湖南工学院教案用纸 p.12
4、观察 RC 瞬态电路的电压变化 采用DMM[]功能来测量1μF的电容。
(1)将电容的导线连接到阻抗分析仪的输入端[DUT+]和[DUT–]上。你可以在NI ELVIS II原型板的左下方接线块上找到这两个端口。
(2)要测量电容和电感,必须为原型板供电,需将原型板的电源切换为ON状态。 (3)单击电容按钮[ ],使用DMM[ ]功能来测量电容C。按下Run按钮获取电容值。 (4)建立一个如下图所示的RC瞬态电路。该电路中采用了分压电路,其中R1由R3(1M电阻)取代,而R2则由1μF的电容C取代。将DMM的导线移至输入插孔[V ]和[COM]。其它两端则分别接到电容上。
图4-7 RC瞬态电路
(5)选择DMM[V]并单击RUN。
(6)给电路上电后电容两端的电压指数将上升。将DMM的电压范围设置为{指定范围} [10 V]。打开原型板的电源,观察数字显示器和%FS线性范围上的电压变化。
(7)大概几秒钟之后才能获得Vo的稳态值。切断电路电源后,电容两端电压指数将下降到0V 。试试看吧!
注意 该练习只是描述了NI ELVIS II数字万用表的一种特殊功能。即 使当原型板的电源断开时,它甚至还可以工作。 5、可视化 RC 瞬态电路的电压
(1)移除+5 V电源引线,并采用一根连接到可变电源插口[SUPPLY+]的导线来取代。将输出电压VC连接到模拟输入插口[AI 0+]和[AI 0–],如下图所示。
湖南工学院教案用纸 p.12
图4-8. NI ELVIS II原型板上的RC瞬态电路
关闭NI ELVIS II并启动LabVIEW。
在NI ELVIS II的程序库文件夹中,选择RC Transient.vi。
该程序采用LabVIEW API,将可变电源的电压调为+5V并持续5s,接着将VPS电压重新设置为0V并持续5s;与此同时,测量电容两端的电压,并在LabVIEW图表中实时显示该电压。
图4-9. RC瞬态电路的充电和放电波形
这种方波激励可以非常明显地显示简单RC电路的充电和放电特性。 (2)看看LabVIEW方框图,来了解该程序是如何工作的。
湖南工学院教案用纸 p.12
图4-10. RC Transient.vi程序的LabVIEW方框图
在该四帧序列的第一帧中,NI ELVISmx可变电源虚拟仪器(VI)向NI ELVIS II原型板上的RC电路输出+5.00V电压。第二帧以1/10秒为间隔、顺序读取50次电容两端的电压值。在for循环中,DAQ助手以1000 S/s的速率读取100个数据,并将这些值传送至一个簇阵列中(粗的蓝/白线)。从该簇中将数据阵列(粗的橘色线)传送至Mean VI中,返回这100个读数的平均值。然后,将该平均值通过一个本地的变量终端<< RC Charging and Discharging >>,传送至LabVIEW图表中。下一帧将VPS+电压设置为0V。最后一帧则测量放电循环中的另外50个平均采样值。该程序记录了RC电路的一个完整的充电和放电周期。如果要重复该周期,可以将上述程序放入一个while循环中。 四、实验报告要求
1.按上述实验内容的指导进行操作,将结果贴在实验报告上。 2.NI ELVISII平台工作环境由哪几部分组成的。
3.如何使用NI ELVIS II工作站进行电器元件特性测量。 4.心得体会及其它。
五、实验仪器与器材
安装有LabVIEW 的计算机
所需软面板(SFPs): 数字欧姆计[ ] 数字电容计[] 数字电压计[V] 所需器件:
电阻,R1,(棕,黑,红)
电阻,R2,(红,红,红) 电阻,R3,(棕,黑,绿)
1 F 电容C
需用电阻 – 7.5 k, 1 k, 2 k, 4 k, 及8 k标称值
湖南工学院教案用纸 p.12
实验五 电子温度计实验(设计性实验)
一、实验目的
1.熟悉NI ELVISII可变电源(VPS)的使用; 2.掌握虚拟控件的使用;
3.掌握使用LabVIEW的输入和显示控件,结合NI ELVIS II API构建数字温度计。 二、实验原理与说明
热敏电阻是用半导体材料制造的二线元件。它具有非线性响应曲线和负温度系数。热敏电阻为在宽动态范围内测量温度提供了理想的传感器,在温度报警电路中特别有用。
本实验介绍NI ELVIS II 可变电源(VPS)。您可以使用工作台上的面板控件或计算机屏幕上的虚拟控件进行使用,您还可以将它嵌入到 LabVIEW 程序中。VPS 激励在分压电路中的 10k热敏电阻。热敏电阻两端测量到的电压与其电阻值相关,从而也就与温度相关。本实验演示了您如何使用 LabVIEW 的输入和显示控件,结合 NI ELVIS API 构建数字温度计。
三、实验内容及任务
1、测量电阻元件阻值 (1)启动 NI ELVIS II。
(2)从仪器软件前面板列表中选择数字万用表(DMM)。 (3)点击欧姆按钮。
(4)将测试接头分别连接到 DMM的【V】和【COM】端。 (5)测量 10 k 电阻和热敏电阻。 (6)填写下表:
10 k电阻________________欧姆
热敏电阻________________欧姆
(7)保持连接热敏电阻的状态下,将热敏电阻拿在指尖处,使它升温,观察电阻变化。 电阻阻值随着温度的升高将会降低(负温度系数),这是热敏电阻的重要特性。热敏电阻使用半导体材料制造的,其电阻特性关于环境温度呈指数关系,因此会得到非线性响应。热敏电阻响应与 RTD(100 铂电阻温度设备)比较,如下图所示。
图 5-1:热敏电阻与RTD的电阻-温度曲线
湖南工学院教案用纸 p.12
2、操作可变电源
完成以下步骤,设置一个或两个可变电源的电压等级。
(1)从软件前面板菜单中,选择【VPS】图标。NI ELVIS II 共有两个可控电源,0 至-12 V以及0至+12 V,每个最大都可以输出 500 mA 电流。
在默认模式下,您可以使用上述虚拟面板控制 VPS。在虚拟旋钮上设置输出电压,点击【运行】对话框。输出电压显示在您所选择的电源的上方显示区域(以蓝色显示)。在点击停止按钮之后,原型板的输出电压被重置为零。
说明:要将输出电压在一定的电压范围内扫描,先确保您按下了【停止】按钮。选择电源(+或-)、开始电压、停止电压、阶跃大小、阶跃间隔,点击【扫描】。 要进行手动操作,点击手动栏,使用 NI ELVIS II 工作站右侧的旋钮,设定输出电压。要查看显示区域的输出电压,请点击在 LabVIEW 标签旁边所出现的白框。
图 5-2:可变电源的虚拟软件前面板
(2)将接头从标有可变电源【电源+】和【地】的原型板接头连接到 DMM 电压输入上。 (3)选择 DMM【V】点击运行选VPS前面板,点击运行。
(4)旋转虚拟 VPS 的电源+控件,观察在 DMM 【V】显示上出现的电压变化。 说明:您可以使用【重置】按钮快速将电压重置为零。
(5)点击手动栏,激活工作站右侧的真实控件。虚拟控件被灰色显示。观察站的绿色手动