2 Анализ функциональных возможностей лабораторного комплекса с виртуальными измерительными приборами National Instruments elvis 2 (ni elvis 2)

2.1 Состав лабораторного комплекса elvis 2

Лабораторный комплекс представляет программно-аппаратный комплекс, предназначенный для проведения лабораторных работ по общетехническим и специальным дисциплинам. Объединение аппаратных средств и программного обеспечения, созданного в среде LabVIEW делает ELVIS 2 мощной и гибкой контрольно-измерительной платформой.

Аппаратная часть комплекса включает:

• настольную рабочую станцию (далее – рабочую станцию);

• источник питания;

• монтажную панель;

• плату сбора данных;

• USB кабель для связи с компьютером;

• персональный компьютер с установленным программным обеспечением NI ELVISmx .

2.2 Программное обеспечение комплекса ELVIS 2

Программное обеспечение комплекса состоит из набора виртуальных инструментов, выполняющих функции измерительных приборов и устройств. Набор виртуальных измерительных приборов содержит:

• генератор сигналов ( Function Generator );

• осциллограф ( Oscilloscope );

• анализатор спектров ( Dynamic Signal Analyzer );

• цифровой мультиметр ( Digital Multimeter );

• анализатор входного сопротивления ( Impedance Analyzer );

• анализатор частотных характеристик ( Bode Analyzer );

• построитель вольт-амперных характеристик двухполюсных устройств ( Two - Wire Current Voltage Analyzer );

• построитель характеристик трехполюсных устройств ( Three-Wire Current Voltage Analyzer ).

На дисплее компьютера отображаются передние панели виртуальных приборов, внешний вид которых соответствует передним панелям соответствующих реальных приборов. Настройка и регулировка приборов осуществляется виртуальными «ручками управления», которые управляются мышью либо с помощью клавиатуры. Клавиатура выполняет вспомогательную роль, позволяя вводить значения регулируемых параметров непосредственно на цифровые панели. Так же можно использовать ручной режим (Manual Mode) для более тонкой пошаговой настройки управляя регулировочными ручками на панели управления рабочей станции.

2.3 Аппаратная часть комплекса ELVIS 2

Рабочая станция. Внешний вид рабочей станции показан на рисунке 2.1.

 

Рисунок 2.1 – Схема расположения компонентов на панели управления рабочей станции

Цифрами на рисунке 2.1 обозначены:

1 – монтажная панель (2800 гнезд);

2 – предохранитель цифрового мультиметра;

3 – разъемы цифрового мультиметра;

4 – разъемы осциллографа;

5 – выходы генератора функций;

6 – отверстия для крепления монтажной панели;

7 – разъем;

8 – выключатель питания монтажной панели;

9 – индикаторы, показывающие состояние рабочей станции;

10 – ручки управления регулируемым источником питания;

11 – ручки управления генератором функций.

2.4 Технические характеристики рабочей станции ELVIS 2

- 8/16 каналов аналогового ввода (16 разрядов, 1.25 МГц);

- 2 канала аналогового вывода (16 разрядов, 2.8 МГц);

- 24 цифровых линии ввода/вывода (10 МГц);

- 2 счетчика/таймера;

- регулируемые источники постоянного напряжения ±12В;

- стабилизированные источники постоянного напряжения ±5В, ±15В;

- BNC разъемы для мультиметра и осциллографа;

Управление рабочей станцией может осуществляться программно, с помощью LabVIEW, и в ручном режиме, элементами управления, расположенными на лицевой панели.

2.5 Монтажная панель ELVIS 2

Внешний вид монтажной панели (макетной платы) показан на рисунке 2.2. Она подключается к рабочей станции через стандартный PCI разъем. Этот разъем может использоваться для установки плат собственной разработки.

Рисунок 2.2 – Монтажная панель

Цифрами на монтажной панели обозначены:

1 – аналоговые входы;

2 – слот для подключения к рабочей станции;

3 – цифровые входы и выходы;

4 – индикаторы, конфигурируемые пользователем;

5 – разъем D - SUB

6 – разъемы счетчика и таймера, пользовательский ввод-вывод;

7 – разъемы цифрового мультиметра, генератора функций, источников питания;

8 – индикаторы источников питания;

9 – пользовательские выводы;

10 – BNC разъемы;

11 – разъемы типа штекерного типа «банан»;

12- крепежные отверстия.

Перед установкой монтажной панели в рабочую станцию или ее демонтаже необходимо убедиться, что питание монтажной панели отключено.

Исследуемая цепь собирается на наборном поле монтажной панели. Наборное поле представляет набор выводов, объединенных в горизонтальные полосы по четыре и пять выводов и вертикальные полосы по 25 выводов. Крайние вертикальные полосы подключены к различным каналам платы сбора данных, а также к различным устройствам на рабочей станции. Слева и справа нанесены названия каждого такого вывода. В таблице 1 приведены описания выводов.

На монтажной панели имеются терминалы для исследования характеристик двухполюсных и трехполюсных цепей. Для этого программное обеспечение содержит специальные приборы – анализатор комплексных сопротивлений, построители ВАХ двухполюсных и трехполюсных элементов.

Собранную цепь можно подключить к аналоговым или цифровым каналам ввода-вывода платы сбора данных, к источникам питания. К исследуемой цепи через разъемы «банан», BNC разъемы и разъем D - SUB можно подключить источники внешних сигналов, внешние измерительные приборы, источники питания и т.д.

Источники питания . На монтажной панели имеются фиксированные источники питания ±15В и +5В. Регулируемые источники обеспечивают напряжение от 0 до +12В и от 0 до -12В.

В NI ELVIS 2 используются полупроводниковые схемы защиты линий ввода-вывода. Единственный плавкий предохранитель, защищающий мультиметр, расположен в съемном картридже.

Если при включенном питании монтажной платы не светится один из индикаторов питания, необходимо проверить собранную цепь или присоединенные устройства на отсутствие короткого замыкания. Отключите питание монтажной платы и включите снова для сброса схем защиты.

Таблица 1 - Обозначение входов

Обозначение	Тип	Описание
AI <0…7>±	Аналоговые входы	Восемь дифференциальных входов
AI SENSE	Аналоговый вход	Нулевая точка для аналоговых каналов в режиме NRSE
AI GND	Аналоговый вход	Заземление для аналоговых входных сигналов
BASE	Вход для анализатора трехпроводных устройств	Вывод для подключения базы биполярных транзисторов
DUT+	Входы для мультиметра, анализатора импеданса, анализаторов двухпроводных и трехпроводных устройств	Входы для измерения емкости и индуктивности с помощью цифрового мультиметра, анализатора импедансов, построителей ВАХ
DUT-
AO <1..0>	Аналоговые выходы	Аналоговые выходы для генератора произвольных сигналов
FGEN	Генератор функций	Выход генератора функций
SYNC	Генератор функций	ТТЛ выход, синхронизированный с генератором функций
AM	Генератор функций	Аналоговый вход, используемый для амплитудной модуляции сигнала генератора
FM	Генератор функций	Аналоговый вход, используемый для частотной модуляции сигнала генератора
BANANA	Входы/выходы, конфигурируемые пользователем	Выводы подключены к разъемам типа «банан» на монтажной панели
BNC <1…2>	Входы/выходы, конфигурируемые пользователем	Выводы подключены к BNC разъемам на монтажной плате
SUPPLY+	Источник регулируемого постоянного напряжения	Вывод регулируемого источника питания (от 0 до + 12 В)
GROUND	Источники питания	Заземление монтажной панели
SUPPLY –	Источник регулируемого постоянного напряжения	Вывод регулируемого источника питания (от 0 до – 12 В)
+15 V	Источник питания	Источник питания +15 В
– 15 V	Источник питания	Источник питания – 15 В
GROUND	Источник питания	Заземление
+5 V	Источник питания	Источник питания +5 В
DIO <0…23>	Цифровые сигналы	Цифровой ввод/вывод