Capítulo 2 Virtual Instruments.

Apresentação em tema: "Capítulo 2 Virtual Instruments."— Transcrição da apresentação:

1 Capítulo 2 Virtual Instruments

2 Instrumento Virtual O instrumento virtual consiste da combinação de hardware, placas de aquisição de dados ou instrumentos tradicionais, para aquisição de dados e software para testes que analisa e apresenta os dados adquiridos. Normalmente são utilizados com PCs. A funcionalidade do instrumento virtual é especificado pelo usuário e definido pelo software, atendendo todas as suas necessidades; caso o ensaio seja alterado ou criado um novo, basta alterar o software para que novas funções sejam incorporadas, oferecendo assim uma flexibilidade enorme quando comparado com os instrumentos tradicionais.

3 Instrumento Virtual - Cont.
Ainda quando da existência dos instrumentos tradicionais, estes podem ter as suas funções incrementadas através de funções matemáticas e de interfaces amigáveis com o usuário implementadas via software. Isto permitirá uma sobrevida ao instrumento passando este a contar com recursos antes inexistentes ou excessivamente dispendiosos.

4 Considerações em um Sistema de Aquisição de Dados
Para a correta especificação de um sistema de aquisição de dados deve-se levar em conta o : Tipo de sinal a ser medido Verificar a grandeza a ser medida, para a escolha do sensor e transdutor ; estas grandezas podem ser: Temperatura, Pressão, Força, Pressão, Peso, Tensão, Corrente, Sinais de Vibração e Acústica e Outros.

5 Considerações em um Sistema de Aquisição de Dados - Cont. 1
Condicionamento do Sinal Os sensores normalmente requerem a adequação do sinal antes de serem conectados ao dispositivo de aquisição de dados. Os condicionadores de sinal são usados para : Amplificar Isolar Filtrar Excitar Multiplexar

6 Considerações em um Sistema de Aquisição de Dados - Cont. 2
Dispositivo de Aquisição de Dados Para a escolha do dispositivo de aquisição de dados devemos observar os seguintes aspectos : Sinal a ser medido Precisão Resolução Taxa de amostragem Número de canais Expansão do número de canais Plataforma computacional Tipo de barramento ou interface

7 Considerações em um Sistema de Aquisição de Dados - Cont. 3
Software Aplicativo Definir os recursos necessários no sistema de testes: Interface com o usuário Dados devem serem armazenados Formato do arquivo Análises e cálculos Relatórios Banco de dados Distribuição dos dados e relatórios Publicação na Intranet ou Internet Sistema operacional

8 Sistema de Aquisição de Dados e de Testes e Medidas
Atualmente os sistemas de aquisição de dados e de testes e medidas seguem o conceito de "Instrumentação Virtual", onde software é o instrumento. Utilizando o ambiente gráfico de programação LabVIEW, e placas de aquisição de dados da National Instruments reduzimos drasticamente o tempo de desenvolvimento e conseqüentemente o valor do investimento a ser realizado pelo cliente.

9 Sistema de Aquisição de Dados e de Testes e Medidas - Cont. 1
A integração dos equipamentos já existentes utilizando o PC como interface permite um melhor aproveitamento e total controle sobre os testes. O gerenciamento, sequenciamento e a parametrização dos testes são realizados por uma interface comum e a geração de relatórios e controle de resultados é otimizado. Ainda permite a disponibilização dos dados coletados e relatórios em qualquer ponto da rede corporativa, por meio de um banco de dados, promovendo a integração dos laboratórios com o sistema corporativo.

10 Sistema de Aquisição de Dados e de Testes e Medidas - Cont. 2
O uso da tecnologia baseada em PC conferem características de modularidade, flexibilidade, portabilidade, integração e atualização que não são encontradas em equipamentos convencionais. Um sistema deste tipo permite a realização de testes totalmente automatizados, reduzindo a necessidade de acompanhamento do ensaio por parte do usuário, podendo este dedicar maior tempo à análise dos resultados do ensaio.

11 Sistema de Aquisição de Dados e de Testes e Medidas - Cont. 3
O funcionamento do sistema pode ser descrito da seguinte forma : coleta do sinal, adequação do sinal para ser digitalizado, digitalização do sinal, software para o gerenciamento do ensaio e coleta de dados.

12 Componentes de um Sistema de Aquisição de Dados e de Testes e Medidas
Transdutor - converte uma grandeza física (temperatura, força, pressão, etc.) em elétrica (V, mV, A, freqüência, etc). TC, RTD. Atuadores - dispositivo para ativar equipamentos de controle usando pneumática, hidráulica ou elétrica. Atuador de válvula. Condicionadores de sinal - asseguram a qualidade do sinal antes da conversão A/D, amplificando, filtrando, linearizando, compensando a junta fria. Amplificadores, filtros, etc.

13 Componentes de um Sistema de Aquisição de Dados e de Testes e Medidas - Cont.
Placas de aquisição e controle - também chamadas de placas "plug-in" elas realizam a conversão do sinal analógico para digital (A/D) para que o PC possa processar ou armazenar o sinal, ou o contrário (D/A) permitindo ao PC controlar eventos, I/O digitais para monitoração ou acionamento de chaves, contadores e timers para medidas de largura de pulso, freqüência, etc. Software - responsável por todas as funções do sistemas de testes, interface com o usuário, armazenamento e análise dos dados ; é o que permite o uso do PC como instrumento.

14 Benefícios Os sistemas de testes automatizados permitem inspecionar 100% da produção. A detecção de falhas no produto pode ser realizada nas diversas fases da montagem e isto garante a manutenção de altos índices de qualidade. Os recursos utilizados na implementação de um sistema automatizado de testes não deve ser encarado como um custo e sim como um investimento e um compromisso de qualidade e confiança com o cliente.

15 Benefícios - Cont. O controle efetivo de qualidade na linha de produção permite : a correção do defeito antes do estágio final de montagem, reduzindo os custos; reduzir o índice de remanufatura e rejeitos; facilitar a identificação de problemas no processo; assegurar o controle de qualidade em 100% da produção; conquistar a satisfação do cliente com relação ao produto . Os

16 Aplicações As aplicações para sistemas de aquisição de dados e testes e medidas são as mais variadas, limitado somente por nossa criatividade. Como as mais usuais podemos citar : Calibração ; Controle Dimensional ; Medidas de Grandezas Físicas e Elétricas ; Automatização da Seqüência de Testes ; Controle de Processos ; Coleta e Análise de Dados ; Sinóticos do Processo ; e Outras .

17 Instrumentos Virtuais - LabVIEW
LabVIEW (Laboratory Virtual Instruments Engineering Workbench) é uma linguagem de programação desenvolvida pela National Instruments. O LabVIEW é diferente das usuais linguagens de programação em um aspecto importante. Ao invés de utilizar linhas de código, ele utiliza uma linguagem gráfica conhecida como linguagem G que é composta de muitos nodos conectados.

18 O LabVIEW tem um compilador gráfico aperfeiçoado para maximizar o desempenho do sistema. O LabVIEW simplifica o desenvolvimento do programa, e também diz imediatamente ao usuário quando um erro foi cometido. Como também produz um código que pode ser reutilizável. LabVIEW é usado como um substituto para as linguagens baseadas em linhas de código, permitindo ao usuário observar o que o programa está fazendo literalmente, deste modo, você pode inserir um pedaço de código esquecido, e pode estudar como o dados estão “viajando”. Ele tem extensivas bibliotecas de funções para qualquer programa. Os programas no LabVIEW são chamados de Virtual Instruments (VI’s) porque a aparência e as operações simulam instrumentos reais.

19 Exemplo de uma VI em LabVIEW Osciloscópio de Dois Canais

20 Exemplo de outra VI em LabVIEW Analisador de Espectro

21 Tutorial LabVIEW - 1 No Painel Frontal do LabVIEW, selecione Waveform Chart do Arrays and Graphs palette.

22 Tutorial LabVIEW - 2 Próximo ao chart, adicione um Vertical Toggle Switch selecionando - o no Boolean palette. .

23 Tutorial LabVIEW - 3 Mude para o Diagrama de Fluxo de Dados do LabVIEW ( CTRL + E ). Selecione o While Loop do Structures palette e arraste-o de forma que os terminais chart e o switch fiquem dentro do mesmo.

24 Tutorial LabVIEW - 4 Selecione o Digital Thermometer VI do Tutorial palette e coloque a subVI dentro do While Loop. A cada tempo da execução do loop , o valor de temperatura será lido.

25 Tutorial LabVIEW - 5 Usando a ferramenta wiring tool ( carretel ) , conecte a Digital Thermometer VI no terminal chart. A cada loop o valor da temperatura será lido e mostrado no chart ( gráfico registrador ).

26 Tutorial LabVIEW - 6 Conecte o terminal On/Off no controle do While Loop. Enquanto a chave On/Off estiver na posição ON, o programa continuará a adquirir o valores de temperatura. .

27 Tutorial LabVIEW - 7 Retorne ao Painel Frontal selecionado a opção Show Panel do menu Window ou pelo atalho CTRL + E . Coloque a chave na posição ON e pressione o botão “Rodar”. “Salve” a VI .

28 Partes Principais de uma VI e subVI
Vis e subVIS têm três partes principais : o front panel, o block diagram e o icon/connector. Front panel ( painel frontal ) : é a interface interativa do usuário com a VI. Contém potenciômetors, botões pulsadores, gráficos e muitos outros controles e indicadores. O termo control é relacionado com entradas e o termo indicators com as saídas do programa.

29 Partes Principais de uma VI e subVI - Cont. 1
Block diagram ( diagrama de fluxo de dados ) : é o código fonte da VI. O código fonte é escrito em linguagem de programação G. O código fonte de uma VI na verdade não é escrito e sim feito com ícones gráficos ligados através de conexões por fios. O block diagram é o código executável. Os ícons ( ícones ) de um block diagram representam VIs de baixo nível, funções internas ( built-in ) e estruturas de controle de programa. A execução de um programa em linguagem G é orientado por um fluxo de dados e não por uma execução linear de linhas de código.

30 Partes Principais de uma VI e subVI - Cont. 2
Icons e Connectors ( ícones e conectores ) : especificam o caminho do fluxo de dados dentro e fora das VIs. O icon é a representação gráfica da VI no block diagram e o connector define as entradas e saídas. Todas as VIs têm um ícone e um conector. Icon Connector

31 Virtual Instruments - LabVIEW
Resumo Virtual Instruments - LabVIEW

32 Virtual Instrument

33 Criando Painéis e Diagramas

34 Diagrama

35 Menu Window / Show Tools Palette
Caixa de Ferramentas Menu Window / Show Tools Palette

36 Construindo uma VI Crie uma VI ( Simple Math.vi ) que execute as seguintes funções : Some dois números e mostre o resultado ; Multiplique os mesmos dois números e mostre o resultado ; Compare os dois números de entrada e acenda um LED se os números forem iguais.

37 Fluxo dos Dados no LabVIEW
Considere o block diagram da VI mostrada abaixo que soma dois números e e calcula o seno do resultado. Neste caso, o block diagram executa da esquerda para direita, não porque os objetos são colocados na ordem, mas porque uma das entradas da função Sine & Cosine não é válida até que a função Add tenha somado os números. ( DataFlowA.vi ) execução highlighting

38 Fluxo dos Dados no LabVIEW
Considere o block diagram da VI mostrada abaixo. Qual código executa primeiro? O código da esquerda ou da direita? Você não pode responder esta questão somente olhando os códigos. O código da esquerda não é executado necessariamente primeiro. Nas situações onde um código deve ser executado antes do outro e não existe nenhum tipo de dependência entre as funções, você deve usar a estrutura SEQUENCE para forçar a ordem de execução. ( DataFlowB.vi ) execução highlighting