Wat is LabVIEW en hoe maak je elektrische basisprojecten in LabVIEW?

Inleiding tot LabVIEW en Basic LabVIEW-gebaseerde elektrische projecten

Als een bewezen nuttig hulpmiddel voor prototyping, levert het LabVIEW grafische ontwikkelplatform een ​​groot aantal oplossingen voor een breed scala aan toepassingen, zoals instrumentatiecontrole, ingebedde monitoring- en controlesystemen, gegevensverwerving en verwerkings-, automatiseringstest- en validatiesystemen, enz.

LabVIEW bevat honderden vooraf geschreven bibliotheken die helpen bij het creëren van flexibele en schaalbare systemen, van functionele embedded systemen tot hoogwaardige test- en meetsystemen.

Wat is LabVIEW?

LabVIEW staat voor L aboratory V irtual Ik nstrument E ngineering W orkbank en is ontwikkeld door National Instruments. Het is een krachtige programmeertool die softwareoplossingen biedt voor wetenschappelijke en technische systemen. LabVIEW is een grafische programmeertaal waarin dataflow de uitvoering van het programma bepaalt, in tegenstelling tot op tekst gebaseerde programmeertaal waar instructie (tekstregels) de uitvoering van het programma bepaalt.

LabVIEW stelt iemand in staat om een ​​gebruikersinterface te bouwen die bekend staat als het frontpaneel met behulp van een set gereedschappen en objecten. En stelt de gebruiker vervolgens in staat om code toe te voegen aan het blokschema met behulp van een grafische weergave van de functies. Dus de code op het blokschema bestuurt de objecten op het voorpaneel, afhankelijk van de geïmplementeerde besturingsstructuur. Zo kan de gebruiker op maat gemaakte data-acquisitie-, test-, meet- en regeloplossingen bouwen voor een verscheidenheid aan toepassingsbehoeften.

LabVIEW is geïntegreerd voor communicatie met verschillende data-acquisitie-apparaten zoals GPIB, PXI, VXI, RS-232, RS-485 en USB-gebaseerde apparaten. En biedt ook internet of things met behulp van LabVEW-webserver en softwarestandaarden zoals TCP/IP en ActiveX.

Virtuele instrumenten

De programma's in de LabVIEW worden virtuele instrumenten of gewoon VI's genoemd, omdat de werking en het uiterlijk van de programma's lijken op de fysieke instrumenten zoals multimeters en oscilloscopen.

Een VI bestaat uit drie componenten, namelijk voorpaneel , blokschema en pictogram- en verbindingsvenster . Het frontpaneel bestaat uit bedieningselementen en indicatoren die als gebruikersinterface dienen, en het blokschema bevat de broncode voor de VI. Het paneel Pictogram en connector is een visuele weergave van de VI die bestaat uit in- en uitgangen. Met dit pictogram- en connectorpaneel kan de VI in een andere VI worden gebruikt als een subVI (een VI binnen een andere VI wordt subVI genoemd).

Voorpaneel:

De onderstaande afbeelding toont het voorpaneel van een VI die bestaat uit verschillende bedieningselementen en indicatoren. Het dient als de gebruikersinterface van de VI, zodat interactieve invoer- en uitvoerterminals voor een toepassing kunnen worden ontwikkeld. Bedieningselementen in LabVIEW omvatten knoppen, draaiknoppen, drukknoppen, numerieke bedieningselementen en Booleaanse schakelaars. De bedieningselementen fungeren als invoerapparaten die de gegevens doorgeven aan het blokschema.

Indicators zijn uitvoerterminals van een VI, die de uitvoerwaarde weergeven. Sommige indicatoren omvatten numerieke indicatoren, meter, LED's, grafieken en andere displays. Indicatoren fungeren als uitvoerapparaten die de gegevens uit het blokdiagram halen en weergeven.

Zowel bedieningselementen als indicatoren kunnen worden geselecteerd in het bedieningspalet dat alleen beschikbaar is op het voorpaneel. Door met de rechtermuisknop ergens op het voorpaneel te klikken, verschijnt het configuratiescherm.

Blokdiagram

De onderstaande afbeelding toont het blokschema dat bij het bovenstaande voorpaneel hoort. Het bevat de grafische broncode voor de VI met behulp van grafische weergaven van functies om objecten op het voorpaneel te besturen. Het blokschema bestaat uit frontpaneelobjecten als terminals en daarnaast diverse functies (zoals numeriek, Booleaans, vergelijken, array, timing, etc.) en structuren (zoals while-lus, for-lus, case-structuur, etc.).

Elke indicator of controle op het frontpaneel bestaat uit een corresponderende terminal op het blokschema. Deze zijn dus bedraad met verschillende functies om een ​​besturingsapplicatie te implementeren.

Deze functies en structuren kunnen worden geselecteerd uit het functiepalet dat alleen beschikbaar is in het blokdiagram. Door met de rechtermuisknop ergens in de werkruimte van het blokdiagram te klikken, verschijnt het functiepalet.

In het bovenstaande blokdiagram vertegenwoordigt de buitenste rechthoekige structuur een while-lus en de binnenste de case-structuur. De oranje, blauwe en groene lijnen geven de draden aan die de gegevens van bedieningselementen naar indicatoren doorgeven. Deze objecten en structuren op het blokschema vertegenwoordigen de code voor de VI.

Deze VI kan worden uitgevoerd, gepauzeerd of gestopt door op verschillende knoppen te drukken (zoals pijl- of run-knop, pauze- en stopknoppen) die zich in het palet bovenaan het venster bevinden.

LabVIEW-projecten

LabVIEW is een ideaal platform voor het maken van prototypen, ontwerpen en ontwikkelen van verschillende projecten met betrekking tot een breed scala aan domeinen, waaronder elektrische, mechanische, signaalverwerking, elektronica, instrumentatie en controle, biomedische en ruimtevaart.

LabVIEW biedt flexibiliteit om met minimale tijd en moeite oplossingen voor verschillende projecten te ontwerpen dankzij het voordeel van grafische codering en geavanceerde functieblokken. Hieronder volgen enkele van de op LabVIEW gebaseerde projecten met betrekking tot het elektrische domein.

Thermisch overbelastingsrelais met LabVIEW

Het doel van dit project is het bewaken en regelen van de werking van een elektrische machine tegen thermische overbelasting met behulp van LabVIEW en DAQ-module. Hier in de gegeven VI DAQ worden invoer en uitvoer geëlimineerd voor een beter begrip voor de lezer en daarom wordt alleen een simulatiemodel ontwikkeld.

De bovenstaande afbeelding toont het voorpaneel van thermisch overbelastingsrelais VI waarop elementen aan de linkerkant als bedieningselementen worden genoemd en elementen aan de rechterkant als indicatoren.

Dit frontpaneel toont de verschillende parameterwaarden en de omgevingstemperatuur van de machine. Het geeft de relais-uitschakelindicatie zodra de temperatuur de veilige limiet (omgevingstemperatuur van de machine) overschrijdt. De uitschakeling van het relais voor overschrijding van de omgevingstemperatuur wordt weergegeven in onderstaande afbeelding.

De grafische code voor deze VI is geïmplementeerd in het blokdiagram zoals hieronder getoond. Het blokschema geeft de daadwerkelijke uitvoering van het project weer. Hier wordt de temperatuurstijging berekend op basis van de temperatuurconstante (graad Celsius per kilowatt) van de machine.

Dus de temperatuurvergelijking is gemaakt op het blokdiagram om de werkelijke en gewenste (ingestelde limiet voor een veilige waarde) temperaturen te vergelijken. Het is ook mogelijk om deze code te implementeren met behulp van stroom- en temperatuursensoren samen met de DAQ-module om realtime controle over de machine te hebben.

Laadkenmerken van een zelfgeëxciteerde DC-shuntgenerator in LabVIEW

Het is een van de fundamentele elektrische projecten in het virtuele elektrische machinelaboratorium dat zich bezighoudt met machinekenmerken wanneer deze wordt geladen. De onderstaande afbeelding toont het voorpaneel van de VI, bestaande uit bedieningselementen, indicator en golfvormkaart.

De klemspanning, veldstroom en belastingsstroom (inclusief anker- en veldweerstanden) fungeren als inputs of controles en uit deze gegevens, ankerstroom, ankerval en geïnduceerde spanning in de generator worden berekend en weergegeven in de grafiek, evenals numerieke indicatoren zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

De broncode voor deze VI wordt weergegeven in het onderstaande blokdiagram waarin verschillende wiskundige functies de uitvoerparameters bepalen op basis van de invoerparameters. In het blokdiagram wordt een reeks gegevenswaarden (weergegeven met dikke oranje lijnen) doorgegeven aan de verschillende wiskundige functies. Deze functies bepalen de juiste reeks resultaten die vervolgens worden doorgegeven aan de grafiek- en array-indicatoren.

Simulatie van RLC-serie circuit in LabVIEW

Dit project implementeert een RLC-serieschakeling en bepaalt de resonantietoestand met behulp van LabVIEW-software. RLC-serieschakelingen worden gebruikt in afstemcircuits zoals oscillatorcircuits, filtercircuits, radio- en televisieafstemcircuits.

In RLC-serieschakelingen wordt de frequentie waarbij de inductieve reactantie gelijk is aan de capacitieve reactantie de resonantiefrequentie genoemd. Bij de resonantiefrequentie zullen de inductieve reactantie en capacitieve reactantie elkaar opheffen, waardoor de impedantie gelijk wordt aan weerstand en daarom zal de stroom een ​​maximale waarde zijn.

Deze bewering wordt bewezen met het onderstaande LabVIEW-project. Het voorpaneel heeft bedieningselementen en indicatoren die verantwoordelijk zijn voor het invoeren en verkrijgen van gegevens.

De onderstaande afbeelding geeft de grafische code voor het serie RLC-circuit op het blokschema. Door de wiskundige bewerkingen uit te voeren op de gegeven ingangen (inductantie, capaciteit en spanning), worden parameters zoals inductieve reactantie, capacitieve reactantie, impedantie en stroom bepaald in het blokdiagram. Je kunt ook lezen:

• Wat is Arduino en hoe programmeer je het?
• Hoe ontwerp je een PCB (stap voor stap en afbeeldingen)
• Hoe de PIC18-microcontroller in C te programmeren. Stap voor stap zelfstudie
• Moet een iOS-app voor elektrotechnisch ingenieur hebben
• 15+ Moet Android-apps hebben voor elektrotechnisch ingenieur/studenten
• 10+ ontwerp- en simulatietools voor elektrische/elektronische ingenieurs online