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Introdução ao LabView
(Versão 7.1)
Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench (Bancada virtual da engenharia da instrumentação do laboratório)
Linguagem de programação visual, da National Instruments. A execução é determinada pela estrutura gráfica dos blocos utilizados. Os nós(entradas) das funções são ligados através de linhas. As variáveis de cada função são definidas entre Inputs, Outputs, normalmente não é necessário definir variáveis.
Figura 1: Interface de desenvolvimento
Conceitos Gerais
Panel – Interface utilizador; Diagram - Página onde são definidas os blocos de programa; Funções - Livrarias, com instruções e funções de programação, disponíveis na janela “Diagram”; Controls - Tipos de controlos disponíveis na janela de interface com o utilizador, define o tipo e a forma de entrada de dados e forma de saída e visualização de dados; Ferramentas - VI’s - Programas/subrotinas desenvolvidas em LabVIEW (Virtual Instruments)
Sub VI - Utilização de um programa ou rotina criado anteriormente (Virtual Instruments), podendo ser utilizado em diversos programas em LabView;
Vantagens
Diversidade de drivers e suporte para acesso a diferentes periféricos/instrumentos e hardware. Diversas livrarias de funções: o Data Aquisition – Aquisição de dados, entradas e saídas analógicas e digitais; o Signal generation – Geração de sinais periódicos e outros; o Mathematics – Funções e instruções matemáticas; o Statistics – Funções e instruções estatísticas; o Signal conditioning – Acondicionamento de sinal; o Analisys – Analise; Os programas podem ser compilados e distribuídos em conjunto com o Run-time engine e com as livrarias, possibilitando a execução noutros computadores;
Descrição de funções
Descrição geral das funções: Input: o DAQ Assistant, assistente de configuração de módulos de aquisição de dados exteriores; o Simulate Signal, simulação de sinais periódicos (sinusoidais, quadrados, triangulares, etc); o Instrument drivers, assistente de instalação de drives de periféricos, por exemplo portas de comunicação série, paralelas, etc; Analysis o Spectral measurements, analise espectral; o Amplitude and level measurements; o Filter, filtros; o Distortion, distorsão; Output o DAQ Assistant (saídas analógicas) o Report, relatórios; Execution Control – Ciclos de controlo de sequências de programação: o While Loop o Case Structure Arithmetic and Comparasion o Funções numéricas e de control All function o Visualização de todas as funções da forma convencional: Estruturas: For Loop, Case Structure, Formula node, … Funções numéricas: Multiplicação, Divisão, Subtracção, … Booleanas: And, Or, … Strings: String Length, To Upper Case, Concatenate String, … Array: Array Size, Índex Array, … Cluster: Bundle, Unbundle, … Comparasion: Equal, Not Equal, … Time and Dialog: Wait (ms), Get date/Time String, … File IO: Read File, Write File, … NI Measurements: Utilização de placas de aquisição da National Instruments, sistemas de visão, … Waveform: configuração de formas de onda Instrument I/O: acesso à porta série, utilização do interface GPIB, … Comunnication: Configuração e utilização de comunicações TCP, Bluetooth, … Decorations: formas gráficas para comentar os programas desenvolvidos.
Exercícios de aplicação
Exercício Nº1 – Conversão ºC - ºK
Conversão entre ºC (graus celsius) e ºK (graus Kelvin), para expressar o valor de temperatura.
K C
F C
C F
Figura 2 : Relação entre diferentes unidades de temperatura
Sequência de escrita do programa: Definição da função aritmética a utilizar “Adição” Definição do tipo de variáveis a utilizar em cada uma das entradas da função “Adição”
Figura 3 : Tipo de variável que poderemos utilizar em cada entrada da função
Após a definição das entrada da função, deve-se ordenar e organizar o interface de utilização.
Figura 4 : Conversão unidades de temperatura ºC em ºK
Exercício Nº 2ª – Criação de um Sub-VI
Criar uma sub-rotina (sub-vi)
- Abrir o programa do exercício n.º 2;
- Clicar com o botão do lado direito do rato no ícone do painel frontal e seleccionar “Edit Icon”;
- Clicar 2X na ferramenta de selecção do lado esquerdo;
- Premir a tecla “Delete” para apagar o conteúdo;
- Desenhar um rectângulo preto em volta da janela;
- Clicar 2X na ferramenta de texto do lado esquerdo e seleccionar letra tamanho 11;
- Escrever o texto “A->S” centrado;
- Clicar “OK” quando terminado;
- Clicar novamente com o botão do lado direito do rato no ícone do painel frontal, e seleccionar “Show Connector”;
- No mesmo ícone, clicar em “Patterns” e escolher o seguinte padrão para as entradas e saídas da função:
- Clicar com o botão do lado esquerdo do rato no controlo “Idade” do painel frontal;
- Com a tecla “Ctrl” premida, clicar com o botão do lado direito do rato no rectângulo do lado esquerdo do ícone, ficando este laranja:
- Repetir o passo anterior no indicador “Idade em segundos”:
- Guardar o ficheiro com o nome “a2s.vi”;
- Criar um novo VI;
- Seleccionar nas funções do diagrama de blocos “Select a VI…”;
- Seleccionar o ficheiro “a2s.vi” previamente criado;
- Colocar a função no diagrama de blocos;
- Clicar com o botão do lado direito sobre o campo “Idade”, seleccionar “Create” seguido de “Control”;
- Repetir o passo anterior para o campo “Idade em segundos”.
Exercício Nº 3 – Conversão ºC em ºK
Conversor de temperatura de ºC (graus celsius) em ºK (graus Kelvin) ou ºF (graus farnheit), em função da opção do utilizador.
Notas para a realização do programa: Utilização de funções numéricas: o Add (Adição) o Multiply (Multiplicação) o Divide (Divisão) Utilização de funções de estruturas: o Case
Figura 6 : Programa Conversão ºC em ºK (Kelvin) ou ºF (Farnheit) – Front Panel
Figura 7 : Programa Conversão ºC em ºK (Kelvin) ou ºF (Farnheit) – Diagram
Exercício Nº 5 - Conversão ºC em ºK ou ºF (Case)
Conversão da unidade de temperatura ºC em ºK ou ºF, definindo a string para a qual se pretende converter.
Funções a utilizar: To Upper Case String Subset Estruturas de case (selecção)
Figura 9 : Conversão ºC em ºK ou ºF
2ª Versão do programa:
Figura 10 : Conversão ºC em ºK ou ºF, 2ª Versão - Panel
Figura 11 : Conversão ºC em ºK ou ºF, 2ª Versão - Diagram
Exercício Nº 6 – Maquina Calcular
Realização de uma máquina de calcular com as 4 operações fundamentais.
Objectivo: Apresentação dos controlos e indicadores numéricos, da estrutura de “case” com selector binário, numérico ou string.
Sugestão: 1º fase - Duas entradas numéricas (control), uma operação (+) , uma saída (indicator). 2º fase - Duas entradas numéricas (control), quatro operações (+.-,/,) , quatro saídas (indicator) uma para cada operação. 3º fase - Duas entradas numéricas (control), duas operações (+,-), um case binário, uma saída (indicator) 4º fase - Duas entradas numéricas (control), quatro operações (+,-,,/) um case numérico: 1,2,3,4; uma saída (indicator) 5º fase - Duas entradas numéricas (control), quatro operações (+,-,x,/) um case string: som, sub, mult, div; uma saída.
Criar o case de forma normal, alterando o controlo booleano por um controlo numérico. Utilizar control “Text, Menu Ring”
Na página de interface seleccionar o “Control”, pressionar no botão direito do rato, “Replace”, “Text Control”, escolher qual o tipo de comando que pretendido.
Exercício Nº 7 – Pisca-Pisca de 1 segundo
Realizar um pisca pisca de 1 segundo de intervalo.
OIbjectivo: Manuseamento de variáveis numéricas, booleanas, estruturas de case.
Notas: Utilização de funções realizadas com temporizadores. Utilização de comparações. O intervalo de tempo é definido no controlo “Aguarda xxx ms” O intervalo de tempo é o valor em segundos/10, em que o indicador Pisca/Pisca vai mudar de estado. Quando o led está ligado passado 1 segundo deve apagar e passado 1 segundo deve desligar, devem ser utilizadas as funções booleanas “NOT”, para inverter o valor lógico de uma variável digital. Variáveis locais (Estruturas - Local), para utilizar sempre que pretendemos modificar/manipular uma variável de um indicador.
Figura 12 : Programa para realizar um Pisca/Pisca
Variável local - Read Variável local - Write
Exercício Nº 7a – Semáforo
Data Hora Nível Reservatório em Funcionamento 12-09-2005 9H32M 45 0 12-09-2005 9H34M 55 0 12-09-2005 9H36M 57 0 12-09-2005 9H38M 60 0 12-09-2005 9H40M 56 0 12-09-2005 9H42M 51 1
Muitas vezes torna-se necessário também proceder à operação inversa, tendo uma string com diferente tipo de informação, dividir a string em diversas sub-strings e converter cada uma delas em diferentes tipos de variáveis, para visualizar e eventualmente realizar algum tipo de processamento.
O LabView, é uma ferramenta com grande divulgação, com características especiais para realizar as operações e manipulações referidas, sendo necessário o conhecimento de muitas funções de: Temporização Conversão de variáveis Escrita/Leitura de dados de ficheiros Acesso a portas de comunicação (^) Figura 15 : Leitura de nível - Sonda Ultrasónica - Estação Elevatória São Bento (SMA)
Exercício Nº 8 – Conversão de variáveis numéricas e digitais em String;
Conversão de valores analógicos e valores digitais em strings.
Apresentação das funções, de conversão inteiros em string. Conversão de números booleanos (digitais) em string. Junção de String’s. Leitura da data e hora do sistema Comando add input, quando pretendemos acrescentar novos terminais.
Figura 16 : Conversão de variáveis.
Gráficos
Exercício Nº 6 A- Temporizador
Ciclo While – Temporização
- Abrir um novo VI; a. Desenhar o painel: Inserir uma barra (Modern=>Numeric=>Horizontal Pointer Slide) com o nome “Atraso (milisegundos)”; b. Inserir um botão STOP (Modern=>Boolean=>Stop Button); c. Inserir um gráfico (Modern=>Graph=>Waveform Chart); d. Alterar a escala do gráfico em x para o intervalo [0;1]. Utilizar a ferramenta “Edit Text” em “Tools”;
- Inserir um ciclo “While” (Programming=>Structures=>While Loop):
- Seleccionar a função “Random Number (0-1)” (Programming=>Numeric=>Random Number)
- Ligar os controlos:
- Salvar o programa e carregar em “RUN”;
- Completar o programa, introduzindo o temporizador:
- Correr e testar a aplicação.
