN) позволяет выбирать форму сигнала (синусоида, "меандр", "пила"), задавать его амплитуду и частоту. Кроме того, прибор дает возможность регулировать постоянную составляющую сигнала, осуществлять развертку сигнала по частоте, формировать сигналы с амплитудной (АМ) и частотной (ЧМ) модуляцией.

3.2.7. Анализатор импеданса

Простой анализатор импеданса (Impedance Analyzer) предназначен для измерения активной и реактивной составляющей сопротивления пассивных двухполюсников на заданной частоте.

3.2.8. Осциллограф

Осциллограф (Oscilloscope – Scope) обладает всеми функциональными возможностями стандартного настольного прибора, который можно найти в любой учебной лаборатории. Осциллограф NI ELVIS имеет два канала и снабжен регуляторами выбора масштаба, сдвига лучей, переключателями временной развертки, выбора источника и режима запуска. Свойство авто масштабирования позволяет регулировать масштаб по оси Y в зависимости от размаха переменного напряжения для лучшего отображения сигнала. В зависимости от типа подключённого к NI ELVIS модуля ввода-вывода запуск может быть цифровой и аналоговый. Сигналы на осциллограф подаются через макетную плату или через разъёмы типа BNC, установленные на лицевой панели рабочей станции.

Внутри рабочей станции NI ELVIS предусмотрена возможность подключения к осциллографу сигналов от функционального генератора или цифрового мультиметра. Кроме того, программное обеспечение компьютеризированного осциллографа позволяет использовать курсоры для точных измерений параметров сигналов по осциллограмме на экране. Скорость сбора данных осциллографа ограничена только максимальной частотой дискретизации модуля ввода-вывода, через который NI ELVIS подключен к компьютеру.

3.2.9. Анализаторы вольтамперных характеристик двух- и четырехполюсников

Эти приборы (Two-wire - и Three-wire Current-Voltage Analyzers) позволяют проводить тестирование параметров диодов и транзисторов, наблюдать их вольтамперные характеристики. Анализатор двухполюсников предоставляет полную свободу в установке пределов изменения напряжения и тока, а также может сохранять данные в файл. Анализатор четырехполюсников позволяет задавать ток базы при измерениях параметров транзисторов n-p-n типа. В обоих приборах предусмотрены курсоры для точных измерений параметров по кривой на экране. Информация о подключении прибора приведена в справочной системе NI ELVIS Help.

3.2.10. Регулируемые источники питания

Программное обеспечение регулируемых источников питания (Variable Power Supplies) позволяет изменять напряжения на их выходах – для источника отрицательного напряжения от –12 до 0 В, для источника положительного напряжения – от 0 до +12 В.

3.3. Органы управления рабочей станции

Схема расположения компонентов на панели управления рабочей станции приведена на рисунке 2.

Рис. 2. Панель управления настольной рабочей станции: 1 - System Power – индикатор питания системы; 2 - Prototyping Board Power – выключатель питания макетной платы; 3 - Communication – переключатель связи; 4 - Variable Power Supplies – элементы управления регулируемыми блоками питания; 5 - Function Generator – элементы управления функциональным генератором; 6 - DMM – клеммы для подключения к мультиметру; 7 - SCOPE – разъемы для подключения к осциллографу.

Настольная рабочая станция снабжена следующими элементами управления и индикации:

SYSTEM POWER – индикатор включения питания NI ELVIS.

PROTOTYPING BOARD POWER – выключатель питания макетной платы.

COMMUNICATIONS – переключатель режима управления NI ELVIS – шлет запрос на отключение программного управления. В большинстве приложений этот переключатель устанавливают в положение Normal, в котором управление NI ELVIS передается компьютеру. Подробнее об этом переключателе написано в приложении F, Использование режима транзитной передачи.

VARIABLE POWER SUPPLY – элементы управления регулируемыми блоками питания.

SUPPLY– - элементы управления источником отрицательного напряжения.

MANUAL – переключатель режима управления источником (ручной или программный). В ручном режиме (Manual) регулятор VOLTAGE управляет источником отрицательного напряжения. В программном режиме источник отрицательного напряжения управляется через виртуальный прибор Variable Power Supply.

VOLTAGE – регулятор отрицательного выходного напряжения, диапазон изменения напряжения от –12 до 0 В. Чтобы воспользоваться этим регулятором, необходимо установить переключатель Manual в режим ручного управления источниками питания.