Постройте аналоговый вольтметр Arduino-LabVIEW
Введение
Электрические испытания и измерения являются фундаментальной темой, преподаваемой на курсе электроники округа Колумбия. Идея преподавания этой темы заключается в том, чтобы внедрить базовые технологии электрических приборов и методы измерения для студентов промышленных электротехнических технологий (ILT). Первым электрическим инструментом, представленным студентам ILT, является мультиметр. Мультиметр - это основной электрический инструмент, используемый для измерения параметров электрической цепи, таких как напряжение, ток и сопротивление. Мультиметр разработан с использованием аналоговых счетчиков или жидкокристаллических дисплеев (LCD) для отображения значений электрических цепей напряжения, тока и сопротивления. Концепция этого проекта заключается в том, чтобы показать, как простой аналоговый вольтметр может быть построен с использованием Arduino, нескольких электронных модулей smallBits, LabView и программных пакетов LINX. Следуя инструкциям по сборке проекта, аналоговый вольтметр будет проверяться на цифровом вольтметре для точности измерения с помощью схемы управления диммером littleBits.
Список деталей
- Arduino Uno
- модуль прототипов littleBits
- монтажная плата littleBits
- Маленький диммер
- Программное обеспечение LabView
- Дополнительное ПО LINX
- Перемычки
- 3-значный цифровой измеритель панели
Установка программного обеспечения LabView
Программное обеспечение LabView National Instruments (NI) позволяет создавать различные виртуальные инструменты (VI), электронные контроллеры и робототехнические устройства с использованием графического языка программирования. Поместив элементы управления в пользовательскую форму и подключив блок-схему со встроенными функциями, вы можете легко создать графический пользовательский интерфейс (GUI) для управления устройствами электроники и робототехники. Первым шагом в создании аналогового вольтметра является загрузка программного обеспечения LabView.
Веб-сайт MakerHub для получения программного обеспечения LabView для построения аналогового вольтметра
На выбор есть несколько вариантов программного обеспечения, что удобно с точки зрения стоимости проекта. Установите программное обеспечение на компьютер для настольных ПК или ноутбук, следуя инструкциям по установке. После того, как программное обеспечение было установлено на вашем целевом компьютере, следующая задача проекта - включить добавление LINX в пакет.
Установка дополнительного пакета LINX
Дополнительный пакет LINX позволяет различным платформам разработки встроенных средств управления, таким как Arduino Uno, Diligent's chipkit и NI myRIO, легко взаимодействовать с электронными схемами, электромеханическими компонентами и датчиками с помощью программного обеспечения LabVIEW. Прошивка LINX позволяет осуществлять связь между компонентами сопряжения и встроенными платформами разработки для обмена данными с использованием протоколов USB, I2C (межсетевой интегральной схемы) и SPI (последовательного периферийного интерфейса). Кроме того, аналоговые, цифровые и PWM-сигналы (широтно-импульсная модуляция) могут легко управляться с использованием программного обеспечения на базе LabVIEW VI. Загрузите дополнительное программное обеспечение LINX на жесткий диск вашей машины разработки. Установите пакет программного обеспечения надстройки в соответствии с инструкциями по установке.
Программный пакет LabVIEW MakerHub LINX позволяет осуществлять прямую связь и контроль над выводами ввода / вывода встроенных управляющих платформ (ввода / вывода), сопряженными с электронными схемами, датчиками и электромеханическими приводами.
Загрузка прошивки LINX
Чтобы завершить фазу окончательной установки задачи проекта LINX, следующие шаги помогут загрузить прошивку на вашу целевую встроенную платформу разработки управления. Для этого проекта используется Arduino Uno.
- Прикрепите Arduino Uno к настольному ПК или ноутбуку с помощью USB-кабеля.
- Запустите программу LabVIEW.
- Нажмите Tools >> MakerHub >> LINX >> Мастер прошивки.
- Выберите COM-порт, связанный с вашим устройством, и нажмите « Далее».
- Выберите версию прошивки (начните с прошивки Serial / USB) и нажмите «Далее». Примечание. Светодиоды TX (передача) и RX (прием) на вашем Arduino Uno должны быть включены в течение нескольких секунд, пока встроенное программное обеспечение будет установлено. Если нет, повторите этот шаг еще раз.
Нажмите « Пример запуска» и следуйте инструкциям на передней панели.
Следующим этапом разработки проекта является связь с аналоговым вольтметром VI LabVIEW.
Аналоговый вольтметр LabVIEW VI
Аналоговый вольтметр VI представляет собой модифицированную версию обучающих программ, предоставляемых LabVIEW MakerHub. Компоненты для построения аналогового вольтметра состоят из схемы управления диммером с небольшим битом, Arduino Uno и аналогового вольтметра LabVIEW VI. Далее показана блок-схема для проекта аналогового вольтметра.
Программное обеспечение LabVIEW уменьшает количество компонентов физической схемы, необходимых для построения аналогового вольтметра.
Первоначальный ВП состоял из графика, который отображает диапазон аналоговых напряжений постоянного тока, применяемых к входному контакту Arduino Uno «A0». Я изменил график на метр и добавил светодиод ограничения HI и контрольное управление в GUI, как показано ниже.
В оригинальном VI использовался график «xy» для отображения входного напряжения, подаваемого на Arduino Uno. График xy был заменен аналоговым измерителем для создания виртуального инструментального вольтметра.
Я также добавил светодиодный индикатор Hi Limit вместе с контрольным элементом управления оригинальным дизайном виртуального прибора. Контрольное управление используется для установки входного напряжения обнаружения порога, которое должно быть применено к выходу A0 Arduino Uno. Если входное напряжение превышает опорное напряжение, то Привет Предельное светодиод включится. Кнопка остановки останавливает выполнение аналогового вольтметра VI. На блок-схеме показана схема компаратора, контрольное управление и светодиод Hi-Limit, добавленный к оригинальной конструкции виртуального прибора. Аналоговый вольтметр VI можно получить в нижней части статьи в поле «Код загрузки».
Код LabVIEW состоит из функциональных блоков, соединенных вместе, чтобы сделать аналоговый вольтметр, способный считывать напряжения от 0 до + 5 В.
Построение цепи Arduino-Potentiometer
Объясняя основные компоненты проекта, давайте начнем строить наш вольтметр, проводя цепь Arduino-Potentiometer. Цепь Arduino-Potentiometer является базовой конструкцией. Он состоит из рычага стеклоочистителя потенциометра 10K-ohm, подключенного к «A0» (аналоговый вывод 0) Arduino Uno. Остальные два штыря потенциометра 10K-ohm подключены к + 5V и GND (земля) Arduino Uno. Далее показана схема схема. Эта цепь делителя напряжения обеспечит диапазон входных напряжений (от 0 В до + 5 В) для нашего аналогового вольтметра для измерения и отображения значений напряжения на виртуальной приборной панели (GUI).
Потенциометр 10 кОм подключен к контакту Arduino Uno «A0». Остальные два штыря подключены к + 5 В и GND (земля).
В качестве дополнительной справки для построения альтернативной схемы входного переменного напряжения я включил схему электрических схем управления диммерами littleBits:
Электрическая схема схемы управления диммером диммера Arduino-littleBits
Для регулировки яркости диммера littlebits требуется правильное управление питанием + 5 В постоянного тока и заземлением. Мощность Arduino + 5VDC может легко управлять электронным модулем littleBits. Прото-плата используется для подключения управления диммером слайдера к источнику питания Arduino + 5 В постоянного тока. Аналоговый сигнал управления диммером слайдера подключен к контакту Arduino «A0». Ниже приведена дополнительная информация о определениях терминальных колодок протоколов. Чтобы обеспечить дополнительную поддержку диммера слайда и прото-доски, поместите их на монтажную плату littleBits.
Прото-плата позволяет легко подключать внешние схемы к электронным модулям littleBits.
После подключения электроэлектронных компонентов к Arduino схема конечного управления должна выглядеть так, как показано на следующем рисунке. Небольшой вольтметр обеспечивает быстрый метод контроля сигналов напряжения, создаваемых регулятором диммера.
Заключительные шаги к проекту включают
- Присоединение устройства Arduino к компьютеру или USB-порту ноутбука
- Открытие программного обеспечения LabVIEW
- Выполнение блок-схемы analog.vi
- Настройка панели управления аналогового вольтметра со следующими настройками:
a) Последовательный порт: COM x (x - фактический порт, к которому присоединен Arduino Uno)
б) Аль-канал: 0
c) Ссылка: x (x - пороговое значение напряжения для обнаружения)
5. Нажмите кнопку со стрелкой в меню LabVIEW.
Панель управления будет отображаться на вашем экране, как показано ниже.
Прикрепление цифрового вольтметра к протограмме для сравнения измерений показывает эквивалентное показание напряжения.
Чтобы увидеть фактический аналоговый счетчик в действии, проверьте видеоролик.
При просмотре цифровых вольтметров (небольших и традиционных измерительных приборов) отрегулируйте регулировку диммера слайдера, чтобы обеспечить входное напряжение 1, 5 В для Arduino Uno. Сравните это показание на цифровом вольтметре с аналоговым вольтметром на основе LabVIEW. Сделайте таблицу данных, сравнивая показания напряжения всех трех вольтметров. Создайте график, показывающий соотношение показаний напряжения, записанных в таблицу данных.
Скачать код
Попробуйте этот проект сами! Получить спецификацию.