基于LabVIEW& Multisim的温度测量系统(4)

2019-06-11 11:31

要求如图3.15所示。

最后对电路进行仿真,记录仿真数据画出电路的输出电压与铂电阻的变化关系,如图3.1.6所示,可以看出测量电路的输出线性度很好

I:4.52mA I(rms):0A I(dc):4.52mA 图3.15 探针显示

图3.1.6 测量电路输出特性

3.6数据处理

从-100℃开始到0℃结束,电路每变化5℃读一次数,得到表1的结果 表3.1 实验数据 T(℃) Rt U(v) T(℃) Rt U(v) T(℃) Rt U(v) -100 59.6592 -3.708 -65 74.0202 -2.396 -30 88.0383 -1.096 -95 61.5583 -3.519 -60 76.0582 -2.209 -25 90.0211 -90 63.7508 -3.332 -55 77.9072 -2.023 -20 92.0402 -85 65.6254 -3.144 -50 80.0035 -1.837 -15 94.0325 -80 67.8434 -2.957 -45 82.0189 -1.651 -10 96.0392 -75 69.8972 -2.769 -40 84.0204 -1.466 -5 98.0431 -70 71.9334 -2.582 -35 86.0324 -1.281 0 100 -911.571m -727.248m -543.191m -395.399m -175.872m 7.916m

把U和Rt的值运用最小二乘法多项式拟合得 U=0.071Rt-7.0452 (3.1)

所以 R=(7.0452+U) / 0.071 (3.2)

第四章LabVIEW虚拟仪器的设计

4.1 LabVIEW应用程序的构成

所有的LabVIEW应用程序,即虚拟仪器(VI),它包括前面板(front panel)、流程图(block diagram)以及图标/连结器(icon/connector)三部分。 前面板

前面板是图形用户界面,也就是IV的虚拟仪器面板,这一界面上有用户输入和显示输出两类对象,具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制(control)和显示对象(indicator)。 框图

框图提供VI的图形化源程序。在流程图中对VI编程,以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。流程图中包括前面板上的控件的连线端子,还有一些前面板上没有,但编程必须有的东西,例如函数、结构和连线等。

如果将VI与标准仪器相比较,那么前面板上的东西就是仪器面板上的东西,而流程图上的东西相当于仪器箱内的东西。在许多情况下,使用VI可以仿真标准仪器,不仅在屏幕上出现一个惟妙惟肖的标准仪器面板,而且其功能也与标准仪器相差无几。 图标/连接器

VI具有层次化和结构化的特征。一个VI可以作为子程序,这里称为子VI(subVI),被其他VI调用。图标与连接器在这里相当于图形化的参数。 4.2数据显示子程序设计

根据铂电阻随温度变化时,电压和温度的关系可以设计数据显示子VI。 由式 (2.2) Rt=-5.847*10-5T2+0.39684T+100 可得

?0.39684?0.396842?4?5.847?10?5(100?Rt)T? 2?(?5.847?10?5)(4.1)

U

?3.9684?18.08699856?0.023388Rt1.1694?10?33.9684?18.08699856?0.023388Rt由铂电阻的测温范围 (T?(4)4.2) ?31.1694?10

由式(3.2)(4.2),可建立一个子VI,步骤如下

(a)从开始菜单中运行“ National LabVIEW 8.6\在“Getting Started\窗口左边的Files控件里,选择Blank VI 建立一个新程序。

图4.1 程序框图

(b)框图程序的绘制:图4.1所示为本设计程序的的程序框图。考虑到输入是关于时间和电压的2维数组,设计一个时域信号采集器,它由控制面板I/O模块里的波形函数经过矩阵化而成,如图4.2所示。 利用FOE LOOP的自动索引功能,完 成数组的转换。这里FOE LOOP的 自动索引是指使循环外的数组成员 逐个依次进入循环框内,或使循环 框内的数据累加成一个数组输出循 环框外面的功能。这样数据类型的 转换就可以直接在VI程序中完成。

(c)通过时域信号采集 器,将电压的波形提取出来,在将 连续电压值作为VI的输入。循环 时会将数据单个的输出,所以很重 要的一点是循环结束时不能使用自动

索引,否则输出将是一维数组而不是单个的数值。While循环的条件端口选择“Stop If

图4.2 设计时域信号采集器

True”,连接的常数设为“T”。

(d)定义图标与连接器,创建子VI:双击创建好的子VI,用鼠标右键单击前面板窗口中的图标窗格,在快捷菜单中选择显示连接器。接下来是建立前面板上的控件和连接器窗口的端子关联,把输入端口与时域信号采集器“电压”相连;把两输出端口分别于“Rt”“温度计”两显示模块相连。完成上述工作后,即完成了子VI的建立 4.3LabVIEW与Multisim接口电路的设计

如果要在multisim中启动和运行labview仪器,所安装的Multisim中必须包含LabVIEW RUN-Time Engine这个模块,该模块是两软件的接口软件,本设计接口部分的目的是把以上LabVIEW中设计的子程序镶嵌到Multisim中进行温度及其他参数的显示。其过程可分以下几个步骤。

(1)把Multisim安装目录下Sampling/LabVIEW Instrument/Templates / Input文件夹复制到另外一个地方,这样做是为了 避免更改了原始模板。

(2)在LabVIEW中打开步骤(1)中所复制

图4.3 StarterInstrument工程图

的StarterInputstrument.lvproj工程,如图4.3所示,接口电路的设计是在StarterInputstrument.vit中进行的。

图4.4 接口电路设计

(3)打开StarterInputstrument.vit的框图模板,完成接口框图的设计。在数据处理部分选择“Update DATA”选项进行修改。按框图的说明,在结构框图中单击鼠标右键选择“选择VI”,把在LabVIEW完成的子VI添加在“Update DATA”选项中,子程序

的接口连接multism的输出数据接口,在子程序的输出端创建指示器,如图4.4所示。此 时只能在已有的框图的基础上增加新的内容,而不能删除原有的模块。

程序框图设计好以后,要进行前面板的设计,除了要完成功能外,还要兼顾美观。设计好的前面板如图4.5。信号采集部分位于左下框内,t0是采集起始时间,dt是时间间隔,Y是采样值。

完成后选择重命名,保存为jiaxin.vit。

图4.5 前面板的设计

图4.6 虚拟仪器设置

(4)在编译之前,要对虚拟仪器进行基本信息设置,打开subVIs下的Start Input Instrument_multisimInformation.vi的后面板,如图4.6所示,在仪器ID中和显示名称中填入唯一的标志“jiaxin”。同时把输入端口数设为“1”,因为只有一个电压输入;同时把输出端口设为“0”,此模块不需要输出。设置完后,另存为jiaxin_multisim Information.vi,注意前半部分的名字和接口部分的命名必须一致。

(5)最后要对文件进行编译,编译过后会在Input文件夹下生成一个Build文件夹,打开后把里面的文件复制到Electronics Workbench下的Lvinstruments文件夹中,这样就完成了虚拟仪器的导入,打开multisim时,在LabVIEW仪器下拉菜单下就会显示设计的模块。

4.4LabVIEW与Multisim联合仿真

上述内容已将温度测量系统的设计完成,打开前面在Multisim10中设计的电路,

在LabVIEW仪器下拉菜单下就会显示设计的模块。把设计好的电路和显示模块相连接,


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