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Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Faculdade de Engenharia
Departamento de Engenharia Elétrica
Utilização de um módulo de
aquisição de dados através do
LabView
Aluna: Fernando de Amorim Seabra
1 - Introdução:
O aparelho USB-6008 fabricado pela National Instruments é um módulo de aquisição de dados e pode medir ou gerar sinais, digitais ou analógicos. O módulo fornece conexão para oito canais de entrada analógica, duas para canais de saída analógica, doze canais de entrada ou saída digital e um contador de 32 bits com interface usb de máxima velocidade.
A seguir são mostrados os respectivos terminais de sinal analógico e sinal digital:
Terminal de sinal analógico:
Figura 1 – Terminal Analógico.
Terminal de sinal digital:
3.1 – Painel Frontal:
O VI apresenta um painel frontal e um diagrama de blocos. O Painel Frontal é a parte do programa que irá interagir com o usuário, que fará a interface com ele.
Figura 3 – Painel Frontal.
Os objetos do painel frontão são adicionados atráves da paleta de controle (Controls Palette):
Figura 4 – Controls Palette.
3.2 – Diagrama de Blocos:
O diagrama de blocos é a parte em que será feita a programação, aonde serão estruturadas funções que serão atribuidas aos objetos do painel frontal e farão a comunicação entre estes objetos.
Figura 5 – Diagrama de blocos.
O diagrama de blocos possui a paleta de funções (Functions Palette) aonde estão listadas todas as funções e formas de comunicação que podem ser realizadas com os objetos do painel frontal.
Figura 6 – Functions Palette.
3.3 – Criando o programa no LabView:
Agora que já foram introduzidos os conceitos básicos do LabView, já é possível criar um VI que possa controlar o módulo USB-6008 da National Instruments. O
Figura 8 – Adicionando uma matriz.
Após adicionadas as duas matrizes, adicione dentro de cada uma delas um led e uma chave (Switch), para isto vá na aba “Modern”, selecione “Boolean” e clique nos botões correspondentes ao led e à chave. Após adicionados no interior de cada matriz, expanda o tamanho da matriz (clique no objeto matriz e arraste a borda para o lado), com isto o número de leds ou chaves em seu interior aumentará conforme a matriz se expande.
Figura 9 – Adicionando o led e a chave.
3.3.2 – Programação no diagrama de blocos:
Agora que o painel frontal já foi montado, falta realizar a programação no diagrama de blocos. Para isto serão adicionados blocos correspondetes às entradas e saídas, analógicas e digitais, que possuirão a configuração das portas utilizadas pelo módulo USB-6008 no projeto.
3.3.2.1 Sinal digital:
Começando pelo sinal digital, cujas respostas de entrada e saídas terão comunicação com as matrizes de led e chaves criados no painel frontal. Para isto será adicionado e configurado no diagrama de blocos um bloco denominado “DAQ Assistant” é através deste bloco que o módulo USB-6008 se comunicará com o computador.
Primeiro será feita a configuração das portas digitais de entrada, correspondentes às posições das chaves no kit lógico e que se comunicarão com a matriz de leds. Para isto, na paleta de funções, vá até a aba “Express”, selecione “Input” e clique no ícone correspondente ao DAQ Assistant. Após adicionado no diagrama de blocos, será exibida uma janela para configuração do DAQ Assistant. Selecione “Acquire Signals”, “Digital Input” e “Line Input”.
Figura 11 – Definindo as portas digitais de entrada.
É necessário que conecte o o bloco DAQ Assistant com o bloco da matriz de chaves, porém antes de efetuar esta conexão, será inserido entre eles um bloco de organização dos componentes da matriz, para adicionar este bloco, acesse a aba “Programming”, na paleta de funções, vá até a seção “Array” e selecione o ícone “Sort 1D Array”.
Figura 12 – Comunicando o DAQ Assistant com a matriz de leds.
A comunicação do módulo USB-6008 com os leds do kit lógico através das portas de saída digitais é feita de forma semelhante às portas de entrada digitais. Após adicionado o DAQ Assistant selecione “Generate Signals”, “Digital Output” e “Line Output”. Assim como na entrada digital, não é necessária nenhuma alteração posterior na configuração destas portas.
Figura 12 – Configurando o DAQ Assistant (saídas digitais).
Neste programa foram selecionadas as portas “port1/line0”, “port1/line1”, “port1/line2” e “port1/line3”.
Figura 15 – Configurando o DAQ Assistant (entradas analógicas).
Após selecionadas as opções “Acquire Signals”,”Analog Input”,”Voltage” será permitido escolher quais portas de entradas analógicas serão utilizadas. Neste projeto foram selecionadas as portas “ai0”, “ai1” e “ai2”.
Figura 16 – Escolhendo as portas analógicas.
Após selecionadas as portas, será exibida uma janela para configuração delas, onde podem ser determinados, por exemplo o valor máximo e mínimo do alcance do sinal, frequência e o número de amostras por leitura. A única alteração necessária será o modo de aquisição (“Acquisition Mode”), o qual será alterado de “N Samples” para “Continuous Samples”, com isto o programa parará de adquirir sinais apenas quando o usuário desejar, ou o limite máximo ou mínimo de tensão for atingido.
Figura 18- While Loop.
Outro ponto importante a ser citado é a necessidade de dividir o sinal analógico adquirido pelo DAQ Assistant em três sinais, um para cada gráfico. Para isto, na paleta de funções, vá à aba “Express”, acesse a opção “Signal Manipulation” e escolha o ícone “Split Signals”, adicione ele dentro do “While Loop” e arraste a borda inferior dele, conforme seu tamanho é expandido, é aumentado o número de sinais de saída. Realize a ligação entre as saídas e os gráficos.
Figura 19 – Split Signals.
O último passo a ser tomado para que o VI funcione corretamente é definir precisamente quantas chaves serão utilizadas no programa. Para isto vá até o painel frontal, e na matriz de chaves use a última chave a direita, clique com o segundo botão do mouse sobre a matriz, e na opção “Data Operations” clique em “Make Current Value Default”, caso contrário o programa acusará um erro ao ser utilizado.
A função ai = analoginput('nidaq','Dev1') comunica a variável ai com o módulo que está nomeado como “Dev1” no software “nidaq” responsável pelo funcionamento do módulo usb com o computador. A função addchannel(ai, 3) define que será usado o canal 3 do módulo associado à variável ai.
Para saber mais sobre o módulo que está sendo usado, como por exemplo suas propriedades configuraveis, basta adicionar o comando set(ai). Outra função de característica semelhante é a get(ai) , porém esta função exibira todas propriedades do módulo e as atuais configurações da variável ai. Como desejamos que a variável ai seja uma variável do tipo de entrada de dados o seguinte comando será usado:
set(ai,'InputType','SingleEnded');
Nesta linha de comando a variável de comando ai será uma variável de entrada de dados e do tipo terminal único, que representa como será a conexão no módulo, neste caso significa que para a aquisição de dados a porta ai3 e o terra( gnd ) do módulo serão usados. Uma outra opção seria utilizar Differential ao invés de SingleEnded , então seriam utilizadas as portas ai3 e ai7 (terminais 11 e 12 respectivamente), como podem ser vistos na figura1.
Para definir a taxa de amostragem e o número de amostras por “execução” serão utilizados os comandos, respectivamente:
ai.SampleRate = 10000; ai.SamplesPerTrigger = 10000;
É importante ressaltar que a taxa de amostragem não pode ser inferior ao número de amostras por “execução”, caso contrário o Matlab acusará um erro nesta linha de comando. Os valor 10000 é o máximo possível no módulo USB-6008.
O próximo passo é determinar a execução da variável ai , logo em seguida será utilizado o comando wait( ) determinando uma espera de dois segundos para a execução do próximo comando. Após a espera de dois segundos uma matriz de dados data receberá todos os dados adquridos pelo módulo, logo em seguida esses dados serão plotados em um gráfico e então será determinado o termino da aquisição e será deletado o vínculo entre a variável ai e o módulo.
start(ai); wait(ai,2); data = getdata(ai); plot(data); stop(ai); delete(ai);
A figura a seguir foi gerada por este script ao adquirir um sinal de um gerador de funções:
Figura 22 – Sinal obtido pelo script.
4.2 – Script para saída analógica:
Assim como o script para entrada analógica, uma variável representará a saída analógica do módulo e fará a comunicação do Matlab com o módulo, de forma análoga ao script anterior, será criada uma variável ao porém designada para saída de sinal:
ao = analogoutput('nidaq','Dev1'); addchannel(ao,1)
O comando addchannel(ao,1) define que será usado o canal 1 de saída do módulo(AO1 - terminal 15) como pode ser visto na figura1.
O próximo passo é determinar a taxa de amostragem, que será a máxima permitida pelo módulo (150), determinar o tipo de execução, no caso será adotada a imediata e o valor da tensão gerada, no exemplo será gerada uma tensão de 2 Volts:
set(ao,'SampleRate',150); set(ao,'TriggerType','Immediate'); putsample(ao,2)
4.3 – Script para entrada digital:
O script para receber sinais de entrada digitais é o mais simples e requer apenas três linhas de comando, assim como os scripts anteriores é necessário criar uma variável que comunique o Matlab com o módulo, esta variável será chamada de dio. Note que com sinais digitais a determinação se a variável servirá como entrada ou saída não ocorre na linha de comando que relaciona a variável com o módulo:
No sinal analógico:
