Ngôn ngữ lập trình này ngày càng trở nên phổ biến trong các hệ thống đo lường và điều khiển và có giá trị rất lớn đối với các kỹ sư. Nghiên cứu Card USB HDL 9090: Kết nối với máy tính, lập trình các thiết bị liên lạc và điều khiển bằng thẻ. Kiểm soát và ổn định nhiệt độ lò nhiệt điện trở bằng mạch điều khiển Triac.
TỔNG QUAN VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH LabVIEW
Giới thiệu về LabVIEW
Giao tiếp với các thiết bị ngoại vi thông qua nhiều tiêu chuẩn truyền thông. Mô phỏng và xử lý các tín hiệu thu được phục vụ cho mục đích nghiên cứu hoặc hệ thống mà người lập trình mong muốn. Cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển như PID, Fuzzy Logic, nhanh chóng thông qua các hàm có sẵn trong LABVIEW.
Giao diện của LabVIEW
- Front panel
- Block Diagram
Đó là sơ đồ khối: Block Diagram i 1 VI là sơ đồ được xây dựng trên môi trường LABVIEW, nó có thể bao gồm nhiều đối tượng, hàm khác nhau để tạo các lệnh cho chương trình thực thi. Các đối tượng ở mặt trước được thể hiện bằng các thiết bị đầu cuối trên sơ đồ khối, không thể loại bỏ các thiết bị đầu cuối trên sơ đồ khối. Terminal: là các cổng truyền dữ liệu giữa Block Diagram và Front Panel, cũng như giữa các Node trong Block Diagram.
Các thanh công cụ
- Thanh công cụ của Front panel
- Thanh công cụ của Block Diagram
- Bảng điều khiển Palettes
Công cụ định vị: Dùng để chọn, di chuyển và thay đổi kích thước đối tượng. Probe Tool: Dùng để tạo các đầu dò trên dây trong sơ đồ khối. Sử dụng công cụ Probe dùng để kiểm tra các giá trị trung gian trong VI.
Các bảng điều khiển và các bảng chức năng
- Bảng điều khiển (Controls Palette)
- Bảng chức năng (Functions Palette)
Công cụ sao chép màu: Được sử dụng để sao chép màu để dán bằng Công cụ màu. Khi chương trình được thực thi, người dùng sử dụng chuột để điều khiển giá trị của thiết bị. Các điều khiển này được sử dụng để nhập và hiển thị các ký tự, chúng cũng có thể được đặt ở chế độ đầu vào hoặc đầu ra.
Trong bảng điều khiển, chọn Tìm kiếm nhập String & Path Bấm vào String & Path<
Hàm này được sử dụng để so sánh các giá trị Boolean, chuỗi, giá trị số, mảng và cụm. Chức năng này được sử dụng để tạo các hộp thoại nhắc nhở người dùng kèm theo hướng dẫn. Chức năng này được sử dụng để lập trình điều khiển VI và ứng dụng LabVIEW trên máy tính hiện tại hoặc qua mạng.
Chức năng này được sử dụng để tạo và xử lý các báo cáo cho các ứng dụng LabVIEW.
Cấu trúc, hoạt động của vòng lặp
- While Loop
- For Loop
Việc xác định các điều kiện để thực hiện vòng lặp trong terminal có điều kiện là rất quan trọng vì nếu không xác định đúng, vòng lặp có thể rơi vào vòng lặp vô hạn. Trong sơ đồ khối bên dưới, vòng lặp while chạy cho đến khi giá trị đầu ra của subVI nhỏ hơn 10 hoặc điều khiển Enable là FASLE. Đầu ra của hàm AND chỉ TRUE nếu cả hai đầu vào đều TRUE, nếu không thì khi một trong các đầu vào là FALSE thì đầu ra là FALSE.
Cấu trúc vòng lặp For Loop là một quá trình lặp đi lặp lại trong sơ đồ khối với số vòng lặp được chỉ định. Cấu trúc→Vòng lặp For và chứa mã mà chúng ta muốn lặp bên trong vòng lặp for. Vòng lặp For là một hộp có kích thước nào đó bao gồm hai thiết bị đầu cuối: thiết bị đầu cuối đếm (là đầu vào của thiết bị đầu cuối) và thiết bị đầu cuối lặp (đầu ra của thiết bị đầu cuối).
Cấu trúc Vòng lặp For khác với cấu trúc Vòng lặp While ở chỗ Vòng lặp For hoạt động với số lần lặp được chỉ định. Trong khi đó, vòng lặp While chỉ dừng vòng lặp khi giá trị điều kiện được kiểm tra là đúng. Bên trong sơ đồ khối, thực hiện và lặp lại cho đến khi đạt được giá trị N-1.
Ví dụ sau minh họa hoạt động của vòng lặp tạo ra 100 số ngẫu nhiên và hiển thị chúng trên biểu đồ:
ĐIỀU KHIỂN LÒ NHIỆT ĐIỆN TRỞ
- Giới thiệu
- Ưu nhược điểm của lò điện so với các lò sử dụng nhiên liệu
- Nguyên lý làm việc của lò điện trở
- Các phương pháp điều khiển lò điện trở
- Điều khiển dùng Rơle
- Điều khiển dùng Thyristor
- Kết luận
- Các nguyên tác điều khiển Thyristor (Triac)
- Nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính
- Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos”
- Sơ đồ khối mạch điều khiển
Nguyên lý điều khiển sử dụng rơle là điều khiển hai vị trí có độ trễ. Vì vậy, điều khiển rơle nhằm mục đích kiểm soát công suất trung bình của dòng điện cung cấp cho nguồn. Không giống như điều khiển Rơle, điều khiển Thyristor nhằm mục đích điều chỉnh công suất đầu vào.
Như vậy có thể nói điều khiển bằng Thyristor điều khiển góc mở α. Vì vậy, rất khó để kiểm soát các vật thể có nhiệt độ tuân theo một quy luật nhất định. Có thể kiểm soát nhiệt độ của vật thể theo bất kỳ đường cong nào với chất lượng tương đối tốt.
Điện áp điều khiển Ucm là điện áp một chiều có biên độ có thể được điều chỉnh theo hai hướng (dương và âm). Nguyên lý điều khiển dọc của Arcco được sử dụng trong các bộ chỉnh lưu yêu cầu chất lượng cao. Giai đoạn so sánh có nhiệm vụ so sánh điện áp tham chiếu với điện áp điều khiển Udk và tìm ra thời điểm hai điện áp này bằng nhau (Udk = Urc).
Thyristor mở ngay khi có xung điều khiển (thường loại xung này là xung kim hoặc xung hình chữ nhật); Đủ độ rộng với độ rộng xung lớn hơn thời gian mở Thyristor, đủ công suất, cách ly giữa mạch điều khiển và mạch nguồn (nếu điện áp nguồn quá lớn).
ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ QUA GIAO DIỆN LABVIEW
Phương án thiết kế
- Yêu cầu thiết kế
- Phương án điều khiển
Khi nhiệt độ trong lò nhỏ hơn nhiệt độ cài đặt (dựa trên cảm biến LM35) thì Udk= 5V Rơle đóng tiếp điểm, nhiệt điện trở trong lò được cấp điện áp 220 V để tạo ra nhiệt độ của lò. Khi nhiệt độ trong lò cao hơn nhiệt độ cài đặt, rơle sẽ mở tiếp điểm khiến điện trở trong lò không còn cho dòng điện đi qua. Nhiệt độ trong lò tạm thời dừng ở mức nhiệt độ cài đặt cho đến khi giảm dần cho đến khi giảm xuống và lặp lại quá trình trên.
Lúc này, MOC3041M mở Triac để cho dòng điện chạy qua. Điện trở nhiệt lúc này được cung cấp điện áp 220V để tạo nhiệt độ cho lò nướng. Khi nhiệt độ trong lò lớn hơn nhiệt độ cài đặt, tương tự như trên nhưng lúc này Udk = 0V. Nhiệt độ trong lò không tiếp tục tăng mà dừng lại và giảm dần cho đến khi quá trình ban đầu được lặp lại.
Máy tính: Giao diện và điều khiển lò bằng phần mềm LabVIEW thông qua kết nối với board USB 9090. Máy nhận dữ liệu nhiệt độ từ LM35 qua ADC và chuyển đổi thành tín hiệu số gửi về máy tính. Sử dụng phần mềm LABVIEW, máy tính sẽ xử lý, thông qua board USB 9090, tạo Udk, điều khiển Triac (Module điều khiển Thermistor).
Mô-đun nguồn điều khiển trực tiếp nguồn điện đến nhiệt điện trở để cung cấp nhiệt độ cho lò.
Giới thiệu Card USB-9090
NI VISA phiên bản 3.1 trở lên: Đây là phần mềm của hãng NI, bạn phải cài đặt phần mềm trước khi muốn giao tiếp với LabVIEW (PC) với bất kỳ thiết bị ngoại vi nào. USB Card Control Tạo điều khiển tại chân này để chọn thiết bị USB 9090 SW1-SW4 control. Kết nối các giá trị Boolean (TRUE-FALSE) với các chân này để phần cứng HDL 9090 xuất ra tín hiệu số tương ứng (TRUE 5V, FALSE 0V).
Máy tính dùng để kết nối phải cài đặt NI VISA phiên bản 3.1 trở lên. Kết nối HDL USB 9090 với máy tính bằng cáp USB thông qua giao diện USB. Nhập 9090 vào hộp USB Nhà sản xuất ID (ID nhà cung cấp) Nhập 0001 vào hộp Mã mẫu USB (ID sản phẩm).
Lúc này thiết bị HDL USB 9090 đã được nhận dạng như hình trên nghĩa là quá trình cài đặt đã thành công.
Sensor LM35
Chương trình điều khiển bằng ngôn ngữ LabVIEW
- Lập trình giao tiếp và điều khiển thiết bị với card USB 9090
- Chương trình hoàn chỉnh
Bây giờ bạn có thể chọn thiết bị trong hộp thẻ USB ở mặt trước và chạy chương trình. Sau đó, để hiển thị giá trị điện áp Volt của ADC1, hãy tạo một đồng hồ đo ở mặt trước, đặt tên là ADC1 Volt và kết nối như hình trên. Cuối cùng, để chương trình chạy liên tục phải sử dụng vòng lặp trên Block Diagram.
Bạn có thể chọn thiết bị USB và chạy chương trình để xem giá trị ADC1 Volt. Như vậy chúng ta đã thu thập xong dữ liệu analog từ chiết áp và chuyển đổi thành giá trị điện áp tương ứng. Vấn đề nhỏ ở đây là làm thế nào để chuyển đổi giá trị điện áp ADC1 Volt thành giá trị nhiệt độ.
Để thực hiện phép biến đổi này, chúng ta cần xem thông tin của nhà sản xuất cảm biến. Như vậy, việc đọc tín hiệu nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ LM35 bằng thẻ USB HDL 9090 đã hoàn tất, do nhiệt độ phòng đo bằng cảm biến LM35 nhỏ hơn nhiệt độ cài đặt nên sử dụng đèn (mô phỏng như nhiệt điện trở). cung cấp.
Để mô phỏng lò được làm nóng đến nhiệt độ 60°C, chúng tôi làm nóng cảm biến LM35 đến nhiệt độ đã cài đặt.
KẾT LUẬN
