Æ 1 ÓôÝëéïò ÌðïõëôáäÜêçò - ÃéÜííçò Êáëüìïéñïò Õëéêü êáé Ëïãéóìéêü ìåôñþóåùí Ðáñáäåßãìáôá êáé ÅöáñìïãÝò ü ÊÜñôåò DAQ ü ÌéêñïåëåãêôÝò ü ÓåéñéáêÜ êáé ðáñüëëçëá ðñùôüêïëëá åðéêïéíùíßáò ü ÅöáñìïãÝò óå LabView êáé Visual Basic ÅÊÄÏÓÅÉÓ ÔÆÉÏËÁ ÈÅÓÓÁËÏÍÉÊÇ
2 Å Ôßôëïò ðñùôïôýðïõ: Õëéêü & Ëïãéóìéêü ìåôñþóåùí Ðáñáäåßãìáôá & ÅöáñìïãÝò ÓôÝëéïò ÌðïõëôáäÜêçò, ÃéÜííçò Êáëüìïéñïò Áðïêëåéóôéêüôçôá ãéá ôçí åëëçíéêþ ãëþóóá: ÅÊÄÏÓÅÉÓ ÔÆÉÏËÁ Êåíôñéêü: Öéëßððïõ 91, Ô.Ê. 54635, Ôçë. 2310 247887, 2310 213912, Fax 2310 210729 Áñìåíïðïýëïõ 23, Ô.Ê. 54635 Èåóóáëïíßêç, Ôçë./Fax 2310 219184 ÕðïêáôÜóôçìá: Êùí. Ìåëåíßêïõ 3, Ô.Ê. 54635, Ôçë. 2310 211823, Fax 2310 201274 Internet: e-mail: info@tziola.gr http://www.tziola.gr ÊáôÜóôçìá Áèçíþí: Ðåóìáæüãëïõ 5 (Ðáíåðéóôçìßïõ 39) ÓÔÏÁ ÔÏÕ ÂÉÂËÉÏÕ - ÁñóÜêåéï ÌÝãáñï ÊáôÜóôçìá 18,105 64, Ôçë./Fax 210 3211097 Copyright 2009 ÅÊÄÏÓÅÉÓ ÔÆÉÏËÁ Copyright 2009 TZIOLAS PUBLICATIONS ISBN 978-960-418-161-2 Áðáãïñåýåôáé ç áíáðáñáãùãþ ïðïéïõäþðïôå ôìþìáôïò ôïõ âéâëßïõ ìå ïðïéïäþðïôå ìýóï (öùôïôõðßá, åêôýðùóç, ìéêñïößëì, áðïèþêåõóç óå áñ åßï ðëçñïöïñéþí Þ Üëëç ìç áíéêþ Þ çëåêôñïíéêþ ìýèïäï) ùñßò ôçí Ýããñáöç Üäåéá ôïõ åêäüôç. No part of this publication may be reproduced or distributed in any form or by any means, or stored in data base or retrieval system, without the prior written permission of the publisher.
Æ 3 Áíôß Ðñïëüãïõ Ôï ðáñüí âéâëßï öéëïäïîåß íá åéóáãüãåé ôïí áíáãíþóôç óôéò âáóéêýò áñ Ýò ðïõ äéýðïõí ôïí ó åäéáóìü åéêïíéêþí ïñãüíùí óå Çëåêôñïíéêü ÕðïëïãéóôÞ (Ç/Õ) êáé íá äåßîåé ìýóá áðü åöáñìïãýò ðùò ìðïñïýí íá áíáðôõ èïýí ðëþñç êáé ðñáãìáôéêü óõóôþìáôá ãéá ôéò çëåêôñïíéêýò ìåôñþóåéò, ôïí Ýëåã ï êáé ôï âéïìç áíéêü áõôïìáôéóìü. Ôá óõóôþìáôá ðïõ óôçñßæïíôáé óôá åéêïíéêü üñãáíá óõíäõüæïõí õëéêü (hardware) êáé ëïãéóìéêü (software) êáé ìðïñïýí íá ôñïðïðïéïýíôáé áíüëïãá ìå ôéò óõãêåêñéìýíåò êüèå öïñü óõíèþêåò Þ åðéëïãýò, ùñßò ôçí áíüãêç áãïñüò íýïõ Þ åðéðëýïí õëéêïý êáé ëïãéóìéêïý. íá ôýôïéï óýóôçìá èá ðñýðåé íá áðïôåëåßôáé áðü ôñßá âáóéêü ôìþìáôá: ôç âáèìßäá ðñüóêôçóçò ôçò ôéìþò êüðïéùí öõóéêþí ìåãåèþí (ëþøç ìýôñçóçò), ôç âáèìßäá åðåîåñãáóßáò ôùí ôéìþí êáé ôýëïò ôç âáèìßäá ãéá ôçí ðáñïõóßáóç ôïõ áðïôåëýóìáôïò óå ãñüöçìá êáé ôçí áðïèþêåõóþ ôïõ ìå ôç ìïñöþ øçöéáêþí äåäïìýíùí, ãéá ìåôýðåéôá åðéóôçìïíéêþ Þ åñãáóôçñéáêþ áíüëõóç. Ìå ôïí üñï data acquisition èá ìðïñïýóáìå íá ðåñéãñüøïõìå ôçí áíáãùãþ ôùí ìåôñïýìåíùí öõóéêþí ìåãåèþí óå êáôüëëçëï çëåêôñéêü óþìá êáé ôç ìåôáôñïðþ ôùí äåäïìýíùí ðïõ ðñïêýðôïõí óå øçöéáêþ ìïñöþ êáôüëëçëá ðñïóáñìïóìýíç, þóôå íá åßíáé äõíáôþ ç ìåôáöïñü ôïõò óå ðñïóùðéêü Ç/Õ Þ óå êüðïéï Üëëï çëåêôñïíéêü õðïëïãéóôéêü óýóôçìá. Ïé ðéï óõíçèéóìýíïé ôñüðïé ìå ôïõò ïðïßïõò ìðïñïýìå íá ðüñïõìå áõôü ôá äåäïìýíá óå çëåêôñïíéêü õðïëïãéóôþ åßíáé ç ñþóç øçöéáêþí óõóêåõþí DAQ (data acquisition) ðïõ óõíäýïíôáé åóùôåñéêü óôç ìçôñéêþ êüñôá åíüò Ç/Õ óå äßáõëï ôýðïõ PCI (ðáëáéüôåñá óå äßáõëï ôýðïõ ISA) Þ åîùôåñéêü óå èýñá USB Þ óå PCMCIA öïñçôü õðïëïãéóôþ. Ìéá ëßãï äéáöïñåôéêþ ôå íïëïãßá åíóùìáôþíåôáé óå äéüöïñá üñãáíá ìåôñþóåùí, ðïõ åðéêïéíùíïýí ìå ôïí Ç/Õ ìýóù ðñùôïêüëëïõ GPIB (ðñïûðïèýôåé ôç óýíäåóç áíôßóôïé çò êüñôáò óôïí Ç/Õ) Þ ìýóù ôçò óåéñéáêþò èýñáò ôïõ Ç/Õ (RS232). ÔÝëïò, óôéò ðåñéðôþóåéò âéïìç áíéêþí áõôïìáôéóìþí óõíáíôüìå, åðßóçò, êáé üñãáíá ôýðïõ PXI (PCI Extensions for Instrumentation). Ìéá óõóêåõþ DAQ ãåíéêïý óêïðïý ìðïñåß íá ëáìâüíåé Þ íá óôýëíåé äåäïìýíá êáé óõíþèùò ðåñéëáìâüíåé ðïëëü êáé äéáöïñåôéêü êáíüëéá ìåôñþóåùí. Ìå ìéá ôýôïéá óõóêåõþ ìðïñïýìå íá åîüãïõìå Þ íá åéóüãïõìå áíáëïãéêü óþìáôá (ð.. çìéôïíéêþ êõìáôïìïñöþ) êáèþò êáé øçöéáêü óþìáôá, üðùò Ýíáò ðáëìüò Þ Ýíá óþìá óõã ñïíéóìïý. Ìéá óõóêåõþ DAQ óõíäåäåìýíç óå Ýíáí Ç/Õ äéáöýñåé 3
4 Å áðü Ýíá ôõðéêü üñãáíï ìýôñçóçò, åðåéäþ óôçí ðåñßðôùóþ ôçò ç äéáäéêáóßá ôçò ìýôñçóçò ó åäéüæåôáé ìå ôç âïþèåéá ôïõ ëïãéóìéêïý, ðïõ åêôåëåßôáé åêåßíç ôç óôéãìþ óôïí Ç/Õ êáé åëýã åé ôéò ëåéôïõñãßåò ôçò êüñôáò DAQ. Ìéá ôýôïéá åöáñìïãþ ìåôñþóåùí ìðïñåß íá óõíïäåýåé ôç óõóêåõþ Þ êáé íá ó åäéüæåôáé áðü ôï ñþóôç óå êáôüëëçëï ðñïãñáììáôéóôéêü ðåñéâüëëïí. Ï êåíôñéêüò ñüëïò ôçò óõóêåõþò DAQ åßíáé íá ìåôáôñýøåé ôá óþìáôá ðïõ åéóýñ ïíôáé áðü ôá áéóèçôþñéá ìýôñçóçò óå øçöéáêü, þóôå íá ìðïñïýí íá ñçóéìïðïéçèïýí áðü ôïí Ç/Õ. Óå ïñéóìýíåò ðåñéðôþóåéò, áíáëáìâüíåé íá êüíåé êáé Ýíá åßäïò ñýèìéóçò ôïõ óþìáôïò ôùí áéóèçôçñßùí, åíéó ýïíôáò Þ åîáóèåíþíôáò êáôüëëçëá ôï óþìá. Ï ñüëïò áõôüò ôçò óõóêåõþò DAQ åðéôñýðåé þóôå ç ßäéá óõóêåõþ íá ìðïñåß íá ñçóéìïðïéçèåß óå ðïëëýò êáé äéáöïñåôéêïý ôýðïõ ìåôñþóåéò ôáõôü ñïíá Þ ü é, ìå êáôüëëçëç ôñïðïðïßçóç ôïõ ëïãéóìéêïý ðïõ åëýã åé ôéò ëåéôïõñãßåò ôçò êüñôáò ãéá ðñüóêôçóç, åðåîåñãáóßá êáé áðåéêüíéóç ôùí ìåôñþóåùí. ÕðÜñ ïõí ðïëëýò åôáéñåßåò ðïõ êáôáóêåõüæïõí ôýôïéåò êüñôåò DAQ êáèþò êáé ôï ëïãéóìéêü ðïõ áðáéôåßôáé. ÔÝôïéåò åôáéñßåò åßíáé ç National Instruments êáé ç Advantech Automations, åíþ Ýíá äéáäåäïìýíï ðñïãñáììáôéóôéêü ðåñéâüëëïí åßíáé ôï LabVIEW ôçò åôáéñßáò National Instruments, ôï ïðïßï ðåñéëáìâüíåé ðïëëýò ëåéôïõñãßåò ðñüóêôçóçò êáé äçìéïõñãßáò äåäïìýíùí êáé åßíáé ðïëý öéëéêü óôçí áíüðôõîç åöáñìïãþí. Ç åôáéñßá National Instruments ðáñý åé ðýñá áðü ôï LabVIEW êáé ôï ëïãéóìéêü NI-DAQ driver software ðïõ áðïôåëåß ìéá óõëëïãþ áðü Ýôïéìá åéêï-íéêü üñãáíá ãéá ôç äéáìüñöùóç ôùí óõíèçêþí ìýôñçóçò êáé ôçí ðñüóêôçóç ôùí äåäïìýíùí ôçò ìýôñçóçò. ÕðÜñ ïõí äéüöïñåò åêäüóåéò áõôïý ôïõ ëïãéóìéêïý üðùò NI-DAQ 7.0, NI-DAQmx, NI-DAQmx Base êáé NI-DAQ 8.0, ðïõ óõíå- þò áíáíåþíïíôáé ãéá íá ðåñéëüâïõí íýåò êõêëïöïñßåò óõóêåõþí DAQ. Áðü ôçí Üëëç ìåñéü, ðïëëïß áðü ìáò Ý ïõìå åîïéêåéùèåß ìå ôç ñþóç áõôüíïìùí ìåôñçôéêþí ïñãüíùí (üðùò ðïëýìåôñá êáé ðáëìïãñüöïé) Þ êáé ðçãþí (óõíå ïýò Þ åíáëëáóóüìåíçò ôüóçò), ðïõ äåí Ý ïõí ôçí áíüãêç ðáñïõóßáò Ç/Õ ãéá íá ëåéôïõñãþóïõí. Ìå äåäïìýíï üôé óôç óýã ñïíç ôå íïëïãßá ìåôñþóåùí ç åðåîåñãáóßá ôùí äåäïìýíùí ãßíåôáé áðïêëåéóôéêü áðü õðïëïãéóôéêü óõóôþìáôá, ðñïêýðôåé ç áíüãêç óýíäåóçò áõôþí ôùí ïñãüíùí ìå õðïëïãéóôýò, þóôå íá åßíáé äõíáôþ ç ìåôáöïñü ôùí ìåôñþóåùí óôïõò ôåëåõôáßïõò. Ãéá ôéò óõíäýóåéò áõôýò áðáéôåßôáé êüðïéï ðñùôüêïëëï åðéêïéíùíßáò ôïõ ïñãüíïõ ìå ôïí Ç/Õ. ÔÝôïéá ðñùôüêïëëá åßíáé ôá RS232, GPIB êáé ôá PXI, ôá ïðïßá áðïôåëïýí ìýñïò ôïõ çëåêôñïíéêïý êõêëþìáôïò ôùí áíôßóôïé ùí ïñãüíùí. Ï ñþóôçò åíüò Ç/Õ ðïõ óõíäýåôáé ìå Ýíá ôýôïéï üñãáíï óõíþèùò ðåñéïñßæåôáé óôç ëþøç ôùí ìåôñþóåùí ôïõ ïñãüíïõ ìýóù êáôüëëçëïõ êáëùäßïõ óýíäåóçò, ùñßò íá Ý åé ôç äõíáôüôçôá ôñïðïðïßçóçò ôïõ ëïãéóìéêïý ðïõ ôñý åé óôïí ìéêñïåëåãêôþ ôïõ çëåêôñïíéêïý ôìþìáôïò ôïõ ïñãüíïõ. Ïé Ç/Õ åëýã ïõí áõôü ôá üñãáíá óôýëíïíôáò ôïõò ìýóù ôïõ ðñùôïêüëëïõ åðéêïéíùíßáò óõãêåêñéìýíåò åíôïëýò, ïé ïðïßåò ôåêìçñéþíïíôáé óôá ôå íéêü åã åéñßäéá ôùí ïñãüíùí. Ôá ìåôñçôéêü üñãáíá ëáìâü-
Æ 5 íïõí ôéò åíôïëýò êáé åêôåëïýí ôçí ìýôñçóç Þ/êáé ôçí ìåôáöýñïõí óôïí Ç/Õ, ãéá åðåîåñãáóßá êáé áðïèþêåõóç. ôóé, óôï âéâëßï áõôü ðñïóðáèþóáìå íá ðáñïõóéüóïõìå ìå öéëéêü êáé åêðáéäåõôéêü ôñüðï ôéò âáóéêýò ãíþóåéò ðïõ ðñýðåé íá Ý åé Ýíáò ôå íéêüò ðïõ åðéèõìåß íá áó ïëçèåß ìå ôéò ôå íéêýò ôùí øçöéáêþí ìåôñþóåùí êáé ðéï óõãêåêñéìýíá: óôï ÊåöÜëáéï 1, ðáñáôßèåíôáé ïñéóìýíá åéóáãùãéêü óôïé åßá ãéá ôá øçöéáêü óõóôþìáôá ìåôñþóåùí, óôï ÊåöÜëáéï 2, ãßíåôáé ìéá óýíôïìç ðëïþãçóç óôï ðåñéâüëëïí ôïõ ëïãéóìéêïý LabVIEW êáé ðáñáôßèåíôáé óýíôïìåò åöáñìïãýò åîïéêåßùóçò êáèþò êáé åöáñìïãýò ðáñïõóßáóçò äåäïìýíùí óå ðßíáêåò, äéáãñüììáôá êáé áñ åßá. ÅðéðëÝïí ôõðéêýò åöáñìïãýò ãéá áñ Üñéïõò ñþóôåò óôï LabView äßíïíôáé óôï ÐáñÜñôçìá 3 óôï ÊåöÜëáéï 3, áíáëýåôáé ï Ýëåã ïò ôçò ðáñüëëçëçò èýñáò ôïõ õðïëïãéóôþ ãéá åßóïäï êáé ãéá Ýîïäï äåäïìýíùí ìå ôï LabVIEW, óôï ÊåöÜëáéï 4, áíáëýåôáé ï Ýëåã ïò ôçò óåéñéáêþò èýñáò ôïõ Ç/Õ ìýóù ôïõ LabVIEW êáé ðáñïõóéüæïíôáé åöáñìïãýò ãéá äýï çëåêôñïíéêü ðïëýìåôñá ôùí åôáéñåéþí Protek êáé Metex. Åðßóçò, ðáñïõóéüæåôáé êáé ìéá åöáñìïãþ ãéá ôçí áðïóôïëþ åéêüíáò ìýóù ôçò óåéñéáêþò åðéêïéíùíßáò, óôï ÊåöÜëáéï 5, ðáñïõóéüæåôáé ç áíüðôõîç åíüò áõôïó Ýäéïõ çëåêôñïíéêïý êõêëþìáôïò ìýôñçóçò áíáëïãéêþò ôüóçò ìýóù ôïõ ìéêñïåëåãêôþ PIC16F877 ôçò åôáéñßáò Microchip. Áíáëýåôáé ï ðñïãñáììáôéóìüò ôùí áíáãêáßùí êáôá ùñçôþí ôïõ ìéêñïåëåãêôþ ôüóï ãéá ôç ìåôáôñïðþ ôïõ áíáëïãéêïý óþìáôïò óå øçöéáêü, üóï êáé ãéá ôç ìåôýðåéôá áðïóôïëþ ôùí äåäïìýíùí óå Ç/Õ, ìýóù ôçò óåéñéáêþò èýñáò. Ç ëþøç ôùí äåäïìýíùí áðü ôïí Ç/Õ ðáñïõóéüæåôáé ìå óõãêåêñéìýíåò åöáñìïãýò áíáðôõãìýíåò ôüóï óå Visual Basic üóï êáé óå ðåñéâüëëïí LabVIEW, óôï ÊåöÜëáéï 6, ðáñïõóéüæåôáé ç åíóùìáôùìýíç äõíáôüôçôá ôïõ LabVIEW íá ëåéôïõñãåß ùò Web Server ãéá äçìïóßåõóç ôùí ìåôñþóåùí Þ áðëþí óôéãìéüôõðùí ôùí åéêïíéêþí ïñãüíùí óôïí ðáãêüóìéï éóôü, óôï ÊåöÜëáéï 7, ðáñïõóéüæåôáé ç äéáäéêáóßá åãêáôüóôáóçò ôçò êüñôáò DAQ USB-6008 ôçò National Instruments êáé ç ëþøç ìåôñþóåùí ìýóù ôïõ LabVIEW. Ç êüñôá áõôþ óõíäýåôáé åîùôåñéêü óå èýñá USB åíüò Ç/Õ êáé êáèéóôü ðïëý åýêïëç êáé ãñþãïñç ôç ëþøç ìåôñþóåùí, óôï ÊåöÜëáéï 8, ðáñïõóéüæåôáé ç äéáäéêáóßá åãêáôüóôáóçò ìéáò ôõðéêþò êüñôáò DAQ üðùò ç PCI-6023E ôçò National Instruments ðïõ ðñïïñßæåôáé ãéá äßáõëï PCI, êáèþò êáé ç äéáäéêáóßá ëþøçò ìåôñþóåùí ìýóù ôïõ LabVIEW. ÔÝëïò,
6 Å óôï ÊåöÜëáéï 9, áíáëýåôáé ï áðåõèåßáò ðñïãñáììáôéóìüò êáôá ùñçôþí ãéá ôïí Ýëåã ï êáé ôç ëþøç ìåôñþóåùí ìýóù ôçò êüñôáò DAQ PCI-1711 ðïõ ðñïïñßæåôáé ãéá óýíäåóç ìå ôï äßáõëï PCI êáé êáôáóêåõüæåôáé áðü ôçí åôáéñßá Advantech. Ï ðñïãñáììáôéóìüò ôùí êáôá ùñçôþí ãßíåôáé óå ðåñéâüëëïí ðñïãñáììáôéóìïý Visual Basic. óôï ÊåöÜëáéï 10, áîéïðïéïýíôáé ï ñïíéóìüò êáé ïé äéáêïðýò óå Ýíá ìéêñïåëåãêôþ ãéá íá áíáðôõ èåß ìéá åöáñìïãþ ãåííþôñéáò óçìüôùí ôåôñáãùíéêþò, ðñéïíùôþò Þ çìéôïíéêþò ìïñöþò áðü ôçí ðåñéï Þ ôùí áêïõóôéêþí óõ íïôþôùí. Ôï çëåêôñïíéêü êýêëùìá âáóßæåôáé óôï ìéêñïåëåãêôþ PIC16F877 êáé åëýã åôáé ìýóù ôçò óåéñéáêþò èýñáò áðü Ç/Õ êáé åöáñìïãþ ðïõ áíáðôý èçêå óôï LabView. Ï ó åäéáóìüò êáé ç õëïðïßçóç ôçò ãåííþôñéáò Ýãéíáí óôï ðëáßóéï ðôõ éáêþò åñãáóßáò ôçò óðïõäüóôñéáò ÔáôéÜíáò Ãêëáâßíç, óôï ÔìÞìá ÐëçñïöïñéêÞò êáé Åðéêïéíùíéþí ôïõ ÔÅÉ Óåññþí. Åðßóçò, óôï âéâëßï õðüñ ïõí êáé ôýóóåñá ðáñáñôþìáôá, üðïõ: óôï ÐáñÜñôçìá 1, ðáñïõóéüæåôáé ôï ðåñéâüëëïí áíüðôõîçò êþäéêá êáé ðñïãñáììáôéóìïý ôïõ ìéêñïåëåãêôþ PIC16F877, óôï ÐáñÜñôçìá 2, ðáñïõóéüæåôáé ìéá ïëïêëçñùìýíç åöáñìïãþ ìåôñþóåùí óå Visual Basic, ç ïðïßá ðåñéëáìâüíåôáé óôï óõíïäåõôéêü CD ôïõ âéâëßïõ, óôï ÐáñÜñôçìá 3, áíáëýïíôáé áðëýò åöáñìïãýò åîïéêåßùóçò óôï LabView ìå ìéá áíôéðáñáâïëþ åöáñìïãþí áíáðôõãìýíùí óå ôõðéêýò ãëþóóåò ðñïãñáììáôéóìïý ìå ãñáììýò åíôïëþí, ôýëïò óôï ÐáñÜñôçìá 4, ðáñïõóéüæïíôáé åöáñìïãýò åôáéñåéþí ãéá êáôáãñáöþ çëåêôñïíéêþí ìåôñþóåùí áðü üñãáíá Óôï CD ðïõ ðåñéý åôáé óôï âéâëßï õðüñ ïõí êáé ôá ðåñéóóüôåñá áðü ôá ðáñáäåßãìáôá ðñïãñáììáôéóìïý óå LabVIEW, Visual Basic êáé ÌPLAB, ðïõ ðáñïõóéüæïíôáé ó áõôü ôï âéâëßï. Åëðßæïõìå üôé ìå ôï âéâëßï áõôü èá âïçèþóïõìå ôïõò áíáãíþóôåò ðïõ åðéèõìïýí íá Ýñèïõí óå ìéá ðñþôç åðáöþ ìå ôéò ôå íéêýò ðñïãñáììáôéóìïý êáé ðñüóêôçóçò ìåôñþóåùí. Èá áñïýìå íá äå èïýìå ôéò ðáñáôçñþóåéò êáé ôéò äéïñèþóåéò ôïõò óôéò çëåêôñïíéêýò äéåõèýíóåéò smpoulta@otenet.gr êáé ikalom@teiser.gr. ÓôÝëéïò ÌðïõëôáäÜêçò ÃéÜííçò Êáëüìïéñïò
Æ 7 Óýíôïìá ÂéïãñáöéêÜ Óôïé åßá Óýíôïìá ÂéïãñáöéêÜ Óôïé åßá Óýíôïìá ÂéïãñáöéêÜ Óôïé åßá Ï ÓôÝëéïò ÌðïõëôáäÜêçò åßíáé ÄéäÜêôïñáò ôïõ ÔìÞìáôïò ÖõóéêÞò ôïõ Áñéóôïôåëåßïõ Ðáíåðéóôçìßïõ Èåóóáëïíßêçò êáé êüôï ïò ôïõ Ìåôáðôõ éáêïý Äéðëþìáôïò ÇëåêôñïíéêÞò êáé Ñáäéïçëåêôñïëïãßáò ôïõ ßäéïõ ÔìÞìáôïò. ÅñãÜæåôáé ùò ìüíéìïò åêðáéäåõôéêüò óôçí ÄåõôåñïâÜèìéá ÅðáããåëìáôéêÞ Åêðáßäåõóç óôçí åéäéêüôçôá Çëåêôñïíéêþí Õðïëïãéóôéêþí ÓõóôçìÜôùí. ÅñãÜóôçêå ùò åðéìïñöùôþò åêðáéäåõôéêþí óôçí ÅöáñìïãÞ ôùí ÍÝùí Ôå íïëïãéþí óôçí åêðáéäåõôéêþ ðñüîç êáé Ý åé êüíåé ðïëëýò åéóçãþóåéò óå åêðáéäåõôéêü óõíýäñéá. åé áó ïëçèåß åñåõíçôéêü óôï åðéóôçìïíéêü ðåäßï ôçò ÖõóéêÞò ÓôåñåÜò ÊáôÜóôáóçò êáé åéäéêüôåñá ìå ôéò ïðôéêýò éäéüôçôåò çìéáãùãéêþí õëéêþí êáé Ý åé äçìïóéåýóåé ðïëëýò åñåõíçôéêýò åñãáóßåò óå ÄéåèíÞ åðéóôçìïíéêü ðåñéïäéêü êáé óå ÓõíÝäñéá ìå êñéôýò. (smpoulta@otenet.gr). Ï ÉùÜííçò Êáëüìïéñïò åßíáé ÄéäÜêôïñáò ôïõ ÔìÞìáôïò ÖõóéêÞò ôïõ Áñéóôïôåëåßïõ Ðáíåðéóôçìßïõ Èåóóáëïíßêçò êáé áðüöïéôïò ôïõ Ìåôáðôõ éáêïý ÔìÞìáôïò ÇëåêôñïíéêÞò ÖõóéêÞò. ÅñãÜóôçêå ãéá ðïëëü ñüíéá óôç ÌÝóç åêðáßäåõóç ùò Çëåêôñïíéêüò Öõóéêüò. åé áó ïëçèåß åñåõíçôéêü ìå èýìáôá áñáêôçñéóìïý õëéêþí êáé äéáôüîåùí ìéêñïçëåêôñïíéêþò, åíþ ôá ðñüóöáôá åñåõíçôéêü ôïõ åíäéáöýñïíôá ðåñéëáìâüíïõí ôïõò ìéêñïåëåãêôýò êáé ôïí ó åäéáóìü øçöéáêþí óõóôçìüôùí, ìå åöáñìïãýò óôç ñïìðïôéêþ. Åßíáé Åðßêïõñïò êáèçãçôþò óôï ÔÅÉ Óåññþí, üðïõ äéäüóêåé ìáèþìáôá ó åôéêü ìå ôá ÇëåêôñïíéêÜ êáé ôá ÓõóôÞìáôá Øçöéáêþí ÌåôñÞóåùí (http://www.teiser.gr /icd/staff/kalomiros/ index.htm). 7
8 Å Ðåñéå üìåíá Ê Å Ö Á Ë Á É Ï 1... 11 ÅéóáãùãÞ óôá ØçöéáêÜ ÓõóôÞìáôá ÌåôñÞóåùí... 11 1.1 ÇëåêôñéêÜ êáé ÇëåêôñïíéêÜ ÓõóôÞìáôá ÌåôñÞóåùí...11 1.2 ØçöéáêÝò ÄéáôÜîåéò ÌåôñÞóåùí...11 1.3 Êáôçãïñßåò ÓçìÜôùí...14 1.4 ÌåôáôñïðÞ áíáëïãéêþí óçìüôùí óå øçöéáêü...16 1.5 áñáêôçñéóôéêü ÓõóôçìÜôùí ÌåôñÞóåùí êáé ÓöÜëìáôá...18 1.6 ÓõóôÞìáôá ìåôñþóåùí âáóéóìýíá óå õðïëïãéóôþ...19 Ê Å Ö Á Ë Á É Ï 2... 21 Óýíôïìç åéóáãùãþ óôï ëïãéóìéêü LabView... 21 2.1 Ôï LabView óáí ãëþóóá ðñïãñáììáôéóìïý...21 2.2. ÄïìÞ ôïõ ðåñéâüëëïíôïò ðñïãñáììáôéóìïý...23 2.3. ÅöáñìïãÝò åîïéêåßùóçò ìå ôï LabView...26! ÅöáñìïãÞ 1ç: Åéêïíéêüò áíáëïãéêüò åíéó õôþò...26! ÅöáñìïãÞ 2ç: ÐáñáãùãÞ çìßôïíïõ...29! ÅöáñìïãÞ 3ç: Åéêïíéêüò ìåôñçôþò Hall....31! ÅöáñìïãÞ 4ç: DAC 8 bits...33! ÅöáñìïãÞ 5ç: ÃåííÞôñéá ôõ áßùí áñéèìþí...34! ÅöáñìïãÞ 6ç: Áðåéêüíéóç äåäïìýíùí ìå ðßíáêåò êáé äéáãñüììáôá êáé áñ åßá..37! ÅöáñìïãÞ 7ç: Äçìéïõñãßá öáóéêïý äéáãñüììáôïò áðü äýï áñ åßá ñïíïóåéñþí..41 Ê Å Ö Á Ë Á É Ï 3... 47 ëåã ïò ôçò ðáñüëëçëçò èýñáò ôïõ õðïëïãéóôþ ìå ôï LabVIEW... 47 3.1. ëåã ïò ôùí èõñþí åðéêïéíùíßáò ôïõ ÕðïëïãéóôÞ...47 3.2 ÐåñéãñáöÞ ôùí áêñïäåêôþí ôçò ðáñüëëçëçò èýñáò...48 3.3 Äé-êáôåõèõíôÞñéá ëåéôïõñãßá ôçò ðáñüëëçëçò èýñáò...49 3.4 Åðéêïéíùíßá ìå ôçí ðáñüëëçëç èýñá...51 3.5 Åßóïäïò äåäïìýíùí áðü ôïõò êáôá ùñçôýò ôçò ðáñüëëçëçò èýñáò...52 3.6 ëåã ïò êõêëþìáôïò (ON-OFF)...57 3.7 îïäïò äåäïìýíùí áðü ôïí êáôá ùñçôþ äåäïìýíùí...59 Ê Å Ö Á Ë Á É Ï 4... 61 Ç ëåéôïõñãßá ôçò óåéñéáêþò èýñáò ôïõ õðïëïãéóôþ ìå ôï LabVIEW... 61 4.1 Åëåã ïò ôçò óåéñéáêþò èýñáò ìå ôï LabView...61 4.2 ÓåéñéáêÞ åðéêïéíùíßá ôïõ Ç/Õ ìå ôï ðïëýìåôñï M-3870D ôçò Metex...63
Æ 9 4.3 ÓåéñéáêÞ åðéêïéíùíßá ìå ôï ðïëýìåôñï Protek 506...77 4.4 ÁðïóôïëÞ åéêüíáò ìýóù óåéñéáêþò åðéêïéíùíßáò...81 Ê Å Ö Á Ë Á É Ï 5...87 ÓåéñéáêÞ åðéêïéíùíßá êáé ìýôñçóç áíáëïãéêïý óþìáôïò ìå ôïí ìéêñïåëåãêôþ PIC16F877...87 5.1 ÅéóáãùãÞ ÃåíéêÜ áñáêôçñéóôéêü ôïõ ÌéêñïåëåãêôÞ...87 5.2 ÐåñéãñáöÞ ôçò çëåêôñïíéêþò äéüôáîçò ôçò åöáñìïãþò...90 5.3 Ç óåéñéáêþ åðéêïéíùíßá ìå ôïí ìéêñïåëåãêôþ PIC16F877...91 5.4 Äéáäéêáóßá áñ éêïðïßçóçò ôçò óåéñéáêþò åðéêïéíùíßáò...92 5.4.1 Êáèïñéóìüò ôùí áêñïäåêôþí óåéñéáêþò åðéêïéíùíßáò...92 5.4.2 Ñõèìßóåéò äéáäéêáóßáò óåéñéáêþò åêðïìðþò...93 5.4.3 Ñõèìßóåéò äéáäéêáóßáò óåéñéáêþò ëþøçò...95 5.5 ÁíÜëõóç ôçò óåéñéáêþò åêðïìðþò êáé ëþøçò...98 5.5.1 Ç äéáäéêáóßá ôçò ëþøçò áñáêôþñá...98 5.5.2 Ïé êáôá ùñçôýò ôùí äéáäéêáóéþí åêðïìðþò & ëþøçò áñáêôþñá...99 5.5.3 H äéáäéêáóßá ôçò åêðïìðþò áñáêôþñá... 101 5.5.4 Ôï êýñéï ðñüãñáììá ãéá ôç óåéñéáêþ åêðïìðþ & ëþøç áñáêôþñá... 102 5.6 ÁíÜëõóç ôçò äéáäéêáóßáò ôçò áíáëïãéêïøçöéáêþò ìåôáôñïðþò... 104 5.6.1 Ïé êáôá ùñçôýò ôçò áíáëïãéêïøçöéáêþò ìåôáôñïðþò... 105 5.7 Ï óõíïëéêüò êþäéêáò ðñïãñáììáôéóìïý ôïõ PIC 16F877... 109 5.8 ÁíÜðôõîç ôçò åöáñìïãþò ìå ôç ãëþóóá Visual Basic... 114 5.8.1 Åíåñãïðïßçóç ôçò óåéñéáêþò èýñáò óôï PC... 116 5.8.2 ÁðïóôïëÞ & ëþøç áñáêôþñùí ìåôáîý ôïõ PC & ôïõ ìéêñïåëåãêôþ... 117 5.8.3 Ï Ýëåã ïò ôïõ áíáëïãéêïøçöéáêïý ìåôáôñïðýá ôïõ ìéêñïåëåãêôþ áðü ôï PC... 118 5.9 ÁíÜðôõîç ôçò åöáñìïãþò óå ðåñéâüëëïí LabView... 121 Ê Å Ö Á Ë Á É Ï 6...125 Äçìïóéåýïíôáò ôéò ìåôñþóåéò óôï Web ìå ôï LabView...125 6.1 ÂáóéêÝò áñ Ýò ôçò ðáñïõóßáóçò ôùí ìåôñþóåùí óôï Web... 125 6.2 Ïé ñõèìßóåéò ôïõ Ç/Õ-ìåôñÞóåùí ùò Web Server... 126 6.3 Äçìéïõñãßá áñ åßùí html óôï LabView... 127 6.4 Äçìïóßåõóç óôéãìéüôõðùí ôïõ Ç/Õ-ìåôñÞóåùí óôï Web... 129 6.5 EöáñìïãÞ åëý ãïõ & ðáñáêïëïýèçóçò ôùí åéêïíéêþí ïñãüíùí áðü áðüóôáóç...130 Ê Å Ö Á Ë Á É Ï 7...139 ÌåôñÞóåéò LabView ìå ôçí êüñôá DAQ USB-6008 ôçò National Instruments.. 139 7.1 ÂáóéêÝò áñ Ýò åãêáôüóôáóçò ôùí êáñôþí ðñüóêôçóçò äåäïìýíùí (DAQ). 139 7.2 ÃñÞãïñåò ìåôñþóåéò ìå ôçí êüñôá USB-6008 êáé ôï ðñüãñáììá Measurement & Automation Explorer (MAX)... 144 7.3 Ó åäéáóìüò Åéêïíéêïý ïñãüíïõ ìå ôïí DAQ Assistant... 146 7.4 Ó åäéáóìüò åöáñìïãþò ïñãüíïõ ìå ôç ñþóç ôùí åéêïíéêþí ïñãüíùí ôçò NI- DAQmx Base... 152
10 Å Ê Å Ö Á Ë Á É Ï 8...161 ÌåôñÞóåéò LabView ìå ôçí êüñôá DAQ PCI-6023 ôçò National Instruments ãéá äßáõëï PCI...161 8.1 Ç ôïðïèýôçóç ôçò êüñôáò óôïí Ç/Õ... 161 8.2 ÃñÞãïñåò ìåôñþóåéò ìå ôçí êüñôá PCI-6023E êáé ôï ðñüãñáììá Measurement & Automation Explorer (MAX)... 163 8.3 Ó åäéáóìüò Åéêïíéêïý ïñãüíïõ ãéá ôçí PCI-6023E ìå ôïí DAQ Assistant...165 Ê Å Ö Á Ë Á É Ï 9...171 Ðñïãñáììáôéóìüò ìåôñþóåùí ìå ôçí êüñôá DAQ PCI-1711...171 9.1 Ç åãêáôüóôáóç ôçò êüñôáò PCI-1711 ôçò åôáéñåßáò ADVANTECH óôïí Ç/Õ...171 9.2 Ðñïãñáììáôéóìüò ôùí êáôá ùñçôþí ôçò PCI-1711 êáé ëþøç ìåôñþóåùí ìå ôç Visual Basic... 178 9.3 Äçìéïõñãßá áíáëïãéêþò ôüóçò ãéá ôñïöïäüôçóç çëåêôñïíéêþí êõêëùìüôùí ìå ôç Visual Basic... 186 9.4 Ðñïãñáììáôéóìüò ôùí øçöéáêþí åéóüäùí êáé åîüäùí ìå ôç Visual Basic.. 189 9.5 Ïé ïäçãïß ôçò Advantech ãéá ôï LabView... 191 Ê Å Ö Á Ë Á É Ï 10...193 ñïíéóìüò & ÄéáêïðÝò ìéêñïåëåãêôþí ãéá åöáñìïãýò ðñáãìáôéêïý ñüíïõ..193 10.1 ÈÝìáôá ñïíéóìïý óôïõò ìéêñïåëåãêôýò PIC... 193 10.1.1 Åóùôåñéêü ñïëüú åíôïëþí... 194 10.1.2 ñïíéóôýò (timers) óôïõò PIC... 194 10.2 ÓÞìáôá äéáêïðþò óôïõò ìéêñïåëåãêôýò PIC... 197 10.3 ÅöáñìïãÞ ãåííþôñéáò óçìüôùí åëåã üìåíçò áðü ôç óåéñéáêþ èýñá... 199 10.3.1 ÃåííÞôñéá ôåôñáãùíéêþí ðáëìþí... 200 10.3.2 ÅöáñìïãÞ îåíéóôþ óôï LabVIEW (Host application)... 203 10.3.3 ÃåííÞôñéá çìéôïíéêïý, ðñéïíùôïý êáé ôåôñáãùíéêïý óþìáôïò... 208 Ð Á Ñ Á Ñ Ô Ç Ì Á 1...217 Äçìéïõñãßá êþäéêá assembly êáé ðñïãñáììáôéóìüò ôùí ìéêñïåëåãêôþí PIC... 217 Ð Á Ñ Á Ñ Ô Ç Ì Á 2...237 ÅöáñìïãÞ Visual Basic ãéá ôç ëþøç ìåôñþóåùí áðü Ç/Õ... 237 Ð Á Ñ Á Ñ Ô Ç Ì Á 3...241 ÅöáñìïãÝò åîïéêåßùóçò ìå ôï LabView... 241 Ð Á Ñ Á Ñ Ô Ç Ì Á 4...271 ÁðëÝò ÅöáñìïãÝò Ëåéôïõñãßáò Êáôáãñáöéê. ïñãüíùí ìýóù óåéñéáêþò èýñáò ôïõ Ç/Õ...271 ÂÉÂËÉÏÃÑÁÖÉÁ...283 ÅÕÑÅÔÇÑÉÏ...285