UNIVERZITET U TUZLI MAINSKI FAKULTET

MJERENJE UDALJENOSTI POMOU SENZORASeminarski rad

Predmet:Fleksibilna Automatika 1Ime i prezime:Maida AiBroj indeksa: III-314/11Odsjek: Mehatronika

Tuzla,juni 2015.Sadraj

1. Uvod42. Osnovni koncept LabVIEW-a53. Mogunosti i prednosti LabVIEW-a7 3.1 Prednosti LabVIEW-a84. Izrada praktinog modela i povezivanje sa LabVIEW-om9Zakljuak14Literatura15

Popis slika

1. Prednji panel...............................................................................................................52. Blok dijagram.............................................................................................................63. Izvrenje programa.....................................................................................................74. Elektrina shema........................................................................................................95. Front Panel......................................................................................................106. Block Diagram.................................................................................................117. Praktini model.............................................................................................11

1. Uvod

LabVIEW (skraenica od Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) je platforma i razvojno okruenje za vizuelne programske jezike iz National Instruments-a. U grafikom jeziku se zove G. Originalno izdata za Apple Macintosh 1986. god, Lab View se obino koristi za prikupljanje podataka,kontrolu instrumenata i industrijske automatike na razliitim platformama ukljuujuji Microsoft Windows, razliite tipove UNIX-a, Linux-a, i Mac OS-a.

LabVIEW je u potpunosti grafiki program koji izgleda poput crtea elektronike sheme s jedne strane i stila elektrikih mjernih ureaja iz pedesetih godina dvadesetog stoljea. To ini koncept blok dijagrama (block diagram) i prednje ploe (front panel). To je hijerarhijski program, u tom smislu da se bilo koji virtualni instrument, koji se programira, moe brzo pretvoriti u modul koji moe biti potprogram drugog VI. To je u potpunosti analogno konceptu programiranja kod konvencionalnih programskih jezika. LabVIEW je dizajniran tako da se moe proirivati. Mogu se dodavati moduli pomou razliitih sredstava. Proizvoac mjerne kartice ili nekog mjernog instrumenta moe pogramirati LabVIEW driver koji se ponaa kao VI koji predstavlja mjernu karticu i njenu funkcionalnost u LabVIEW okruenju. Korisnik moe takoer sam napisati LabVIEW modul i koristiti ga kao VI u drugim programima ili moe napisati module koji se sueljavalju s LabVIEW-om u drugim jezicima kao to su C i C++ .

2. Osnovni koncept LabVIEW-a

Kao to je spomenuto ranije postoje dva izgleda bilo kojeg LabVIEW virtualnoginstrumenta. To su blok dijagram (block diagram) i prednja ploa (front panel).Prednji panel (slika 1.) je interaktivni korisniki interfejs VI-a, tako nazvan jer simulira prednji panel fizikog instrumenta. Prednji panel moe sadrati klizae, tastere, grafikone i mnoge druge kontrole (koje predstavljaju ulaze korisnika) i indikatore (koji predstavljaju izlaze programa). Moemo unositi podatke koritenjem mia i tastature i zatim posmatrati dobijene rezultate na ekranu.

Slika 1. Prednji panel

Kontrole mogu imati mnotvo oblika. Mnogi od tih oblika su virtualne slike realnih kontrola koje se koriste kod stvarnih instrumenata ( npr. kao rotirajue dugme (knob) ). Ostali imaju digitalni koncept. Sve kontrole imaju neku vrstu vizualne informacije na osnovu koje korisnik uvijek zna u kojem se stanje nalaze. Prednost toga je to se ne mora pri programiranju eksplicitno programirati i stanje pojedine kontrole. Drugo vrlo korisno svojstvo kontrola je to da se moe odrediti njihova reakcija, ukoliko je postavljena ulazna vrijednost nestabilna. U specifinom sluaju, ukoliko ulazna kontrola moe poprimiti samo cjelobrojne vrijednosti u opsegu od 0 do 10, moe se specificirati ta se treba dogoditi ukoliko se unese ulazna vrijednost 3,5 ili -1 ili nula (zero) kao tekstualna naredba. Indikatori imaju mnotvo razliitih oblika. Neki od njih su slika stvarnih indikatora, a neki su dizajnirani prikladnije za zaslon raunara. Koncept indikatora ukljuuje grafove (graphs) i prikaze (charts), to je druga vana uteda u vremenu jer se ti pokazivaki elementi ne moraju dizajnirati zasebno. Blok dijagram (slika 2.) je izvorni kod VI-a, konstruisan u LabVIEW grafikom programskom jeziku, G. Blok dijagram je aktualni program koji se izvrava. Komponente blok dijagrama su VI nieg nivoa, ugraene funkcije, konstante i strukture za kontrolu izvravanja programa. Mi crtamo ice u cilju povezivanja odgovarajuih objekata da bi definisali protok podataka izmeu njih. Objekti na prednjem panelu imaju odgovarajue terminale u blok dijagramu tako da podaci mogu prolaziti od korisnika ka programu i nazad do korisnika.

Slika 2. Blok dijagram

3. Mogunosti i prednosti LabVIEW-a

Pomou LabVIEW-a se moe upravljati sistemom i te vriti prikaz rezultata preko interaktivnog grafikogfront panela. Na raspolaganju su brojne opcije za manipulisanje podacima - smjetanje podataka na disk ili direktno u bazu podataka, mreno povezivanje izmeu dvije ili vie aplikacija, povezivanje na Internet ili tampanje izvjetaja, direktno ili pomou Microsoft Office-a.

Slika 3. Izvrenje programa

Prikupljanje podataka i kontrola se vri pomou ED-ovih akvizicionih i upravljakih modula. Podaci se mogu zabiljeiti u file-ovima (ASCII, binarni, ifrovani) ili u bazi podataka, preko SQL upita. Takoe, podaci se mogu slati preko lokalne mree ili Interneta, ili se preuzimati na isti nain. Nakon prikupljanja podataka mjerenja, rezultati se mogu procesirati primjenom snanih alata za analizu i vizuelizaciju. LabVIEW pojednostavljuje i skraujerazvoj kompletnog sistema metodologijom intuitivnog programiranja i brojnim neophodnim funkcijama integrisanim u razvojno okruenje.

3.1 Prednosti LabVIEW-a

LabView je prevashodno orijentisan ka mjernim sistemima i industrijskoj kontroli. Ima mnotvo gotovih biblioteka za mjerenje, obradu i analizu podataka. Ovo olakava i ubrzava razvoj aplikacija sa faktorom 4 do 10 puta. Jednostavniji programi za akviziciju se mogu napraviti u roku od samo nekoliko minuta. Kada aplikacija zahtijeva izmjene, LabVIEW-ov sistem virtualne instrumentacije omoguava modifikacije bez nabavke nove opreme i bez novih ulaganja. Primjenjujui LabVIEW sistem, svaki korisnik ima pristup kompletnoj laboratoriji virtualne mjerne instrumentacije, po znatno nioj cijeni nego konvencionalni instrumenti. Takoe, ostvarena je i kros-kompatibilnost izmeu razliitih platformi, tako da korisnik moe da izabere optimalnu platformu za svoje potrebe. Pored toga, ostvarena je i backward kompatibilnost, tako da virtualni instrumenti dizajnirani danas, mogu da se koriste i u buduim aplikacijama.LabVIEW sadri, osim programskog jezika G, i okruenja za izradu korisnikog interfejsa i veliki broj gotovih primera, biblioteka, driver-a, zatim okruenje za izradu projekta, compiler i automatsku izradu instalacione verzije programa, sa velikim brojem konfigurabilnih parametara. Ovo omoguava korisniku jednostavnu izradu profesionalnih aplikacija za tree lice koje nema LabView okruenje. Veliki broj LabVIEW-ovih add-on softverskih paketa omoguava realizaciju kompleksnih zadataka, kao to je slanje podataka na Internet, akvizicija slike, programiranje baze podataka i slino, jednostavnim integrisanjem ovih paketa u LabVIEW razvojno okruenje. LabVIEW moe da se upotrebi u razliitim oblastima, za mjerenje, testiranje, monitoring i procesno upravljanje. Ove aplikacije obuhvataju nadgledanje transportnih sistema, laboratorije, automatsko testiranje dijelova, upravljanje industrijskim procesima, itd.

4. Izrada praktinog modela i povezivanje sa LabVIEW-om

Zadatak seminarskog rada je bila izrada praktinog modela sistema mjerenja udaljenosti koritenjem senzora HC-SR04 te njegovo povezivanje sa Arduino mikrokontrolerom i LabVIEW-om. Za izradu praktinog modela potrebne su sljedee komponente: Senzor udaljenosti HC-SR04 Arduino Mega mikrokontroler 3 LED diode (crvena,zelena i uta) Otpornici 3x220.

Ultrazvuni senzor udaljenosti HC-SR04 koristi se mjerenje udaljenosti nekog objekta. Ovaj senzor omoguava beskontaktno merenje udaljenosti u opsegu od 2cm do 400cm uz preciznost mjerenja od oko 3mm u optimalnim uslovima. Modul se sastoji od ultrazvunog predajnika, ultrazvunog prijemnika i kontrolne elektronike. Princip rada je sledei: modul se aktivira salanjem kontrolnog impulsa duine najmanje 10uS modul zatim automatski alje osam ultrazvunih impulsa frekvencije 40kHz kada detektuje povratne ultrazvune impulse, generie izlazni signal ija je duina proporcionalna razdaljini.

Slika 4. Ultrazvuni senzor

Na modulu postoje sljedei pinovi: pin 1: VCC - napajanje modula, 5V pin 2: Trig - okidanje/aktiviranje merenja pin 3: Echo - povratni signal, duina impulsa proporcionalna razdaljini pin 4: GND

Tehnike karakteristike: napajanje 5V DC potronja struje