Rodzinna Politechnika

Transkrypt

2015
Rodzinna Politechnika
58 PROJEKTÓW
ELEKTRONIKA, FIZYKA, MECHATRONIKA, ROBOTYKA
Na podstawie oryginału opracował
Marek Jerzy PERYT
1 Projekt:
RODZINNA POLITECHNIKA
(Przewodnik podstawowy po NI myRIO)
Ed Doering
Electrical and Computer Engineering Department
Rose-Hulman Institute of Technology
Printed April 23, 2014. Pobierz najnowszą wersję z: http://www.ni.com/myrio/project-guide
© 2013 National Technology and Science Press.
Wszelkie prawa są zastrzeżone. Ta książka, ani żadna jej część, nie może być kopiowana lub powielana w jakiejkolwiek formie lub za pomocą jakichkolwiek środków, bez pisemnej zgody wydawcy.
NTS Prasa szanuje własność intelektualną innych i prosi swoich Czytelników by postępowali tak samo. Ta książka
jest chroniona prawami autorskimi i innymi prawami własności intelektualnej. Tam gdzie oprogramowanie, o którym
mowa w tej książce może być wykorzystane do odtworzenia oprogramowania lub innych materiałów należących do innych osób, należy korzystać z tego oprogramowania tylko do odtwarzania materiałów, które mogą zostać odtworzone
zgodnie z warunkami stosownej licencji lub innych ograniczeń prawnych.
LabView i National Instruments są znakami towarowymi firmy National Instruments.
Wszystkie inne znaki towarowe i nazwy produktów są własnością ich właścicieli.
1.1
Dodatkowe zastrzeżenia:
Dodatkowe zastrzeżenia: Czytelnik ponosi całe ryzyko związane z wykorzystaniem tej książki i wszystkich informacji, teorii i programów zawartych lub opisane w niej. Ta książka może zawierać nieścisłości techniczne, błędy typograficzne, inne błędy i opuszczenia oraz nieaktualne informacje. Ani autor, ani wydawca nie ponoszą odpowiedzialności za jakiekolwiek błędy lub zaniechania jakiegokolwiek rodzaju, uaktualnienia informacji, lub za naruszenie patentu
lub innych praw własności intelektualnej.
Ani autor, ani wydawca nie udzielają żadnych gwarancji jakiegokolwiek rodzaju, w tym, bez ograniczeń żadnych
gwarancji, co do wystarczalności książki lub jakichkolwiek informacji, teorii lub programów zawartych lub opisanych
w niej, i żadnych gwarancji, że korzystanie z wszelkich informacji, teorii lub programów zawartych lub opisanych w tej
książce nie narusza jakichkolwiek patentów lub innych praw własności intelektualnej.
TA KSIĄŻKA JEST DOSTARCZANA, JAKO "AS IS"1. WSZELKIE GWARANCJE, JAWNE LUB UKRYTE,
W TYM, ALE NIE OGRANICZAJĄC SIĘ DO WSZELKICH DOMNIEMANYCH GWARANCJI SPRZEDAŻY, PRZYDATNOŚCI DO OKREŚLONEGO CELU ORAZ NIENARUSZANIA PRAW WŁASNOŚCI INTELEKTUALNEJ SĄ WYŁĄCZONE.
Niezależnie, czy licencja jest udzielana przez wydawcę lub autora patentu lub innej własności intelektualnej, w sposób jawny lub domyślny lub zaprzeczony.
W ŻADNYM WYPADKU WYDAWCA LUB AUTOR NIE PONOSZĄ ODPOWIEDZIALNOŚCI
ZA SZKODY BEZPOŚREDNIE, SPECJALNE, PRZYPADKOWE, EKONOMICZNE LUB WTÓRNE WYNIKAJĄCE Z TREŚCI TEJ KSIĄŻKI LUB INFORMACJI, TEORII LUB PROGRAMÓW ZAWARTYCH
LUB OPISANYCH W NIEJ, NAWET, JEŚLI MOŻLIWOŚCI TAKICH SZKÓD WYNIKAJĄ LUB PRZYCZYNIŁY SIĘ DO NICH NIEDBALSTWO WYDAWCY, AUTORA LUB INNYCH OSÓB.
Obowiązujące prawo może nie zezwalać na wyłączenie lub ograniczenie odpowiedzialności za szkody przypadkowe lub wtórne, tak, więc powyższe ograniczenie lub wykluczenia mogą nie dotyczyć Ciebie.
1
AS IS – tak jak jest – nic nie będzie zmieniane dodawane ulepszane, chyba, że Autorzy uznają to…
I Zestaw StarterKit dla NImyRIO
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
1.2.2
II Zestaw Mechatronika dla NImyRIO
(Mechatronics Kit)
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
1.2.3
Pamięć flash „napęd” USB 165
Kamera webowa (Webcam) 169
Odbiornik GPS 173
Czytnik RFID 177
V Pomysły Projektów Zintegrowanych 183
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
1.2.6
Klawiatura 113
Wyświetlacz znaków LCD UART interfejs 117
Wyświetlacz znaków LCD SPI interfejs 121
Wyświetlacz znaków LCD I2C BUS interfejs 125
Matryca LED’owa 129
Szeregowy EEPROM 135
Moduł Bluetooth (BluetoothModule) 141
Potencjometr cyfrowy 147
Czujnik temperatury 151
Mikrofon MEMS 157
IV Urządzenia dodatkowe 163
35.
36.
37.
38.
1.2.5
Serwo mechanizm 69
Mostek-H i Moto-Reduktor 75
Dalmierz na podczerwieni (IR Infra Read (podczerwony) dalmierz 81
Ultradźwiękowy Sonic dalmierz 85
Miernik przyspieszenia 89
Żyroskop 95
Kompas 101
Czujnik oświetlenia 107
III Zestaw Systemowy dla NImyRIO 111
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
1.2.4
StarterKit dla NImyRIO 3
Pojedynczy LED (Dyskretny LED) 5
Siedmiosegmentowy wyświetlacz LED 9
Przycisk łączący 13
Przełączniki DIL 17
Przekaźnik 21
Potencjometr 27
Termistor 31
Fotokomórka 35
Mikrofon Elektretowy 39
Brzęczyk-Głośnik 43
Silnik 47
Dekoder obrotowy 51
Bramka optyczna (foto przerywacz) 55
Czujnik z efektem Halla 59
Czujnik z efektem piezoelektrycznym 63
Dalmierz 185
Czujnik bezprzewodowy 187
Data Logger 189
Zegar NTP 191
Steer ByWire 193
Termometr cyfrowy 195
Sterownik kolorów 3-D 197
Skaner kodów QR 199
Kalkulator RPN 201
Sterownik ochrony pokoju hotelowego 209
Obrotomierz 205
Czujnik skanujący 207
System sterowania wył-wył (On-Off) 209
Kamera ochronna 211
Kompas z korekcją (Tilt) 213
Tuner do gitary 215
Instrument muzyczny 217
Poziomica cyfrowa 219
Stacja pogodowa 221
Programator EEPROM 223
VI Załączniki 225
A.
B.
C.
D.
Schematy złącz MXP i MSP 227
Budowanie aplikacji jednostanowiskowej 229
NImyRIO Starter Kit arkusze danych 231
Odwołania do wideo podręczników 233
3
1.2.1
Zawartość
Strona
1.2
1.3
Wprowadzenie
Witamy w Projekcie: RODZINNA POLITECHNIKA
z NImyRIO i zapraszamy do fascynującego świata nauki, techniki, technologii, automatyki, i robotyki z NImyRIO! Ta Książka posłuży nam, jako przewodnik.
Studiując ją uważnie, poznasz zasady tworzenia układów elektronicznych, interfejsów sprzęgających czujniki z układami pomiarowymi pracującymi OnLine2
z NImyRIO. Nauczysz się łączyć rozmaite układy
elektroniczne, mierzyć i sterować OnLine, zwykłymi
ćwiczeniami edukacyjnymi, poznasz naukowe układy
pomiarowe, systemy przemysłowe i procesy technologiczne. Zrozumiesz reguły tworzenia oprogramowania
sterującego pracą takich układów. Zaczniemy od prostych, ale koniecznych rozwiązań. Poznasz podstawy
pracy OnLine, potem przyjdzie pora na coraz bardziej
skomplikowane systemy elektroniczne, aż do wielkich
eksperymentów z fizyki współczesnej wykonywanych
w najlepszych wiodących ośrodkach, gdzie badania
prowadzone są na najwyższym światowym poziomie
takich jak: CERN, DESY, ZIBJ i innych.
W pięciu częściach tej książki, podzielonej na ćwicenia projektowe o wzrastającym poziomie komplikacji, omówiliśmy 58 różnych eksperymentów sterowanych OnLine, oprogramowanych w LabView, z zastosowaniem bardzo uniwersalnego i nowoczesnego
układu, zaprojektowanego i wykonanego przez firmę
National Instrument NImyRIO.
Część I: Zestaw startowy dla NImyRIO
(StarterKit, zwiera 16 Projektów)
Część II: Zestaw mechatroniczny dla NImyRIO
(MechatronicsKit, zwiera 8 Projektów)
Część III: Zestaw systemowy dla NImyRIO
(EmbeddedSystemsKit, zwiera 10 Projektów)
Część IV: Urządzenia dodatkowe dla NImyRIO
(AdditionalDevicesKit, zwiera 4 Projekty)
Część V: Pomysły integracji Projektów dla NImyRIO
(StarterKit, zwiera 20 Projektów)
i sustemy sterowania wielkimi eksperymentami naukowymi.
Rozważmy na przykład fotokomórkę z Rozdziału 9. Jest ona jedną z wielu części ze zbioru elementów StarterKit dla NImyRIO, jednocześnie jest elementem tytułowym Projektu 9.
Proponujemy Ci: wykonanie przygotowanego
doświadczenie, wytyczne, jak zbudować prosty pokazowy interfejs fotokomórki i przyłączyć go do jednego
z portów rozszerzeń Twojego NImyRIO, uruchomienie Program Photocell Demo VI z LabView, przeprowadzenie całego proponowanego Projektu. Uruchomisz
cały eksperyment (sprzęt i oprogramowanie), potrafisz świadomie potwierdzić, że fotokomórka działa zgodnie z poznaną teorią, a Ty zrozumiesz, co dzieje się w Twoim Projekcie i jesteś w
stanie wykonać kolejny Projekt: trudniejszy i bardziej zaawansowany!
Pamiętaj – pierwszy etap tych zmagań to skrupulatne poznawanie teorii i praktyczne coraz bardziej zaawansowane ćwiczenia! Uważnie studiuj zalecane i dołączone podręczniki wideo, wyjaśniające zasady działania czujników objętych naszym programem nauczania. Z nich dowiesz się, jak zaprojektować odpowiednie układy interfejsów dla czujników obsługiwanych
przez NImyRIO.
Zachęcamy: spróbuj przemyśleć i wprowadzić
zmiany w przykładowych kodach dołączonych programów Demo VI w LabView. Pogłębiając swoja wiedzę
o zachowaniu się badanego czujnika i technikach programowania w LabView spróbuj ulepszyć eksperyment. Wkrótce będziesz coraz bardziej kreatywny i samodzielny! Potrafisz i sam zaproponujesz nam swoje
ciekawe pomysły zmian, ulepszeń i nowych Projektów!
W końcu Twojej aktywności edukacyjnej: będziesz gotowy do rozwiązania zaproponowanego
przez nas Projektu integrującego prostsze rozwiązania
w złożony system pomiarowy sterowany OnLine.
Proponowany proces edukacyjny: to prezentacja
problemu technicznego, poznanie teorii poprzez analizę publikacji, studiowanie załączonych filmów wideo
- starannie dobranych dla każdego tematu, budowa interfejsu lub układu pomiarowego sprzężonego z NImyRIO, wykonanie przewidzianych w Projekcie ćwiczeń, obserwacja badanego zjawiska anaiza zadanego
problemu, podjęcie prób rozszerzenia funkcjonalności
układu i integracji Projektu w większy system pomiarowy.
Proponowane przez nas Projekty: przeznaczone
są dla Was! - Przyszłych inżynierów! Naukowców!
Tych, którzy świadomie wybiorą swoją karierę w świecie techniki, nauki i zaawansowanych technologii.
A pozostali? Zapraszamy wszystkich! Możesz jeszcze
nie wiedzieć, jak wielę łączy Ciebie z Archimedesem,
Pitagorasem, Leonardo da Vinci, Edisonoem, Kopernikiem, Marią Curie Skłodowską, Einsteinem, wieloma
innymi, właśnei w tej chwili dołączyłęś do SZEREGU!
To wyzwanie, zaproszenie, zobowiązanie.
Planowany rezultat końcowy: TWÓJ SUKCES,
polega on na ty m.in., że: w pełni zrozumiesz, co dzieje
się w Twoim Projekcie, potrafisz go samodzielnie wykonać i świadomie powtórzyć końcowy rezultat badawczy, po to, byś mógł zrealizowany Projekt, integrować w bardziej zaawansowany system badawczy, tworząc techniczne i naukowe systemy pomiarowe, zaawansowane układy automatyki, mechatroniki, robotyki
Chodźcie z nami! Uczniowie szkół ogólnych,
techników, studenci inżynierii elektrycznej, elektronicznej, mechatronicznej, informatycznej, to nasza
grupa docelowa! Fascynaci z innych dyscyplin? –
Znajdą nas za pomocą Internetu. Tam też są nasze materiały edukacyjne! To jest nasza Strefa, ulubione, wymarzone miejsce: RODZINNA POLITECHNIKA!
2 Przyjęto: on-line, na linii, oznacza układ elktroniczny
pracujący na linii komunikacyjnej, czyli sprzężony z układem
sterującycm zwykle sterownikiem lub komputerem.
My stosujemy notację OnLine ze względu na wymagania
TWIKI.
Cała książka, a także inne np. jej internetowe
formy, mają wiele odwołań (linków) do rysunków, objaśnień i filmów wideo. Tam gdzie uznaliśmy to za niezbędne znajdziesz rozszerzone informacje techniczne
np. z elektroniki lub dziedzin pokrewnych.
Otwórz wersję <.pdf>, tego dokumentu – to najbardziej efektywny sposób zapewnienia sobie dostępu
do wszystkich odwołań; klikając hiper łącze wideo, automatycznie uruchomisz, w swojej przeglądarce, edukacyjny film wideo.
Czytając teksty w formacie <.pdf>, używaj kombinacji klawiszy: <Alt + „strzałka_w_lewo”> by łatwo powrócić do punktu wyjścia!
Książka jest podzielona na sześć głównych części.
W częściach: oznaczonych I do III, szczegółowo objaśniamy elementy i urządzenia wchodzące w skład zestawów StarterKit, MechatronicsKit oraz EmbeddedSystemsKit dla NImyRIO. Część IV zawiera dodatkowe
Każdy Projekt, sprawdzono! Dlatego możemy potwierdzić, że elementy prezentowane w Rozdziałach
od 1 do 58 odpowiadają częściom występującym w zestawach składowych dla NImyRIO, do których odwołujemy się. Mogą wystąpić nieznaczne różnice! Szczegóły na temat zmian znajdziecie w odwołaniach do aktualnych arkuszy danych (np. tutaj),
http://www.ni.com/white-paper/52319/en/
POWODZENIA!!!
Nasza książka to praca i wkład wielu osób, a ja z wdzięcznością chcę podziękować następującym osobom
z National Instruments: Pani Gretchen Edelmon; za jej wsparcie techniczne i zachęty dotyczące treści i organizacji
książki; Pani Margaret Barrett za zaproszenie mnie do udziału w Programie Beta NImyRIO; Panu Sam Kristoff za wiele
ważnych wskazówek dotyczących technik programowania LabView; Panu Charles Yarbrough za dyskusje dotyczące
projektowania zestawów z NImyRIO i Panu Andrew Watchorn za nieustające wsparcie programów akademickich.
Moja wdzięczność dotyczy także Pana Toma Robbinsa w NTS za jego wsparcie w tym Projekcie.
Wydział Elektrotechniki i Informatyki, Inżynierii Rose Hulman z Instytutu Technologii w Terre Haute, IN 47803
Ed Doering, [email protected]
5
Podziękowania.
Strona
1.4
rozdziały: o pamięci flasz USB (Drive USB), kamerze
internetowej (WebCamera), odbiorniku GPS (GPS Reciver) i czytniku RFID (RFID Scaner). Część V, to opisy
wielu pomysłów większych Projektów, integrujących
dwa lub więcej urządzeń i składników. Część VI (załączniki) zawiera diagramy złącz NImyRIO, podręcznik
budowy aplikacji, autonomicznego zasilania Twojego
NImyRIO, zebrane odwołania (linki) do arkuszy danych i do wielu filmów instruktażowych.
Część I:
Zestaw startowy dla NImyRIO
(StarterKit)
Część I: NImyRIO Starter Kit
2 LED Light Emitting Diodes
(Dicrete LED)
LED skrót nazwy tego składnika układów elektronicznych, pochodzi od (ang.) słów: Light Emitting Diodes. LED często zwana jest diodą świecącą lub luminescencyjną - niezalecamy. LED to prosty, ale ważny, optyczny
wskaźniki stanu układu elektronicznego. Na Rysunku
2-1; pokazano typowe LED, te dwie jasne, po prawej
stronie, to biała i RGB, znajdziesz je m.in. w StarterKit
dla NImyRIO.
ograniczający prąd LED lub nie, wiedząc, jakiego typ LED zastosowano.
2.1
Pokazy
Wykonaj kolejne kroki wiodące do pokazu prawidłowego
działania wykonanego interfejsu LED-NImyRIO.
Ze zbioru elementów StarterKit dla NImyRIO
wybierz następujące składniki interfejsu:
 Dwa rezystory 100 Ω, które połączysz szeregowo
(lub dwa rezystory 470 Ω, jeśli połączysz je równolegle).
 Dwukońcówkową LED,
 UPM Uniwersalną Płytkę Montażową
 PP Przewody Połączeniowe M-F (2 szt.)
Zbuduj obwód interfejsu: pomóż sobie schematem
układu interfejsu i zalecanym sposobem połączeń pokazanym na Rysunku 2-2. Obwód interfejsu LED-NImyRIO, wymaga dwóch połączeń do złącza B  NImyRIOMXP (rys. A-1):
1) Anoda  B/+ 3,3V (pin 33)
2) Sterowanie LED  B/DIO0 (pin 11)
Uruchom pokaz VI:
1) Opisać podstawowe pojęcia związane z LED:
 LED przewodzi prąd elektryczny tylko w jednym kierunku,
 Spadek napięcia na LED w kierunku przewodzenia zależy od materiału, z jakiego jest wykonana,
a ten wpływa na kolor jej świecenia,
 Projekt obwodu interfejsu zależy od budowy
wyjścia DIO w NImyRIO, zastępczej siły elektromotorycznej i rezystancji wewnętrznej - DIO,
 LED mogą być podłączone bezpośrednio do
DIO tylko w pewnych okolicznościach,
 Wskazać sytuacje, gdy potrzebny jest rezystor
UWAGA: Możesz chcieć wybrać opcję:
Close on successful completion
(Zamknij po ukończeniu)
ta opcja wymusi na VI start automatyczny.
Oczekiwane rezultaty: na schemacie interfejsu (Rysunek 2-2) pokazano pojedynczy rezystor 220 Ω ograniczający prąd w obwodzie LED. Możesz go zastosować
zamiast dwóch połączonych szeregowo 100 Ω lub
dwóch 470 Ω rezystorów połączonych równolegle
z zestawu StarterKit dla NImyRIO.
7
Cele nauczania: Po starannym wykonaniu wszystkich
poleceń z tego Projektu z pewnością potrafisz:
 Pobierz:
http://www.ni.com/acadmic/mrio/project-guide-vis.zip
Jeśli tego nie zrobiłeś wcześniej, to rozpakuj pobraną zawartość w dogodnej lokalizacji twojego komputera.
 Otwórz Projekt: Discrete LED demo.lvproj; zawarty w podkatalogu: Discrete LED demo,
 Rozwiń przycisk hierarchii: (znak plus), dla obiektu myRIO, następnie podwójnym kliknięciem otwórz: Main.vi.
 Upewnij się, że: NImyRIO jest podłączone do komputera.
 Uruchom VI: klikając przycisk: Run na pasku narzędzi lub
naciskając kombinację klawiszy: <Ctrl + R>.
 Spodziewaj się okna: Deployment Process (Proces wdrażania)
w nim przed startem VI, zobaczysz, w jaki sposób Projekt
kompiluje i instaluje (pliki do pobrania) do NImyRIO.
Strona
Rysunek 2-1; Typowe diody LED,
standardowe: czerwona, zielona, i biała wysokiej wydajności,
oraz dioda RGB Red Green Blue,
trójkolorowa (czerwona, zielona, niebieska)
zauważ, że ta dioda ma cztery końcówki
jedną wspólną i trzy dla włączania poszczególnych kolorów.
Rysunek 2-2; Układ pokazowy dla pojedynczej LED; zalecany schemat połaczeń do gniazda B NImyRIOMXP
LED wyposażono w przezroczyste plastikowe soczewki po to by były wyraźnie widoczne kolory emitowanego przez nie światła.
W zbudowanym układzie wypróbuj wiele pojedynczych LED by zbadać, jakie są ich możliwości emisji
kolorów.
Twoja LED powinna pulsować - zapalać się i gasnąć
synchronicznie wraz ze wskaźnikiem na FrontPanel pokazującym stan wyjścia cyfrowego NImyRIODIO.
Kliknij przycisk: EnableBlinker (zezwolenie migania),
na FrontPanel, ponownie kliknij ten przycisk, aby przełączać stan wyjścia cyfrowego: wysoki lub niski. Ten
obwód interfejsu jest typu: SinkingCurrent (prąd zanikający), wyjaśnimy to wkrótce. LED jest aktywna (świeci),
gdy wyjście cyfrowe jest w stanie niskim, czyli obwód
interfejsu LED jest aktywny w stanie niskim.
Kliknij przycisk: Stop lub naciśnij klawisz Esc, aby zatrzymać
VI i zresetować NImyRIO; reset powoduje powrót NImyRIO
do trybu początkowego, czyli ustawień startowych. W stanie
RESET, nie muszą być zawsze same zera lub same jedynki
w rejestrach.
RESET, to powrót układu do stanu początkowego.
Wskazówki dotyczące rozwiązywania problemów:
nie widzisz oczekiwanych rezultatów?
Potwierdź prawdziwość poniższych zdarzeń:
 LED wskazująca poprawność zasilania NImyRIO świeci
jaskrawym światłem,
 Przycisk Run, na pasku narzędzi ma kolor czarny,
co oznacza, że VI jest w RunMode - trybie pracy,
 LED jest właściwie podłączona do NImyRIO, dioda przewodzi prąd w jednym kierunku; zatem jeśli trzeba, wyjmij
i włóż ją ponownie odwracając jej biegunowość (zamieniając końcówki),
 Wartość rezystora ograniczającego prąd, wynosi 220 Ω
(omów), upewnij się czy tak jest mierząc jego wartość
omomierzem.
2.2
Teoria interfejsu
Obwód interfejsu:
Uważnie przestudiuj wideo:
NImyRIO Project Essentials Guide
NImyRIO: Discrete LED
Discrete LED:
-comoponent detalis,
-CurrentSourcing and
-CurrentSinking interfaces
http://youtu.be/9-RlGPVgFW0  6:54),
poznasz podstawowe obwody pracy LED, pojęcia
techniczne, reguły przepływu pradu elektrycznego
przez LED, sposoby zasilania LED, dwa typy interfejsów CurrentSourcing - źródło prądowe i CurrentSinking – tonący prąd).
NImyRIO: LED Current Management
LED Current Management
-voltage–current characteristic,
-OperatingPoint
http://youtu.be/JW-19uXrWNU  15:05),
poznasz dwa zasadnicze cele: minimalizacja pradu dla
osiągnięcia tylko takiej intensywności świeceni ajak
ajest konieczna; oraz minmalizacja złozoności układu
intefejsu dla osiągnięcia celu, np. poprzez zastosowanie bezpośredniego połączeni ajeśłi tylko jet to dopuszczalne. Zrozumiesz, że złącza NImyRIO: MXP A
i B, stosują obwody CurrentSinking, a złącza MSP C stosują obwody CurrentSoucing! Powtórz ten film wido tak
wiele razy, aż zrozumiesz! To wiedeo przybliży Ci zrozumienie charakterystyk prądowo-napięciowych różnych typów diod, tych ze StarterKit dla NImyRIO
(standardowych, super jasnych i RGB), jak i innych.
Nie będziesz już miłą problemów z doborem wartości
rezystora ograniczającego prąd w obwodzie z LED.
Poznasz pojęcie OperatingPoint - punkt pracy!
2) Rozbuduj układ tak by dwie sąsiednie LED migały
symulując sygnalizację ostrzegawczą na skrzyżowaniu dróg z przejazdem kolejowym.
3) LED: zielona i niebieska, z diody RGB, migają przy
wykorzystaniu tego samego kodu LabView, jako sygnalizacja ostrzegawcza na skrzyżowaniu kolejowym. Spójrz na Rysunek 2-3, gdzie pokazano wyprowadzenia kontaktów (pinów) dla RGB LED.
Użyj obwodu interfejsu typu CurrentSourcing,
4) Uzyskanie efektu zmiennej intensywności świecenia LED za pomocą ściemniacza PWM Express VI
wytwarzającego impulsy o modulowanej szerokości na wyjściu cyfrowym NImyRIO. Ustaw częstotliwość na domyślną stałą wartości np. 1000 Hz.
Utwórz sterownik. Dla wygody dostosowywania
cyklu pracy; wybierz logarytmiczną opcję sterowania. Dodaj potrzebny kod dla aktywacji interfejsu
w trybie CurrentSinking dla LED (macie punkty bonusowe za sterowania Boolean (dwójkowe) za wybieranie między interfejsami: CurrentSourcing, CurrentSinking
Programowanie LabView:
NImyRIO: Digital Output Express VI
Digital Output Express VI
-Control one or more digital outputs with the
Digital Output Express VI.
http://youtu.be/Y8mKdsMAqrU  2:21,
Podstawowe modyfikacje
NImyRIO: “Discrete LED Demo” LabView Project
Discrete LED Demo
-Walk through the
“Discrete LED Demo” LabView Project
http://youtu.be/SHJ-vu4jorU  2:03,
Poznasz sposób budowy pokazowego VI, w odniesieniu do Projektu. Przyjrzysz się jak on powstaeje i jakie
sa realxcje pomiędzy obiektami na Front Panel a raficznymi programu. Teraz jesteś w stanie zmodyfikować Projekt wprowadzając zmiany do obwodu interfejsu i Main.vi.
1) Na FrontPanel dodaj sterowanie byś mógł regulować częstotliwość migania LED, podaną w [Hz].
Przy jakiej częstotliwości miganie LED jest niezauważalne?
2.4
Pomysły integracji Projektu
Teraz, gdy już wiecie, jak stosować LED, także LED
RGB, możecie pokusić się o zintegrowanie tego Projektu w bardziej złożone systemy, na przykład:
 3-D Color Controller (45) Sterownik Kolorów 3-D
 Digital Bubble Level (56) Poziomica cyfrowa
 NTP Clock (42) Zegar NTP
2.5
Więcej informacji…
Pakiet różnych (mieszanych) LED (o średnicy 5mm)
sprzedawany jest m.in. przez SparkFun. Jeśli potrzebujecie więcej LED, to pakiet mieszanych LED ze SparkFun zawierający większy zestaw bardzo podobnego
typu, jak te w StarterKit dla NImyRIO; szukajcie w Internecie i SparkFun wiele innych typów i rozmiarów
LED:
9
2.3
Rysunek 2-3; RGB LED schemat połączeń (Wspólna Katoda)
wyprowadzenia dla poszczególnych składników.
Strona
poznasz sposób przygotowywania oprogramowania w
LabView, dowiesz się jak to działa, poznasz reguły zarządzania stanem wyjść cyfrowych DIO dla NImyRIO
z poziomu programu. Digital Output Express VI, pumożliwi Ci dostep do pojedynczego wyjście i wejścia
cyfrowego, wielu wyjść i wejść oraz aktywacji typu złącza na NImyRIO.
http://www.sparkfun.com/products/9881
Współczesna inżynieria oświetlenia, SparkFun Glowing
oferuje bardzo szeroki zakres zastosowań LED: podświetlane, jedno i wielobarwne pola, poprzez wiele zastosowań w sztuce, przemyśle na ulicach i pięknie
przystrojonych barwnych gospodarstwach domowych,
http://www.sparkfun.com/news/1210
Zastosujcie LED, jako fotoelement! LED może wykrywać światło, co czyni z niej ciekawą fotokomórkę,
http://www.edn.com/design/led/4363842/UseLEDs-as-photodiodes
Inne ciekawe przykłady to zastosowania LED przez
firmę OSRAM do oświetlania miast i obiektów budowlanych. Obecnie opto-półprzewodniki wykorzystujemy w wielu miejscach, w zewnętrznym oświetlaniu
ulic, oświetlaniu architektury, oprawach typu DownLight (lampy sufitowe), latarkach, szklarniach itp.,
http://ledlight.osram-os.com/applications/
3 Siedmio-segmentowy wyświetlacz z LED
(Seven Segment LED Display)
Zbudowane z siedmiu prostokątnych segmentów
optycznych, oświetlanych za pomocą LED, ułożonych
zgodnie ze wzorem graficznym cyfry <8> (zob. Rysunek 3-1), to proste i popularne wyświetlacze dziesięciu
cyfr arabskich od 0 do 9, kropki (przecinka) separatora
części całkowitej od dziesiętnej części liczby i niektórych liter alfabetu.
3.1
Zauważmy, że w przyjętej nazwie: siedmio-segmentowy wyświetlacz LED, zawarty jest opis konstrukcji bardzo popularnego składnika obwodów elektronicznych. W
tym ćwiczeniu zajmiemy się dokładniej jego budową,
właściwościami, działaniem interfejsu siedmio-segmentowego wyświetlacza LED dla NImyRIO i sposobem podłączenia go do NImyRIO.
 Siedmio-segmentowy wyświetlacz LED,
Pokazy
działania wykonanego interfejsu siedmiosegmentowego
wyświetlacza LED dla NImyRIO.
http://www.sparkfun.com/datasheets/Components/LED/YSD-160AB3C-8.pdf
 PP Przewody Połączeniowe, M-F (9szt.)
Zbuduj obwód interfejsu: Zapoznaj się ze schematem
układu interfejsu i zalecanym sposobem połączeń pokazanym na Rysunku 3-2. Obwód interfejsu siedmiosegmentowego wyświetlacza LED, zalecany schemat
połączeń do gniazda  B NImyRIOMXP.
Obwód interfejsu siedmio-segmentowego wyświetlacza LED, wymaga dziewięciu połączeń do złącza  B
NImyRIOMXP (rys. A-1):
WSKAZÓWKA: wybierz różne kolory izolacji
przewodów, jako cechy odróżniającej poszczególne kable do DIO. Np.: czarny (0) do
B/DIO0, brązowy (1) do B/DIO1, i tak dalej.
1) Opisać podstawowe pojęcia związane z budową
i działaniem siedmio-segmentowych wyświetlaczy
LED:
2) Opisać matrycę LED wyświetlacza siedmio-segmentowego, wewnętrzne połączenia LED tworzące układ WA ze Wspólną Anodą,
3) Posługując się wiedzą o budowie obwodów wyjściowych DIO (Digital Input Output NImyRIO),
zaprojektować optymalny obwód interfejsu siedmio-segmentowego-wyświetlacza LED dla NImyRIO,
4) Opisać charakterystyki prądowo-napięciowe LED,
objaśnić, dlaczego niebieskie LED mogą być bezpośrednio dołączone do NImyRIODIO - bez potrzeby stosowania rezystorów ograniczających
prąd w ich obwodach.
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
http://www.ni.com/academic/myrio/project-guidevis.zip
jeśli tego nie zrobiłeś wcześniej to rozpakuj pobraną zawartość w dogodnej lokalizacji twojego komputera.
 Otwórz Projekt: Seven-Segment LED demo.lvproj zawarty w
podkatalogu: Seven-Segment LED demo
 Rozwiń przycisk hierarchii (znak plus), dla obiektu myRIO, następnie otwórz podwójnym kliknięciem: Main.vi.
 Upewnij się, że: NImyRIO jest podłączony do komputera.
11
1. Wspólna Anoda (WA)  B/+ 3,3V (pin 33)
2. Segment a  B/DIO0 (pin 11)
3. Segment b  B/DIO1 (pin 13)
4. Segment c  B/DIO2 (pin 15)
5. Segment d  B/DIO3 (pin 17)
6. Segment e  B/DIO4 (pin 19)
7. Segment f  B/DIO5 (pin 21)
8. Segment g  B/DIO6 (pin 23)
9. Punkt dziesiętny  B/DIO7 (pin 25)
Strona
Rysunek 3-1; Siedmio-segmentowe wyświetlacze LED
Rysunek 3-2; Układ pokazowy interfejsu siedmio-segmentowego wyświetlacza LED, przykład wyprowadzeń, zalecany schemat połaczeń na UPM,
połączenie do dziewięciu wyjść cyfrowych poprzez złącze B NImyRIOMPX
 Spodziewaj się okna: Deployment Process (Proces wdrażania) w
nim przed startem VI, zobaczysz, w jaki sposób Projekt
Uwaga: Możesz chcieć wybrać opcję:
Oczekiwane rezultaty: Przełącz osiem przełączników
na FrontPanel, aby włączyć lub wyłączyć każdy segment
wyświetlacza od <a> poprzez <g> oraz <przecinek>.
Ponownie pomóż sobie Rysunkiem 3-2, aby przypomnieć sobie standardowy system oznaczania segmentów.
Aktywacja przełącznika na FrontPanel powinna spowodować aktywację odpowiadającego realnego segmentu,
potwierdzając świeceniem go.
Kliknij przycisk: Stop lub naciśnij klawisz Esc, aby zatrzymać VI i zresetować NImyRIO; reset powoduje powrót NImyRIO do trybu początkowego, czyli ustawień
startowych. Nie muszą być zawsze same zera lub same
jedynki
RESET, to powrót do stanu początkowego układu.
Nie widzisz oczekiwanych rezultatów?
 Prawidłowe wykonanie wszystkich połączeń, zaczynając
od: B/DIO0 (pin 11), sprawdź bardzo starannie połączenia interfejsu,
 Siedmio-segmentowy wyświetlacz LED, końcówką WA
(Wspólna Anoda) łączy się z zasilaczem złączem B NImyRIOMPX poprzez pin 33/+ 3,3V.
3.2
Teoria interfejsu
Obwód interfejsu: Każdy z siedmiu liniowych segmentów, jak również przecinek dziesiętny, to oddzielna
LED, każda z własną anodą i katodą. Zaoszczędzimy
liczbę połączeń elektrycznych łącząc wewnątrz wyświetlacza wszystkie osiem anod ze sobą i wyprowadzając z układu tylko jedną końcówkę: WA (Wspólna
Anoda).
Uważnie przestudiuj film wideo:
NImyRIO: “Digital Output” Express VI
“Digital Output” Express VI
- Control one or more digital outputs with the
http://youtu.be/Y8mKdsMAqrU  02:20
przykład budowania VI dla tego Projektu, metody dostępu do wszystkich osiągalnych wyjść cyfrowych NImyRIO z poziomu programu Express VI, w tym do
jednego wyjścia, wielu wyjść i wybór złącza na NImyRIO.
NImyRIO: Digital output low-level subVIs
Digital Output subVIs
- Control one or more digital outputs with the low-level
http://youtu.be/WvnInG3ffqY  04:52
dostęp do jednego lub wielu wyjść cyfrowych z niskiego poziomu subVIs, tablic cyfrowych i magistrali.
3.3
NI myRIO: "Seven-Segment LED demo" LabView Project
Seven-Segment LED demo
- Walk through the
„Seven-Segment LED demo” LabView Project
http://youtu.be/ejyOo_k9Kl0  02:02
poznasz przykłady projektowania interfejsów dla siedmio-segmentowych LED, propozycje sterowania testowego i operacyjnego takimi układami. Ciekawa kolejna prezentacja jak programowć w LabView.
1) Zachowaj osiągnięte funkcjonalności układu, ale
konwertuj Digital Output Express VI do jego podstawowego kodu, a następnie podłącz array-style
bezpośrednio na FrontPanel, Write (zapisz) VI z
NImyRIO Advanced (zaawansowane) I/O ! Cyfrowe I/O subpalette. Utwórz sterowanie na
FrontPanel pozwalające Użytkownikowi wybierać
kanały I/O.
2) Wyświetlacz numerycznych wartości całkowitych
na FrontPanel, koresponduje z obrazem matrycy
siedmio segmentowego wyświetlacza. W przypadku tablic Boolean, działanie ich jest pokazane
tutaj:
http://cnx.org/content/m14766/latest/?colltion=col10440
3) Wyświetlanie wartości od 0 do 9 i kreski poziomej
dla wartości większych niż 9 daje punkty bonusowe
za wyświetlenie na wyświetlaczu szesnastkowych
wartości zawierających wielkie litery A do F.
4) Utwórz sekwencje wirujące, w których pojedynczy
aktywny segment wydaje się poruszać wokół obwodu wyświetlacza. Dodaj regulację szybkości, a
także sterowanie odwróceniem kierunku wirowania. Rozważmy jeden taki obrót logiczny podłączonej do stałej tablicy: Rotate 1D Array in the Programming ! Array subpalette.
WSKAZÓWKA: Użyj skrótu klawiaturowego: <Ctrl +
Spacja>, szukanie elementu programowania wg. nazwy.
3.4
Pomysły zintegrowania Projektu
Umiesz już stosować LED, możesz pokusić się o zintegrowanie tego Projektu w bardziej złożony system,
na przykład:
 NTP Clock (42), Zegar NTP (42)
3.5
Siedmio-segmentowy wyświetlacz LED (niebieski)
produkowany przez SparkFun, Potrzebujesz więcej
wyświetlanych cyfr? Jest to ten sam (lub podobny) produkt.
Najprostszy na świecie zestaw fontów zaprojektowany
przez Twyman Enterprises to TrueType czcionki dla siedmio segmentowych wyświetlaczy, te czcionki używając
ich i swojego ulubionego edytora tekstu, szybko przetłumaczysz swoje frazy tekstowe na wzory dla wyświetlacza segmentowego:
http://en.m.wikipedia.org/wiki/Nixie_tube
Nim pojawiły się na rynku wyświetlacze siedmio-segmentowe (technologia ciała stałego) stosowano lampy
13
Poznasz dalsze szczegóły stosowanych w Projekcie
składników. To wideo jest też kontynuacją wykładu o
interfejsie CurrentSinking, przyswoisz sobie pojęcie
CommonAnode - wspólna anoda, zrozumiesz jego znaczenie praktyczne. Dopełnienie wiedzy na temat: OperatingPoint – Punkt Paracy oraz charakterystyk prądowo-napięciowych LED, stosowanych w matrycach
wyświetlaczy siedmiosegmentowych. Zrozumiesz, dlaczego przy niskim poziomie napięcia wyjściowego,
otrzymujemy aktywny stan i świecenie LED. Wreszcie,
dlaczego rezystory ograniczające prąd w poszczególnych obwodach (dla tej matrycy LED) nie są wymagane.
LED demo.lvproj, a następnie spróbuj zastosować te modyfikacje w Main.vi:
Strona
NImyRIO: Seven-segment display
Seven-segment LED
- Component detalils
- CurrentSinking Interface
- Current Manasgement
http://youtu.be/P0ER0VXvfSw  04:10
Nixie (technologia lamp próżniowych); obejrzyj ten
film, dowiesz się więcej o lampach Nixie:
Tutaj możesz jeszcze kupić lampy Nixie, związane
z nimi akcesoria, poznać projekty:
http://en.m.wikipedia.org/wiki/Nixie_tube
http://neonixie.com/
4 Przycisk przełączajacy NOPB
(Pushbutton Switch)
Przycisk łączący, zwany również przyciskiem zwiernym
- w skrócie: przyciskiem, to najprostszy czujnik interfejsu użytkownika. Rozszerzona nazwa tego przycisku
zawiera jego opis działania: NOPB Normally Open
Push-Button - przycisk normalnie otwarty, - zostanie zamknięty po naciśnięciu, a z chwilą uwolnienia siły nacisku, obwód elektryczny zostanie ponownie otwarty.
 Obwód interfejsu: przycisk-wejście cyfrowe
DIO my RIO, wykorzystuje fakt, że NImyRIODIO na wejściach wyposażono w rezystory eliminujące potrzebę stosowania dodatkowych
składników układu. Są to rezystory: PullUp w
złączach A i B MXP, oraz PullDown w złączu C
MSP NImyRIO,
Jest często stosowany w układach elektronicznych,
jako prosty czujnik wysyłający sygnał: przerwanie pracy
urządzenia za pomocą przyciśnięcia (np. przez rozłączenie
obwodu zasilania).
 Na schemacie blokowym przedstawiono przycisk, jako logiczny (dwu-poziomowy) sygnał: aktywny-wysoki lub aktywny–niski w zależności od
rodzaju rezystora PullUp lub PullDown.
Na Rysunku 4-1. Pokazano przycisk NOPB, (zintegrowany z obrotowym enkoderem - który omówimy w
następnym Projekcie).
2) Zastosować podstawowe oprogramowanie, przekształcające „przyciśnięcia przycisku” w wyzwalacz. Naciśnij przycisk by wyzwolić przerzutnik.
4.1
Pokazy
działania wykonanego interfejsu przycisku zwiernego
(NOBP) dla NImyRIO.
 Przycisk zwierający NOBP, (zintegrowany z obrotowym enkoderem),
http://www.sparkfun.com/datasheets/Komponenty/TW-700198.pdf
 UPM Uniwersalną Płytkę Montażową,
1) Omówić podstawowe pojęcia związane z przyciskiem łączącym.
 Przycisk jest aktywny, (łączy, zwiera obwód elektryczny), gdy go przyciśniemy, uwolnienie nacisku spowoduje rozłączenie obwodu sterowanego (rozwarcie), mogą być przyciski o działaniu
odwrotnym – tj. rozłączające po naciśnięciu, a
bez nacisku - rozwarte.
WSKAZÓWKA: Rozprostuj dwa zaczepy po
obu stronach przycisku zintegrowanego z enkoderem obrotowym tak, żeby osadzić go
równo na powierzchni UPM.
Obwód interfejsu przycisku zwiernego wymaga dwóch
połączeń z NImyRIO kontakt B złącza MXP (patrz
rysunek A-1):
1. Wyprowadzenie przycisku 1  B/DIO0 (pin 11)
2. Wyprowadzenie przycisku 2  B/GND (pin 12)
15
Strona
Rysunek 4-1; Przycisk NOPB,
zintegrowany z enkoderem, z zestawu StraterKit dla NImyRIO.
Zbuduj obwód interfejsu: zapoznaj się ze schematem
układu interfejsu i zalecanym sposobem połączeń pokazanym na Rysunku 4-2. Obwód interfejsu z pojedynczą LED, wymaga dwóch połączeń do złącza
BNImyRIOMXP (rys. A-1):
Rysunek 4-2: Układ pokazowy interfejsu przycisku łączącego NOPB do NImyRIO; zalecany schemat połączeń do gniazda B NImyRIOMXP
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
Jeśli tego nie zrobiłeś wcześniej to rozpakuj pobraną zawartość w dogodnej lokalizacji twojego komputera.
 Otwórz Projekt: Pushbutton demo.lvproj zawarty w podkatalogu: Pushbutton demo,
 Rozwiń przycisk hierarchii (znak plus), dla obiektu myRIO,
następnie podwójnym kliknięciem otwórz: Main.vi.
UWAGA: Możesz chcieć wybrać opcję: Close on
successful completion
(Zamknij po ukończeniu) ta opcja wymusi na
VI start automatyczny.
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla stan wejściowy trzech DIO, po jednym z każdego kontaktu.
Stany złącza A i B DIO powinny być wysokie ze
względu na wewnętrzne rezystory PullUp (podnoszące
do góry poziom wejścia). Złącze C DIO powinno być
w stanie niskim ze względu na wewnętrzny rezystor
obniżający poziom wejścia. Naciśnij przycisk, a powinieneś zobaczyć, że stan B/DIO0 jest wskazywany,
jako niski, uwalniając przycisk wskaźnik powinien pokazać stan wysoki.
Demo VI liczy także naciśnięcia przycisku wykryte na
B/DIO0. Stop (zatrzymaj) i Restart (ponownie uruchom) VI, aby usunąć naliczoną wartość licznika.
Odłącz końcówkę 1 przycisku i przełącz ją na
A/DIO0 (pin 11). Upewnij się, że stan wskaźnika
zmienił się w odpowiedzi na naciśnięcie przycisku. Czy
potrafisz to wyjaśnić na podstawie obserwacji?
do trybu początkowego, czyli ustawień startowych. Nie muszą być zawsze same zera lub same jedynki. RESET, to powrót do stanu początkowego układu.
Wskazówki dotyczące rozwiązywania problemów: Nie widzisz oczekiwanych rezultatów?
 Prawidłowość połączeń, wybór sugerowanego złącza B MXP, prawidłowo wykonane połączenia
i okablowanie.
4.2
Teoria interfejsu
Obwód interfejsu: Przycisk zwierny normalnie daje obwód otwarty, zwarcie jego styków następuje po naciśnięciu przycisku. Przycisk zwierny może być podłączony bezpośrednio do wejścia cyfrowego, bez dodatkowych elementów, ponieważ w NImyRIO są wmontowane rezystory PullUp „ciągnące” poziom elektryczny wejścia DIO „do góry”.
NImyRIO: Pushbutton Switch
Pushbutton Switch
- Interfacing techniques for MXP and MSP connectors
http://youtu.be/e7UcL5Ycpho  4:23,
z tego wideo podręcznika dowiesz się jak działają
przełączniki SPST, trochę więcej o rezystorach PullUp
i PullDown na wejściach DIO i jak prawidłowo podłączyć przycisk zwierny do wejść z rezystorami PullUp
złącza A i B MXP i rezystorami PullDown, złącza C
MSP, są tam także informacje o wielkościach napięć
na wejściu i wyjściu DIO.
NImyRIO: Detect a switch transition
Detect a switch transition
- Detect a switch signal transition as a rising or falling edge
http://youtu.be/GYBmRJ_qMrE  4:41,
Aby poznać zasady projektowania demo Pushbutton,
a następnie spróbuj tę modyfikację zastosować
w schemacie blokowym Main.vi:
1) Dodaj LED na płycie Express VI (myRIO |
Onboard subpalette), jako wskaźnik na wyjściu
detektora, (bramka AND), upewnij się, że LED
krótko błyska po naciśnięciu przycisku.
2) Powtórz eksperyment z różnymi wartościami szybkości pętli. Może okazać się, że wygodniej jest
zmienić stałe sterujące na FrontPanel – Wait (ms).
Na jaką wartość ma VI wprowadzić zauważalne
opóźnienia w odpowiedzi naciskanie przyciskiem?
3) Ustaw presses licznika by zliczał albo zdarzenia naciśnij albo uwolnij przycisk.
4) Ustaw presses licznika by zliczał oba stany przycisku: zwarty i rozwarty,
WSKAZÓWKA: Spróbuj skorzystać z jednej bramki
exclusive-OR, z Programming | Boolean subpalette.
5) Zmień warunek zakończenia pętli tak, że VI
działa tylko wtedy, gdy przycisk jest wciśnięty.
UWAGA: SPDT (jednobiegunowy pojedynczy) przełącznik dołączony do NImyRIOMXP
StarterKit (patrz rysunek 4-3). Można go podłączyć to myRIO w taki sam sposób jak przełącznik przyciskowy. Wystarczy skorzystać ze środkowej końcówki w miejscu końcówek przycisku. Użyj przełącznika suwakowego tak by w
każdej chwili możliwe było użycie DIO dla
określenia specyficznego poziomu pracy, na
przykład, jako trybu włączenia dla Twojego
programu NImyRIO.
4.4
to wideo objaśnia problem i pokazuje jak wykryć sygnał przełączania, za pomocą struktury pętli while-loop
(podczas-gdy).
 Mini Przycisk, SparkFun, przydatny przełącznik do
obwodów drukowanych:
Programowania LabView:
NImyRIO: “Digital Input Express VI”
Digital Input Express VI
- Read one or more digital inputs with the
Digital Input Exspress VI
http://youtu.be/litswKgOmZA  01:53,
Aby dowiedzieć się, jak korzystając z Digital Input
Express VI wykrywać stan przycisku.
NImyRIO: “Puschbutton demo”LabView Project
Puschbutton demo
- Walk through the “Pusbutton demo” Lab View Project
http://youtu.be/Xm1A4Cw2POU  03:15,
Rysunek 4-3; SPDT jednobiegunowy pojedynczy przełącznik
ze StarterKit dla NImyRIO.
 Aplikacje Knitter-Switch, tu dowiesz się o niezliczonych zastosowaniach przełączników:
http://www.knitter-switch.com/p_applications. php
17
Strona
4.3
5 Przełącznik SDIP
(DIP Switches, SDIP)
Przełącznik S(Switch) DIP, to popularny ręczny
przełącznik stosowany w wielu układach elektronicznych. Pochodzenie nazwy możemy rozszyfrować,
jako: Switches Dual In-Line Pin Package, co daje jej poszczególne mutacje: S(Switch) DIP Dual In-Line Pin
Package, bo wykonany jest najczęściej, jako moduł,
złożony z ośmiu jednobitowych, niezależnych przełączników, tworzących w jednej obudowie typu „inline” przełącznik o możliwościach ustawiania ośmiu
bitów – czyli pełnego bajta. Spotkacie także nazwy
równoważne: S(Switch) DIL od Dual In-Line Package, oraz S(Switch)DIPP od Dual In-Line Pin Package.
otwarte/zamknięte – a stany czterech SPST przełącza
w sekwencji binarnej.
Oprócz poznanego już podziału ze względu na konstrukcję istnieje inny podział - ze względu na typ i działanie styków przełącznika, np.: NOPB – styk normalnie
otwarty (Normally Open Push-Putton) - obwód elektryczny po naciśnięciu przycisku zostaje zamknięty,
a po uwolnieniu siły nacisku zostanie otwarty, przełącznik SPST – to styk jednopozycyjny tzw. wyłącznik
(Single-Pole Single-throw Switch), przełącznik SPDT
- pojedynczy przełącznik dwupozycyjny (Single-Pole
Double-throw Switch).
 Przełącznik obrotowy 2N-pozycja wiązki N
SPST przełącza się do pojedynczego składnika;
obracanie, wybieranie tworzy sekwencję binarną:
otwarte/zamknięte przełączania stanów,
Przełączniki DIP, wykonywane są w różnych modułach konstrukcyjnych i funkcjonalnych. Ich niewielkie
rozmiary i elastyczna funkcjonalność zapewniły im
ogromną popularność wśród projektantów i konstruktorów. My też nie pominiemy ich w swoich rozważaniach.
Rysunek 5-1 pokazuje dwa popularne przełączniki
DIP: ten z lewej strony to standardowy przełącznik
DIP zawierający osiem przełączalnych ręcznie styków
SPST, a ten po prawej stronie to przełącznik obrotowy, 16-pozycyjny. On zawiera styki, którymi manipuluje obracany ręcznie wałek przełącznika –
1) Opisać podstawowe pojęcia i zasadę działania
przełącznika DIP w układach elektronicznych
i zaprojektowanym Interfejsie do NImyRIO:
 Przełącznik DIP wiązki przełącznika N typu
SPST w jednej części z każdym przełącznikiem
pojawiają się, jako zwarcie w jednym położeniu
oraz obwód otwarty w drugiej
2) Opisać, dlaczego Interfejs przełącznika do NImyRIO może prawidłowo pracować bez użycia dodatkowych elementów na wejściu NImyRIO? Jaka
jest rola rezystorów wewnętrznych PullUp i PullDown dla DIO na złączach MXP oraz MSP,
3) Podać prawidłową interpretację stanów połączonych przełączników otwartych/zamkniętych, jako
wzorców wartości liczbowej liczby całkowitej, binarnej liczby i tablicy, podać interpretację poszczególnych pól, jako pojedynczych bitów.
5.1
Pokazy
Wykonaj kolejne kroki wiodące do pokazu prawidłowego działania wykonanego interfejsu
przełącznika DIP dla NImyRIO.
 Przełącznik DIP,
http://www.resonswitch.com/p_rs_rsr.htm
 Obrotowy przełącznik DIP,
http://www.mantech.co.za/datasheets/products/ERD1-5.pdf
 Mały wkrętak
Rysunek 5-1; Zestaw startowy przełączników DIP dla NImyRIO
Przełącznik DIP (niebieski)
i 16-pozycyjny przełącznik obrotowy DIP.
układu interfejsu i zalecanym sposobem połączeń po-
1.
2.
3.
4.
5.
Przełącznik DIP 8  B/DIO0 (pin 11)
Strona
kazanym na Rysunku 5-2. Obwód interfejsu przełącznika DIP wymaga połączenia z pięcioma kontaktami
złącza A  NImyRIOMXP i dziewięcioma połączeniami z kontaktami złącza B  NImyRIOMXP (rys.
A-1),
19
Rysunek 5-2; Układ pokazowy dla interfejsu przełącznika DIP oraz przełącznika obrotowego dla NImyRIO,
zalecany schemat połączeń do gniazda B oraz A, układów NImyRIOMXP.
6. Przełącznik DIP 3  B/DIO5 (pin 21)
9. Przełącznik DIP wspólny  B/GND (pin 8)
10. Rotary DIP 1  A/DIO0 (pin 11)
14. Rotary DIP C (wspólny)  A/GND (pin 20)
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
http://www.ni.com/academic/myrio/project-guide-vis.zip





Otwórz Projekt: IP Switches demo.lvproj zawarty w podkatalogu: DIP Switches demo
Rozwiń przycisk hierarchii (znak plus), dla obiektu myRIO,
Upewnij się, że: NImyRIO jest podłączone do komputera.
Uruchom VI: klikając przycisk: Run na pasku narzędzi lub
Spodziewaj się okna: Deployment Process (Proces wdrażania)
(Zamknij po ukończeniu) ta opcja wymusi na
VI start automatyczny.
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla stany indywidualnego ustawienia poszczególnych przełączników
DIP.
Otwarte styki przełącznika sygnalizowane są, jako stan
wysoki, ponieważ oba złącza zarówno A jak i B MXP,
zawierają rezystory PullUp na każdym DIO.
Za pomocą obrotowego przełącznika DIP wybierzcie
wszystkie pozycje, począwszy od zerowej (0) wskaźniki A/DIO, powinien wskazywać stan aktywny
(świeci segment), obracając pokrętło w lewo, jedno
kliknięcie na pozycję F i wszystkie wskaźniki (segmenty) powinny być ciemne (nie świecić). Przełącza
przez pozostałe pozycje i obserwuj sekwencję binarną,
pamiętając, że przełączniki generują stan aktywny niski.
Wypróbuj działanie każdego z ośmiu indywidualnych
przełączników DIP, potwierdzając, że można indywidualnie aktywować wskaźniki (segmenty) stany wyjść
A/DIO.
Stan przełącznika jest otwarty, gdy „dźwignia” przełącznika jest w pozycji „do góry”, przełącznik jest zamknięty (zwarte styki), gdy jego dźwignia jest skierowana ku dołowi jest otwarty (styki rozwarte).
jedynki. RESET, to powrót do stanu początkowego
układu.
 LED wskazująca poprawność zasilania NImyRIO
świeci jaskrawym światłem,
 Prawidłowość wykonanych połączeń, wybór sugerowanego złącza B MPX, prawidłowo wykonane
połączenia i okablowanie.
 Złącza A i B NImyRIO zapewniają poprawne logicznie i elektrycznie połączenia.
 PP Przewody Połączeniowe, łączące wszystkie
osiem dolnych kołków przełącznika DIP połączone są z ziemią.
5.2
Teoria Interfejsu
Obwód interfejsu: Każdy przełącznik SPST w standardzie DIP występuje albo, jako mający styki
otwarte, albo zamknięte, w zależności od pozycji
przełącznika "w górę", lub „w dół”
Przełącznik obrotowy 16-pozycyjny otwiera wszystkie
cztery SPST przełącza na pozycji 0, a następnie łączy
zgodnie z rosnącym ciągiem binarny. Przełączając pokrętło obraca się w prawo. Przełączniki DIP można
podłączyć bezpośrednio do wejścia cyfrowego bez dodatkowych składników interfejsu, ze względu na wewnętrzne rezystory na liniach NImyRIODIO (była już
o tym mowa wcześniej).
Każdy styk przełącznika SDIP może być interpretowany przez oprogramowanie na wiele różnych sposobów, w tym: jedna liczba całkowita wartość liczbowa,
pojedynczy logiczny wzór tablicy, grupy wzorców binarnych lub wartości liczbowych zwanych polami bitowymi.
NImyRIO: Pushbutton switch
Pushbutton Switch
- Interfacing techniques for MXP and MSP connectors
http://youtu.be/e7UcL5Ycpho  04:23,
dowiesz się więcej o DIO z rezystorami PullUp lub
PullDown, jak prawidłowo podłączyć pojedynczy przełącznik SPST do bramki DIO poprzez złącza A i B
MPX, (z rezystorami PullUp), a także do bramki DIO
poprzez złącze C MPS, (z rezystorami PullDown).
Każdy z SPST włącza standardowy przełącznik DIP,
zatem musi mieć jedną końcówkę wspólną do ziemi
(dla rezystorów PullUP) lub do zasilania (dla rezystorów PullDown). Jest dobrym zwyczajem łączenie
DIP Switches, Standard and Rotary
http://youtu.be/KNzEyRwcPIg  07:15,
Poznasz więcej przełączników DIP, także obrotowych, poznasz różne sposoby interpretacji binarnych
stanów przełączników, w procesie programowaniu:
NImyRIO: Run-Time Selectable I/O Channels
Run-Time Selectable I/O Channels
- Create FrontPanel control for I/O chanel selector
DIP Switches, Standard and Rotary
http://youtu.be/uJW7CaL6L5c  01:53,
2) Wyświetla odwzorowanie przełącznika DIP, jako
trzy odrębne pola binarne w następujący sposób:
Pole 1 (bity 2: 0) = 3-bitową liczbę całkowitą,
Pole 2 (bity 6: 3) = 4-bitową liczbę całkowitą,
Pole 3 (bity 3 = single-bit Boolean).
3) Wyświetl odwzorowanie binarne 16-pozycyjnego
przełącznika obrotowego DIP, jako 4-bitową
liczbę całkowitą wyświetlaną zarówno po przecinku jak i w systemie szesnastkowym.
dobry przykład tworzenia FrontPanel do sterowania
wejściami cyfrowymi, wybierania styków przełączników DIP, wykorzystywanie FrontPanel zamiast procesu edycji samego VI.
4) Przyłącz jeden lub oba przełączniki DIP do złącza C MSP, (pamiętaj, mają one rozwijane rezystory) i powtórz niektóre z ostatnich ćwiczeń. Zastosuj pojedynczą strategicznie umieszczoną
NAND bramkę, aby uniknąć zamiany innych
składników bloku Schemat. Należy również pamiętać, aby podłączając DIP przełączyć wspólny
terminal C/+ 5V (pin 20). Zobacz Rysunek 5-4,
aby uzyskać więcej informacji.
5.3
5.4
NImyRIO: DIP Switches Demo
DIP Switches Demo
- Walk through the
“DIP Switches Demo” LabView Project
“DIP Switches Demo” LabView Project
http://youtu.be/ZMyYRSsQCac  02:29,
Poznasz inne ciekawe rozwiązania, Projekty wykorzystujące przełączniki DIP, następnie spróbuj wprowadzić świadomie zmiany w schemacie blokowym
Main.vi:
 2-Wire Controlled DIP Switch by Maxim Integrated~
jako elektroniczny zamiennik dla mechanicznych
przełączników DIP, DS3904 zawiera mikro sterownik, nieulotną pamięć, sterowane mikro sterownikiem rezystory, zajmujące znacznie mniej
miejsca, zdecydowanie wyższą niezawodność
i niższe koszty:
http://www.maximintegrated.com/app-notes/index.mvp / id / 238
21
NImyRIO: DIP Switches
DIP Switches
- Interfacing to MXP and MSP connectors
1) Wyświetl odwzorowanie przełącznika DIP, jako 8bitową liczbę całkowitą bez znaku (typ danych uint
8) za pomocą przełącznika. Bity po prawej stroi
esłowa binarnego, stanowią najmniej znaczącą
część liczby binarnej Last Signitificant Bits i pozycji
w dół, jak logiczne 0.
Strona
wszystkich końcówek, jako + lub – masa. Możesz użyć
dowolnego typu połączeń wybierz, które lubisz.
Część I: NI myRIO Starter Kit
6 Przekaźnik
(Relay)
Cyfrowe wyjścia NImyRIO zaprojektowano, jako
wyjścia małej mocy, zdarza się, że potrzeba jej znacznie więcej. Stosujemy wówczas pośrednie stopnie
układów elektronicznych, rozwiązujące ten problem,
np. wykorzystując jeden z najstarszych elementów automatyki – przekaźnik elektromagnetyczny.
Przekaźnik elektromagnetyczny to urządzenie złożone
z elektromagnesu - sterującego pracą - poznanych
wcześniej, przy okazji omawiania przełączników - różnych typów styków elektrycznych.
Dla zadziałania przycisku, potrzebna była siła mechaniczna naciskająca - np. pochodząca od naszego palca,
w przypadku przekaźnika, siłę tę wytwarza elektromagnes, przez którego uzwojenie musimy przepuścić,
zwykle niewielki - załączający przekaźnik - prąd elektryczny. Łatwo zauważyć, że takie urządzenie idealnie
nadaje się do zastosowań w zautomatyzowanych systemach sterowania obwodami elektrycznymi – gdzie
załączane mogą być nawet bardzo duże moce elektryczne. Dobrą właściwością przekaźnika jest także
całkowita izolacja galwaniczna jego obwodów: sterującego od sterowanego.
Rysunek 6-1 pokazuje przekaźnik elektromagnetyczny
elektromagnetycznych z cewką zasilaną prądem
stałym, podać jego podstawowe właściwości i dobrać odpowiedni przekaźnik do potrzeb całego
obwodu i funkcjonalności Projektu.
2) Dobrać odpowiedni tranzystor mocy w interfejsie
przekaźnika dla NImyRIO,
3) Wyjaśnić:, dlaczego powstaje „back-EMF” na
cewce przekaźnika podczas jego przełączania?,
Czy i jak należy ją tłumić? Jak dobrać elementy takiego tłumika?,
4) Zaprojektować obwód interfejsu do pracy z DIO
NImyRIO, które mają już wewnętrzne rezystory:
PullUp i PullDown,
5) Przeanalizować układ i upewnić się, że przekaźnik
interfejsu pozostaje wyłączony po wyłączeniu zasilania NImyRIO lub zresetowaniu układu.
6.1
Pokazy
działania wykonanego interfejsu
przełącznika DIP dla NImyRIO.
 Przekaźnik JZC-11F,
http://www.cndongya.com/pdf/relayjzc-11f.pdf
 Dioda 1N4001 ogólnego przeznaczenia,
http://www.vishay.com/docs/88503/1n4001.pdf
 Tranzystor ZVP2110A p-kanałowy MOSFET,
http://www.diodes.com/datasheets/ZVP2110A.pdf
układu interfejsu przekaźnika i zalecanym sposobem
połączeń interfejsu do NImyRIO pokazanym na Rysunku 6-2.
Rysunek 6-1; Przekaźnik z zestawu StarterKit dla NImyRIO.
Należy zauważyć, że trzy wyprowadzenia przekaźnika
nie są rozłożone w rastrze UPM. Nie są centrowane w
dziesiątych części cala! Dlatego ta stron a przekaźnika
nie będzie osadzana na UPM.
Obwód interfejsu wymaga trzech połączeń do złącza
BNImyRIOMXP (rys. A-1):
1) Omówić budowę i zasadę działania przekaźników
1) 5-Volt zasilacz  B/+ 5V (pin 1)
Strona
23
2) Masa zasilacza  B/GND (pin 6)
Rysunek 6-2; Przykładowy obwód interfejsu przekaźnika; schemat ideowy, zalecane połączenia na UPM i do złącza B NImyRIOMXP
3) Sterowanie przekaźnika  B/DIO0 (pin 11)
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: Relay demo.lvproj zawarty w podkatalogu:
Relay demo
Oczekiwane rezultaty: kliknij przekaźnik synchronizując stan wskaźnika z FrontPanel, ze stanem DIO. Kliknij
przycisk na FrontPanel dla cyklu wyłączenia trybu automatycznego i włączenia przycisku ręcznego; Kliknij
ten przycisk, aby ręcznie ustawić stan wyjścia cyfrowego: wysokie lub niskie. Sygnał sterujący przekaźnik
to aktywny-niski, dlatego cewka jest pod napięciem, a
kiedy DIO jest niski przekaźnik działa.
układu.
 Orientację tranzystora: tranzystor jest zaokrąglony
z jednej strony, sprawdź czy jest dobrze podłączony
do UPM,
 Prawidłową orientację diod prostowniczych, jeśli
dioda jest źle zamontowana, cewka przekaźnika nigdy nie osiągnie poziomu napięcia niezbędnego do
zadziałania.
6.2
Teoria interfejsu
Obwód interfejsu: Przekaźnik zawiera uzwojenie elektromagnesu, oddziaływujące na sprężyste styki przełączające przekaźnika. Prąd płynący w cewce wytwarza
pole magnetyczne przyciągające kotwicę przekaźnika,
która przełącza jego styki w obwodzie sterującym.
W naszym przekaźniku prąd cewki wynosi około
100 mA i jest daleko poza limitem prądu sterującego
z wyjścia NImyRIODIO. W obwodzie interfejsu używamy tranzystora z kanałem-p typu FET, jako załączającego przekaźnik poprzez wytworzenie odpowiedniego prądu w obwodzie cewki sterującej przekaźnika.
Należy odpowiednio zabezpieczyć tranzystor gdyż
podczas wyłączani prądu w obwodzie cewki powstaje
znaczna siłą elektromotoryczna samoindukcji back-emf,
która może zniszczyć tranzystor.
NImyRIO: Relay
Relay
- operating principles
- practical considerations
- interface circuit design
Relay
http://youtu.be/jLFL9_EWlwI  11:10,
poznasz podstawy działania przekaźników elektrycznych, zasady pracy i projektowania obwodów interfejsów dla przekaźników, obostrzenia w układach zawierających elementy indukcyjne. Poznasz sposoby dobierania tranzystorów sterujących, zabezpieczania ich
przed zniszczeniem od back-emf, topologie obwodów
dla DIO, z wewnętrznymi rezystorami PullUp na złączach MPX oraz rezystorami PullDown na złączach
MSP NImyRIO. Bardzo obszerny materiał być może
wymagający wielokrotnego obejrzenia. Dasz rady!
NImyRIO: Run-Time Selectable I/O Channels
- Create FrontPanel control for I/O chanel selector
http://youtu.be/uJW7CaL6L5c  01:53,
aby dowiedzieć się, jak korzystać z niskopoziomowych wejść cyfrowych Digital I/O VI Open, Write, i
Close, dla utworzenia VI z selektywnie wybieranym
kanałem DIO, sterowanym z FrontPanel, a nie poprzez zmianę i edycję VI.
6.3
NImyRIO: “Relay Demo” LabView Project
Relay Demo
- Walk through the
“Relay Demo” LabView Project
http://youtu.be/W2iukd8WVIA  03:29,
Nauczysz się podstaw projektowania Relay demo.lvproj,
co umożliwi Ci wprowadzenie następujących modyfikacji w Projekcie:
25
Strona
Rysunek 6-3;Obwód interfejsu przekaźnika, schemat i widok na UPM, sytuacja dla połaczenia ze złączem C NImyRIOMSP,
w układzie z rezystorami PullDown.
1) Dodaj na FrontPanel sterowanie cyklem częstotliwości w Hz i ustal, przy jakiej częstotliwości przekaźnik przestaje działać.
2) Dwie LED symulują sygnał ostrzegawczy dla
skrzyżowania dróg z torami kolejowymi. Wykorzystaj trzy kontakty przekaźnika: NO Normally
Open, NC Normally Closed, i COMmon COM (normalnie otwarty, normalnie zamknięty i wspólny), jak to
pokazano na Rysunku 6-2.
3) Zbuduj testowy obwód interfejsu, dla przekaźnika
sterowanego ze złącza MSP, (zob. Rysunek 6-3),
Wybierz złącze C/DIO7 (pin, 18) jako linię sterującą przekaźnikiem, z NImyRIODIO kanał na
FrontPanel. Zasil układ ze złącza C NImyRIO
+5Volt (pin20) oraz ziemia (minus) ze złącza
C/DGND (pin 19).
6.4
Pomysły integracji Projektów
Potrafisz już korzystać z przekaźnika! Rozważ integrację Projektu z innymi urządzeniami w celu stworzenia
kompletnego systemu, na przykład:
 On-Off Control System, System sterowania wł.-wył (51)
 NTP Clock, Zegar NTC (42)
6.5
Using Relays (Tips & Tricks) by Jumper One ~
http://jumperone.com/2011/10/using-relays
Dowiesz się, jak zmniejszyć czas przełączania przekaźnika i zminimalizować pobór prądu cewki, dla aplikacji
zasilanych bateryjnie:
7 Potencjometr
(Potentiometer)
Potencjometr ma trzy wyprowadzenia, dlatego zaliczamy go do kategorii układów zwanych trójnikami,
lub rezystorem trój-końcówkowym. Jego podstawowa
cecha, to możliwość regulacji wartości rezystancji. Podana wartość rezystancji dla konkretnego potencjometru odnośi się do wartości mierzonej pomiędzy dwoma
skrajnymi końcówkami elemntu. Po arstwie rezystancyjnej możemy przesuwać szczoteczkę kontaktowa
zwaną popularnie suwakim. Jej połąożenie mechaniczne decyduje o stosunku podziału rezystancji całkowitej na dwie wynikające z zasady dzielnik anapięcia.
Potencjometry mają różne charaktyrystyki w zależności od położenia suwaka, wartości podziału rezystancji
między skrajnymi końcówkami. Liniowa: oznaczana
jest literą A, logarytmiczna literą B a wykładnicza literą
C. Po podłączeniu do źródła zasilania, potencjometr
może działać jak dzielnik napięcia lub proporcjonalny
czujnik obrotu, albo położenia kątowego. W handlu
spotkamy potencjometry obrotowe i suwakowe.
Na Rysunku 7-1 pokazano potencjometr obrotowy
2) Podłączyć do układu pomiarowego potencjometr,
jako dzielnik napięcia, a także do wytworzenia napięcia proporcjonalnego do kąta obrotu wałka potencjometru,
3) Dobrać rezystancję potencjometru do zmniejszenia zużycia energii i zminimalizowania skutków
ładowania akumulatorków.
7.1
Pokazy
potencjometru dla NImyRIO.
 Potencjometr 10 k Ω,
http://www.supertech.com.tw/electronic/resistors/potentiometers/PDF/rotary3/23/R0904N.pdf
układu interfejsu i zalecanym sposobem połączeń pokazanym na Rysunku 2-2.
WSKAZÓWKA: Spłaszcz dwa zaczepy po obu
stronach potencjometru tak, by możliwe było
równe osadzenie potencjometru na płaszczyźnie Uniwersalnej Płytki Montażowej.
Obwód interfejsu potencjometru, wymaga trzech połączeń do złącza BNImyRIOMXP (rys. A-1):
1) Końcówka potencjometru 1  B/GND (pin 16)
2) Końcówka potencjometru 2  B/AI0 (pin 3)
3) Końcówka potencjometru 2  B/+ 5V (pin 1)
Uruchom pokaz VI:
1) Objaśnić budowę i zasadę działania potencjometru
oraz możliwości zastosowania potencjometru, jako
czujnika położenia i obrotu, rezystora o zmiennej
wartości, lub dwóch połączonych szeregowo rezystorów o wartościach komplementarnych.
 Otwórz Projekt: Potentiometer demo.lvproj zawarty w podkatalogu: Potentiometer demo
27
Strona
Rysunek 7-1; Potencjometr obrotowy ze StarterKit dla NImyRIO.
 Pobierz:
Rysunek 7-2; Układ pokazowy interfejsu potencjometru dla NImyRIO; zalecany schemat połaczeń do gniazda B NImyRIOMXP
Spodziewaj się okna: Deployment Process (Proces wdrażania) w
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla napięcie na
analogowe wejście B / AI0. Obróć pokrętło potencjometru i należy obserwować odpowiednią zmianę napięcia zmierzonego na wejściu analogowym.
Potencjometr działa jak regulowany dzielnik napięcia
pomiędzy ziemią i podąży do + 5 V, należy zauważyć,
że pełny obrót pokrętła potencjometru od jednej skrajności do drugiej powoduje zmianę napięcia od 0 do 5
V.
WSKAZÓWKI: dotyczące rozwiązywania problemów:
 Prawidłowy wybór złącza B MPX, końcówek (pinów) i jakości połączeń PP Przewodami Połączeniowymi.
7.2
Teoria interfejsu
Obwód interfejsu: Potencjometr ma stały opór między
dwioma zewnętrznymi końcówkami. Zacisk środkowy
jest połączony z ruchomym punktem styku (szczotką),
która sprawia, że potencjometr zachowuje się jak dwa
rezystory o zmiennych wartościach. Podczas ruchu suwaka jeden rezystor zwiększa wartość, drugi natomiast
rezystor zmniejsza się o tę samą wartość. Podłączenie
potencjometru między masą a zasilanie powoduje, że
zachowuje się on jak dzielnik napięcia z wyjściem napięcia proporcjonalnym do położenia suwaka - kontaktu. Podłączenie tego zmieniającego się napięcia na
wejście analogowe NImyRIO zapewnia wygodną metodę wykrywania położenia kątowego osi potencjometru, lub jego suwaka.
NImyRIO: Potentiometer
Potentiometer
- physical construction
- rotation sensor application
- interface circujt design
Potentiometr
http://youtu.be/3gwwF9rF_zU  07:50,
poznasz konstrukcję mechaniczną potencjometru, dowiesz się więcej o charakterystykach potencjometrów,
poznasz przykład aplikacji z potencjometrem jako
czujnikiem obrotu, źródłem zmiennego (regulowanego) napięcia, dowiesz się jak dobrać potencjometr
NImyRIO: “Analog Input” Express VI
Analog Input Express VI
- Read one or more analog inputs with the
“Analog Input” Express VI
http://youtu.be/N6Mi-VjBlmc  01:59,
Dowiesz się, jak korzystać z Analog Input Epress VI,
do pomiaru napięcia wyjściowego dzielnika napięcia.
7.3
NImyRIO: "Potentiometer Demo” LabView Project
Potentiometer Demo
- Walk-Through the
“Potentiometer Demo” LabView Project
“Potentiometer Demo” LabView Project
http://youtu.be/RYeKIuU6DX8  03:06,
1) Sprawdź, sterowanie FrontPanel,
2) Wymień wskaźnik zegarowy na innego rodzaju,
3) Podłącz do wejścia DIO i monitoruj jego stan wewnątrz pętli; regulacji napięcia, zlokalizuj krawędzie histerezy wejścia cyfrowego,
4) Dodaj wskaźnik bargrafu położenia potencjometru z LED znajdującego się na FrontPanel.
7.4
Pomysły integracji Projektów
Potrafisz już korzystać z potencjometru! Rozważ integrację z innymi urządzeniami w celu stworzenia kompletnego systemu, na przykład:
 Sterr By Wire (43), Sterowanie po kablu (43)
7.5
Potentiometer by Resistorguide,
opisujący różne rodzaje potencjometrów i ich cechy:
http://www.resistorguide.com/potentiometer
29
Dowiesz się więcej o projektowaniu demo potencjometrów, a następnie spróbuj poznane modyfikacje
przenieść do schematu blokowego Main.vi:
Strona
do układu elektronicznego, by optymalizować wymagane efekty, poznasz podstawy budowy interfejsów
potencjometr układ. Dość długi wykład bogaty
w treść, wymaga wielokrotnego powtórzenia i wysłuchania.
8 Termistor
(Thermistor)
Termistor, nazwa powstała z połączenia dwóch słów
(ang.): thermal i resistor = thermistor. Po polsku mówimy: termistor, jest on dwukońcówkowym elementem półprzewodnikowym, – czyli dwójnikiem, którego
rezystancja zmienia się wraz z jego temperaturą. Większość spotykanych termistorów to elementy z ujemnym współczynnikiem temperaturowym NTC - ang.
negative temperature coefficient, wzrost temperatury powoduje zmniejszanie jego rezystancji. PTC – znane pod
nazwą pozystor, o dodatnik współczynniku temperaturowym - ang. positive temperature coefficient, wzrost temperatury powoduje wzrost rezystancji. CTR – o skokowej
zmianie rezystancji - ang. critical temperature resistor, –
wzrost temperatury powyżej określonej wartości powoduje gwałtowną zmianę wzrost lub spadek rezystancji. W termistorach polimerowych następuje szybki
wzrost rezystancji ztąd są one stosowane, jako bezpieczniki polimerowe, a w ceramicznych, zawierających związki baru, spadek tejże3, co oznacza, że ich rezystancja maleje wraz ze wzrostem temperatury termistora.
Na Rysunku 8-1: pokazano termistor z zestawu StarterKit dla NImyRIO.
2) Wyznaczyć wartość rezystancji termistora, znając
rezystancje składników dzielnika napięcia i parametry wejścia analogowego NImyRIO,
3) Konwertować zmierzone rezystancje termistora na
odpowiadające im wartości temperatury zgodnie
z teorią termistora opisaną równaniem SteinhartHart,
4) Dobrać wartości rezystorów dzielnika napięcia tak
by uzyskać optymalny zakres i najlepsze czułości
pomiarów.
8.1
Pokazy
potencjometru dla NImyRIO.
 Termistor 10 kΩ EPCOS B57164K103J,
http://www.epcos.com/inf/50/db/ntc_09/LeadedDisks_B57164_K164.pdf
 Rezystor 10 kΩ,
 Dyskowy ceramiczny kondensator 0,1 μF, oznaczony "104",
http://www.avx.com/docs/Catalogs/class3-sc.pdf
Zbuduj obwód interfejsu: Zapoznaj się ze schematem układu interfejsu i zalecanym sposobem połączeń pokazanym na Rysunku 8-2. Obwód interfejsu
termistora dla NImyRIO, wymaga czterech połączeń
do złącza BNImyRIOMXP (rys. A-1):
1)
2)
3)
4)
Rysunek 8-1; Termistor z zestawu StarterKit dla NImyRIO.
1) Wyjaśnić jak zachowuje się termistor w obwodzie
elektrycznym,
3
Na podstawie Wiki Encyklopedia
5-Voltowy zasilacz  B/+ 5V (pin 1)
ZIEMIA  B/GND (pin 6)
Pomiar temperatury  B/AI0 (pin 3)
Pomiar napięcia zasilania  B/AI1 (pin 5)
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
Jeśli tego nie zrobiłeś wcześniej to rozpakuj pobraną
zawartość w dogodnej lokalizacji twojego komputera.
Rysunek 8-2; Układ interfejsu termistora dla NImyRIO; zalecany schemat połaczeń do gniazda B NImyRIOMXP
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla zmierzoną
rezystancję Twojego termistora; spodziewać się należy,
ze wartość zbliżona będzie do 10 kΩ, w temperaturze
pokojowej.
Spróbuj ogrzewać delikatnie termistor. Np. dotykając
delikatnie termistorem do ciała. Możecie tez użyć
słomki lub suszarki do włosów nawiewającej ciepłe
powietrze na termistor. Należy obserwować zmiany
rezystancji. Rezystancja spada czy rośnie? Jakie są wartości ekstremalne?
układu.
 Prawidłowy wybór złącza B MXP, końcówek (pinów) i jakości połączeń PP Przewodami Połączeniowymi.
8.2
Teoria interfejsu
Obwód interfejsu: Budowa dzielnika napięcia z termistorem, wymaga rezystorów o stałej stabilnej wartości.
31
 Otwórz Projekt: Thermistor demo.lvproj, zawarty w podkatalogu: Thermistor demo
 Rozwiń przycisk hierarchii (znak plus), dla obiektu myRIO, następnie podwójnym kliknięciem otwórz: Main.vi.
Zastosuj plastikową torbę do kanapek wypełnioną
dwoma kostkami lub kruszonego lodu. Otocz termistor lodem, ale nie dotykaj nim termistora. Powinieneś
obserwować wzrost rezystancji termistora. Jaka jest
obserwowalna granica wzrostu rezytancji?
Strona
UWAGA: Za pomocą omomierza wykonaj pomiar rezystancji rezystora 10 kΩ, wartość ta jest
wymagana, jako wejściowy parametr do programu do VI LabView.
Umieszczając termistor w górnej gałęzi dzielnika napięcia sprawimy, ze dokładniejszy będzie pomiar dla
wyższych temperatur.
Thermistor
http://youtu.be/US406sjBUxY  04:53,
NImyRIO: Thermistor
- characteristics
- steinhart-Hart equation
- recovering temperature from measured resistance.
poznasz typy i chrakterystyki różnych termistorów,
równanie Steinhart- Hart, do czego służy i jak z niego
korzystać, nauczysz się przekształcać zmierzoną rezystancję termistora na temperaturę w stopniach Kelvina, Celsiusa czy Farenheita.
Measure Thermistor Resistance with a voltage divider.
http://youtu.be/PhZ2QlCrwuQ  06:09,
NImyRIO: Thermistor Measurement
- Use a voltage divider to measure a thermistor’s resistance
dowiesz się, jak wyznaczyć wartość rezystancji termistora na podstawie zmierzonych parametrów dzielnika napięcia.
Measure Resistance with a Voltage Divider
http://youtu.be/9KUVD7RkxNI  09:43,
NImyRIO: Measure Resistance
- Measure unknow resistance Rx with a voltage divider and
an analog input; maximize sensivity and range
poznasz działanie dzielników napięcia w technce pomiarowej, a także, w jaki sposób wielkość rezystora R
wpływa na czułość i zakres pomiaru. Duzo ciekawej i
ważnej teorii, cierpliwie wszystko postaraj się przyswoić,
pewnie wykład będziesz zmuszony powtórzyć kilka raz,
może warto wykonać osobiste notatki i obliczenia.
NImyRIO: Analog Input Express VI
- Read one or more analog inputs with the
Poznasz sposoby zarządzani awejsciami analogowymi,
dostęp i jak je oprogramować.
8.3
„Thermistor Demo” LabView Project
http://youtu.be/xi0VIpGpf4w  02:28,
NImyRIO: Thermistor Demo
- Walk Through the “Thermistor demo” LabView Project
poznasz zasady projektowania interfejsu z termistorem, demo termistora, możesz spróbować zalecanych
modyfikacji schematu blokowego Main.vi:
1) Dodaj niezbędne obliczenia do zamiany zmierzonej temperatury na stopnie Celsjusza; wyświetlanie
temperatury na dużym wskaźniku, wybierania opcji na FrontPanel. Skorzystaj z wbudowanego w Vis
Matematyka | Elementary | logarytm naturalny i
matematyki | wielomianu | wielomianu oceny.
Zastosuj wartości współczynników wielomianu
prezentowane we wcześniejszym filmie.
2) Zmień wyświetlacz do wyświetlania temperatury
na wyświetlający w stopniach Fahrenheita.
3) Utwórz logiczny wskaźnik porównywania: wskazań, kiedy zmierzona temperatura przekroczy (lub
spadnie) poniżej zadanego progu.
8.4
Pomysły integracji Projektu
Teraz, gdy wiesz, jak używać termistora rozważyć integrację z innymi urządzeniami w celu stworzenia kompletnego systemu, na przykład:







HandheldMeter (39)
Czujnik bezprzewodowy (40)
Data Logger (41)
ByWire kierowniczy (43)
Termometr cyfrowy (44)
Control System On-Off (51)
Stacja pogodowa (57)
8.5
Thermistors by National Instruments ~
charakterystyki termistorów, równanie termistora Steinhart-Hart:
http://zone.ni.com/reference/enXX/help/370466V-01/measfunds/thermistors
NTC Thermistors by Vishay ~
podstawy działania termistorów, kryteria wyboru,
projektowania obwodów i przykładowych zastosowań:
http://www.vishay.com/docs/29053/ntcintro.pdf
9 Fotokomórka
(Photocell)
Fotokomórka - jest wiele odmian tego elemntu: fotorezystor, fotodioda, fototranzystor, fotoogniwo, fotokomórka, jako lampa próżniowa itd.. W Projekcie
zajmiemy się wykonaniem z siarczku kadmu (CdS).
Taka fortokomórka to dwójnik (jak zresztą większość
z nich). Jej podstawowa cecha to zmiana rezystancji
wraz ze zmianą oświetlenia, zatem możemy ją zaliczyć
do kategorii fotorezystorów. Ta fotokomórka, reaguje
na promieniowanie elktromagnetyczne w zakresue widzialnym, czyli światło, o długości fali w zakresie od
400 nm do 700 nm (nm nanometrów 1 nm= 10-9 m).
Fotokomórka przedstawiona na na Rysunku 9-1 zmienia swoją rezystancję w zakresie wielu rzędów wielkości: od około 10 kΩ przy umiarkowanym oświetleniu,
mniej niż 100 Ω, przy intensywnym oświetleniu, a ponad 10 MΩ w ciemności. Fotoelemnty są bardzo
ważne w elektronicznych układach sterowania.
 Fotokomórka, API PDV-P9203,
http://www.advancedphotonics.com/ap_products/pdfs/PDV-P9203.pdf




Rezystor 10 kΩ
UPM Uniwersalną Płytkę Montażową,
PP Przewody Połączeniowe M-F (3 szt.)
Jasną diodę LED, jako oświetlacz, obserwuj, jaką
wartość rezystancji osiągnie fotokomórka przy bardzo intensywnym oświetleniu?
układu.
WSKAZÓWKI: dotyczące rozwiązywania problemów: Nie widzisz oczekiwanych rezultatów? Potwierdź prawdziwość poniższych zdarzeń:
9.2
1) Opisać zasadę działania fotokomórek, omówić ich
właściwości oraz zakres zastosowań,
2) Wyznaczyć rezystancję fotokomórki znając rezystancje dzielnika napięcia i parametry wejścia analogowego,
3) Dobrać optymalną wartość rezystora dzielnika napięcia dla najlepszej czułości i zakresu pomiaru.
9.1
Pokazy
działania wykonanego interfejsu fotokomórki dla NImyRIO.
Ze zbioru elementów StarterKit dla NImyRIO wybierz następujące składniki interfejsu:
Photocell
http://youtu.be/geNeoFUjMjQ  04:44,
Photocell
- Characteristic
- Measurements Techniques based on voltage divider,
poznasz charakterystyki wielu fotokomórek, techniki
pomiaru bazujące na dzielniku napięcia.
Measure Resistance with a Voltage Divider,
http://youtu.be/9KUVD7RkxNI  09:43,
33
Obwód interfejsu: Budując dzielnik napięcia z fotokomórką i rezystorem o stałej i stabilnej wartości otrzymasz skuteczny i łatwy w budowie układ interfejsu fotokomórki do NImyRIO. Umieszczenie fotokomórki w
górnej gałęzi dzielnika powoduje wzrost napięcia
zmierzonego przy większym oświetleniu.
Strona
Rysunek 9-1; Fotokomórka z zestawu StarterKit dla NimyRIO.
Teoria interfejsu
Rysunek 9-2
Measure Resistance
- Measure unknow resistance Rx with a voltage divider
and an analog input; maximize sensitivity and range.
dowiesz się, jak wyznaczyć rezystancję fotokomórki na
podstawie pomiarów dzielnika napięcia, jak optymalnie dobrać rezystancję R, osiągając maksymalną czułość pomiaru i zakres.
„Analog Input” Express VI
- Read one or more analog inputs with the Analog Input
Express VI.
dowiesz się, jak korzystać z wejścia analogowego za
pomocą Express VI i jak zmierzyć napięcia na wyjściu
dzielnika.
9.3
„Photocell Demo” LabView Project
http://youtu.be/jZQqsc5GmoY  03:07,
Photocell Demo
- Walk trough the „Photocell Demo” LabView Project
poznasz zasady projektowania Photocell demo, a następnie spróbuj te modyfikacje włączyć w schemat
blokowy Main.vi:
1) Dodaj logiczne sterowanie na FrontPanel, tak by
dzielnik napięcia umożliwiał Użytkownikowi wybór konfiguracji: jeden stan sterowania odpowiada
fotokomórce w dolnej gałęzi dzielnika napięcia,
podczas gdy drugi wybiera układ z fotokomórką w
górnej gałęzi tegoż dzielnika. Potwierdź, że modyfikacja działa poprawnie poprzez zamianę pozycji
fotokomórki i rezystora.
2) Tworzenie roomlights detektora z odpowiednim węzłem z Programowanie | Porównanie subpalette i
Boolean wskaźnik na FrontPanel. Dołącz funkcjonalność: ustawianie przez Użytkownika, czułości
progowej, jako elementu sterowania numerycznego na FrontPanel.
3) Wejścia analogowe nie są tak liczne jak wejścia cyfrowe, tworzyć te same "światła pokoju WŁĄCZ"
zachowania detektora, ale czy porównanie bezpośrednio na wejściu cyfrowym;
Resistive-Sensor Threshold Detector
http://youtu.be/TqLXJroefTA  09:21,
Threshold Detector
- Design a resistive-sensor threshold detector with minimal
external circuity by using knowledge of MImyRIO digital
input hardware.
dowiesz się więcej o procedurach projektowania,
długi i bardzo ważny wykłąd, powtórz go wielokrotnie i wracaj do niego.
http://digital-diy.com/general-electronics/269-photocell-tutorial.html
9.4
Photocells by Adafruit ~
to dobry przegląd fotokomórek w technologii CdS,
interesujących aplikacji, takich jak sterowanie silnikami na bazie oświetlenia, roboty nadążające po linii
światła, aplikacje z laserowym wskaźnikiem i przerywaczem ścieżki światła laserowego:
Pomysły integrowania Projektu
Teraz, gdy wiesz, jak korzystać z fotokomórki rozważ
integrację jej z innymi urządzeniami w celu utworzenia kompletnego systemu, na przykład:







Handheld Meter (39)
Data Logger (41)
Steer By Wire (43)
Czujnik skanowania (50)
Music Maker (55)
Stacja pogodowa (57)
9.5
Więcej informacji
http://learn.adafruit.com/photocells/overview
Photocell Tutorial by Digital DIY ~
kilka różnych obwodów wykrywania światła, zawierających podwójne fotokomórki, w tym układ działający jak bistabilny „zatrzask”:
http://digital-diy.com/general-electronics/269-photocell-tutorial.html
Strona
35
Photocell Tutorial by Digital DIY ~
to doskonały samouczek z wielu rodzajów obwodów
interfejsu dla wejść analogowych i cyfrowych:
10 Mikrofon elektretowy
(Elektret Microphone)
Mikrofon elektretowy, zastosujemy go w Projekcie,
jako czujnik do nagrywania sygnału akustycznego (audio) i monitor poziom hałasu. Mikrofony elektretowe
zapewniają dobrą wydajność przy niskich kosztach.
Wykorzystamy typ Chenyun CY-502. Mikrofon ten
pokazano na Rysunku 10-1. Przeznaczony jest on do
bezpośredniego podłączenia do wejścia karty dźwiękowej komputera przenośnego, można podłączyć go
bezpośrednio do wejścia AUDIO IN NImyRIO.
układu interfejsu i zalecanym sposobem połączeń pokazanym na Rysunku 10-2. Obwód interfejsu wymaga
bezpośredniego połączenia do wejścia AUDIO IN
NImyRIO.
Rysunek 10-3: pokazuje obwód przedwzmacniacza,
aby połączyć mikrofon elektretowy i AUDIO IN. NImyRIO AUDIO IN zapewnia zasilanie zarówno mikrofon elektretowy i obwód przedwzmacniacza. Opcjonalny rezystor 2,2 k podłączona do zasilania NImyRIO pięć V podwaja sygnału Pomieszczenie do _2
woltów
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
http://www.ni.com/academic/myrio/project-guidevis.zip Jeśli tego nie zrobiłeś wcześniej to rozpakuj pobraną zawartość w dogodnej lokalizacji twojego komputera.
 Otwórz Projekt: Electret microphone demo.lvproj zawarty w
podkatalogu: Discrete LED demo
Rysunek 10-1; Mikrofon elektretowy
z zestawu StarterKit dla NimyRiIO.
1) Omówić zasadę działania mikrofonu elektretowego, jego podstawowe właściwości, warunki
pracy,
2) Zastosować "phantom power" dostarczony przez
NImyRIO AUDIO IN do zasilania mikrofonu
elektretowego, oraz układ przesuwania impedancji
wykonany na JFET,
3) Zwiększyć wzmocnienie układu mikrofonowego,
stosując prosty obwód in-line przedwzmacniacza
zasilany z gniazda AUDIO IN NImyRIO.
 Spodziewaj się okna: Deployment Process (Proces
wdrażania) w nim przed startem VI, zobaczysz, w jaki sposób Projekt kompiluje i instaluje (pliki do pobrania) do NImyRIO.
(Zamknij po ukończeniu) ta opcja
wymusi na VI start automatyczny.
mikrofonu elektretowego dla NImyRIO.
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla sygnał akustyczny wykryty przez mikrofon i przetworzony przez
wykonany układ na dużym ekranie wirtualnego oscyloskopu. Spróbuj różne dźwięki: gwizdy, mowę, śpiew
lub inny dźwięk. Powinniście zobaczyć odpowiednią
falę na ekranie. Mikrofon należy ustawić dość blisko
badanego źródła dźwięku.
10.1 Pokazy
 Mikrofon elektretowy
Rysunek 10-2; Układ pokazowy interfejsu mikrofonu elektretowego, podłączonego do NImyRIO,
zalecany schemat połaczeń do gniazda AUDIO IN NImyRIOMXP
 Mikrofon jest podłączony do gniazda AUDIO IN,
zamiast sąsiedniego AUDIO OUT na NImyRIO.
10.2 Teoria Interfejsu
Obwód interfejsu: Mikrofon elektretowy Chenyun
CY-502 wytwarza monofoniczny (jednokanałowy) sygnał audio od części Volta do ponad Volta, w zależności od odległości i natężenie źródła dźwięku.
Electret Microphone
http://youtu.be/izJni0PM0bI  08:47,
Electret Microphone
- Chenyun CY-502 mic
- Principle of operation
- “AUDIO IN” equivalent circuit
- Preamplifier circuit
10.3 Podstawowe Modyfikacje
„Electret Mic Demo” LabView Project
http://youtu.be/kZoFwQRYz98  02:51,
Electret Mic Dem
- Walk-Through the
“Electret Mic Demo” LabView Project
Poznasz więcej zasad projektowania demo z mikrofonem, spróbuj tę modyfikację włączyć do bloku
Main.vi:
1) Dodaj wyświetlacz widma amplitudy w czasie rzeczywistym; używając wersji punkt po punkcie z
wbudowaną analizą amplitudy i fazy: Spectrum VI
znajduje się na Signal Processing | punkt po punkcie | Spectral subpalette.
37
poznasz podstawowe właściwości mikrofonu Chenyun CY-502, wykonanego dla zastosowań komputerowych, zakończonego wtykiem 3,5 mm Jack, mono
jednokanałowy, 100 Hz do 5000 Hz, wymaga zasilania
PhantomPower, właczany poprzez wejście AUDIO IN,
które zapewnia zasilanie mikrofonu elektretowego
oraz sprzęga sygnał AC. Wideo pokazuje również trzy
proste urządzenia audio, obwodu przedwzmacniacza,
(Rysunek 10-3), stosując ten układ, osiągamy współczynnik wzmocnienia ponad 100 razy, co znacznie poprawia czułość całego układu. Szczegółowo omówione układy i schematy przedwzmacniaczy.
Strona
Rysunek 10-3;
2) Dodaj VU głośności, licznik, który wyświetla intensywność sygnału; użyj wyjścia AC z wbudowanym AC & Szacow PtByPt VI DC znajduje się na
Signal Processing | punkt po punkcie | Sig Operacja subpalette.
3) Spróbuj zbudować z trzech komponentów proste
audio, układ przedwzmacniacza z rysunku 10-3, jeśli okaże się, że mikrofon elektretowy zapewnia
wystarczającą czułość dla aplikacji. Możesz zbudować ten tor na małym "perf" (płyty perforowane
płyty z tworzywa sztucznego z otworami wywierconymi na 0,1 ") z centrami gniazda na jednej stronie dla CY-502 i wtyczkę z drugiej strony; użyj
gniazda na wyjściu użyj kabla audio dołączonego
do NImyRIO. Opcjonalny rezystor 2,2 kΩ podłączcie do NImyRIO pięć Voltów podwaja zapas sygnału do 2 Voltów i maksymalizuje dostępną dla
sygnału AUDIO IN amplitudę z przetwornika analogowo-cyfrowego.
10.4 Pomysły integracji Projektów
Teraz, gdy wiecie, jak używać mikrofonu elektretowego rozważcie integrację z innymi urządzeniami w
celu stworzenia kompletnego systemu, na przykład:
 Handheld Meter (39)




Data Logger (41)
Steer By Wire kierowniczy (43)
Guitar Tuner (54)
10.5 Aby uzyskać więcej informacji
Computer Microphones by Hobby-Hour.com ~
tu znajdziecie opisy gniazd zasilania, przewodów i połączeń: końcówka-pierścień-tuleja dla Mikrofonów i
dźwiękowych kart komputerowych:
http://www.hobby-hour.com/electronics/computer_microphone.php
Electret Microphones by OpenMusic Labs~
jest doskonałe i bardzo szczegółowo pokazany i wyjaśniony wraz z zasadami działania:
http://www.openmusiclabs.com/learning/sensors/electret-microphones
Preamp to Electret Mic by Instuctables ~
proste i skuteczne przedwzmacniacze, aby podnieść
poziom napięcia do wymaganego poziomu:
http://www.instructables.com/id/Pre-amp-to-electret-mic
11 Brzęczyk - Głośnik
(Buzzer - Speaker)
Brzęczyk-Głośnik pokazany na Rysunku 11-1 (zwany
także czujnikiem elektromagnetycznym) generuje sygnały dźwiękowe w zakresie częstotliwości akustycznych. Cewka tego czujnika przeznaczona jest do zasilania napięciem 5 V i wówczas pobiera około 80 mA
prądu ze źródła. Gwarantuje to prosty sposób obsługi
głośnika. Obwód interfejsu głośnika dla NImyRIO
wykonamy wykorzystując tranzystor, bo potrzebna jest
większa moc do wysterowania jego cewki.
 Brzęczyk-głośnik, Soberton GT-0950RP3,
http://www.soberton.com/product/gt-0950rp3
 1N3064 dioda małej mocy,
http://www.fairchildsemi.com/ds/1N/1N3064.pdf
 Tranzystor NPN 2N3904,
http://www.fairchildsemi.com/ds/MM/MMBT3904.pdf
 Rezystor 1,0 k Ω
układu interfejsu brzęczyka-głośnika i zalecanym sposobem połączeń pokazanym na Rysunku 11-2. Obwód interfejsu z Brzęczykiem-Głośnikiem dla NImyRIO wymaga trzech połączeń do złącza B NImyRIOMPX.
1) Opisać zasadę działania brzęczyka-głośnika w
oparciu o cewkę wibrującą w polu magnetycznym
wraz z małą membraną,
1) Zasilanie 5 V  B/+ 5V (pin 1)
2) ZIEMIA Masa  B/GND (pin 6)
3) Brzęczyk-głośnik sterowanie głośnika 
B/PWM0 (pin 27)
 Otwórz Projekt: Buzzer-Speaker demo.lvproj zawarty w podkatalogu: Buzzer-Speaker demo
2) Wybrać tranzystor do sterowania pracą cewki
podłączonej do wyjścia cyfrowego NImyRIO,
3) Prawidłowo zabezpieczyć tranzystor sterujący
pracą cewki przed skokami napięcia, gdy tranzystor przełącza prąd (zbocze impulsu),
4) Zaprojektować obwód interfejsu do pracy z wyjściami cyfrowymi zawierającymi rezystory PullUp
lub PullDown.
11.1 Pokazy
brzęczyka-głośnika dla NImyRIO.
Oczekiwane rezultaty: Badany Brzęczyk-Głośnik powinien być wzbudzany impulsami o szerokości od 0% do
39
Strona
Rysunek 11-1; Brzęczyk-Głośnik
z zestawu StratKit dla NImyRIO.
UWAGA: Zauważ, że dwa zaciski twojego czujnika (brzęczyka-głośnika) nie są w „rastrze”
UPM, jednak, jako centrowane w dziesiątych
częściach cala, pasują one dobrze do dwóch
ukośnie-sąsiadujących otworów UPM.
Rysunek 11-2; Przykład Interfejsu brzeczyka-głośnika dla NImyRIO, schemat ideowy połączeń, zalecany przykłądowy montaż na UPM,
połącenia do złącza B NImyRIO.
100%. Zbadaj, w jaki sposób szerokość impulsu wzbudzającego wpływa, na jakość dźwięku przy różnych
częstotliwościach?
Utwórz sygnał alarmowy o dwóch barwach z logicznym sterowaniem na FrontPanel, jak go włączyć?
Discrete LED demo.lvproj
ponownie wróć do tego filmu z sekcji 2-3 aby dowiedzieć
się więcej jak zbudować oscylator dwustanowy:
11.2 Teoria interfejsu
Obwód Interfejsu: poznasz inne produkty Soberton
Inc. Powiązane z tematem brzęczyk-głośnik StarterKit
dla w NImyRIO:
http://www.soberton.com/products
41
WSKAZÓWKI: dotyczące rozwiązywania problemów: Nie widzisz oczekiwanych rezultatów?
 Tranzystor jest podłączony prawidłowo, zwróć
uwagę na zaokrąglenie kształtu tranzystora!
 Dioda jest podłączona prawidłowo:, gdy to nie jest
prawdą dioda nigdy nie dopuści do tego by badany
czujnik został zasilony napięciem wystarczającym do
prawidłowej jego pracy.
Strona
układu.
12 Silnik DC
(Motor DC)
Niskonapięciowy silnik prądu stałego, przykład pokazano na Rysunku 12-1, zapewnia wystarczającą moc
do napędu modeli pojazdów mechanicznych lub budowanych robotów przez małych fanów techniki i mechatroniki. Napięcie zasilania takich silniczków, jest
stosunkowo niskie, zwykle wynosi od 1,5 do 4,5 Voltów, ale prąd może być spory, nawet do setek miliamperów, co gorsza w niekorzystnych dla niego warunkach np. zablokowanie wału, lub rozruch silnika
mocno obciążonego, prąd rozruchowy może osiągać
wartości nawet kilku Amperów. Z tego powodu, jako
elementu bezpośrednio sterującego praca takiego silniczka użyjemy tranzystora mocy.
Na Rysunku 12-1 pokazano silnik DC (Direct Current
– Prąd Stały), z zestawu StarterKit dla NImyRIO.
5) Zaprojektować obwód interfejsu do pracy z cyfrowymi wyjściami, które zawierają PullUp lub PullDown.
12.1 Pokazy
Wykonaj kolejne kroki wiodące do pokazu prawidłowego działania wykonanego interfejsu
silnika DC dla NImyRIO.
 Silnik prądu stałego,
http://www.mabuchi-motor.co.jp/cgi-bin/catalog/e_catalog.cgi?CAT_ID=ff_180phsh_1N4001general-purposerectifier,
 1N4001 dioda ogólnego zastosowania,
http://www.vishay.com/docs/88503/1n4001.pdf
 ZVN2110A tranzystor MOSFET z kanałem typu n
w trybie wzmacniania,
http://www.diodes.com/datasheets/ZVN2110A.pdf
 ZVP2110A tranzystor MOSFET z kanałem typu p
w trybie wzmacniania,
http://www.diodes.com/datasheets/ZVP2110A.pdf
 IRF510 tranzystor mocy MOSFET z kanałem
typu n w trybie wzmocnienia,
Rysunek 12-1; Silnik z zestawu StarterKit dla NImyRIO
DC (Direct Current – Prąd Stały)NImyRIO.
1) Opisać zasadę działa komutatorowego silnika DC,
2) Określić wymagania dla tranzystora mocy sterującego pracą tego silnika w różnych warunkach obciążenia,
3) Określić warunki ochrony tranzystora sterującego
przed skokami napięcia na uzwojeniach silnika w
związku z powstawaniem, (back-EMF), gdy tranzystor załącza lub wyłącza prąd silnika,
4) Zaprojektować układ (oprogramowanie) przesuwania (zmiany) poziomu napięcia zasilania silnika
od 3,3 V do 5 V,
http://www.vishay.com/docs/91015/sihf510.pdf
 Rezystor 1,0 k Ω
układu interfejsu silnika prądu stałego i zalecanym
sposobem połączeń pokazanym na Rysunku 12-2.
Obwód interfejsu, wymaga czterech połączeń do złącza BNImyRIOMXP (rys. A-1):
1)
2)
3)
4)
Zasilanie 5 Voltów  B/+ 5V (pin 1)
Zasilania 3,3 Volta  B/+ 3.3V (pin 33)
Uziemienie  B/GND (pin 30)
Sterowanie silnikiem  B/DIO8 (pin 27)
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
Oczekiwane rezultaty: Kliknij przycisk stanu DIO
ustawiając wyjście cyfrowe w stan niski, wirnik twojego
silnika, powinien obracać się z dużą prędkością, następnie kliknij przycisk ponownie, aby zatrzymać pracę
silnika. Należy pamiętać, że aktywny stan obwodu interfejsu silnika to jest niski stan wyjścia sterującego NImyRIODIO.
układu.
 Potwierdź prawidłową orientację tranzystora - wykonaj schematy połączeń dla każdego tranzystora
szczególnie uważaj na to, że IRF510 ma pin bramki,
po stronie…a nie w środku tak jak MOSFET małej
mocy,
 Potwierdź prawidłową orientację prostownika, –
gdy on jest włączony w obwodzie interfejsu odwrotnie, to silnik nigdy nie osiągnie poziomu napięcia
niezbędnego do włączenia się.
12.2 Teoria Interfejsu
Obwód interfejsu: Silnik, (z którego korzystamy) wymaga w przybliżeniu 180mA prądu i około 3,3 V napięcia, bez obciążenia i ponad 1000mA prądu podczas
Ponieważ IRF510 bramka-źródło napięcia progowego
VGS (th) wynosi od 2 do 4, Te napięcia wyjściowego
NI myRIO DIO 3,3 V nie jest wystarczająca, aby włączyć IRF510. Dwa niskiej mocy MOSFET’Y w standardowym w standardowym układzie dostarczają inwertera logicznego CMOS przez akt zasilania 5 V, jako
poziom przesuwnika 3,3 do 5 V, w celu zapewnienia
napięcia IRF510 brama jest równa 0 V (z) lub 5 V (e).
DC Motor
http://youtu.be/C_22XZaL5TM  06:48,
DC Motor
- Motor characteristics
- Interface circuit design for unidirectional control
dowiesz się więcej o zasadach pracy silników i zasadach projektowania obwodów interfejsów do NImyRIO, w tym: jak dobierać tranzystor mocy by wytrzymał rozruch silnika w różnych warunkach obciążenia,
jakie jest znaczenie diody tłumiącej siłę elektromotoryczną samoindukcji, mamy bowiem do czynienia z napięciem back-EMF.
Na Rysunku 12-2: pokazano układ interfejsu silnika
prądu stałego do NImyRIO. Zalecany układ połączeń
złącza B do NImyRIOMXP. Zasilanie obwodu od 3,3do -5 V, wymagane zmiany to podłączenie interfejsu
do złącza z MSP, z rezystorami PullDown.
PWM Express VI
http://youtu.be/mVN9jfwXleI  02:40,
PWM Express VI
- Create a PWM Pulse-Width-Modulated waveform with
the PWM Express VI.
dowiesz się, jak korzystać z PWM Express VI by
utworzyć modulację szerokości impulsu prostokątnego sterującą w efekcie predkościa silnika DC.
„Motor Demo” LabView Project
http://youtu.be/UCqFck0CLpc  01:55,
Motor Demo
- Walk-Through the „Motor Demo” LabView Project
poznasz zasady projektowania Motor Demo, następnie
spróbuj te modyfikacje włączyć w schemat blokowy
Main.vi:
43
 Otwórz Projekt: Motor demo.lvproj zawarty w podkatalogu:
Motor demo
pracy z maksymalną wydajnością! – To trzy razy więcej
niż maksymalny prąd ze wszystkich trzech złączy NImyRIO. Utyku silnika z powodu przeciążenia lub blokowanie żądań wirnika nawet większy prąd, ponieważ
wartości rezystancji silnika, jest mniejszy niż 1Ω. Z
tych powodów IRF510 n-kanałowy wzmocnienie powerMOSFET służy, jako wysokiej bieżącej półprzewodnikowy przełącznik do obsługi silnika.
Strona
Rysunek 12-2; Układ pokazowy interfejsu silnika pradu stałego dla NImyRIO;
zalecany schemat połaczeń do gniazda B NImyRIOMXP
1) Utwórz układ pracy silnika o zmiennej prędkości,
uwzględniając poniższe:
 Zamień istniejący cyfrowego wyjścia ekspresowe VI
z PWM Express VI. Wybierz kanał PWM, jako
B/PWM0, tego samego złącza jak pin B/DIO8 (27
pin). Wybierz pozostałe opcje w oknie dialogowym,
tak, że zarówno częstotliwość oraz cykl pracy są dostępne, jako wejścia,
 Utwórz wskaźniki suwaków na FrontPanel dla każdego z nich; kliknij prawym przyciskiem myszy na
każdą kontrolkę i wybierz "Widoczne elementy" i
"Digital Display",
 Kliknij prawym przyciskiem myszy na kontrolę częstotliwości, wybierz opcję "Scale", a następnie "mapowanie", i wybierz "logarytmiczna". Ponadto, kliknij
dwukrotnie górną granicę swojej regulacji częstotliwości i wprowadź wartość "40000", a następnie podobnie ustaw dolną granicę na wartość "40." Eksperymentuj zarówno w cyklu jak i częstotliwości. Jakie
częstotliwości minimalizuje dźwiękowy PWM i maksymalizuje zdolność do tworzenia bardzo niskich
prędkości silnika? Co możesz powiedzieć o ponownym uruchomieniu silnika po zatrzymaniu? Jeśli
masz amperomierz DMM podręczny, możesz ob-
wania silnika i zasilania + 5V. Silnik powinien pozostać wyłączony, gdy NImyRIO pierwsze uprawnienia
lub po wykonaniu resetu myRIO.
2) Włóż dealwith dodatkowy kod na fakt, że interfejs
sterowania silnikiem jest aktywny-niski. Oznacza
to, że chcesz, 0% cyklu pracy, aby włączyć silnik
wyłączony, zamiast causingmaximumspeed jak ma
to miejsce teraz.
12.3 Pomysły integracji Projektu
3) Dodaj logiczną kontrolę panelu przedniego, gdy
silnik jest włączony. Próby z użyciem Select węzeł
zgodnie z programowaniem | Porównanie subpalette ustawić cykl albo 0 lub wartości sterowania
cyklem pracy panelu przedniego.
 Obrotomierz (49)
 Control System On-Off (51)
Należy zauważyć, że ten motor jest ze względu na
wewnętrzny rezystor PullDown. Teraz przeciwdziałaj
efektowi rozwijanej wewnętrznej z zewnętrzną 4,7 kΩ
rezystor podciągający podłączony między linią stero-
12.4 Więcej informacji…
Brushed DC silnik Podstawy byMicrochip~
Dowiesz się więcej o zasadach działania silnika prądu
stałego, układów napędowych, sterowania kierunku z
H-bridge i kontroli prędkości z czujników Halla, jak
sprzężenie zwrotne:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00905B.pdf
45
4) Odłączyć przewód sterowania silnika i ponownie
podłączyć do C/PWM0 (pin 14) onMSP Connector C; dostosuj VI w odniesieniu do tego kanału,
Teraz, gdy wiesz, jak korzystać z silnika prądu stałego
możesz rozważyć integrację z innymi urządzeniami
do tworzenia a kompletnego systemu, na przykład:
Strona
serwować prąd silnika w różnych warunkach obciążenia mechanicznego, w tym na wolnym biegu i podczas „start-up”.
13 Enkoder obrotowy
(Rotary Encoder)
Enkoder obrotowy, znany również, jako enkoder kwadratowy, to połączenie funkcjonalne pokrętła mechanicznego i dwóch przełączników, które otwierają i zamykają obwód elektryczny w naprzemienny sposób
podczas obrotu wałkiem pokrętła. Kąt i kierunek obrotu pokrętła można określić dekodując odpowiednio
przebiegi przełączania. Na Rysunku 13-1 pokazano
enkoder obrotowy z zestawu StarterKit dla NImyRIO.
13.1 Pokazy
enkodera obrotowego dla NImyRIO.
 Enkoder obrotowy,
http://www.mantech.co.za/Datasheets/Products/F11E.pdf
 Rezystor 10 kΩ (2szt.)
 Dyskowy, ceramiczny kondensator, oznaczony:
"103" (2 szt.), o pojemności 0,01 μF,
Zbuduj obwód interfejsu: Zapoznaj się ze schematem układu interfejsu i zalecanym sposobem połączeń pokazanym na Rysunku:
13-2. Obwód interfejsu z pojedynczą LED, wymaga
dwóch połączeń do złącza A i trzech połączeń do
złącza B  NImyRIOMXP (Rysunek: A-1), razem
wymaga on pięciu połączeń:
Rysunek 13-1; Enkoder obrotowy
1) Omówić podstawowe pojęcia związane z enkoderami obrotowymi, jak działają?:
 Wyjaśnić jak powstają przebiegi prostokątne dla
wyjść: A i B i co z tego wynika,
 Wyjaśnić jak działają wbudowane w NImyRIO
wejścia i połączenie z LabView VI, wskazujące
liczbę zliczeń (określającą pozycję) i kierunek obrotu,
 Jak działa obwód zapewniający niezawodną
pracę enkodera.
2) Podłączyć obrotowy enkoder do "wspólnej" końcówki pracy dla wejść cyfrowych, która obejmuje
wszystkie PullUp lub PullDown rezystory.
WSKAZÓWKA: Szczypcami delikatnie spłaszcz
dwa zaczepy po obu stronach enkodera obrotowego, tak żeby możliwe było osadzenie go
równo na powierzchni UPM.
1) Enkoder A  B/ENC. A (pin 18)
2) Enkoder A  B/DIO0 (pin 11)
3) Enkoder B  B/ENC.B (pin 22)
4) Enkoder B  B/DIO1 (pin 13)
5) Enkoder COM  B/GND (pin 20)
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: Rotary Encoder demo.lvproj zawarty w podkatalogu: Rotary Encoder demo
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla stany przełącznika enkodera A i B, jako otwarte lub zamknięte. Obracaj powoli w prawo wał enkodera i obserwuj kolejność: 'A' stanów przełącznika zamknięty ze stanu przełącznika "B" otwarte, a następnie zarówno zamknięte,
Strona
47
Rysunek 13-2; Układ pokazowy interfejsu enkodera obrotowego, zalecany schemat połaczeń do gniazda B NImyRIOMXP,
schemat ideowy połączęń, oraz wygląd układu na płytce UPM.
a następnie A otwarte B zamknięte, a na końcu zarówno ponownie otwórz oba. Należy również zauważyć, że oba przełączniki są otwarte, gdy wał enkodera
jest w spoczynku w jednej z dwunastu pozycji odprężenia. Obracając wał w kierunku przeciwnym do ruchu
wskazówek zegara, powinieneś zaobserwować podobną sekwencję, ale z pierwszym przełącznikiem B
zamknięcia.
Demo VI utrzymuje również licznik z przejściami przełącznika / B i powinien zwiększyć przez cztery liczy się
dla każdego kliknięcia enkodera w kierunku ruchu
wskazówek zegara i ubytku przez cztery liczby dla każdego kliknięcia w kierunku przeciwnym do ruchu
wskazówek zegara. Wskaźnik na przednim panelu wyświetla również kierunek przeciwny. Kliknij Reset,
kontrolę licznika, aby skasować licznik na zero; kliknij
ponownie, aby kontynuować liczenie.
Kliknij przycisk: Stop lub naciśnij klawisz Esc, aby zatrzymać VI i zresetować NImyRIO; reset powoduje
powrót NImyRIO do trybu początkowego, czyli ustawień startowych. Nie muszą być zawsze same zera lub
same jedynki. RESET, to powrót do stanu początkowego układu.
 Używasz złącze B NImyRIOMXP, a końcówki są
odpowiednio połączone i zapewniają stykom kontakt.
Obwód interfejsu: Enkoder obrotowy konwertuje
ruch obrotowy wału na parę odwzorowań otwieraniazamykania przełącznika znanego, jako kodowanie
kwadratury. Parę przełączników enkodera o nazwie A
i B podłączcie bezpośrednio do jednego z czterech
wejść NImyRIO dzielonych z standardowego wejścia/wyjścia cyfrowe DIO. Koder ekspresowe VI dekoduje wzorców przełączania do produkcji wartość
licznika, a także kierunku przeciwnym. Wyjścia te
wskazują względną pozycję obrotową wału kodera od
ostatniegothe licznika została zainicjowana.
UWAGA: Dodatkowe połączenia do B i
B/DIO0 / DIØ1 zapewniają inny sposób obserwowania Rysunek 13-2: Układ demonstracyjny dla enkodera: schemat zalecany układ
UPM i połączenie do złącza B NImyRIOMXP
Rotary (Quadrature) Encoder
http://youtu.be/CpwGXZX-5Ug  10:06,
Rotary Encoder
- Operating priniciples
- Quadrature encoding
- Interface circuit design
- Switch debouncing
dowiedzieć się więcej o zasadach działania obrotowych
enkoderów, ich pracy, generowanych przebiegach,
kwadratury produkowane przez przełączniki A i B, interfejsów, techniki złączy NImyRIOMXP i MSP i zajmujące jest pozbycie się odbić sygnału, gdy przełącznik „łaczy”, jak pomijać przyczyny błędnego dekodowania przebiegów podczas przełączania.
13.3 Podstawowe modyfikacje
„Rotary Encoder Demo” LabView Project
http://youtu.be/nmGlRqhQ6Rw  03:14
Rotary Encoder Demo
- Walk-through the
„Rotary Encoder Demo” LabView Project
poznasz zasady projektowania Rotary Encoder
Demo, następnie spróbujesz te modyfikacje włączyć
do bloku Main.vi:
1) Tymczasowo odłącz dwa kondensatory z obwodu, usuwając tym samym obwód przełącznika.
Eksperymentuj z różnymi prędkościami obrotowymi wału i sprawdzić, czy można zaobserwować
jakąś relację między prędkością obrotową i błędami liczenia. Wymień kondensatory i sprawdzić,
czy można spowodować jakieś błędy zliczania. Jeśli występuje - należy pamiętać, że każdy odprężenie (kliknięcie) odpowiada czterem kontaktom.
2) Na FrontPanel utwórz wskaźnik, wyświetlający
liczbę pełnych obrotów wału enkodera.
3) Dodaj przycisk na pokładzie (myRIO | Onboard
| Przycisk ekspresowe VI w inny sposób, aby zresetować wartość licznika.
4) Dodaj dwa przewody, użyj przycisku w dekoderze. Teraz wiesz, jak wykorzystać enkoder. Możesz rozważyć integrację z innymi urządzeniami w
 Steer By Wire (43)
Quadrature Encoder Velocity and Acceleration Estimation with
CompactRio and LabView FPGA by National Instruments ~
to dobry przegląd enkoderów kwadraturowych:
http://www.ni.com/white-paper/3921/en
http://www.robotroom.com/Counter5.html
http://hifiduino.wordpress.com/2010/10/20/rotaryencoder-hw-sw-no-debounce
Rotary Encoder: H/W, S/W or No Dubonce? By HiFiDUINO
~
49
ładna dyskusja obrotowego przełącznika enkodera w zastosowaniach problemowych, rozwiązań sprzętowych i programowych:
Strona
Quadrature Encoding in Rotary Encoder by Robot Room ~ okazja
by spojrzeć do wnętrza enkodera, można lepiej zrozumieć,
jak on działa, zobaczcie także strony sąsiednie:
14 Przerywacz optyczny
(Photointerrupter)
Przerywacz optyczny popularnie zwany bramką optyczną, jest kombinacją nadajnika: LED emitującej
światło w zakresie podczerwonym a więc niewidocznym dla oka, oraz odbiornika, a więc czujnika fotooptycznego diody odbierającej promieniowanie podczerwone. Jeśli w wiązkę światła emitowanego wprowadzimy przesłonę, to układ bramki optycznej wykaże
przerwę wiązki. Podstawowe zastosowanie bramki optycznej to pozycjonowanie, pomiar prędkości, oraz
różne kombinacje tych pomiarów głównie oparte na
pomiarze czasu. Na rysunku 14-1. Pokazano bramkę
optyczną z zestawu StarterKit dla NImyRIO
 Przerywacz optyczny (bramka optyczna),
http://sharpmicroelectronics.com/download/gp1a57hr-epdf
 Rezystor 470 Ω
układu interfejsu foto przerywacza i zalecanym sposobem połączeń pokazanym na Rysunku 14-2.
Obwód interfejsu foto przerywacza, wymaga trzech
połączeń do złącza B  NImyRIOMXP (rys. A-1):
1) Zasilanie + 5V B/+ 5V (pin 1)
2) Masa B/GND (pin 6)
3) Wyjście bramki optycznej B/DIO0 (pin 11)
Uruchom pokaz VI:
Rysunek 14-1; Bramka optyczna
1) Dobrać wartość rezystora ograniczającego prąd
dla emitera podczerwieni,
2) Zastosować podstawowe oprogramowanie do wykrywania zbocza impulsu i zliczania przerwań
wiązki w bramce optycznej.
14.1 Pokazy
bramki optycznej dla NImyRIO.
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: Photointerrupter demo.lvproj zawarty w podkatalogu: Photointerrupter demo
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla stan wyjścia bramki optycznej i liczbę zdarzeń zarejestrowanych. Normalny stan wyjścia powinien być wysoki.
Przerwij ścieżkę optyczną bramki np. nieprzezroczystą
kartką papieru, palcem lub czymkolwiek. Jak bardzo
trzeba zakryć emiter bramki by przerwać (uruchomić)
licznik zdarzeń?
Rysunek 14-2; Układ pokazowy interfejsu przerywacza optycznego;
51
Strona
układu.
 Wartość rezystora wynosi około 470 Ω, rezystor
(żółto-fioletowo-brązowy) i nie jest to rezystor 470
kΩ (żółto-fioletowo-żółty).
Obwód interfejsu: W bramce optycznej podczerwona
LED fotoemitera jest umieszczona po jednej stronie
szczeliny, a fotodetektor z obwodami dopasowującymi
sygnał po drugiej stronie. Na wyjściu normalnie jest
pięć woltów i napięcie to spada do zera woltów, gdy
ścieżka optyczna jest zablokowana. Wyjście bramki
optycznej może być podłączone bezpośrednio do każdego wejścia cyfrowego złącza NImyRIO(MXP lub
MSP).
Photointerrupter
http://youtu.be/u1FVfEvSdkg  04:58,
Photointerrupter
- Characteristics
- Applications
- Interface circuit design
14.3 Podstawowe Modyfikacje
„Photointerrupter Demo” LabView Project
http://youtu.be/yuzNb1ZDbv4  03:21,
Photointerrupter Demo
- Walk-through the
„Photointerrupter Demo” LabView Project
poznasz zasady projektowania prototypowych układów z bramką optyczną, spróbujesz dodać poniższe
modyfikacje do kodu Main.vi:
1) Dodaj na FrontPanel wskaźnik LED Express VI
(myRIO | Onboard subpalette), jako wskaźnik
stanu zbocza impulsu na wyjściu bramki optycznej (AND bramka). Upewnij się, że LED krótko
miga, po zablokowaniu ścieżki bramki optycznej.
2) Pomiar i wyświetlanie czasu, jaki upłynął pomiędzy zdarzeniami: przerwanie ścieżki – wykorzystaj
czas, jaki upłynął (Elapsed Time) Express VI
(Programming | Timing subpalette) wewnątrz
struktury przypadek selektora z terminala podłączonego do wyjścia detektora krawędzi.
14.4 Pomysły integrowania Projektu
ponasz charakterystyki bramki optycznej, cechy
bramki optycznej, szczegóły napięć wyjściowych i wymagań dotyczących doboru wartości rezystora ograniczającego dla emitera (nadajnika) podczerwieni LED,
zastosowania, wymagania obwodu interfejsu do NImyRIO.
Teraz, kiedy już wiesz jak można podłączyć bramkę
optyczną do NImyRIO, warto rozważyć integrację z
innymi urządzeniami w celu utworzenie większego
kompletnego systemu. Na przykład:
Digital input low-level VIs
http://youtu.be/4nzr7THqU8U  04:08,
Jak podłączyć bramkę optyczną by powstał układ do
gromadzenia danych? Przegląd różnych sposobów wykorzystania bramki optycznej do pomiarów: upływu
czasu i prędkości, znajdziesz tutaj:
Digital input subVIs
- Read one or more digital inputs with the low-level
Digital Input subVIs.
Poznasz jak stosować niskopoziomowe oprogramowanie do obsługi wejść cyfrowych NImyRIO, za pomocą Digital Input subVIs.
 Obrotomierz (49)
http://vernier.com/til/1623
Zamieniając przełączniki mechaniczne na bramki optyczne, w układach maszyn i obrabiarek, można znacznie poprawić niezawodność i żywotność sprzętu.
http://machinedesign.com/archive/switch-tips-photointerrupter-switches
15 Czujnik z efektem Halla
(Hall – Effect Sensor)
Efekt Halla, pozwala w elegancki sposób wykrywać
pole magnetycznego. Czujnik Halla (Hallotron) wytwarza napięcie proporcjonalne do natężenia pola magnetycznego, w którym go umieścimy. Popularne są dwa
typy czujników Halla: cyfrowe lub analogowe. Pierwsze wytwarzają sygnały binarne i mogą być stosowane
do wykrywania obecności, zliczania, pomiaru prędkości, drugie wytwarzają sygnały analogowe i mogą odwzorowywać natężenie pola magnetycznego. Na Rysunku 15-1 pokazano typowy czujnika Halla.
 US1881 Czujnik Halla typ “latch” (zatrzask),
http://www.melexis.com/Hall-Effect-SensorICs/Hall-Effect-Latches/US1881-140.aspx
 0,1 μF ceramiczny dyskowy kondensator, oznaczony: "104",
 Przerywacz optyczny (bramka optyczna),
http://sharpmicroelectronics.com/download/gp1a57hr-epdf
 Rezystor 470 Ω
układu interfejsu i zalecanym sposobem połączeń pokazanym na Rysunku 15-2. Obwód interfejsu czujnika
z efektem Halla, wymaga trzech połączeń do złącza B
 NImyRIOMXP (rys. A-1):
1) Zasilanie + 5V! B/+ 5V (pin 1)
2) Masa! B/GND (pin 6)
3) Wyjście czujnika Halla! B/DIO0 (pin 11)
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
Jeśli tego nie zrobiłeś wcześniej to rozpakuj pobraną
zawartość w dogodnej lokalizacji twojego komputera.
1) Omówić efekt Halla, warunki powstawania, zastosowanie,
 Otwórz Projekt: Hall-Effect Sensor demo.lvproj zawarty
w podkatalogu: Hall-Effect demo
2) Omówić dwa rodzaje zachowań czujników z efektem Halla (zatrzaskowych i przełączających)
 Rozwiń przycisk hierarchii (znak plus), dla obiektu
myRIO, następnie podwójnym kliknięciem otwórz:
Main.vi.
15.1 Pokazy
 Uruchom VI: klikając przycisk: Run na pasku narzędzi lub naciskając kombinację klawiszy: <Ctrl + R>.
bramki optycznej dla NImyRIO.
 Spodziewaj się okna: Deployment Process (Proces
wdrażania) w nim przed startem VI, zobaczysz, w
53
3) Podłączyć czujnik z wyjściem typu open-collector
(otwarty kolektor) do wejść cyfrowych z rezystorami PullUp do złącza MXP lub rezystorami PullDown złącze MSP NImyRIO.
Strona
Rysunek 15-1; Czujnik Halla,
Rysunek 15-2;Układ pokazowy interfejsu czujnika z efektem Halla, zalecany schemat połaczeń do gniazda B NImyRIOMXP
jaki sposób Projekt kompiluje i instaluje (pliki do pobrania) do NImyRIO.
magnesu. Ile odrębne biegun lokalizacje można wykryć
na magnes? W answermay zaskoczyć!
układu.
Oczekiwane rezultaty: Program demo VI wyświetla stan
wyjścia czujnika Halla i ostatniego bieguna magnetycznego (na północ lub południe) stosuje się do zaznaczonej strony. Układ scalony US1881 zachowuje się
jak zatrzask, co oznacza, że niemagnetycznej pole
przeciwnym biegunie należy zastosować, aby odwrócić
zatrzask do stanu przeciwnego. Znajdź jak najwięcej
jak to możliwe magnesy - Magnesy na lodówkę dobrze
działać - i eksperymentować z czułości czujnika (jak
blisko jestthe magnes trzeba być, aby odwrócić stan),
jak również miejsce na północ i południowy biegun
 Prawidłową orientację czujnika w obwodzie interfejsu US1881!, Sprawdź patrząc z przodu na VDD
masz po lewej stronie lewej, w środku (ziemia) masę,
a wyjście po prawej.
Obwód interfejsu: Elektrony przemieszczające się, w
poprzecznym do kierunku ich ruchu polu magnetycznym, oddziaływają z nim. Zatem przepuszczając prąd
elektryczny, przez przewodzącą płytkę umieszczoną w
polu magnetycznym, zaobserwujemy ciekawe zjawisko: elektrony mają tendencję do odchylania się na bok
płytki, pozostawiając ładunki dodatnie po jej drugiej
stronie. Efekt ten, jako pierwszy wykrył amerykański
fizyk Edwin Herbert Hall w 1879 roku, na cześć odkrywcy nazywamy go Efektem Halla.
Kompletny czujnik wykorzystujący efekt Hall‘a
US1881 wykrywa przemieszczanie się ładunków elektrycznych i wytwarza na wyjściu napięcie Halla, ma
wbudowany wzmacniacz, kształtuje odpowiednio to
napięcie, wskazuje mierzony rodzaj bieguna magnetycznego, jako stan wyjścia open-drenowego odpowiedniego poziomu dla wejść cyfrowych. Jest układem
scalonym, a nie tylko prostym czujnikiem.
Hall-Effect Sensor
http://youtu.be/T9GP_cnz7rQ  09:47,
Hall-Effect Sensor
- Hall-Effect principle
- Hall latching sensor
- Interface circuit design.
poznasz podstawy efektu Halla, różne rodzaje zachowań czujników z efektem Hall’a, z wyjściem zatrzaskowym, przełączające, liniowe, oraz techniki tworzenia
obwodów interfejsu do NImyRIO.
Digital Input Low-Level VIs
youtu.be/4nzr7THqU8U  04:09,
Digital input subVIs
- Read one or more digital inputs with the low-level
Digital Input subVIs.
dowiesz się więcej na temat jak określić stan czujnika
Halla, korzystającego z niskopoziomowego wejścia cyfrowego i VIs.
Hall-Effect Sensor Demo
http://youtu.be/BCJLg-WbIK4  02:35,
Hall-Effect Sensor Demo
- Walk-Through the
“Hall-Effect sensor Demo”
-LabView demo Project.
z niej dowiesz się więcej na temat zasady projektowania układów z czujnikiem Halla, następnie spróbuj
dodać poniższą modyfikację do projektu: Main.vi:
1) Do Express VI dodaj na płycie wskaźnik LED
(myRIO | Onboard subpalette) określający stan
wyjścia czujnika Halla.
Teraz, gdy już wiesz, jak zastosować czujnik z efektem Halla możesz rozważyć integrację tego projektu z
innymi urządzeniami w celu utworzenia kompletnego
systemu, na przykład:




Miernika ręcznego (HandheldMeter) (39)
Czujnik bezprzewodowy (Wireless Sensor) (40)
Wprowadzanie danych (Data Logger) (41)
Sterowanie po kablu (Steer by Wire) (43)
Co to jest efekt Halla? Zajrzyj np. na stronę melexis.com s zawiera ona doskonałą animację zjawiska
przemieszczania się ładunków w polu magnetycznym.
http://www.melexis.com/Assets/What-is-the-HallEffect-3720.aspx
Przewodnik na stronie melexis.com, zawiera ciekawe
aplikacje z wykorzystaniem efektu Halla. Znajdziesz
tam działania: przełącznika, czujnika zbliżeniowego,
przerywającego, wykrywającego obroty, przycisku
(włącz - wyłącz), przepływomierza, wykrywacza poziomu cieczy, komutatora silnika bez szczotkowego
DC i wiele innych; zawiera szczegółowe omówienia
ich właściwości magnetycznych:
http://www.melexis.com/Assets/Hall-ApplicationsGuide--3715.aspx
Niezwykłe przykłady działania czujników korzystających z efektu Halla pokazano na bildr.org. Ten wideo-pokaz objaśnia trzy typy czujnika Halla: zatrzaskowy, przełączający i pracujący w trybie liniowym:
http://bildr.org/2011/04/various-hall-effect-sensors
55
Rysunek 15-2: Przedstawia obwód interfejsu dla badania efektu Halla: zalecany układ i połączenia do złącza
MPX B NImyRIO Connector B.
Strona
Część I: NImyRIO StarterKit
16 Czujnik z efektem piezoelektrycznym
(Piezoelectric – Effect Sensor)
Czujnik z efektem piezoelektrycznym, swoją konstrukcją przypomina „kanapkę” z materiału piezoelektrycznego włożonego pomiędzy dwoma płytkami - elektrodami. Odkształcając czujnik powodujmy przemieszczanie ładunków elektrycznych, pojawiających się na
elektrodach. W efekcie pomiędzy nimi powstaje mierzalne napięcie, podobnie jak na równoległych okładkach kondensatora. Łącząc: czujnik piezoelektryczny
poprzez wzmacniacz napięcia do NImyRIO otrzymamy bardzo przydatny układ elektroniczny do wykrywania wstrząsów i wibracji. Na Rysunku 16-1, pokazano czujnik z efektem piezoelektrycznym z zestawu
StarterKit dla NImyRIO.
http://www.://www.vishay.com/docs/45171/kseries.pdf
 Dyskowy kondensator ceramiczny, oznaczenie
"102", o pojemności 0,001 μF
http://www.vishay.com/docs/45171/kseries.pdf




Rezystor 10MΩ
Rezystor 10 kΩ (2 szt.)
UPM Uniwersalną Płytkę Montażową,
Zbuduj obwód interfejsu: Zapoznajcie się ze schematem układu interfejsu i zalecanym sposobem połączeń pokazanym na Rysunku 16-2. Obwód interfejsu
czujnika z efektem piezoelektrycznym, wymaga
trzech połączeń do złącza BNImyRIOMXP (rys.
A-1):
1) Zasilanie: + 5V B/+ 5V (pin 1)
2) Masa B/GND (pin 6)
3) Wyjście czujnika B/AI0 (pin 3)
Rysunek 16-1; Czujnik piezoelektryczny
z zestawu StarterKIt dla NImyRIO.
1) Opisać efekt piezoelektryczny,
2) Zaprojektować przetwornik: ładunek-napięcie dla
obwodu interfejsu dla wejścia analogowego.
3) Ustawić wzmocnienie konwertera: ładunek-napięcie, dla różnych aplikacji, w tym czujnika ugięcia i
wysokoczułego czujnika drgań - wstrząsów.
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: Piezoelectric-Effect Sensor.lvproj zawarty w
podkatalogu: Piezoelectric-Effect Sensor demo
16.1 Pokazy
 Uruchom VI: klikając przycisk Run na pasku narzędzi lub
działania wykonanego interfejsu czujnika
z efektem piezoelektrycznym dla NImyRIO.
 Czujnik piezoelektryczny film z serii DT,
http://meas-spec.com/product/t_product.aspx?id=2478
 AD8541 rail-to-rail wzmacniacz zasilany asymetrycznie,
Rysunek 16-2;
układu.
57
uderzmy czujnik, powinniśmy zaobserwować zanikającą sinusoidę. Możecie wykonać eksperyment, w celu
określenia czułości czujnika, to znaczy:, jakie jest najdelikatniejsze zaburzenie, które nadal rejestruje wyświetlacz?
Strona
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla sygnał występujący na wyjściu wzmacniacza czujnika piezoelektrycznego. Wizualizacja przypomina ekran dużego
oscyloskopu. Zauważmy, że napięcie to jest stałe i wynosi około 2,5 Volta. Naciskając delikatnie czujnik piezoelektryczny zobaczymy odpowiadającą temu odchyleniu zmianę napięcia na jego wyjściu. Zwróćmy
uwagę, że odchylając delikatnie czujnik w jedną, a potem w przeciwną stronę powodujemy zmianę kierunku
powstającego napięcia. Kolejne obserwacje, delikatnie
 Okablowanie wzmacniacza operacyjnego jest
zgodne wyprowadzeniem końcówek dla układu scalonego AD8541,
 Wybrano poprawnie złącze B MXP i prawidłowo
wykonano połączenia do wymaganych kontaktów.
Obwód interfejsu: Czujnik piezoelektryczny przy zginaniu działa podobnie do pompy ładunków (źródło
prądu). Obwód interfejsu jest m.in. przetwornikiem ładunek-napięcie, którego podstawą jest wzmacniacz
operacyjny.
Przestudiuj dokładnie lekcję wideo:
Piezoelectric Sensor
http://youtu.be/dHaPUJ7n-UI  5:12,
Piezo Sensor
- Construction
- Piezoelectric Effect
- Ciruit symbols
- Charge amplifier interface circuit.
dowiesz się więcej o konstrukcji czujnika z efektem
piezoelektrycznym, efekcie piezoelektrycznym,
o przetworniku ładunek – napięcie, o wyborze kondensatora do sterowania sprzężeniem zwrotnym,
określającego czułość całego układu z czujnikiem piezoelektrycznym.
Przestudiuj dokładnie wideo:
„Piezoelectric-Effect Sensor Demo” LabView Project
http://youtu.be/b1me4f-3iOE%20  2:53,
Piezoelectric Effect Sensor Demo
- Walk through the
„Piezoelectric-Effect Sensor Demo” LabView Project.
poznasz zasady projektowania układów stosujących
czujniki z efektem piezoelektrycznym, spróbuj dodać
poniższą modyfikację do projektu: Main.vi:
1) Do Express VI dodaj na FrontPanel wskaźnik
LED (myRIO | Onboard subpalette) wskazujący
„podbicia” korzystając z Programming | Comparison | In Range and Coerce VI tak by zmusić go
(VI) w górnej granicy zakresu testu dolnego limitu
dla wejścia analogowego.
Czytaj VI.
Upewnij się, że po delikatnym trąceniu czujnika LED
krótko miga. Chcąc zwiększyć czułość czujnika, wypróbuj jedną lub więcej z następujących metod:
Zwiększ wzmocnienie konwertera ładunek – napięcie,
zwiększając kondensator sprzęgający 10x do 100 pF.
Kliknij prawym przyciskiem myszy na WaveFormChart osi Y, wybierz tryb AutoScaling i obserwuj
minimalne, maksymalne i spoczynkowe wartości sygnału z czujnika. Użyj tej informacji do precyzyjnego
ustawienia wartości progowych i zmuś VI by to zrobił.
Dodaj do płytki czujnika niewielką masę, (jako klej dobrze nadaje się modelina). Postaraj się, aby wskaźniki
wykrywały najmniejsze zakłócenia, choćby takie jak
delikatne pukanie w stół.
16.4 Pomysły integracji projektu
Teraz, gdy już wiesz, jak używać czujnik z efektem piezoelektrycznym możesz rozważyć integrację tego projektu z innymi urządzeniami w celu utworzenia kompletnego systemu, na przykład:
 Czujnik bezprzewodowy (40)
 Data Logger (41)
16.5 Aby uzyskać więcej informacji
O podstawach piezoelektrycznego wykrywania wstrząsów i drgań czujnikami Digi-Key TechZone, wykrywaniu nadmiernych wstrząsów i wibracji, które mogą
spowodować uszkodzenie sprzętu znajdziesz więcej
informacji tutaj:
http://www.digikey.com/us/es/techzone/sensors/resources/articles/fundamentals-of-piezoelectric-sensors.html
Zabezpieczenie roweru przed kradzieżą, schematy obwodów proponowane przez wykonanych na bazie
tego samego czujnika piezoelektrycznego ze StarterKit
dla NImyRIO tutaj:
http://circuitsstream.blogspot.com/2013/05/bicycle-anti-theft-alarm-circuit-diagram.html
Warunki sygnałowe dla czujników piezoelektrycznych.
Zasady działania czujników piezoelektrycznych firmy
Texas Instruments, modelowych obwodów, wzmacniacza w trybie napięciowym i obwodu wzmacniacza
ładunek – napięcie tutaj:
http://www.ti.com/lit/an/sloa033a/sloa033a.pdf
Część II:
Zestaw mechatroniczny dla NImyRIO
Strona
59
(MechatronicsKit)
Część I: NImyRIO MechatronicsKit
17 Serwo
(Servo)
Siłownik (serwomechanizm) - zazwyczaj nazywany
krótko: serwo, zawiera w sobie: jednostkę napędową,
czyli silnik prądu stałego, reduktor obrotów - skrzynię
biegów, potencjometry i układy elektroniki sterownika. Wszystko po to by zapewnić stosunkowo precyzyjne możliwości sterowania pozycją kątową obracającego się wału mechanizmu siłownika. Serwa zapewniają sterowanie ruchem ramion robota, obracanie skanerów, czujników i innych elementów wykonawczych.
Serwa są stosowane od wielu lat w technice zdalnego
sterowania samolotów, samochodów, łodzi, regulacją
położenia powierzchni sterowych (lotek, skrzeli, klap,
sterów), układów kierowniczych i wielu podobnych.
Rysunek 17-1 to serwo GWS S03N STD zawarte w
zbiorze części MechatronicsKit dla NImyRIO. Zestaw zawiera także GWS S35 + XF czujnik ciągłego obrotu,
3) Null wszelkie nie idealne przesunięcia w położeniu
kątowym,
4) Objaśnić zasadniczą różnicę pomiędzy: serwo standardowym i przeznaczonym do pracy ciągłej.
17.1 Pokazy
Wykonaj: kolejne kroki wiodące do pokazu prawidłowego
działania serwa.
Ze zbioru części MechatronicsKit dla NImyRIO przygotuj:
 Servo, GWS S03N STD,
http://gwsus.com/english/product/servo/standard.htm
 PM Przewody Montażowe, M-F (3 szt.)
Zbuduj obwód interfejsu: Wykonaj interfejs-serwa.
Dokładnie zapoznaj się ze schematem pokazanym na
Rysunku 17-2. Projektowany interfejs serwa, wymaga
trzech połączeń ze złączem B NImyRIOMXP, (patrz
rysunek A-1):
1. Vcc (czerwony)  B/+ 5V (pin 1)
2. Masa (czarny)  B/GND (pin 6)
3. Sygnał sterujący (biały)  B/PWM0 (pin 27)
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
http://www.ni.com/acadmic/myrio/project-guide-vis.zip
jeśli tego nie zrobiłeś wcześniej, to rozpakuj pobraną zawartość w dogodnej lokalizacji twojego komputera.
 Otwórz Projekt: Servo demo.lvproj; zapisany w podkatalogu:
Servo demo,
Rysunek 17-1; Servo GWS S03N STD,
z zestawu MechatronicsKit dla NimyRio.
który może służyć, jako podstawa technologii dla
układu napędowego robota.
Cele nauczania: po starannym wykonaniu zalecanych
w tym rozdziale działań z pewnością potrafisz:
1) Omówić główne elementy sprzężenia zwrotnego
dla serwomechanizmów, poleceń, wymagania, co
do impulsów sterujących, zachowania silnika prądu
stałego i krokowego, czujnika położenia kątowego,
2) Tworzenie sygnału sterującego szerokością impulsu: modulacja PWM Pulse-Width Modulated
by dosterować serwo do pożądanego kąta,
Oczekiwane rezultaty: demo VI zawiera suwak wskazujący położenie wału serwa, aby łatwiej było wyjustować kąt położenia wału serwa. Przesuń suwak i
Rysunek 17-2; Konfiguracja pokazowa serwo GWS S03N STD podłączonego do złącza B, NImyRIOMXP
Suwak jest skalibrowany w procentach pełnej skali (% FS
Percent Full Scale). Oszacuj kąt serwa w 100% FS, a następnie w -100%FS. Skorzystaj z pola bezpośredniego wprowadzania na górnej części suwaka stosując stopniowo
zmiany, np., +100%FS do -100%FS; jak szybko serwo
ma obracać się pomiędzy tymi dwoma kątami?
61
Serwo obejmuje zestaw wielu części, które tworzą fabryczne wyposażenie i uzbrojenie serwa, ten zestaw, znany
również, jako servo arms lub servo horns (rogi serwał serwo),
(zob. Rysunek 17-3). Uzbrajając w dwa servo-horns nasze
serwa możemy uzyskiwać lepszą wydajność i sterowanie. Łącząc dwa zestawy łatwiej jest obserwować kąty
obrotu wału serwa.
Strona
potwierdź, że w odpowiedzi wał serwa obraca się. Możesz skorzystać z klawiszy PageUp i PageDown, one
także przesuną suwak. Jakie wartości suwaka (dodatnie
czy ujemne) odpowiadają obrotom wału serwa względem obrotu wskazówek zegara?
Granice domyślne suwaka umożliwiają 2x przekroczenie współczynnika. W jakim %FS wartości, serwo osiągnie kres swoich możliwości obrotu?
Polecenia sterujące serwem, to impulsy o zmiennej
szerokości od 1,0ms dla 100%FS do podwojenia do
2,0ms dla +100%FS; szerokość impulsu 1,5ms odpowiada środkowy punkt - zwany neutralnym położeniem, ta szerokości impulsu – odpowiada 0%FS. Impuls sterujący musi być powtarzany w szybkim tempie,
ale jednak nie za szybko. Spróbuj zmienić częstotliwość w [Hz] powtarzania impulsów do niższej np. 10
Hz, następnie do wyższej częstotliwości, powiedzmy
200 Hz, każdy suwak TimeMoving położenia steruje
różnymi kątami. Uwaga: dwa wskaźników w ramach
tego sterowania wskazują: szerokości impulsu i cykl pracy
procent czasu, impulsu aktywnego, sygnału wysyłanego do
wprowadzania poleceń serwa. Co dzieje się z kątem
położenia wału w tych ekstremalnych serwo częstotliwościach? Eksperymentuj, aby określić zakres częstotliwości, który daje zadowalający poziom sterowania
kątem wału serwomechanizmu. Odłącz serwo i wymień je na serwo ciągłej rotacji (GWS GWS S35 +
XF); to serwo ma nieco inną wtyczkę: czerwony = 5
V, brązowy = ziemia i żółty = wejście sterujące. Zbadaj zachowanie tego serwa i porównaj je z wcześniejszymi obserwacjami.
startowych. W stanie RESET, nie muszą być zawsze
same zera lub same jedynki w rejestrach.
 Używasz złącza B MXP końcówki wyprowadzeń zapewniają prawidłowe przypisanie styków i dobry kontakt elektryczny.
 Prawidłowo połączone serwo; sprawdź połączenia i
upewnij się, że urządzenie zostało podłączone czerwoną
linią do zasilania + 5V, czarną linię do ziemi, i białą linią
do wyjścia PWM0.
Obwód interfejsu: Obwód interfejsu serwa dla NImyRIO pozwala sterować położeniem wałka mechanizmu z wyjścia sterującego NImyRIO, na którym zmienia się okresowo impuls sterujący o szerokości pomiędzy 1,0 a 2,0 ms. Szerokość impulsu w środku między
tymi dwoma wartościami tj. około 1,5 ms wysteruje
serwo do jego neutralnej (środkowej) pozycji. Serwo
wymaga zasilania +5V i jednego połączenia z jednym
z wyjść impulsów o modulowanej szerokości (widthmodulation)
(PWM) dostępnych z NImyRIO.
Servo
http://youtu.be/DOu5AvSDP2E  7:17,
Servo
- Servo applications
- Servo components and features
- Continuos-rotation servos
zrozumiesz, czym jest i jak działa serwo, dowiesz się
więcej o zastosowaniach serw, wewnętrznych elementach serwa (sterowniki, napędy, przekładni, potencjometru), zasad funkcjonowania sterowanego sprzężenia
zwrotnego. Poznasz system i technikę stosowania serwomechanizmu w trybie ciągłego obrotu.
PWM Express VI
PWM Express VI
- Create a Pulse-Width-Modulated waferorm with the
PWM Express VI
dowiesz się, jak korzystać z PWM VI do sterowania
serwem, ustawienia szerokość impulsów i częstotliwości powtarzania ich.
Servo Demo LabView Project
http://youtu.be/QXHe0DFbUdc  4:23,
Servo Demo
- Walk through the
“Servo Demo” LabView Project
Poznasz podstawy projektowania Demo Servo, a następnie spróbuj zmodyfikować schemat blokowy Main.vi:
1) Dodaj w programie niezbędne obliczenia do kalibracji suwaka i wskaźnik w stopniach kąta obrotu.
Za pomocą tej samej techniki, jak przesunięcie zerowe, ale teraz o współczynnik skali (pamiętaj, aby
zainicjować węzeł zwrotny do 1). Przetestuj swój
kod w następujący sposób:
 Null offset,
 Ustaw kąt wału serwa na zero i zanotuj położenie
ramienia serwa,
 Wykonaj regulację kąta serwomechanizmu, aż ramię
obróci się o kąt 90 stopni,
 Kliknij, a następnie zwolnij przycisk scale,
 Wprowadź wartość kata 90 stopni do pola wpisowego na wejście bezpośredniego sterowania, potwierdzić, że obrót ramienia jest dokładnie 90 stopni
 Utwórz tablicę używając SinePattern generatora
wzoru znajdującego się w Signal Processing | Sig Generation subpalette; wybierz amplitudę dla sine pattern, tak
by ramie poruszało się zdefiniowanym obszarze,
 Zmień wskaźnik punktowy na inny,
 Podłącz SinePattern na wyjście poprzez for-loop dla
pętli ramki do przewodu sterującego pozycją.
Teraz, gdy wiesz, jak korzystać z serwo rozważ integrację tego Projektu z innymi urządzeniami w celu stworzenia kompletnego systemu, na przykład:
 Sterr ByWire (43)
 Hotel Room Safe Controller (48)
 Scanning Sensor (50)
 NTP Clock (42)
2) Dodaj serwo śledzące trajektorię położenia kątowego, czyli ciągu kątów przechowywanych w tablicy:
 Wymień while-loop na for-loop, (kliknij prawym przyciskiem myszy na pętli for-loop i wybierz opcję Conditional Terminal option,
 Actuators and Servos by Society Robots ~ Wiele
praktycznych informacji o serwach, społeczność
mechatroników i robotyków,
http://www.societyofrobots.com/actuators_servos.shtml
 Servo by PC Control Learning Zone ~ kolejny dobry serwis edukacyjny o serwach,
http://www.pc-control.co.uk/servo_control.htm
63
od centrum,
Strona
Rysunek 17-3; Ramiona sterowania serwo,
dołączone do GWS S03N STD.
18 Mostek – H I motoreduktor
(H – Bridge and Geared Motor)
Napęd H-bridge wykorzystuje cztery tranzystory
MOSFET zasilający do kierowania prądu przez silnik
prądu stałego w jednym lub w drugim kierunku, pozwalając w ten sposób sterowania silnika w celu odwrócenia kierunku obrotów, ile potrzeba. TheMOSFETs przełączać również wystarczająco szybki, że modulacja szerokości impulsu (PWM) z parą aktywnych
MOSFET można regulować prędkość obrotową silnika. H-bridge i motoreduktor dołączone do zestawu
NImyRIO Mechatroniki (rysunek 18.1) Zapewnia stosunkowo wysoki moment obrotowy i nadaje się do
przeniesienia napędu z platformy robota. Ponadto,
zintegrowany wał stanowisko kwadratury enkodera
zwrotnego odpowiedniej pozycji formotor i kontroli
prędkości Rysunek 18.1: NI myRIOMechatronics Zestaw H-most i gearedmotor.
5) Zastosować LabView PWM Express VI do sterowania prędkością kątową wału silnika,
6) Zastosować LabView Encoder Express VI do pomiaru położenia kątowego wału i jego prędkości.
18.1 Pokazy
działania mostka-H, jako układu regulacji i elementu interfejsu motoreduktora do NImyRIO.
 Układ mostka-H (PmodHB5),
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODHB5/PmodHB5_RevD_rm.pdf
 Silnik z przekładnią redukcyjną,
http://digilentinc.com/Products/Detail.cfm?NavPath=2,403,625&Prod=MT-MOTOR
 Mały wkrętak,
 PP Przewody Połączeniowe F-F (6 szt.)
Zbuduj obwód interfejsu: Patrząc na schemat pokazany na rysunku 18-2. Silnik, mostek-H wymagają sześciu połączeń ze złączem A NImyRIOMXP i dwóch
połączeń do złącza B MXP, (patrz Rysunek A-1):
J2.VM  B/+ 5V (pin 1)
J2.GND  B/GND (pin 6)
J1.VCC  /+ 3.3V (pin 33)
J1.GND  /GND (pin 30)
J1.EN (włączone)  /PWM0 (pin 27)
J1.SA (czujnik)  /ENCA (pin 18)
J1.SB (czujnik B)  /ENCB (pin 22)
J1.DIR (kierunek)  /DIO0 (pin 11)
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
1) Narysować schemat połączeń i opisać działanie
mostka-H,
Użyj małego prostego wkrętaka by poluzować, a następnie dokręcić śruby złącza napięcia zasilania silnika J2.
2) Objaśnić, w jaki sposób można sterować prędkością kątową wału silnika i kierunkiem jego obrotów,
Uruchom pokaz VI:
Rysunek 18-1; Układ napędowy mostek-H,
wraz z motoreduktorem, z MechatronicsKit dla NImyRIO
3) Naszkicować wykresy prostokątnych zakodowanych przebiegów wyjściowych z czujnika położenia wału w kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu
wskazówek zegara i przeciwnym,
4) Opisać sposób ochrony sterujących tranzystorów
MOSFET przed chwilowym prądem zwarcia przy
zmianie kierunku obrotu wału silnika,
 Pobierz:
http://www.ni.com/acadmic/myrio/project-guidevis.zip
 Otwórz Projekt: H-bridge (PmodHB5); zapisany w podkatalogu: H-Bridge & Geared,
 Poprawność przypisanych końcówek do PmodHB5 - dwukrotnie sprawdź połączenia! i upewnij się, że nie zostało
odwrócone wejścia enkodera NImyRIO; również sprawdzić, podłączenie zasilacza.
Oczekiwane rezultaty: Kliknij przycisk Enable i uwolnij
PWM (cykl pracy) przesuwając suwak, aż wał silnika
zacznie się obracać. Zobaczysz obrót wału silnika,
wartość wskaźnika przyrostu Licznik Wartość zacznie
powiększać zliczenia w kierunku dodatnim, a wyświetlacz
wskaźnika kierunku w przeciwnym do liczenia. Kontynuuj eksperyment zwiększając położenie suwaka pracy
PWM, silnik będzie przyspieszał. Ustaw suwak z powrotem w dół do wartości zerowej, a następnie kontynuuj dalej w dół do wartości ujemnej. Powinieneś zobaczyć wskaźnik zmiany kierunku do Counting Down i
licznik Dekrementacji. Kliknij przycisk reset licznika, a następnie eksperymentuj z prędkością wału silnika. Pamiętaj, że obecnie licznik służy, jako wskaźnik prędkości zlicza, impulsy w przedziale 100 milisekund.
Wypróbuj różne sposoby sterowania modulacją PWM
do regulacji szybkości, z jaką impulsy są sterują mostkiem-H, włączając jego wejścia. Poszukaj relacji między
cyklem PWM i praca układu napędowego, zwłaszcza
w zakresie tych punktów:
H-Bridge & Geared Motor
- Digilent PmodHB5
- Sha Yang Ye IG22
- H-bridge principles
- PWM speed control
- Quadrature encoder sensor
1) W jakim zakresie częstości PWM można najłatwiej
uruchomić zatrzymany silnik przy zwiększaniu cyklu od zera PWM do pełnej?
2) W jakim zakresie częstotliwości PWM wyzwala się
sygnał dźwiękowy?
3) Jaki zakres częstotliwości PWM, jest najlepszy dla
bardzo powolnego obracania?
Ustaw prędkość wału silnika na zero, a następnie wyzeruj liczniki, pozostawiając przełącznik Reset Country
w jego pozycji off. Ręcznie obrócić magnes z tyłu silnika i obserwuj wskazania wartości. Ile zliczeń odpowiada pełnemu obrotowi magnesu?
Obwód interfejsu: Sterownik silnika PmodHB5 w układzie mostka-H, zapewnia prawidłowe załączanie silnika, włączanie wejścia i wyjścia czujnika kierunku ruchu parą czujników Halla umieszczonych z tyłu silnika;
niewielki magnes circular zamontowania na wale silnika uaktywnia czujnik: Sha Yang Ye IG22. Motoreduktor bezpośrednio sterowany z PmodHB5 poprzez złącze typu JST . Listwa zaciskowa dla przewodu 18 HB5
wytrzymuje skrajne obciążenia silnikiem do 12 V i 2
Amperów.
H-Bridge
http://youtu.be/W526ekpR8q4  11:25,
poznasz podstawy układów mostkowych-H, pracę
układu PmodHB5 i możliwości Sha Yang Ye IG22,
sterowanie prędkością obrotową wału silnika za pomocą PWM - modulacji szerokości impulsu, czujników z efektem Halla w zamkniętej pętli sprzężenia
zwrotnego, położenia i prędkości wału silnika za pomocą sygnałów czujników, jako informacji zwrotnej.
Fantastyczna inzynieria doskonały wykład.
PWM Express VI
PWM Express VI
- Create a Pulse-Width-Modulated waveform with the
PWM Express VI
dowiesz się, jak korzystać z PWM Express VI by utworzyć PWM - modulację szerokości impulsu i zapewnić
odpowiedni przebieg dla sterowania prędkością wału
silnikia - speedmotor.
H-Bridge Walk-Through
http://youtu.be/Q1UXVtVN-oQ  06:00,
H-Bridge & Geared Motor Demo
65
 Używasz złącza A MPX, dla sygnałów sterujących i czujników H-bridge i że masz odpowiednie przypisanie styków
Strona
 Spodziewaj się okna: Deployment Process (Proces wdrażania) w nim przed startem VI, zobaczysz, w jaki sposób
Projekt kompiluje i instaluje (pliki do pobrania) do NImyRIO.
- Walk through the
“H-Bridge & Geared Motor Demo” LabView Project
poznasz podstawy projektowania mostków-H w układzie interfejsów do motoreduktora dla NImyRIO, następnie spróbuj wprowadzić te zmiany do Main vi:
1) Określ liczbę obrotów wału liczoną przez enkoder
na jeden obrót wału z wyjścia reduktora (podpowiedź: trzeba ustalić, jaki jest stosunek obrotów wału przekładni redukcyjnej i liczba zliczeń enkodera na jeden obrót
magnesu czujnika), a następnie dodaj kod, do schematu blokowego, aby wyświetlić położenie kątowe
w stopniach dla wyjściowego wału reduktora.
2) Dodaj wyświetlacz pokazujący wyjściową kątową
prędkość wału reduktora w RPS (obrotach na sekundę).
3) Schemat blokowy został celowo zaprojektowany
tak, by łatwo można dodać PID (proporcjonalny / integralną / pochodna) regulator do wdrożenia systemu
kontroli prędkości kątowej w zamkniętej pętli:
 3-D Color Controller (45) Sterownik Kolorów 3-D
PmodHB5 Reference Manual by Dibilent~
Opis i podręcznik przez Digilent dla modułów
mostka-H:
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODHB5/PmodHB5_RevD_rm.pdf
PmodHB5 Schematics by Digilent~
Schematy I rysunki modułów mostków-H:
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODHB5/PmodHB5_D_sch.pdf
Motor/Gearbox by Digilent~
Silnik/przekładnia redukcyjna rysunki Digilent s, potrzebujesz więcej reduktorów dla swoich projektów?
IG22 jest dostarczany przez Digilent:
http://digilentinc.com/Products/Detail.cfm?NavPath=2,403,625&Prod=MT-MOTOR
a) Utwórz trochę przestrzeni pionowej bezpośrednio na prawo od Encoder Express VI, naciśnij
<Ctrl, kliknij lewym przyciskiem myszy i przeciągnij>,
a następnie odłącz klaster błędu z enkodera VI,
IG22 Geared Motor Datasheet by Sha Yang Ye~
Dane techniczne silnika z planetarna przekładnią redukcyjną Sha Yang Ye, dane techniczne silnika i przekładni:
b) Umieść sterownik PID, pracujący w czasie rzeczywistym | Bloki funkcyjne | subpalette Kontrola w tym miejscu,
http://www.geared-motor.com/english/pdf/IG22GM-01&02.pdf
c) Ponownie klaster błędów, aby zapewnić, że PID
VI wykonuje po VI kodera i przed PWM VI
Two-Cannel Encoder Datsheet by Sha Yahg Ye~
Dane techniczna dwu-kanałowego enkodera, Sha
Yang Ye, magnetycznego i optycznego
d) Utwórz kontrolki na FrontPanel dla wejścia wartości zadanej PID, oraz
http://www.geared-motor.com/english/pdf/Magnetic-Encoders.pdf
4) Ustaw przełącznik ResetCounter, możesz teraz pokusić się o zintegrowanie tego Projektu w bardziej
złożone systemy, na przykład:
19 Dalmierz IR
(IR Range Finder)
Dalmierz z detektorem promieniowania podczerwonego (w zakresie IR – InfraRead) wykorzystuje
wiązkę światła w zakresie promieniowania podczerwonego, odbitego od odblaskowej tarczy – zwierciadła.
Światło emitowane przez nadajnik IR odbija się od
zwierciadła i wraca do detektora IR. Odległość do
obiektu jest proporcjonalna do odwrotności napięcia
wyjściowego generowanego przez IR detektor. Aplikacja dalmierza IR pozwalają działać w zakresie pracy robotów i wykrywać obiekty w jego zasięgu. Jest to bardzo wygodne i potrzebne, bo roboty mogą wykrywać
obiekty w bliskiej odległości bez korzystania z przełączników i bezdotykowo. Rysunek 19-1 pokazuje głowicę pomiarową dalmierza IR dołączoną do zestawu
MechatronicsKit dla NImyRIO.
http://www.digilentinc.com/Data/Products/IR-RANGESENSOR/IR%20Range%20Sensor%20rm.pdf
zalecanego układu pomiarowego pokazanego na rysunku 19-2. Obwód interfejsu wymaga trzech połączeń do złącza B z NImyRIOMXP (patrz rysunek A1):
1) 5 - Voltowy zasilacz  B/+ 5V (pin 1)
2) Masa  B/GND (pin 6)
3) Sygnał wyjściowy  B/AI0 (pin 3)
 Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: IR Range Finder demo.lvproj; zapisany w podkatalogu: IR Range Finder demo,
1) Opisać podstawowe cechy dalmierza SHARP
GP2Y0A21YK0F IR,
2) Omówić zasadę działania dalmierzy IR,
3) Pokazać i zastosować podstawowe techniki kalibracji xz pojedynczym i złożonym systemem dalmierzy.
19.1 Pokazy
działania interfejsu dalmierza IR.
 Dalmierz IR,
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla zarówno
napięcie wyjściowe jak i zakresu IR. Wykonaj odpowiedni wykres dla zwierciadła, wyskalowany w centymetrach i jardach. Użyj linijki wyskalowanej w centymetrach i jardach. Umieść go z tyłu czujnika do pomiaru odległości około 0 cm i 80 cm. Porównaj zmierzony zakres ze znanym obszarem, czy prawidłowo się
skaluje? Zapisz napięcia czujnika VO, gdy cel znajduje
się w znanej odległości R od 10 cm do 40 cm, oblicz
współczynnik skali kalibracji Kscale = R x VO, a następnie wprowadzić tę wartość do scale w cm [cm-V]
na FrontPanel. Powtórz swoje wcześniejsze pomiary
odległości; obserwuj dokładność pomiaru? Spróbuj
67
Strona
Rysunek 19-1; RangefinderIR z zestawu MechatronicsKit
dla NImyRIO.
Rysunek 19-2; Układ pokazowy
przesunąć cel w zakresy odległości mniejsze niż 10 cm.
Zauważ, że zakres mierzonych odległości zaczyna
wzrastać, nawet, jeśli cel jest bardzo blisko czujnika.
Możesz zmniejszyć to nie idealne zachowanie przez
zapewnienie, że czujnik jest zamontowany, co najmniej
10 cm od najbliższego celu. Na przykład zamontuj go
na platformie robota, bardziej w jej wnętrzu niż na krawędzi. Użyj aparatu SmartPhone lub kamerę, aby zobaczyć zasięg czujnika IR. Światło podczerwone, kolor
niebieski na cyfrowej matrycy. Która strona czujnika
jest nadajnikiem podczerwieni?
 Złącze B NImyRIOMXP, jest prawidłowo podłączone do interfejsu i masz dobre kontakty na przewodach.
Obwód interfejsu: SHARP GP2Y0A21YK0F IR dalmierz wytwarza napięcie wyjściowe VO, które zmienia
się odwrotnie proporcjonalnie do położenia zwierciadła odblaskowego.
IR Range Finder
http://youtu.be/Xwr-j-2WT3k  09:58,
IR Range Finder
- SHARP GP2Y0A21YK0F
- Features and connections
- Calibration techniques
dowiesz się więcej o zasięgu czujników podczerwieni,
ich funkcjach i zasadach działania, określających zasięg, proporcjonalnie do napięcia czujnika w oparciu o
zasady trygonometrii, kalibracji czujnika w technikach
jedno - lub wielo - pomiarowych.
Analog Input” Express VI
- Read one or more Analog Inputs with the Analog Input
Express VI.
dowiesz się, jak korzystać z Analog Input Express VI w
pomiarze napięcia na wyjściu rezystancyjnego dzielnika napięcia.
IR Range Finder Demo Walk-Through
http://youtu.be/BFgelRQxJ_E  03:50,
IR Range Finder
- Walk - Through the
“IR Range Finder Demo” LabView Project.
poznasz sposoby projektowania demo IR, dalmierza,
spróbuj takie zmiany wprowadzić w bloku Main.vi:
1) Dodaj sterowanie logiczne, aby wyłączać lub włączać funkcję uśredniania,
2) Wyświetl zasięg i wartości w calach albo w centymetrach.
3) Dodaj funkcję wykrywania bliskości: Zainstaluj na
płycie LED, gdy wartość jest niższa niż wartość
progowa uczyń to na FrontPanel,
4) Dodaj Boolean wskaźnik: poza zasięgiem, wskaźnik
Boolean, gdy zakres przekracza 80 cm.
5) Dodaj rozbudowaną funkcję wykrywania zbliżeniowego. Jedną z trzech diod na płycie NImyRIO
wskazania: w zasięgu, zbyt blisko lub zbyt daleko
Teraz, gdy już wiecie, jak stosować RangeFingerIR,
możecie pokusić się o zintegrowanie tego Projektu w
bardziej złożone systemy, na przykład:





HandheldMeter (39)
Wireless Sensor (40)
Data Logger (41)
Steer ByWire (43)
Scanning Sensor (50)
IR Range Sensor Reference Manual by Digilent ~
Podręcznik zalecany przez Digilent dla dalmierza IR:
http://www.digilentinc.com/Data/Products/IRRANGE-SENSOR/IR%20Range%20Sensor%20rm.pdf
GP2Y0A21YK0F Dane techniczne wydane przez firmę
Sharp Microelectronics ~
Pomiary odległości z zastosowaniem:
GP2Y0A21YK0F Distance Measuring Sensor:
http://sharp-world.com/products/device/lineup/data/pdf/datasheet/gp2y0a21yk_e.pdf
69
Strona
20 Dalmierz ultradźwiękowy
(Sonic Range Finder)
Dalmierz ultradźwiękowy mierzy czas przelotu krótkich impulsów dźwięku w obie strony drogi od nadajnika do przeszkody, od której się odbija i powrotu do
odbiornika. Częstotliwość tych krótkich impulsów jest
w paśmie fal akustycznych (dźwięki) tuż za barierą słyszalności człowieka tj. około 42 kHz. Wiązka fali
dźwiękowej drgania mechaniczne są odbijane od przeszkody (tarczy) i wracają do odbiornika. Pomnożenie
czasu przelotu przez prędkość dźwięku w powietrzu
daje odległość do celu – tarczy. Aplikacje z dalmierzem
dźwiękowym obejmują pomiary bezkontaktowe wykrywanie odległości obiektów, możliwe jest też skanowanie odwzorowujące otoczenie.
20.1 Pokazy
Na Rysunku 20-1 pokazano głowicę dalmierza ultradźwiękowego z MechatronicsKit dla NImyRIO.
1) VCC  /+ 3.3V (pin 33)
2) GND  /GND (pin 30)
3) Teksas  /UART.RX (pin 10)
działania interfejsu dalmierza ultradźwiękowego.
 Sonic dalmierz,
http://maxbotix.com/documents/MB1010_Datasheet.pdf
Zbuduj obwód interfejsu: Odnosząc się do schematu
pokazanego na Rysunku 20-2; dalmierza ultradźwiękowego zauważ, że układ wymaga trzech połączeń do
złącza A NImyRIOMXP (patrz rysunek A-1)
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: Sonic Range Finder demo.lvproj; zapisany
w podkatalogu: Sonic Range Finder demo,
Rysunek 20-1; Głowica dalmierza ultradźwiękowego
z MechatronicsKit dla NIyRIO.
1) Opisać cechy MaxBotix MB1010 głowiczki dalmierza ultradźwiękowego,
2) Określić zakres pomiaru z UART i wyjść analogowych,
3) Omówić zasadę działania dalmierzy ultradźwiękowych,
4) Określić warunki kompensacji pomiaru dla różnych temperatur powietrza,
5) Zrozumieć charakterystykę wiązki przedstawioną
w arkuszu danych.
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla zmierzoną
odległość w calach, jako poziomica z cyfrowym wyświetlaczem. Znaki wyjściowe generowane przez
MB1010 pojawiają się w lewym dolnym rogu. Pozostaw, co najmniej 14 centymetrów luzu podczas montażu dalmierza, aby umożliwić jego kalibrację i poprawne działanie. Spróbuj wykonać kilka pomiarów
odległości, trzymając przedmiot w znanych położeniach od dalmierza. Należy sprawdzić czy dalmierz dokładnie wyświetla odległość do obiektu. Spróbuj trzymając przedmiot bardzo blisko od głowicy dalmierza,
Rysunek 20-2; Konfiguracja układu dalmierza ultradźwiękowego, podłączonego do złącza A NImyRIOMXP
 Używasz złącza A NImyRIOMXP, masz odpowiednie
przypisanie styków,
71
Strona
np. bliżej niż sześć cali. Zauważ, jak dalmierz informuje, że odległość jest mniejsza niż sześć cali. Kliknij
dwukrotnie by sprawdzić, jaka jest górna granica pomiaru, wpisz 254 jest to maksymalny zasięg głowicy
MB1010. Ustaw dalmierz ultradźwiękowy w otwartej
przestrzeni, co najmniej 22 metry. Czy jesteś w stanie
zobaczyć maksymalny możliwy zakres pomiarowy?
Spróbuj mierzyć odległości od obiektów o różnych
grubościach, takich jak pióra lub ołówki. Dalmierz nie
może zobaczyć obiektów o małej średnicy, chyba, że są one
wystarczająco blisko. Można określić maksimum wykrywanego zakresu odległości? Spróbuj umieścić
przedmiot z boku. Wzór wiązki dalmierza wygląda podobnie jak światło latarki - wąska w pobliżu przetwornika i rozkłada się dalej. Można określić szerokość
wiązki w różnych zakresach?
 Używasz właściwego złącza MB1010, sprawdź dwukrotnie prawidłowość twoich połączeń! Upewnij się, że urządzenie UART jest podłączone do linii RX NImyRIO a TX
jest również prawidłowo podłączone a ni np. przypadkowo do zasilania MB1010,
poznasz postawy projektowania demo Sonic. Spróbuj
te zmiany zastosować w Main.vi:
UWAGA: Ponownie dokładnie sprawdzić połączenia
"RX" i "TX" powinien pojawić się komunikat upłynął limit czasu przed zakończoną operacją lub podobny;
Ten komunikat oznacza, że NImyRIO nie otrzymuje
oczekiwanych danych z wyjścia TX, głowicy MB1010.
 Dodaj czujnik zbliżeniowym (Boolean lub wbudowanym wskaźnikiem LED) z regulowanym sterowaniem poziomu progowego na FrontPanel. Na przykład, gdy próg jest ustawiony na 20 cm, to każdy
obiekt w zakresie mniej szym niż 20 cm będzie aktywował wskaźnik detektora bliskości.
Obwód interfejsu: Przetwornik MaxBotix MB1010 ultradźwiękowy dalmierz, znany również, jako LVMaxSonar-EZ1, generuje krótkie impulsy dźwięku,
Jeżeli echo z obiektu może być wykryte przez ten przetwornik, to TimeOfFlight impulsu połączony z prędkością dźwięku daje odległość lub zasięg, do obiektu.
MB1010 zapewnia przeprowadzenie pomiarów w formacie cyfrowym poprzez UART, wyjście analogowe i
wyjście szerokości impulsów.
Rnge Finder Sonic Theory
http://youtu.be/UcpmrcJR_D8  09:25,
NImyRIO Project Essential Guide
Sonic Range Finder
- MaxBottix MB1010
- features & pinout
- Sonar ranging principles
- Temperature compensation
- Beam charakteristics
dowiesz się jak działa dalmierz ultradźwiękowy, poznasz aplikacje i funkcje MaxBotix MB1010, typy złącza sygnałowego, techniki kompensacji temperatury i
charakterystyki zasięgu BeamPattern.
UART Serial Communication
http://youtu.be/odN66E85J5E  07:55,
UART Serial Communication
- UART Express VI
- Signaling waveform
lepiej zrozumiesz przebiegi sygnału pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem UART.
Range Finder Sonic Walk-Through
http://youtu.be/-MVa9HklgKI  03:33,
Sonic Range Finder Demo
- Walk-Through the
“Sonic Range Finder Demo” LabView Project.
 Aktualizacja FrontPanel by wyświetlić zakres w centymetrach.
 Dodaj Analog Input Express VI, aby wyświetlić wyjście
analogowe AN z MB1010. Zmiana napięcia na stopień, a następnie porównaj tę wartość do wartości
UART. Czy można znaleźć różnice między pomocą
wyjścia analogowego i cyfrowego?
 Wykonaj wersję na żądanie z VI: o dwa cyfrowe wyjścia Express VI trzymaj MB1010 RX normalnie niskie z krótkiego impulsu wysokiego poziomu przerwania w celu wymuszenia SingleMeasurement.
Teraz, gdy wiesz, jak korzystać z dalmierza ultradźwiękowego, rozważ integrację z innymi urządzeniami w





HandheldMeter (39)
Data Logger (41)
Steer By Wire (43)
MB1010 Datasheet by MaxBotix ~
Dane techniczne dla MB1010 dalmierza ultradźwiękowego,
http://maxbotix.com/documents/MB1010_Datasheet.pdf
Temperature Compensation for Sonic Range Finders by
MaxBotix ~
prędkość dźwięku w powietrzu zmienia się znacznie
wraz z temperaturą. Ta strona przedstawia równanie
do obliczania prędkości dźwięku w dowolnej temperaturze, która może być stosowana, jako podstawa do
kompensacji temperatury w pomiarach dalmierzem
ultradźwiękowym,
http://www.maxbotix.com/documents/Temperature_Compensation.pdf
Sonic Range Finder Tutorials by MaxBotix ~
Poradniki wydane przez MaxBotix, dla wielu aspektów ultradźwiękowych dalmierzy:
http://maxbotix.com/tutorials.htm
21 Miernik przyspieszenia
(Accelerometr)
Akcelerometr - miernik przyspieszenia, mierzy położenie (on-chip) zawieszonej masy analizując ruch masy
podlegającej przyspieszeniu. Z fizyki wiemy, że przyspieszenie 1G = 9, 81ms-2. Akcelerometr mierzy zarówno przyspieszenie dynamiczne do akwizycji danych o wstrząsach, wibracjach, a także statyczne przechylenia, czy upadki urządzenia (czujnika).
Na Rysunku 21-1 pokazano układ Akcelerometru z
Mechatroniki dla NImyRIO. W pokazanym urządzeni
zastosowano zintegrowany układ firmy Arnolf Devices
ADXL345 trój osiowy (x, y, z) cyfrowy akcelerometr
wykorzystujący do komunikacji magistralę szeregowej
I2C-bus. ADXL345 zapewnia wysoki stopień elastyczności technicznej i obejmuje wykrywanie zdarzeń onchip, w tym jednej beczki i dwukrotnego dotyku i swobodnego spadku.
 Akcelerometr (PmodACL),
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODACL/PmodACL_rm.pdf
Zbuduj obwód interfejsu: Pomóż sobie schematem z
Rysunku 21-2; akcelerometr wymaga sześć połączeń
ze złączem A NImyRIOMXP (patrz Rysunek A-1):
1)
2)
3)
4)
5)
6)
+ 3.3 V zasilania  /+ 3.3V (pin 33)
Masa  /GND (pin 30)
Dane szeregowe (SDA)  /I2C.SDA (pin 34)
Zegar (SCL)  /I2C.SCL (pin 32)
Przerwanie # 1  /DIO0 (pin 11)
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: Accelerometr demo.lvproj; zapisany w podkatalogu: Accelerometr demo,
1) Opisać jak działa akcelerometr, skonfigurować akcelerometr dla szybkości transmisji danych,
w szczególności rozdzielczość i zakres,
2) Ustawić wykrywanie pojedynczego zdarzenia i
przerwanie akcji na pinie wyjściowym,
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla wartości
zmierzone za pomocą akcelerometru i prezentuje je w
trzech osiach i w trzech formatach:
21.1 Pokazy
Jako sześć bajtów dane pobierane z rejestrów akcelerometru,
jako trzy liczby mianowane utworzone przez połączenie dwóch bajtów pobranych na oś, na wykresie przebiegu. Wkrótce dowiesz się, jak przekształcić te wartości do "Gees." VI wyświetla również zawartość rejestrów
INTERRUPT_SOURCE.
działania miernika przyspieszenia – akceleratora.
Przed uruchomieniem pętli głównej VI konfiguruje rejestry akcelerometru dla poprawnej szybkości transmisji
3) Zaprogramować odczyt wartości przyspieszenia i
ich wyświetlanie,
73
Strona
Rysunek 21-1; Akcelerometr Analog Devices ADXL345,
z MechatronicsKIt dla NImyRIO.
Rysunek 21-2; Układ pokazowy dla Projektu Miernik przyspieszenia, schemat i propnowane połączenia do złącza A NImyRIOMXP
danych, rozdzielczości, zakresu i wykrywania pojedynczego pomiaru na osi X.
Uruchom VI, a następnie obserwuj wyświetlacz na
FrontPanel, gdy lekko potrząśniesz akcelerometrem.
Popatrz uważnie, na płycie PmodACL zobaczysz X +
i Y + siatkę osi. Spróbuj potrząsając akcelerometr
wzdłuż zadanej osi, a następnie koreluje ten ruch z
tym, co widać na FrontPanel. Obserwuj układ współrzędnych według zasady prawej ręki, w związku, z
czym oś: Z + musi wskazywać maksima od góry planszy. Następnie wykonaj pomiary statyczne (stałe),
które stanowią podstawę poziomu aplikacji wykrywania pochylenia. Na przykład, umieść krawędź płyty
oznaczoną "X +" na płaskiej powierzchni, a następnie
przesuwaj szybko tam i z powrotem, co obserwujesz
na FrontPanel? Co można zaobserwować, jak zmienia
się znak mierzonego przyspieszenia na osi X? Należy
zwrócić uwagę na pozycję karty, gdy przyspieszenie osi
X osiąga maksymalne odchylenie od zera. Można
utworzyć sobie wyobrażenie jak statyczny pomiar
przyspieszenia może być przekształcony w czujnik
przechyłu wysyłający swoje wyniki w stopniach poza
centrum? Spróbuj dotykając krawędzi płyty na stole
lub stukając w krawędź palcem, co się wydarzy? LED0
na obudowie NImyRIO będzie sygnalizował, że zdarzenie pojedyncze stuknięcie zostało wykryte przez akcelerometr. Wykrywanie pojedynczych stuknięcie jest włączone tylko wzdłuż osi X. Spróbuj stukając w kierunkach trzech różnych osi, obserwować diodę LED.
 Jest właściwie podłączona do NImyRIO, dioda przewodzi
prąd w jednym kierunku; zatem jeśli trzeba, wyjmij i włóż
ją ponownie odwracając jej biegunowość (zamieniając
końcówki),
 Wartość rezystora ograniczającego prąd, wynosi 220 Ω
(omów), upewnij się czy tak jest mierząc jego wartość
omomierzem.
 Wykonany interfejs jest podłączony do złącza A NImyRIOMXP a odpowiednie końcówki złącza są prawidłowo
przypisane i łączą z odpowiednimi sygnałami,
 Ponownie dwukrotnie i dokładnie sprawdź topologie i jakość połączeń. Upewnij się, że końcówki układu PmodACL są prawidłowo podłączone i kontaktują z magistralą
I2C NImyRIO SDA do PmodACL SDA zacisku złącza
J2 i linii SCL do zacisku SCL; również sprawdź czy przypadkowo nie ma błędów w podłączeniu zasilania!
 Poprawne podłączony PmodACL wysyła sygnał przerwania na zaciski linii DIO NImyRIO – FrontPanel, tylko, gdy
następuje aktualizacja w odpowiedzi na przerwanie dane gotowe.
UWAGA: Dwukrotnie sprawdzić połączenia "SDA"
i "SCL" pojawiający się komunikat: Błąd-36011 występuje w sytuacji, gdy NImyRIO czyta dane z magistrali I2C.vi lub podobnych. Ten komunikat oznacza, że NImyRIO nie otrzymał oczekiwanego potwierdzenie od interfejsu I2C-bus PmodACL.
Obwód interfejsu: Analog Devices ADXL345; to trój
osiowy akcelerometr. PmodACL obsługiwany jest
przez interfejs szeregowy I2C-bus (zwykle oznaczany
I2C); ADXL345 obsługuje także interfejs szeregowy SPI,
jednak w tym rozdziale skoncentrujemy się wyłącznie
na interfejsie I2C-bus. ADXL345 ma dwie linie przerwań asynchronicznych oznaczonych, jako: INT1 oraz
INT2. Ich kontakty (piny) zapewniają dostęp do ośmiu
różnych źródeł przerwań, które mogą być włączone
w miarę potrzeby. Trzydzieści adresowalnych rejestrów zapewnia dostęp do trzech wartości mierzonych
przyspieszeń, jak również szeroką gamę opcji konfiguracyjnych.
Akcelerometer
http://youtu.be/uj76-JtT_xk  15:54,
Accelerometer
- Digilent PmodACL
Poznasz podstawy działania układu, jak korzystać z
funkcji pomiaru przyspieszenia, własności i zastosowania, Analog Devices ADXL345 i Digilent PmodACL, połączenia i orientacje osi czujnika. Kontynuuj
naukę z pomocą wideo, aby uzyskać niezbędne dane
do konfiguracji rejestrów ADXL345 i odczytu danych
z akcelerometru. ADXL345 jest stosunkowo skomplikowanym urządzeniem oferuje ono szeroką gamę opcji. Samouczek wideo koncentruje się, zatem na podzbiorze funkcji, które szybko można wykorzystać w
działaniu. Szczegółowe przykłady pokazują: jak ustawić szybkość transmisji danych, rozdzielczość i zakres;
jak skonfigurować jedno progowe pomiary i czas trwania pomiaru wartości. Jak wysterować pojedyncze
przerwania do wejścia; i jak czytać trzy zestawy rejestrów danych, korzystać z konwersji tych wartości akcelerometru do mierzonego przyspieszenia w jednostkach "g".
I2C Serial Communications
http://youtu.be/7CgNF78pYQM  08:46,
I2C Serial Communication
- I2C Express VI option
- Terminology
- Signaling waveforms
oswoisz się z terminologią, poznasz opcje, lepiej zrozumiesz przebiegi sygnału pomiędzy nadajnikami i odbiornikami I2C-bus.
„Accelerometer Demo” LabView Project
http://youtu.be/-_GWEsrfxU4  08:36,
Accelerometer Demo
- Walk-Through the
“Accelerometer Demo” LabView Project
dowiesz się jak projektować demo akcelerometru,
spróbuj te zmiany wprowadzi do diagramu Main.vi:
1) Zmień adres urządzenia na inną wartość. Jaki błąd
wyświetla LabView?
2) Dodaj kody programu dla uzyskania niezbędnych
obliczeń, aby wyświetlić przyspieszenie w jednostkach "g".
3) Dopisz odpowiedni kod, aby odczytać rejestr ID
urządzenia ADXL345 (adres 0x00) i wygenerować
stan błędu, jeśli identyfikator nie odpowiada wartości oczekiwanej; w ten sposób możesz wykryć
swoim VI, że właściwe urządzenie I2C-bus jest dołączony do zacisków I2C NImyRIO. Zapoznaj się
z ADXL345 rejestrem arkusza mapy (tabela 19),
aby określić wartość oczekiwaną. Wybierz w oknie
75
- Analog Devices ADXL345
- Conceptual operation
- Applications
- Pins and Sensor coordinates
Strona
pop-up VI jedną z programowania | Dialog i interfejs użytkownika subpalette do wyświetlania ErrorMessage.
4) Porównaj wydajności akcelerometru, na płycie akcelerometru NImyRIO utwórz dodatkowego zestaw wskaźników na FrontPanel; zobacz akcelerometr Express VI znajdujący się w myRIO | Onboard subpalette. Użyj kawałka taśmy do umieszczenia PmodACL do NImyRIO.
Teraz, gdy już wiecie, jak stosować Akcelerometr, możecie pokusić się o zintegrowanie tego Projektu w bardziej złożone systemy, na przykład:
 Wireless Sensor (40)
 Digital Buble Level; Cyfrowa poziomica (56)
 PmodACL Reference Manual by Digilent ~
Podręczniki dla akcelerometru wydane przez Digilent:
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODACL/PmodACL_rm.pdf
 PmodACL Schematics by Digilent ~
Schemat akcelerometru PmodACL:
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODACL/PmodACL_sch.pdf
 ADXL345 Data sheet by Analog Devices ~
Dane techniczne dla ADXL345 Cyfrowego Miernika Przyspieszenia,
http://www.analog.com/ADXL345
 UM10204 I2C-bus Specyfication and User Manual by
NXP Semiconductors ~
Kompletny podręcznik standardu I2C-bus, w tym
terminy Schematy i multi-mistrzowskie systemy:
http://www.nxp.com/documents/user_manual/UM10204.pdf
22 Żyroskop
(Gyroscope)
Żyroskop mierzy prędkość kątową (prędkość obrotową) osi żyroskopu. Wartości podano w stopniach na
sekundę, może tez być mierzone przemieszczenie kątowe. Trójosiowy żyroskop, można stosować na platformie robota 3-D lub na jego podstawie. (pitch, roll, i
odchylenie). Żyroskop dostarcza cennych informacji,
dla utrzymania stabilności pojazdu. Na Rysunku 22-1
pokazano żyroskop z MechatronicsKit dla NImyRIO.
Zestaw zbudowany jest z wykorzystaniem układu
STMicroelectronics L3G4200D trójosiowego cyfrowego żyroskopu, którego z komunikacją szeregową po
magistrali I2C.
https://www.digilentinc.com/Data/Products/PMOD-GYRO/PmodGYRO_rm_RevA.pdf
Zbuduj obwód interfejsu: Pomóż sobie schematem
pokazanym na Rysunku 22-2. Żyroskop wymaga sześciu połączeń ze złączem A NImyRIOMXP (patrz Rysunek A-1):
1)
2)
3)
4)
5)
6)
+ 3,3 V zasilania  /+ 3,3V (pin 33)
Masa  /GND (pin 30)
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: Gyroscope demo.lvproj; zapisany w podkatalogu: Gyroscope demo,
1) Skonfigurować żyroskop dla wymaganej szybkości
transmisji danych i zakresu pomiarowego,
2) Skonfigurować wyjścia przerwań, ustalić wartości
progowe,
3) Odczytywać i wyświetlać wartości prędkości kątowej,
4) Zadawać wartości niezerowe z zerowej grupy wartości poziomu wyjściowego,
22.1 Pokazy
działania żyroskopu.
 Żyroskop (PmodGYRO),
Oczekiwane rezultaty: Demo VI pokazuje wyjścia sześciu bajtów od żyroskopu L3G4200D, sformatowane
wartości, jako 16-bitowe liczby całkowite ze znakiem,
a wykres przebiegu, aby pokazać historię w czasie, żyroskopu.VI pokazuje również zintegrowane wartości
prędkości, które podają względne przemieszczenie kątowe. W integratorze można je wyzerować, klikając resetowanie integratora i klikając ponownie. Przytrzymaj
prawy bok płyty PmodGYRO. PmodGYRO w prawym
dolnym rogu. Punkty osi X po prawej stronie, na osi y
zwrócić się, a punkty osi z wyjścia z planszy do siebie.
Obrócić planszę na temat każdego z tych trzech osi.
Należy zauważyć, że obrót w kierunku przeciwnym do
77
Strona
Rysunek 22-1; Żyroskop L3G4200D
z MechatronicsKit dla NImyRIO.
Rysunek 22-2; Układ pokazowy żyroskopu; połączenia do złąca A NImyRIOMXP.
ruchu wskazówek zegara wokół osi wrażliwe odpowiadać wartości dodatnich, w wyświetlaczach prędkości
kątowej w górnej części przedniego panelu VI. Co
można zaobserwować, jak zmieniać szybkości obrotów? Dolna połowa panelu przednim znajdują się VI
wyświetlacze kątowych przemieszczeń. Trzymaj płytę
PmodGYRO w początkowej pozycji, a następnie kliknij integratora wyzerować, dwa razy.
Obróć płytę wokół jednej osi, a następnie obrócić go
z powrotem do pierwotnej pozycji. Należy zauważyć,
że wartość przemieszczenia się duże pozytywne (lub
negatywne) wartość od zera przemieszczenia, a następnie powraca do tej samej wartości. Wyjście żyroskop
L3G4200D zawiera nonideal efekt zwany poziom zerowej stawki. Ustaw PmodGYRO na stole niezaburzana a następnie wyzeruj integratora. Wartości stóp na
górze może być trudne do odczytania ze względu na
szybkie tempo danych, ale należy spodziewać się wartości przemieszczenia na dole zaczynają rampę liniowy
od zera. Nawet wtedy, gdy żyroskop jest całkowicie
nieruchome (jest to "zerowych" wejście) wyjściowy zawiera pewne szczątkowe niezerową wartość ("poziom
stawka zerowa"), który powoduje, że wielkości wyjściowe integratora zwiększają czas na nieokreślony.
Można oszacować poziom stopy zerowej w następujący sposób: zresetuj integrator, umożliwiając wybór
stosunkowo długiego czasu, jaki powinien upłynąć, na
 Złącze A MXP jest prawidłowo podłączone zapewniono
odpowiednie przypisanie styków,
 Styki złącza PmodGYRO są prawidłowe - dwukrotnie
sprawdzić połączenia i upewnij się, że masz podłączony
NImyRIO do I2C-bus linii "SDA", do PmoDACL "SDA"
zacisku złącza J2 i linii "SCL" do zacisku "SCL"; również
sprawdzić, czy przypadkowo nie podłączono do zasilania;
 Poprawność zacisków przerwań PmodGYRO, zaciski linii
NImyRIO DIO – FrontPanel tylko aktualizacje w odpowiedzi na przerwanie dane gotowe.
UWAGA: Dwukrotnie sprawdzić połączenia "SDA"
i "SCL". Jeśli pojawi się komunikat Błąd-36011 wystąpił błąd odczytu NImyRIO I2C.vi lub podobny;
Ten komunikat oznacza, że NImyRIO nie otrzymania oczekiwanego potwierdzenie od interfejsu I2Cbus PmodGYRO.
Obwód interfejsu: STMicroelectronics L3G4200D pozwala zbudować trójosiowy żyroskop. W sercu interfejsu znajdzie się układ PmodGYRO obsługujący interfejs szeregowy I2C-bus (zwykle nazywany I2C). Układ
L3G4200D obsługuje także interfejs szeregowy SPI,
jednak w tym rozdziale nie omawiamy tego przypadku.
Interesuje nas I2C-bus. L3G4200D zawiera dwa wyjścia przerwań asynchronicznych oznaczone INT1 oraz
INT2. Ich styki elektryczne udostępnia nam różne źródła przerwań, które mogą być włączone w miarę potrzeby. Dwadzieścia sześć rejestrów adresowalnych zapewnia dostęp do trzech zmierzonych wartości kątowych, jak również szeroką gamę opcji konfiguracyjnych.
Gyroscope
- Digilent PmodGYRO
- STMicroelectronics L3G4200D
- Conceptual operation
- Applications
- Pins and sensor coordinates
zrozumiesz pracę żyroskopu, zastosowania, funkcje
STMicroelectronics L3G4200D, połączenia Digilent
PmodGYRO i orientacje osi czujnika. Znajdziesz niezbędne dane do konfiguracji rejestrów L3G4200D,
odczytu danych, prędkości kątowej i integracji pomiarów prędkości, odczytu danych względnego przemieszczenia kątowego. L3G4200D jest stosunkowo
skomplikowanym urządzeniem oferującym wiele opcji. Samouczek wideo koncentruje się, zatem na podzbiorze funkcji, które szybko możesz poznać i włączyć
do pracy Twojego systemu. Szczegółowy przykład pokazuje, jak to wykonać:
 Ustaw zakres danych szybkości transmisji i pełną skalę,
 Ustaw próg poziom wysoki, aby wygenerować przerwanie komparatora-stylu na wyjściu pin INT1,
 Utwórz sygnał przerwania dane gotowe na wyjściu pin
INT2
 Przeczytaj trzy zestawy rejestrów danych i konwersji
tych wartości do mierzonego przyspieszenia w jednostkach dps - degrees per second - stopnie na sekundę,
 Wykonaj integrację wartości kursu do uzyskania
względnego odchylenia kątowego,
 Oszacuj poziom zerowego przesunięcia do zmniejszenia stopy integratora RampUp.
I2C Serial Communication,
I2C Serial Communication,
- Terminology
- Signal waveforms
lepiej zrozumiesz przebiegi sygnału pomiędzy nadajnikami i odbiornikami I2C-bus.
Dogital Output Express VI
Nauczysz się jak uzyskać dostęp do wszystkich wyjść
cyfrowych NImyRIO.
79
Gyroscope Interfacing Theory,
http://youtu.be/5JDkwG2rr1o  13:47,
Strona
przykład, jedna minuta (60 sekund). Zatrzymaj VI, a następnie podziel zmierzone przemieszczenie przez 60
sekund. Porównaj tę wartość z wartościami typowymi,
otrzymasz wskaźnik stopy. Pamiętaj, że możesz zmienić granice działki kątowej, klikając dwukrotnie na
górne i dolne wartości amplitudy na osiach. Wybierz
węższy zakres, aby lepiej ocenić charakterystykę wyjściową żyroskopu w tym poziom zerowy offsetu i poziomu hałasu o wysokiej częstotliwości. LED0 na NImyRIO wyświetla górne ograniczenie przerwania, generowanego przez żyroskop. Wypróbuj szybki obrót
wokół osi Z jak to wpływa na świecenie diody?
„Gyroscope Demo” LabView Project
http://youtu.be/o_iuY0M3yDk  06:36,




Data Logger (41)
Sterr By Wire (43)
3-D Color Controller (45)
Gyroscope Demo
- Walk-Through the
“Gyroscope Demo” LabView Project
poznasz zasady projektowania demo żyroskopu, co
pozwoli Ci spróbować zastosować takie modyfikacji w
Main.vi:
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODGYRO/PmodGYRO_rm_RevA.pdf
1) Zmień adres urządzenia na inną wartość. Jaki błd
sygnalizuje LabView?
2) Dodaj niezbędne obliczenia, aby wyświetlić prędkości kątowe w jednostkach DPS Degree Per Second
- stopniach na sekundę; odnieś się do teorii lub wideo
arkusza w celu uzyskania niezbędnych współczynników skali czułości do konwersji LSB Least Significant Bit - jednostek - najmniej znaczący bit do DPS jednostek.
3) Dodaj kod, aby przeczytać WHO_AM_I dzieląc
rejestr ID,
4) Dodaj kod, aby odczytać rejestr ID urządzenia
L3G4200D (adres 0x0F) i wygenerować stan
błędu, jeśli identyfikator nie odpowiada wartości
oczekiwanej; w ten sposób Twój VI może wykryć,
czy właściwe urządzenie I2C-bus jest dołączone
do zacisków I2C NImyRIO. Przestudiuj
L3G4200D arkusz mapy rejestru (tabela 18), aby
określić wartość oczekiwaną. Wybierz jedno z
okien dialogowych pop-up. Zobacz: Programming
| Dialog & User Interface subpalette do wyświetlania ErrorMessage.
PmodGYRO Reference Manual by Digilent ~
Opis i podręcznik dla żyroskopu:
PmodGYRO Schematics by Digilent ~
Schemat żyroskopu:
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODGYRO/PmodGYRO_sch.pdf
L3G4200D Datascheet by STMicroelectronics ~
Arkusze danych dla L3G4200D cyfrowego żyroskopu:
http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/datasheet/CD00265057.pdf
L3G4200D Datascheet by STMicroelectronics ~
TA0343: Wszystko o STMicroelectronics 3-osiowym
cyfrowym żyroskopie. Ten techniczny artykuł, zapewnia doskonałe omówienie zasad pracy żyroskopu oraz
technik radzenia sobie z układem:
http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/technical_article/DM00034730.pdf
5) Dodaj niezbędne obliczenia by odjąć poziom zerowy,
UM10204 I2C-bus Specyfication and User Manual by
NXP Semicondactors ~
Podręcznik Użytkownika wydany przez NXP Semiconductors. Kompletna diagnostyka standardu I2Cbus, w tym terminy schematy, mistrzowskie rozwiązania i systemy:
Teraz, gdy już wiecie, jak używać żyroskopu, możecie
rozważyć integrację Projektu z innymi urządzeniami w
23 Kompas
(Compass)
Swojski Kompas z igłą magnetyczną wskazującą
kierunek geograficzny Północny, ma swój cyfrowy odpowiednik opracowany przez firmę Honeywell, jako
układ HMC5883L. Ten trójosiowy kompas wykorzystuje w sercu PmodCMPS Digilent. Na Rysunku 23-1,
pokazano układ kompasu z zestawu MechatronicsKit
dla NImyRIO. HMC5883L generuje wartości zmierzone, jako 12-bitowe dane dostarczane przez magistralę komunikacji szeregowej I2C, z szybkością do
160 Hz i oferuje wiele funkcji dla poprawienia czułości
urządzenia: znalezienie Earth'smagnetic – magnetycznego bieguna północnego Ziemi lub do pomiaru silniejszych pól magnetycznych do 8 Gs.
23.1 Pokazy
działania kompasu.
 Kompas (Podpis),
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODCMPS/PmodCMPS-rm-revA1.pdf
przedstawionym na rysunku 23-2; interfejs kompasu
wymaga pięciu połączeń ze złączem A NImyRIOMXP (patrz Rysunek A-1):
1)
2)
3)
4)
5)
+ zasilanie 3,3 V (VDD)  /+ 3.3V (pin 33)
Masa (GND)  /GND (pin 30)
Dane gotowe (DRDY) # 1  /DIO0 (pin 11)
UWAGA: Zostaw zworki JP1 i JP2 odłączone;
te zworki umożliwiają dołączenie rezystorów
PullUp 2,2kΩ, które są już w SCA NImyRIO i
linii SCL.
Uruchom pokaz VI:
1) Omówić podstawy działania kompasu, wpływ na
jego wskazania kąta nachylenia pole magnetycznego Ziemi i kąta deklinacji, zależnego od lokalizacji i różnicy pomiędzy północą magnetyczną i
północą geograficzną,
2) Zinterpretować wyjścia trzech osi kompasu, aby
znaleźć prawdziwy kierunek północny,
3) Skonfigurować kompas dla zaanej szybkości
transmisji danych, zasięgu i ciągłości pomiarów,
4) Odczytać wskazania i je wyświetlić,
Oczekiwane rezultaty: demo VI wyświetla wartości
kompasu dla trzech osi w trzech formatach:, jako sześć
81
 Otwórz Projekt: Compass demo.lvproj; zapisany w podkatalogu: Compass demo,
Strona
Rysunek 23-1; Kompas z zestawu MechatronicsKit dla NImyRIO.
 Pobierz:
Rysunek 23-2; Interfejs cyfrowego trójosiowego kompasu, z MechatronicsKit dla NImyRIO.
bajtów pobieranych z kompasu. Dane rejestrów, w trzech
opisanych liczbach utworzonych przez połączenie pobranych dwóch bajtów na oś na wykresie przebiegu.
Wkrótce dowiecie się, jak przekształcić te wartości natężenia pola magnetycznego w Gs. Przed wejściem do
pętli głównej VI konfiguruje rejestry kompasu dla
trybu uśredniania, szybkości przesyłania danych, zasięgu i ciągłego trybu pomiarowego.
cić płytkę. Obserwuj wartość x: gdy x osiągnie maksymalną wartość dodatnią (z płytą wciąż w poziomie)
punkt z prawej strony płyty, pokaże magnetyczny kierunek północny. Trzymaj płytkę PmodCMPS składnikami w stroną do góry i poziomo do podłoża. Stopniowo przechylaj płytkę aż oś osiągnie dodatnią lub
ujemną wartość skrajną a rejestry osi X i Y wskażą
zero.
Uruchom VI, a następnie obserwuj wyświetlacz
FrontPanel, co dzieje się na nim podczas przesuwania
i obracanie kompasu. Trzymaj płytki stroną składników do góry i poziomo z podłożem, a następnie obró-
Płytka jest teraz normalna w kierunku pola magnetycznego Ziemi, czyli oś jest równolegle z liniami pola magnetycznego Ziemi. Czujnik kompasu daje pozytywną
wartość, Z, gdy kierunek pola jest zgodny z komponentami po stronie płytki, więc pojawi się wartość
Zatrzymaj VI, otwórz schemat blokowy <Ctrl + E>,
ustaw wszystkie bity konfiguracyjne na trzy wzmocnienia konfiguracji Rejestracja B do jednego (logiczna
prawda), wróć do FrontPanel, <Ctrl + E>, ponownie uruchom VI.
 Złącze A MXP jest prawidłowo wybrane, a końcówki są
prawidłowo dołączone i zapewniają dobry kontakt elektryczny,
 Końcówki układu PmodCMPS są dobrze podłączone –
dwukrotnie! Sprawdzić połączenia i upewnij się, że urządzenie jest podłączone NImyRIO I2C-bus,
Compass
- Digilent PmodCMPS
- Honeywell HMC5883L
- Compasing principles
- Correction to obtain thrue nort at 0 degres reading
- Detailed configuration example
(data rate, full-scale, and measurement mode)
- Readig compass data
więcej szczegółów o zastosowaniach układu kompasu,
Honeywell HMC5883L, Digilent PmodCMPS jego
funkcjach połączeniach i czujniku orientacji osi oraz
zasadach pomiarów kompasem.
Magnetyczna północ - kontra - prawdziwa północ (kąt
deklinacji), kąt nachylenia i wyjściowe kompas korekty
czytać prawdziwą północ. Kontynuować naukę wideo,
aby uzyskać niezbędne dane do konfiguracji rejestrów
HMC5883L i odczytu danych kompasu. Szczegółowy
przykład pokazuje ustawić szybkość transmisji danych,
tryb, zakres czułości i trybu continuousmeasurement
średnio, a także, w jaki sposób odczytać trzy zestawy
rejestrów danych i konwersji tych wartości kompasu
intomeasured kompas w jednostkach "Gaussa".
- I2C Express VI options
- Terminology
lepiej zrozumiesz zależności sygnału pomiędzy nadajnikami i odbiornikami I2C-bus.
 Linie do PmodCMPS SDA SDA zacisk na złączu J1, linii
SCL do zacisku SCL; również sprawdzić, czy przypadkowo nie podłączono źle zasilania,
 PmodCMPS Dane gotowe DRDY z końcówki DIO NImyRIO na FrontPanel, tylko aktualizacje w odpowiedzi na
dane gotowe i przerwania.
“Compass Demo” LabView Project
http://youtu.be/bWew4fHWVKo  07:47,
UWAGA:
Dwukrotnie sprawdzić połączenia
"SDA" i "SCL", jeśli pojawi się komunikat Błąd wystąpił w NImyRIO -36011 zapis I2C.vi" lub podobny.
Ten komunikat oznacza, że NImyRIO nie otrzymał
oczekiwanego potwierdzenia od interfejsu I2C-bus
PmodCMPS.
Obwód interfejsu: Honeywell HMC5883L trójosiowy
kompas zabudowany w centrum płytki PmodCMPS
obsługuje interfejs szeregowy I2C-bus (zwykle oznaczony I2C. HMC5883L zawiera gotowe dane wyjściowe wyznaczane DRDY. Dwanaście rejestrów adresowalnych zapewniaj dostęp do trzech zmierzonych
wartości kompasu, a także wiele opcji konfiguracyjnych.
Compass Demo
- Walk through the
“Compass Demo” LabView Project
poznasz zasady projektowania demo Compass, następnie spróbuj zmodyfikować działanie Main.vi:
1) Zmień adres urządzenia na inną wartość. Jaki błąd
pokazuje LabView?
2) Dodaj niezbędne obliczenia, aby wyświetlić pomiary przeprowadzona za pomocą kompasu,
w Gausach (jednostkach). Należy pamiętać,
że współczynnik skali zależy od ustawienia wzmocnienia w konfiguracji Rejestr B.
83
Spróbuj trzymając deskę pobliżu magnesu. Jak natężenie pola przez magnes porównać do pola Ziemi? Jeśli
chcesz, możesz zmienić zakres czułości, aby zapobiec
wartości od nasycenia.
Compass
http://youtu.be/3WkJ7ssZmEc  12:46,
Strona
ujemna, jeśli znajdują się na północnej półkuli i dodatniej wartości, jeśli są na półkuli południowej. Kąt
wskazuje nachylenie linii sił pola magnetycznego, które
jest 90 stopni na północy i południowego bieguna magnetycznego i ostrego kąta, gdzie indziej.
3) Dodaj oś X i oś Y, wprowadź przesunięcie poprawek opisane w poradniku; są one konieczne,
aby poprawić dokładność kompasu,
4) Dodaj obliczenia konwersji wartości X i Y
do postaci polarnych i wyświetl kąt na wskaźniku
wybierania na FrontPanel, zobacz wbudowaną
Re/Im do Polar VI. Zakładając, że masz już dodany kod poprawek przesunięcia (poprzednia modyfikacja), porównaj dokładność swojego pomiaru
za pomocą kompasu do innego podobnego urządzenia. Można znaleźć wiele aplikacji kompasu na
przykład do smar fonu,
5) Dodaj kod do odczytu trzech rejestrów urządzenia
HMC5883L ID rejestrów: (adresy 0x0A przez
0x0C) by wygenerować stan błędu, jeśli identyfikator nie odpowiada wartości oczekiwanej; w ten
sposób VI może wykryć Twoje urządzenie I2Cbus, dołączone do zacisków I2C NImyRIO. Studiuj mapę rejestru HMC5883L karty katalogowe
(Tabele 18 do 20), w celu określenia wartości oczekiwanych. Wybierz jedno z okien pop-up VI z Programming | Dialog & User Interface subpalette do
wyświetlania Twojego błędu (ErrorMessage).
http://www.magneticsensors.com/three-axis-digitalcompass.php
Compass Heading Using Magnetometers by Honeywell ~
Konwersja pomiarów trój-osiowym kompasem, osi
do kąta, kliknij link Literature i wybierz AN203
z menu: Application Notes,
Refernce Design: Low Cost Compass Systems by Honeywell~
Omówienie i dyskusja szczegółów praktycznego projektowaniu trójosiowego cyfrowego kompasu, kliknij
link Literatura, a następnie wybierz AN214 z menu:
Application Notes,
Applications of Magnetic Sensors for Low Cost Compass Systems Honeywell ~
Szczegółowe omówienie projektu Kompas w tym rekompensaty skutków błędów; kliknij odnośnik Literatura, a następnie wybierz ten artykuł z menu: Technical
Articules:
Teraz, gdy już wiecie, jak stosować Kompas, możecie
pokusić się o zintegrowanie tego Projektu w bardziej
Magnetic Declination by NOAA National Geophysical Data
Center ~
Magnetyczne deklinacje kąta dla USA i świata:





http://www.ngdc.noaa.gov/geomag/declination.shtml
Handheld Meter (39)
Data Logger (41)
Sterr By Wire (43)
Compass with Tilt Correction (53)
Kompas z korekcją przesunięcia (53)
PmodCMPS Reference Manual by Digilent~
Podręczniki dla kompasów:
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODCMPS/PmodCMPS-rm-revA1.pdf
PmodCMPS Schematics by Digilent ~
Schemat kompasu cyfrowego.
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODCMPS/PmodCMPS_A1_sch.pdf
HMC5883L Datasheet by Honeywell ~
Dane techniczne dla HMC5883L, cyfrowy kompas
trójosiowy, kliknij link: HMC5883L Brochure w dolnej
części strony:
Estimated Values of Magnetic Field Properties by NOAA
National Geophysical Data Center ~
Przybliżone wartości pola magnetycznego i własności
opracowane przez: NOAA National Geophysical Data
Center, zobaczysz, jakie są odchylenia: (różnice pomiędzy północą magnetyczną i prawdziwą północą) i kątem nachylenia (kąt ziemskiego pola magnetycznego)
na podstawie lokalizacji swojej w USA lub kod pocztowy w Twoim mieście i kraju. Wybierz opcję: Declination, lub Inclination, w menu Magnetic component:
http://www.ngdc.noaa.gov/geomag-web/#igrfwmm
NXP Semiconductors ~
Kompletny podręcznik standardu I2C-bus, w tym
przebiegi czasowe i multi-master systemy:
24 Czujnik oświetlenia
(ALS - Ambient Light Sensor)
Czujnik oświetlenia otoczenia – czujnik otaczającego
światła, (ALS Ambient Light Sensor) zapewnia podstawowe oko, pozwalające robotowi wyczuć ogólne
warunki oświetlenia, by mógł on śledzić źródło światła
i np. malowane linie szlaku. W PmodALS na Rysunku
24-1 jest zintegrowany czujnik FOTOTRANZYSTOR z 8-bitowym konwerterem analogowo-cyfrowym (Analog Digital Converter), komunikującym się
za pomocą magistrali SPI.
światła otoczenia wymaga pięciu połączeń ze złączem
B NImyRIO MXP (patrz Rysunek A-1):
1)
2)
3)
4)
5)
VCC  B/+ 3.3V (pin 33)
GND  B/GND (pin 30)
SCL  B/SPI.CLK (pin 21)
SDA  B/SPI.MISO (pin 23)
CS  B/DIO0 (pin 11)
Uruchom VI pokazu:
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: Ambient Light Sensor demo.lvproj; zapisany
w podkatalogu: Ambient Light Sensor demo,
1) Opisać zasady działania fototranzystora i przetwornika analogowo-cyfrowy (ALS Ambient Light
Sensor)) zintegrowanego na płycie PmodALS,
2) Określić czasowe wymagania dotyczące układu zegara SPI,
3) Zinterpretować format wyjściowego słowa danych
SPI.
24.1 Pokazy
działania układu zintegrowanego czujnika oświetlenia otoczenia (ALS).
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla 8 bitów czujnika światła otoczenia, jako czujnika zegarowego.
Przykryj czujnik światła - element tuż nad PmodALS
(logo), powinien pojawić się spadek wartości w kierunku
zera. Zaświeć jasną latarkę na czujnik - zobaczysz
wzrost wartości w kierunku górnej granicy 255. Spodziewaj się losową odmianę wartości o +/- 1 LSB (Last
Signification Bit - najmniej znaczący bit).
 ALS Czujnik oświetlenia otoczenia (PmodALS),
http://digilentinc.com/Products/Detail.cfm?NavPath=2,401,1190&Prod=PMOD-ALS
Zbuduj obwód interfejsu: Zapoznaj się z schematem
przedstawionym na Rysunku 24-2; interfejs czujnika
85
Strona
Rysunek 24-1; Czujnik oświetlenia otoczenia
z MechatronicsKit dla NImyRIO
Rysunek 24-2; Konfiguracja pokazowa czujnika światła otoczenia podłączonego do złącza B NImyRIOMXP
 Wybór styków złącza B NImyRIOMXP,
 Dwukrotnie i dokładnie! Popraw kontakty zacisków złącza SPI, sprawdź połączenia i upewnij się, że urządzenie
jest podłączone do MISO wejścia SPI NImyRIO i do czujnika światła otoczenia SDA, wyjścia i wyjścia cyfrowego
DIO0 do wyboru układu,
Obwód interfejsu: Płyta Digilent PmodALS łączy fototranzystor i TEMT6000X01 Vishay Semiconductors
z przetwornikiem analogowo-cyfrowym (ADC) Texas
Instruments ADC081S021. ADC przetwarza napięcie
wyjściowe z fototranzystora na cyfrowe sygnały w formacie słów 8-bitowych i przesyła je, jako wartości pomiar poprzez SPI (Serial Peripheral Interface).
Ambient Light Sensor Interfacing Theory
http://youtu.be/zKnn1SskqRQ  07:37,
SPI Serial Communication
http://youtu.be/GaXtDamw5As  07:01,
SPI Serial Communication
- SPI express VI options
- Terminology
3) Przetwórz stałą Wait do sterowania z FrontPanel,
eksperymentuj z różnymi czasami pętli.
Teraz, gdy już wiecie, jak stosować czujnik poziomu
światła otaczającego, możecie rozważyć integrację z innymi urządzeniami w celu stworzenia kompletnego
systemu, na przykład:







HandheldMeter (39)
Data Logger (41)
Sterr By Wire (43)
MusicMaker (55)
Weather Station (57)
lepie zrozumiesz, jak opcje konfiguracyjne SPI
Express VI wpływają na przebiegi sygnałów pomiędzy nadajnikami i odbiornikami SPI. W szczególności, (patrz omówienie czas: 04: 29), zrozumiesz SPI
Express VI Advanced Options - opcje zaawansowane dla
fazy zegara i polaryzacji; układ ADC081S021 wymaga
HighTrailing fazy zegara zbocza impulsu i polaryzacji.
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODALS/PmodALS-rm-RevA.pdf
„SPI” Express VI
http://youtu.be/S7KkTeMfmc8  05:50,
SPI Express VI
- Transmit and receive integer arrays and charcter strings
dowiesz się, jak korzystać z SPI Express VI, dl acelów
odbioru tablic rzeczywistych i łańcuchów tekstowych.
„Ambient Light Sensor Demo” LabView Project
http://youtu.be/XcwEjM6TOig  03:01,
- Walk-Through the
„Ambient Light Sensor Demo” LabView Project
poznasz podstawy działania czujników oświetlenia
otoczenia, zasady projektowania demo czujnika światła otoczenia, spróbujesz poniższe zmiany wprowadzić do Main.vi:
1) Wyświetlaj poziom światła otoczenia w postaci
znormalizowanej wartości pomiędzy 0 a 1,
PmodALS Reference Manual by Digilent ~
Podręcznik zarządzania czujnikami światła otoczenia:
PmodALS Schematic by Digilent ~
Schemat płytki czujnika oświetlenia otoczenia:
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODALS/PmodALS_A.1_sch.pdf
ADC081S021 Data Sheet by Texas Instruments~
Karty danych technicznych, pełne informacje o
ADC081S021 analogowo-cyfrowym przetworniku na
płycie PmodALS wydane przez Texas Instrument:
http://www.ti.com/product/adc081s021
TEMT6000X01 Data Sheet by Vishay Semiconductors ~
Dane techniczne, pełne informacje o fototranzystorowym czujniku oświetlenia TEMT6000X01 na płycie
PmodALS wydane przez Vishay Semiconductors:
http://www.vishay.com/product?docid=81579
M68HC11 Reference Mannual by Freescale Semiconductors ~
Odniesienie do sekcji 8 pełnej diagnostyki standardu
magistrali szeregowej SPI, w tym przebiegi czasowe
systemu multi-master (650 stron):
http://www.freescale.com/files/microcontrollers/doc/ref_manual/M68HC11RM.pdf
87
dowiesz się więcej jak działają czujniki światła, poznasz teorię ich działania, magistrali SPI, sposoby i
postulaty przy wyborze czasów i odpowiedniej konfiguracji SPI Express VI do odczytu pomiarów z czujników,
2) Dodaj wskaźnik Boolean na FrontPanel lub połącz
do wskaźnik LED na NImyRIO, który aktywuje
się, gdy poziom światła otoczenia przekracza próg
zdefiniowany przez użytkownika.
Strona
Ambient Light sensor
- Digilent PmodALS
- Functionality and features
- SPI and chip select timing
Część III:
Układy wbudowane
(EmbeddedSystemsKit)
Część III: NImyRIO EmbeddedSystemsKit
25 Klawiatura
(Keypad)
Klawiatura zapewnia niezbędny ludzki czynnik interfejsu użytkownika. Na Rysunku 25-1 pokazano klawiaturę z SystemsKit dla NImyRIO. Przyciski (klawisze)
po aktywacji zwierają przełączniki klawiatury i wysyłają
znaki lub pozwalają odczytać, jaki jest ich stan. Klawiatura jest matrycą przyciskową 4 x 4. Jej stan może być
skanowany w celu określenia pojedynczego i/lub wielu
naciśniętych klawiszy.
trzech połączeń ze złączem B NImyRIOMXP, (patrz
Rysunek A-1)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Linia + zasilanie 3,3 V  B/ + 3.3V (pin 33)
Linia Kolumna 1  B/DIO0 (pin 11)
Linia Wiersz 1  B/DIO4 (pin 19)
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: Keypad demo.lvproj; zapisany w podkatalogu:
Keypad demo,
1) Opisać połączenie matrycy z klawiszami,
2) Omówić potrzebę i działanie wewnętrznych rezystorów PullUp i PullDown, innych eliminatorów
zakłóceń w przypadkach szczególnych dodatkowych komponentów,
3) Określić, które z wielu wybranych klawiszy mogą
być równocześnie dekodowane,
25.1 Pokazy
działania klawiatury.
 Klawiatura, matryca 4x4 (PmodKYPD),
http://digilentinc.com/Products/Detail.cfm?NavPath=2,401,940&Prod=PMODKYPD
przedstawionym na rysunku 25-2. Klawiatura wymaga
 Oczekiwane rezultaty: Demo VI pokazuje stan
przycisków klawiatury w formie tablicy (4 x 4) i
jako zeskanowanej tablicy 1-D Boolean. Wypróbuj
różne kombinacje pojedynczych klawiszy i potwierdź, że tylko jedna LED jest aktywna. Potwierdź również, że pozycja wskaźnika przycisk klawiatury odpowiada dokładnie położeniu naciśniętego przycisku. Następnie spróbuj kilku kombinacji klawiszy. Czy wszystkie one działają prawidłowo? Eksperyment z kombinacjami wielu klawiszy obejmuje trzy lub więcej klawiszy aktywnych
(przyciśniętych). Okaże się, że niektóre prace są
dają wyniki zgodne z oczekiwanymi, czyli wskaźnik
na FrontPanel pokazuje odpowiednio rzeczywistą
sytuację - klawisz jest wciśnięty, podczas gdy inne
kombinacje mogą generować błędne wyświetlanie
89
Strona
Rysunek 25-1; Klawiatura 4 x 4
z SystemsKit dla NImyRIO.
Rysunek 25-2; Układ interfejsu klawiatury z SystemKit dla NimyRIO, podłączony do złącza B NImyRIOMXP.
stanu. Spróbuj zidentyfikować wzór znaku (PATTERN), który wyjaśnia, kiedy dana kombinacja
wielo-przyciskowa będzie (lub nie będzie) wyświetlana nieprawidłowo.
 Złącze B NImyRIOMXP jest prawidłowo podłączone, a
kontakty dobrze działają. Dla pewności sprawdź dwukrotnie zadana połączenia i jeśli potrzeba popraw kontakty.
Potwierdź, że nie zamieniono wierszy i kolumn,
Keypad Demo
- Walk-Through the
„Keypad Demo” LabView Project
nauczysz się projektowania podstaw demo klawiatury,
poniższe modyfikacje dołącz do schematu Main.vi:
Keypad
http://youtu.be/oj2-CYSnyo0  13:08,
Keypad
- Digilent PmodKYPD
- 4x4 switch matrix
- Keypad scanning
- Multiple keypress detection.
poznasz jak działa matryca przełączników, czyli popularna klawiatura, okablowanie manipulatorów, uzasadnienia stosowania rezystorów PullUp na liniach wierszy. Co to jest skanowania klawiatury, sterowanie liniami kolumn, czytanie linii wierszy oraz sytuacji, w
których mamy do czynienia z kombinacją wielu klawiszy, kiedy klawiatura wygeneruje puste znaki, kiedy
może generować tzw. duchy nieidentyfikowalne znaki.
Każde takie naciśnięcie klawisza może dać fałszywe
odczyty. Czy możesz określić kombinacje maxymalnych ilości wygenerowanych znaków pustych?
Digital Output low-level subVIs
http://youtu.be/WvnInG3ffqY  04:52,
NImyRIO Project essentoal Giide
Digital Output subVIs
Digital Outputs subVIs
dowiesz się, jak korzystać z cyfrowego niskopoziomowego wyjścia DIO by poprawnie ustawić stan DIO
w wysokiej impedancji lub do określonego poziomu
napięcia.
„Keypad Demo” LabView Project
http://youtu.be/7r_LwcDa2AM  04:57,
1. Tymczasowo usuń węzeł Array Transpozycja 2D
i obserwuj nowe zachowanie wskaźnika przyciski
klawiatury na FrontPanel. Myśląc o wyświetlaczu
skanowania, można wyjaśnić, jak praca transpozycji poprawia wyświetlanie informacji przycisków
klawiatury?
2. Dodaj do Array Boolean Number Node tuż przed
skanowaniem podłączonego wskaźnika, a następnie utwórz wskaźnik numeryczny. Wypróbuj różne
kombinacje pojedynczego i wielokrotnego naciskania (aktywacji) przycisków. Powtarzaj to ćwiczenie
aż zrozumiesz relacje między naciśnięciem klawisza i wskazaną wartością liczbową.
3. Utwórz wskaźnik liczbowy, którego wartość odpowiada wartości wydrukowanej na każdym z przycisków na klawiaturze, gdy jest litera to odpowiadający jej kod wartości w systemie szesnastkowym.
Wskaźnik powinien wyświetlić - 1, gdy żaden przycisk ni e jest aktywny (naciśnięty). Zastanów się nad
Boolean Array to Number node i strukturą tablicy.
4. Ponownie podłącz wyświetlacz do złącza MSP
i aktualizuj odpowiednio wartości DIO. Zauważ,
że złącze MSP zawiera wewnętrzne rezystory zamiast PullUp rezystory jak na złączach MXP. Możesz teraz polegać na 10kΩ rezystorach PullUp i
PullDown, w PmodKYPD są około 40kΩ MSP
dołączone, (użyj 5V MSP dla PmodKYPD), lub
możesz podłączyć końcówkę PmodKYPD do "V"
i do ziemi w ten sposób dokonasz przetworzenia
10kΩ rezystorów PullDown, ten ostatni wymaga
również zamiany kolumny na wysokim poziomie z
logicznej T (prawdy) zamiast obecnej wartości F
(fałsz).
Wiesz już jak działa klawiatura, spróbuj zastosować ją
w bardziej złożonych Projektach można używać klawiatury z innymi urządzeniami w celu stworzenia kompletnego systemu, na przykład:
 Hotel RoomSafe Controller (48)
 Calculator RPN (47)
PmodKYPD Reference Manual by Digilent ~
Podręcznik i opis klawiatury 4x4; przewiń stronę w
dół,
91
Klawiatura zawiera szesnaście przycisków SPST (patrz
Rozdział 4 StarterKit), umieszczonych w siatce (rastrze
tablicy) 4x4. Dla pełnego działania przycisku potrzeba
sprzężenia do obu złączy MXP i MSP. Kawiatura normalnie wysyła sekwencję aktywności pojedynczego
przycisku, niekiedy dwóch lub trzech. Aktywne przyciski wysyłają polecenia po liniach: wierszy i kolumn.
Wymaga to tylko ośmiu połączeń linii do NImyRIODIO zamiast może bardziej oczekiwanych szesnastu
połączeń, które mogłyby wykryć prawidłowo wszystkie 216 = 65536 możliwości aktywnych przycisków
(klawiszy) w stanie otwartym i zamkniętym
Strona
Obwód interfejsu:
PmodKYPD Schematics by Digilent ~
Schemat klawiatury 4x4, (przewiń stronę w dół),
26 LCD znakowy – UART interfejs
(LCD Character Display – UART Interface)
Wyświetlacz znakowy LCD przyda się w naszych eksperymentach. To doskonały sposób na wizualizację
kodu, danych pomiarowych, stanu układu, komunikatów, także w kodzie ASCII. Na Rysunku 26-1 pokazano LCD znakowy wyświetlacz z SystemKit dla NImyRIO. Obsługuje on trzy różne standardy komunikacji szeregowej. W tym rozdziale skupimy się na standardzie transmisji UART, a kolejne dwa rozdziały
obejmą SPI i I2C-bus.
1) + zasilanie 3,3 V  B/+ 3.3V (pin 33)
2) Masa  B/GND (pin 30)
3) UART odbiornika  B/UART.TX (pin 14)
Odwołaj się do Rysunku 26-2: Jest na nim układ pokazowy do wyświetlania znaków z LCD podłączonym
do złącza B NImyRIOMXP. Pamiętaj, aby ustawić
zworki mode (tryb) jak pokazano dla komunikacji szeregowej UART!
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: LCD (UART) demo.lvproj; zapisany w podkatalogu: LCD (UART) demo,
1) Skonfigurować monitor dla komunikacji szeregowej UART w wymaganej szybkości transmisji,
2) Wyłącz znaki by pojawiły się bezpośrednio na wyświetlaczu,
3) Wysłać odpowiednią, aby dostosować tryb wyświetlania do wymaganego.
26.1 Pokazy
działania wyświetlacza znakowego LCD z interfejsem UART.
Ze zbioru EmbeddedSystemsKit dla NImyRIO przygotuj:
 Znakowy wyświetlacz LCD z interfejsem szeregowym
(PmodCLS),
 http://digilentinc.com/Products/De-
tail.cfm?NavPath=2,401,473&Prod=PMOD-CLS
przedstawionym na rysunku 26-2. Znakowy wyświetlacz LCD wymaga trzech połączeń ze złączem B NImyRIO MXP, (patrz Rysunek A-1):
Oczekiwane rezultaty:
 Poprawne wyświetlanie znaków na LCD pod warunkiem
prawidłowego połączenia wyświetlacza do NImyRIO.
Dlatego dwukrotnie! Sprawdzić połączenia i upewnij się,
93
Strona
Rysunek 26-1; Znakowy LCD
konfiguracja dla interfejsu UART
z EmbeddedSystemsKit dla NImyRIO.
Rysunek 26-2; Schemat i układ połączeń interfejsu znakowego LCD w konfiguracji z UART, z EmbaddedSystemsKit, dla NImyRIO.
że masz podłączony NImyRIO UART by mógł przekazywać wyjście na wyświetlaczu znakowym LCD i otrzymywać wejście,

Prawidłowość podłączenia zasilania i ustawienia
zworek trybu. Jak jest prawnie pokazano zaznaczając okręgiem obszar na Rysunku 26-2 wskazując
właściwe ustawienie.
Obwód interfejsu: Wybrany wyświetlacz znakowy
LCD, obsługuje trzy seryjne standardów komunikacyjne: UART (Univeral Asynchronus Reciver
Transmitter), SPI (Serial Peripherial Interface) i I2C-
bus. Ten rozdział skupia się na UART, podczas gdy
kolejne dwa rozdziały poświęcimy kolejnym wymienionym interfejsom. Wybierając inny standard równocześnie zapewniamy jego funkcjonalność przewidzianą
dla wyświetlacza LCD. Podstawowa funkcjonalność
wyświetlacza LCD jest niezależna od wybranego typu
interfejsu komunikacyjnego! Wystarczy wysłać sekwencje znaków ASCII do UART, wyświetlacza
otrzyma je i wyświetli, jako linię (rekord) znaków dla
wyświetlacza. Użyj escape sequences, aby skonfigurować
inne aspekty, takie jak wyświetlacz z kursorem, wyświetlanie i miganie kursora, przewijanie ekranu, i tak
dalej.
LCD Character Display
http://youtu.be/m0Td7KbhvdI  10:35,
1) Zamień dwa wiersze wyświetlacza, gdy w NImyRIO naciśniesz przycisk; powróć do pierwotnego
ekranu, gdy przycisk jest zwolniony.
2) Wyświetl pełny zestaw znaków – wybierając
wszystkie możliwe 256, 8-bitowe wzory i zobacz,
czy można na miejscu kod ASCII dla stopni wstawić symbol.
UART Serial Communications:
http://youtu.be/odN66E85J5E  07:55,
UART Serial Communications
- UART Express VI
zrozumiesz jak konfigurować UART Express VI, dla
przebiegów sygnalizacyjnych pomiędzy nadajnikami
i odbiornikami UART.
„UART” Express VI
http://youtu.be/0FMnkFDsGQs 05:28,
UART Express VI
- Transmit and receive character strings including specjal
chcarcters, and formatted text strings
dowiesz się, jak korzystać z UART Express VI do odczytu i zapisu, w tym przesyłania znaków specjalnych
ciągów łańcuchów.
3) Zdefiniuj (załóż) tester instrukcji – dodaj dwa
sprawdzenia ciągów, jeden dla instrukcji i drugi na
wyświetlaczu; Zastosuj zmienną Boolean sterującą
wyłączanie wysyłania ani jednego.
Teraz, gdy wiesz, jak stosować wyświetlacz znakowy
LCD możesz rozważyć integrację Projektu z innymi
urządzeniami w celu stworzenia kompletnego systemu,
na przykład:













Handheld Meter (39)
Data Logger (41)
NTP Clock (42)
Digital Thermometer (44)
QR Code Scanner (46)
RPN Calculator (47)
Hotel Room Safe Controller (48)
Tachometer (49)
Guitar Tuner (54)
Digital Bubble Level (56)
EEPROMProgrammer (58)
PmodCLS Serial LCD Display Module Reference Manual ~
Podręcznik wyświetlania znaków na LCD:
„LCD (UART) Demo” LabView Project
http://youtu.be/JsEMMnIWg4k  03:43,
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODCLS/PmodCLS_rm_RevD-E.pdf
LCD (UART) Demo
- Walk-Through the
„LCD (UART) Demo” LabView Project
zasady projektowania demo LCD (UART), spróbuj zastosować poniższe modyfikacje w schematach Main.vi:
PmodCLS Schematic by Digilent~
Schemat wydany przez Digilent dla wyświetlaczy znakowych LCD:
http://digilentinc.com/Products/Detail.cfm?NavPath=2,401,473&Prod=PMOD-CLS,
95
pracy wyświetlacza znaków LCD z interfejsem UART,
jak ustawiać szybkość transmisji, wysyłania informacji
wyświetlacza, sekwencje dostępnych instrukcji konfiguracyjnych.
Strona
- Digilent PmodCLS properties
- Escape sequences
- LabView coding and demo
27 LCD znakowy – SPI interfejs
(LCD Character Display – SPI Interface)
Znakowy wyświetlacz LCD zapewnia doskonały
sposób komunikacji z poziomu kodu LabView. Schemat blokowy, można wyświetlić graficznie lub opisowo, podając status, warunki ciągami znaków ASCII.
Znakowy wyświetlacz LCD zapewnia również wizualizację wielu problemów za pomocą interfejsu użytkownika.
Na Rysunku 27-1 pokazano zestaw LCD znakowego,
obsługującego trzy standardy komunikacji szeregowej.
W tym rozdziale uwagę naszą skierujemy na interfejs
SPI (Serial Peripheral Interface), poprzedni rozdział obejmował interfejs UART, a kolejny dotyczy interfejsu
I2C-bus.
Zbuduj obwód interfejsu: Odnosząc się do schematu
pokazanego na Rysunku 27-2, zauważ, że znakowy
LCD, wymaga cztery połączenia ze złączem B NImyRIOMXP, (patrz Rysunek A-1), ponadto należy ustawić odpowiedni zworki konfigurujące urządzenie do
trybu pracy z interfejsem SPI.
1)
2)
3)
4)
+ zasilanie 3,3 V  B/+ 3.3V (pin 33)
Masa  B/GND (pin 30)
SPI odbiornik  B/SPI.MOSI (pin 25)
SPI zegar  B/SPI.CLK (pin 21)
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: LCD (SPI) demo.lvproj; zapisany w podkatalogu: LCD (SPI) demo,
Rysunek 27-1; Znakowy LCD (SPI)
w konfiguracji dla tego trybu,
z EmbeddedSystemsKit dla NimyRIO.
1) Skonfigurować monitor dla zadanej komunikacji
szeregowej SPI z wymaganą częstotliwością zegara,
2) Wysłać znaki by pojawiły się bezpośrednio na wyświetlaczu,
4) Wysłać sekwencję wycofania się, aby dostosować
tryb wyświetlania.
27.1 Pokazy
działania wyświetlacza znakowego LCD z interfejsem SPI.
(Pmod-CLS),
http://digilentinc.com/Products/Detail.cfm?NavPath=2,401,473&Prod=PMOD-CLS
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla stan akcelerometru 3-osiowego, NImyRIO, jako trzy wartości
(X, Y, Z) i stan wbudowanego dolnej części NImyRIO
przycisku; naciskając ten przycisk powinien zmienić się
stan logiczny z 0 na 1. Zmiana orientacji myRIO pozwoli zobaczyć wartości akcelerometru i wartości
zmian, wstrząsając myRIO zobaczysz większe wartości
przyspieszenia. Możesz zachować lub zamazać wyświetlanie znaków LCD w górze.
Rysunek 27-2; Schemat i układ połączeń interfejsu znakowego LCD w konfiguracji z SPI, z EmbeddedSystemsKit, dla NImyRIO.
 Złącze B NImyRIOMXP jest prawidłowo podłączone,
używasz poprawnych pinów tego złącza i jest dobry kontakt elektryczny,
 Prawidłowe ustawienie zworek trybu – pokazano na Rysunku 27-2 w wybranym okręgiem regionie właściwe ustawienia zwory.
Obwód interfejsu: Wyświetlacz znakowy LCD obsługuje trzy szeregowe standardy komunikacji: UART
97
 Poprawność wyświetlania znaków na terminalu LCD,
dwukrotnie sprawdźć połączenia i upewnij się, że urządzenie NImyRIO jest podłączone do wyjścia SPI MOSI, a wyświetlacz znakowy LCD MOSI do wejścia; sprawdzić także
czy dobrze podłączono zasilanie,
Strona
(Universal Asynchronous Recerver-Transmitter), SPI
(Serial Perypherial Interface) i I2C-bus (Inter IC).
Nasza uwaga teraz skupia się na interfejsie SPI, gdy sąsiednie rozdziały opisują pozostałe interfejsy. Funkcjonalność LCD w samej postaci jest niezależna od wybranego standardu komunikacyjnego. Wystarczy wysłać znaki ASCII do interfejsu wyświetlacza (w naszym
przypadku jest to SPI), wyświetlacz otrzymane znaki
pokaże na swoim ekranie a pozostałe wykorzysta do
sterowania jego pracą. Użyj sekwencję EsCape, wyjścia, aby skonfigurować inne aspekty pracy LCD, takie
jak wyświetlanie kursora, wyświetlania i miganie kursora, przewijania ekranu, i tak dalej.
- Escape Sequences
- LabView coding and demo.
poznasz wiele funkcji LCD, dowiesz się więcej o pracy
LCD, ustawianie szybkość transmisji, wyświetlania,
wysyłania informacji, sekwencje escape, sposobu komunikacji.
SPI Serial Communications
- SPI Express VI option
- Terminology
zrozumiesz, jak opcje konfiguracyjne SPI Express VI
dotyczą przebiegów sygnałów między nadajnikiem
i odbiornikiem interfejsu SPI.
poznasz przydatne techniki obsługi ciągów zawierających znaki specjalne i sformatowane tekstowo łańcuchy znaków.
„LCD (SPI) Demo” LabView Project
http://youtu.be/oOXYryu4Y-c  4:22,
LCD (SPI) Demo
- Walk-Through the
„LCD (SPI) Demo” LabView Project
poznasz nowe funkcje LCD, szczególnie uważnie obserwuj wideo o zasadach projektowania…od czasu:
( 04:23) do nauki projektowania zasadami LCD (SPI)
demo, a następnie spróbuj włączyć poniższe modyfikacje do Main.vi:
1) Zamienić dwa rzędy po naciśnięciu ekranu NImyRIO na pokładzie jest wciśnięty; powrócić do
pierwotnego ekranu, gdy przycisk jest zwolniony.
2) Wyświetl pełny zestaw znaków, przechodząc
wszystkie 256 8-bitowych możliwe wzory i zobacz, czy można w miejscu kodu ASCII wstawić
symbol dla stopni.
3) Zainstaluj tester instrukcji - Dodaj dwa ciągi
sprawdzające, jeden dla instrukcji, drugi dla sekund na wyświetlaczu; Zastosuj Boolean sterowanie by wyłączyć wysyłanie obu.
4) Wykonaj eksperyment z częstotliwością zegara:,
jaka jest najwyższa możliwa częstotliwość, która
wciąż zapewnia niezawodną komunikację z LCD?
Jaka jest najniższa, wciąż aktualizująca wyświetlacz
LCD bez zauważalnego opóźnienia? Pamiętaj, aby
zmienić szybkość SPI Express VI.
UWAGA: Przy każdym wyłączeniu cyklu zasilania
LCD musisz ustawić zegar, ponieważ podczas wyświetlania automatycznie dostosowuje się do częstotliwości zegara SPI, robi to tylko raz.
http://youtu.be/S7KkTeMfmc8%20  05:50,
SPI Express VI
- Trasnsmit and receive integer arrays and character strings
dowiesz się, jak korzystać z SPI Express VI do odczytu i zapisu całkowitych liczb w tablicach i ciągów
znaków.
http://youtu.be/0FMnkFDsGQs  05:28,
UART Express VI
- Transmit and receive character strings,
Including special characters, and formatted text strings
Teraz, gdy wiesz, jak używać LCD możesz rozważyć
integrację Projektu z innymi urządzeniami w celu
stworzenia kompletnego systemu, na przykład:











Handheld Meter (39)
Data Logger (41)
NTP Clock (42)
RPN Calculator (47)
Tachometer (49)
Guitar Tuner (54)
 Digital Bubble Level (56)
 EEPROM Programmer (58)
PmodCLS Reference Manual by Digilent~
Podręcznik wyświetlania znaków na LCD:
M68HC11 Reference Manual by Freescale Semiconductors~
Odniesienia do sekcji 8 diagnosytyki standardu magistrali szeregowej SPI, w tym przebiegów czasowych isystemów multi-master:
http://www.freescale.com/files/microcontrollers/doc/ref_manual/M68HC11RM.pdf,
Strona
99
PmodCLS Schematics by Digilent ~
Schemat znakowego LCD.
28 LCD znakowy – I2C bus interfejs
(LCD Character Display – I2C bus Interface)
Wyświetlacz znakowy LCD zapewnia doskonały sposób na Twój LabView kod w formie schematów blokowych do wyświetlania pomiarów, stanu i warunków,
ciągów znaków ASCII. Znakowy wyświetlacz LCD zapewnia również wizualne, bo za pomocą interfejsu
użytkownika możliwość komunikacji układami elektronicznymi.
Rysunek 28.1 Obrazuje NI myRIO systemów
wbudowanych Zestaw LCD wyświetlacz znakowy,
który obsługuje trzy standardy komunikacji szeregowej.
W tym rozdziale skupimy uwagę na wyświetlaczu z
interfejsem I2C-bus, podczas gdy dwa poprzednie rozdziały dotyczyły m.in. interfejsów UART i SPI.
na Rysunku 28-2, znakowy wyświetlacz LCD wymaga
czterech połączeń ze złączem B NImyRIOMXP,
(patrz Rysunek A-1), Pamiętaj, aby ustawić zworki
trybu interfejsu, jak pokazano dla komunikacji szeregowej I2C-bus.
1)
2)
3)
4)
+ zasilanie 3,3 V  B/+ 3.3V (pin 33)
Dane szeregowe (SD)  B/I2C.SDA (pin 34)
Zegar (SC)  B/I2C.SCL (pin 32)
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: LCD (I2C) demo.lvproj; zapisany w podkatalogu: LCD (I2C) demo,
Rysunek 28-1; Znakowy LCD (I2C)
w konfiguracji dla tego trybu,
z EmbeddedSystemsKit dla NimyRIO.
1) Skonfigurować moduł znakowy LCD dla komunikacji szeregowej I2C-bus,
2) Wysłać znaki tak by pojawiły się na znakowym
LCD,
3) Wysłać sekwencję <Esc>, aby dostosować tryb
wyświetlania do oczekiwanego.
28.1 Pokazy
działania wyświetlacza znakowego LCD z interfejsem I2C.
(PmodCLS),
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla stany NImyRIO mając wbudowany akcelerometr 3-osiowy, dla
trzech wartości (X, Y, Z) i stanu wbudowanych przycisków w dolnej części NImyRIO. Naciśnij przycisk,
widzisz zmianę stanu z 0 na 1. Zmiana orientacji NImyRIO spowoduję, że zobaczysz wartości tych zmian,
potrząsając NImyRIO zobaczysz większe wartości
przyspieszenia. Trzymaj nie zakrywając znakowego
LCD.
Rysunek 28-2; Konfiguracja pokazowa do wyświetlania za pomocą znakowego LCD, podłączonego do złącza B NImyRIOMXP.
 Przycisk Run, na pasku narzędzi ma kolor czarny, co oznacza, że VI jest w RunMode - trybie pracy,
 Złącze B MXP jest prawidłowo podłączone a jego końcówki zapewniają dobry kontakt elektryczny,
 Poprawne wyświetlanie na znakowym LCD danych, dwukrotnie sprawdź końcówki przyłączeniowe i upewnij się,
że urządzenie jest podłączone do NImyRIO poprzez interfejs I2C-bus, liniami SDA do znakowego LCD SD zacisk na złączu J2 i linii SCL do SC terminala; sprawdzić,
poprawność podłączenia zasilania.
UWAGA: Sprawdź dokładnie połączenia: SDA
i SCL, w przypadku błędów powinien pojawić się
komunikat: Błąd-36011, występował w myRIO
Write I2C.vi podobnych przypadkach. Ten komunikat oznacza, że NImyRIO nie otrzymał oczekiwanego potwierdzenie od interfejsu I2C-bus wyświetlania znaków LCD.
Obwód interfejsu: Znakowy LCD obsługuje trzy szeregowe standardy komunikacyjne: UART (Universal
Asynchronus Reciver-Transmitter), SPI (Serial Peripheral Interface) oraz I2C-bus (Inter IC). W tym roz-
101
 Prawidłowe ustawienie zworek trybu, okrąg na Rysunku
28-2, określa region gdzie są zworki, sprawdź ich konfigurację.
Strona
dziale uwagę naszą skupimy na znakowym LCD z interfejsem I2C-bus (powszechnie oznaczanym także,
jako I2C), dwa poprzednie rozdziały to omówienie pozostałych przypadków. Funkcjonalność znakowego
LCD w samej postaci jest niezależna od wybranego
standardu komunikacyjnego (rodzaju interfejsu). Wystarczy wysłać znaki w kodzie ASCII poprzez I2C-bus
do wyświetlacza i otrzymamy linię (rekord) na jego
ekranie. Wysyłając sekwencję <Esc>, możemy skonfigurować inne właściwości i funkcjonalności znakowego LCD takie jak: wyświetlanie kursora, wyświetlanie i miganie kursora, przewijanie ekranu, i tak dalej.
- Escape sequences
- LabView Coding Demo
dowiesz się, jak wysłać informacje, sekwencje zankowe oraz instrukcje konfigurujące LCD.
- Terminology
zrozumiesz jak opcje konfiguracyjne I2C Express VI
odnoszą się do przebiegów komunikacji pomiędzy nadajnikami i odbiornikami I2C-bus, poznasz terminologie układu.
http://youtu.be/0FMnkFDsGQs  05:28,
1) Zamień dwa rzędy ekranu znakowego LCD po naciśnięciu przycisku na NImyRIO, powróć do pierwotnego ekranu, gdy przycisk jest zwolniony.
2) Wyświetl pełen zestaw znaków, przechodząc wszystkie
możliwye 256, 8-bitowe wzory i zobacz, czy można w
kodzie ASCII wstawić symbol dla dla wyświetlania
mina stopni.
3) Załóż tester instrukcji, dodaj dwa przyciski sterujące
ciągi, jeden dla instrukcji i drugi dla wyświetlacza; zastosuj Boolean sterując wyłączanie wysyłanie każdego.
4) Eksperymentuj z częstotliwością zegara; znakowy LCD
wydają się wspierać zarówno tryb Standard i tryb szybki
częstotliwości? Pamiętaj, aby zmienić szybkość I2C
Express VI.
5) Spróbuj odłączyć jedną z linii I2C-bus od znakowego
LCD. Co LabView wyświetla?
6) Zmień adres slave na inną wartość. Co widzisz w
LabView ErrorMessage?
Teraz, gdy wiesz, jak korzystać ze znakowego LCD
możecie rozważyć integrację tego Projektu z innymi
na przykład:













Handheld Meter (39)
Data Logger (41)
NTP Clock (42)
RPN Calculator (47)
Tachometer (49)
Guitar Tuner (54)
Digital Bubble Level (56)
EEPROMProgrammer (58)
UART Express VI
- Transmit and receive character strings,
including special characters, and formatted text strings.
poznasz użyteczne techniki formatowania ciągów
„LCD (I2C) Demo” LabView Project
http://youtu.be/qbD31AeqOMk  04:32,
PmodCLS Reference Manual by Digilent~
Podręcznik: wyświetlanie znaków na LCD:
PmodCLS Schematics by Digilent~
Schemat LCD:
UART Express VI
- Walk-Through the
„LCD (I2C) Demo” LabView Project.
UM10204 I2C-bus Specyfication and User Manual by NXP Semiconductors~
Kompletny podręcznik diagnostyki standardu I2C-bus, w
tym przebiegi czasowe i systemy multi-master:
poznasz zasady projektowania LCD (I2C) demo, następnie spróbuj wprowadzić poniższe modyfikacje
do Main.vi:
29 Matryca - LED
(LED Matrix)
1) Opisać schemat matrycy LED,
2) Wyjaśnić technikę wyświetlania rastra do wyświetlania dowolnych wzorów,
3) Opisać potrzebę przemian aktywacji zielonych i
czerwonych LED,
4) Zaprojektować sekwencje ciekawych animacji.
29.1 Pokazy
działania matrycy LED.
 Matryca LED,
http://www.sparkfun.com/datasheets/Components/SanYoung-Medium-RG.pdf
 UPM Uniwersalną Płytkę Montażową (2 szt.)
przedstawionym na rysunku 29-2, zalecanym układem połączeń i przedstawionym na Rysunku 29-3
układem końcówek wymaganego złącza.
Obwód interfejsu wymaga ośmiu połączeń do złącza
A NImyRIOMXP i szesnastu połączeń do złącza B
(patrz Rysunek A-1):
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
14)
15)
16)
17)
18)
19)
20)
21)
22)
23)
24)
Wiersz 1 (1)  A/DIO0 (pin 11)
Kolumna 1 zielony (5)  B/DIO0 (pin 11)
Kolumna 1 czerwony (20) B/DIO8 (pin 27)
Kolumna 2 czerwone (19)  B/DIO9 (pin 29)
Kolumna 3 czerwone (18)  B/DIO10 (pin 31)
Kolumna 4 czerwony (17)  B/DIO11 (pin 18)
WSKAZÓWKA: Za krótkie przewody połączeniowe?
Można podłączyć podzbiór tablicy, na przykład, od
1 do 4 wierszy i kolumn 1 do 4 na zielonym ekranie,
który wymaga tylko jedynie osiem przewodów rozruchowych.
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: LED Matrix demo.lvproj; zapisany w podkatalogu: LED Matrix demo,
 Rozwiń przycisk hierarchii: (znak plus, dla obiektu myRIO,
103
Rysunek 29-1; Matryca LED
PORADA: Skorzystaj z kodu kolorów (do oznaczania rezystorów) dla odróżniania kabli połączeń
DIO – matryca. Na przykład: czarny (0) dla
B/DIO0, brązowy (1) dla B/DIR1, i tak dalej.
Strona
Matryca LED pokazana na Rysunku 29-1 jest siatką
8x8, pokrytą zielonymi i czerwonymi LED (w każdym
polu w kształcie koła, zielona i czerwona). Matryca
LED wykorzystuje podobnie wiersze/kolumny, co
klawiatura z Rozdziału 25, ma, więc podobny schemat
okablowania. Składa się on z dwóch linii kolumn
(jedna dla każdej LED) oraz wspólnej linii wiersza.
Rysunek 29-2; Matryca LED; Schemat wyprowadzeń oraz połaczenia z 24 liniami I/O końcówek złącza A i B NImyRIO.
Oczekiwane rezultaty: VI rozpocznie się w trybie automatic pattern, wyświetlacz powinien pokazać przetworzoną zbieżną kwadratową animację, w której wyświetlacz odświeża zapis, co pół sekundy. Przesuń suwak
wskaźnik czasu pętli wzór, aby dostosować prędkość
animacji wzoru. Czy zauważasz coś niezwykłego dla
czasów pętli poniżej 100ms?
Kliknij przełącznik wzoru auto pattern, a następnie kliknij przycisk na zielonej tablicy sterowania 2-D. Powinniście zobaczyć odpowiednio zieloną diodę włączoną
na wyświetlaczu. Poświęć chwilę, aby sprawdzić każdy
z wierszy i kolumn, upewnij się, że okablowanie jest
prawidłowe!
Powtórz to samo wysterowując elementy z czerwonej
tablicy 2-D. Zielone i czerwone wskaźniki po wysterowaniu tablic pokazują stan 8x8 2-D logicznych tablic,
jako jedną 64-bitową w wartościach szesnastkowych.
Wybierz Edit | Reinitialize Values to Default (ponowne
inicjalizowanie wartości domyślnych), aby wyczyścić
wszystkie 64 przyciski tablicy. Następnie kliknij prawy
dolny przycisk. Zwróć uwagę, że odnosi się on do najmniej znaczącego bitu wartości 64-bitowej. Kliknij
przycisk lewy górny; jest to najbardziej znaczący bit.
Kliknij więcej przycisków, aby określić kolejność pozostałych bitów. Te 64-bitowe kody wzorów zapewniają wygodny sposób tworzenia własnych wzorów
wyświetlania i mogą być wykorzystywane do animacji.
Rysunek 29-3; Przykład połączeń interefjsu matrycy LED; Schemat połączeń do 24 I/O do złączy A i B NImyRIO.
Obwód interfejsu:
Każde okrągłe pole na matrycy 8x8 LED zawiera zieloną i czerwoną LED. Katody każdej pary LED łączą
się w tym samym przewodzie, wierszu. Anody wszystkich zielonych LED w tej samej kolumnie łączą się z
przewodem pionowej kolumny; Anody czerwonych
diod LED są połączone w podobny sposób, co zapewnia indywidualną kontrolę dwóch diod LED w każdym
punkcie. Aktywacja obu LED może dać kolor mieszany: żółty.
LED Matrix
- 8x8 matrix, 64 red & green LEDs
- Wiring diagram
- Electrical Interface
- Raster display technique
poznasz schemat połączeń elektrycznych, dowiesz się
jak uzyskać dostęp do wszystkich LED, poznasz reguły łączenia LED, problemy złączy elektrycznych
(zwłaszcza znaczne niedopasowanie napięcia/prądu
pomiędzy czerwonymi i zielonymi LED) oraz rastrową technikę wyświetlania
105
LEDMatrix Theory
http://youtu.be/vsBjZBLdeNc  09:50,
Strona
 Że okablowanie jest wykonane prawidłowo, a styki zapewniają dobry kontakt elektryczny,
UWAGA: łączenie techniki opisanej w tym rozdziale
nie wymaga żadnych dodatkowych elementów, a
także pomaga zrozumieć, jak ustawić wyświetlanie
rastra (zwanego również zmultipleksowanym wyświetlaczem). Jednak 24 DIO korzysta ponad połowa z dostępnych 40 DIO, a także wiąże udostępnione zasoby, takie jak: SPI, I2C-bus PWM i enkoder. Ponadto, skanowanie kodu rastra wymaga
znacznych ilości nakładu procesora.
Zastanów się, może skorzystać ze sterownika wyświetlania MAX7219 LED (patrz: Więcej informacji,
sekcja końcowa tego rozdziału…), aby całkowicie
odciążyć NImyRIO szczegółowym sterowaniem
matrycy LED; po prostu przenieść potrzebne
wzorce poprzez magistralę SPI do sterownika. Ta
technika staje się obowiązkowa i aplikacje powinny
z niej korzystać, zwłaszcza, gdy potrzebują więcej
matryc LED, by budować większe wyświetlacze.
Digital Output low-level subVI
http://youtu.be/WvnInG3ffqY  04:52,
Digital Output subVI
Digital Output sub VIs
jak za pomocą subVIs wykorzystać bezpośrednio tablice logicznych wyjść cyfrowych, jako sterowniki matryc,
LedMatrix Walk-Through
http://youtu.be/Bqq63sKwQKE  12:13,
LED Matrix Demo
- Walk-Through the
Led Matrix Demo” LabView Project
poznaszsz podstawy projektowania układów demo LED
Matrix, następnie spróbuj włączyć poniższe zmiany
do Main.vi:
1) Zakończ pętlę wzorca: Auto Patterrn Genertaorgenerator i zaktualizuj pętlę główną, dodaj kodową tablicę wzorów dla czerwonych LED.
2) Utwórz zestaw wzorów zakodowanych: 64-bitowych tablicy 1-D Auto Pattern Generator. Może się
okazać, że wygodniej zmienić stałe do sterowania
na Front Panel. Możesz także użyć Array Size z Programmming | Array subpalette zamiast stałej "4", aby
Twój kod wstawił dowolną liczbę 64-bitową.
3) Pomyśl o sposobie mapowania jednego lub więcej
parametrów, takich jak wbudowane złącze akcelerometru lub prezentacja analogowych wartości napięcia wejściowych na wyświetlaczu. Na przykład,
można zrobić osiem wykresów słupkowych i pokazać osiem analogowych napięć wejściowych,
czy można mapować wyjścia Y z akcelerometru
na siatce kartezjańskiej? Docelowe mapowanie
jest 2-D Boolean tablicy zmiennych globalnych.
4) Dodaj obraz wskaźnika zmiany czasu w pętli czasowej: przeciągnij w dół Right Data Node" w prawym górnym wnętrzu pętli czasu wystaw Next Loop
Iteration Timing terminal (pojawi się w dt), a następnie utwórz formant FrontPanel, aby interaktywnie
ustawiać czas pętli. Ustaw dolny limit na 1ms, aby
uniknąć wybierania 0ms (to może zatrzymać aplikację).
5) Obserwuj efekty fluktuacji na wyświetlaczu:
zmiany czasowe pętli, do pętli while standard (kliknij
prawym przyciskiem myszy na ramce pętli i wybierz Replace with Wile Loop, a następnie dodaj 1ms
opóźnienia. Należy zauważyć, że intensywność wyświetlacza ma niewielkie losowe migotania, ponieważ procesor w czasie rzeczywistym ma teraz większą swobodę przetwarzania zadania w tle. Z drugiej
strony pętla czasowa zapewnia teraz jej dokładny
czas.
Teraz, gdy już wiecie, jak stosować matrycę LED, możecie pokusić się o zintegrowanie tego Projektu w bardziej złożone systemy, na przykład:
 Digital Bubble Level (56)
 NTP Clock (42)
8x8 LED Matrix Datasheet by SparkFun~
Dane techniczne dla 8x8 matrycy LED:
http://www.sparkfun.com/datasheets/Components/SanYoung-Medium-RG.pdf
MAX7219 LED Display Driver with SPI Interface by Maxim Integrated~
Zawiera tranzystory mocy i karty graficzne rastrowe, aby
całkowicie odciążyć sterowanie każdej LED. Wystarczy wysłać wzory grafik poprzez szeregową magistralę SPI:
http://www.maximintegrated.com/MAX7219
30 EEPROM szeregowa
(Serial EEPROM)
EEPROM (Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory) to nieulotna, elektrycznie programowalna
pamięć do odczytu i zapisu danych, które utrzymują się
nawet wtedy, gdy brak jest zasilania układu.
EEPROM znajduje zastosowanie, jako tablice danych
do kalibracji kluczy cyfrowych i urządzeń adaptacyjnych. Microchip 25LC040A to szeregowy EEPROM
(Rysunek 30-1). Zapamiętuje 4 kb (kilobity) danych
zorganizowanych w postaci tablicy 512 bajtów (8-bitowych słów) dostępnych za pośrednictwem magistrali
SPI.
przedstawionym na Rysunku 30-2. Szeregowa
EEPROM potrzebuje sześciu połączeń do złącza B
NImyRIOMXP, (patrz Rysunek A-1):
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
VCC  B/+ 3.3V (pin 33)
VSS  B/GND (pin 30)
SI  B/SPI.MOSI (pin 25)
SO  B/SPI.MISO) 4. SO! (Pin 23)
SCK  B/SPI.SCLK) (pin 21)
CS  B/DIO0 (pin 11)
WP  B/DIO0 (pin 13)
UWAGA: Pamiętaj, aby podać krótki przewód połączeniowy do podłączenia wejścia HOLD do zasilania NImyRIO 3,3 V.
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
1) Opisać funkcje mikro układu 25LC040A i wyprowadzeń sygnałów urządzenia,
2) Zastosować informacje z instrukcji mikro układu
25LC040A ustawiania na odczyt i zapis danych do
tablicy pamięci i rejestru stanu,
3) Wykorzystać VI LabView niskiego poziomu interfejsu SPI do komunikacji z 25LC040A.
30.1 Pokazy
działania EEPROM (Electrically Erasable Programmable
Read-Only Memory).
Ze zbioru części EmbeddedMechatronicsKit dla NImyRIO
przygotuj:
 Microchip 25LC040A, szeregowa EEPROM,
http://www.microchip.com/25LC040A
Oczekiwane rezultaty: VI demo zapewnia sterowanie
działaniem EEPROM 25LC040A. Wybierając spośród
czterech różnych aktywności (czytaj całą tablicę pamięci, napisz do tablicy, odczytaj STATUS rejestru i
zapisz STATUS do rejestru), trzech związanych paneli
danych (odczyt danych z tablicy pamięci, zapis danych
i zapis bajtu stanu).VI wykonuje wybraną akcję tylko
raz, gdy zmienia się wartość akcji, w związku z tym sterowanie musi odbyć się między dwoma wybranymi,
kolejnymi działaniami tego samego typu, takimi jak zapisywanie w tablicy.
107
 Otwórz Projekt: EEPROM demo.lvproj; zapisany w podkatalogu: EEPROM demo,
Strona
Rysunek 30-1; Mikro układ 25LC040A EEPROM
(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory),
z EmbeddedSytemsKit dla NImyRIO
Rysunek 30-2; Układ interfejsu mikro układu 25LC040A pamięci EEPROM,
z EmbeddedSystemsKit podłączenie do złącza B NImyRIOMXP.
Wybierz całą akcję czytania tablicy. Jeśli EEPROM nie
został jeszcze zaprogramowany, czyli jest jeszcze
świeży i pochodzi prosto z fabryki, należy się spodziewać, że zobaczysz wskaźniki tablicy EEPROM wypeł-
nione 255 (FF szesnastkowym). Będzie to wykres zależności stałej o tej samej wartości w funkcji adresu
(512 ogółem).
Obwód interfejsu: Microchip 25LC040A oferuje 4 kilobity do przechowywania nieulotnej zorganizowanej
w 512 8-bitowych bajtach informacji. Tablica pamięci
jest przystosowane do miliona kasowań/zapisów
i przechowywania danych w tzw. CycleSwith przez ponad 200 lat.
Spróbuj zapisać kilka wartości jednobajtowych na inne
adresy, i potwierdzić, że przedstawione na wykresie
wartości pojawiają się, gdzie można się spodziewać.
Wpisz nową wartość do kontroli indeksu tablicy EEPROM, aby zobaczyć inne obszary wskaźników tablicy, na przykład, wpisz 511, aby zobaczyć ostatnią
wartość tablicy.
Tablica danych może być odczytana w jakikolwiek
sposób:, jako pojedynczy bajt, aż do całej tablicy w jednej operacji odczytu.
Kliknij na Bytes to write, aby wprowadzić więcej wartości
zapisu - wielu bajtów. Możesz napisać do szesnastu
bajtów (jeden "Strona") w danej operacji zapisu pod
warunkiem, że adres zaczyna się na granicy strony
(dolne cztery bity adresu są zerowe).
EEPROM Theory
http://youtu.be/RxRwyDOCeRw  11:17,
Wybierz Odczyt stanu zarejestruj, aby zobaczyć treść
STATUS rejestru EEPROM'ów; oczekiwać, aby zobaczyć wartość zero. Wpisz szesnastkową wartość 0x08
do STATUS napisać kontroli, a następnie wybierz rejestr Napisz STATUS następnie odczytywanie stanu
rejestru w celu potwierdzenia, że rejestr STATUS został zaktualizowany. Przy takim ustawieniu na górnej
połowie pamięci ochrony przed zapisem, niezależnie
od stanu kołka WP. Spróbuj zapisać danych na niskim
adres (0 do 127), a następnie do wysokiej adres (128 do
511); pamiętaj, aby usunąć zaznaczenie Napisz przełącznik zabezpieczenia. Sprawdź, czy wartość na niższych zmiany adresu, a wartość na wyższym adresie
nie. Napisz wartość 0x00 do rejestru stanu po zakończeniu powrócić do rejestru jej wartości jest on dostarczany domyślny (dwa block protect bity są nieulotne).
Serial EEPROM
- Microchip 25LC040A
- Features & Chip Pinout
- Instruction set
- NImyRIO SPI Interface VIS
- Read & Write sequences
poznasz ważniejsze cechy i właściwości mikro układu
25LC040A, aplikacje, rozkład pinów pakietu 8-pin
DIP, zestaw instrukcji i niezbędnych ustawień konfiguracyjnych dla NImyRIO SPI VIs. Film pokazuje od
podstaw do szczegółów jak postępować, z układem,
kiedy wybrać CS niezbędne do odczytu i zapisu, do rejestru stanu, tablic, (w tym również w formie pisemnej
do całej tablicy), opisuje, jak korzystać z pinów HOLD
zawieszania natychmiastowego magistrali SPI,
- SPI Expresss VI option
- Terminology
- Signsling waveform
lepiej zrozumiesz przebiegi sygnałów pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem SPI.
http://youtu.be/S7KkTeMfmc8  05:50,
SPI Express VI
109
Kliknij prawym przyciskiem myszy na Bytes napisać,
wybierz "operacje na danych", a następnie "Usuń element", aby usunąć wartości z kontroli tablicy. Można
również ponownie zainicjować cały przedni panel do
oryginalnych ustawień, wybierając "Edytuj |. Ponownie zainicjować wartości domyślne"
Dane mogą być zapisywane do tablicy albo, jako pojedyncze bajty lub do 16 bajtów na jednej stronie pamięci, pod warunkiem, że adres początkowy jest granicą strony.
Strona
Wybierz write to array action. Domyślnie VI wykonuje
zapis jednobajtowe wartości 0 do komórki pamięci o
adresie 0. Zauważmy, że macierz EEPROM i wykres
są teraz puste, w związku z tym należy wybrać: Read
Entier Array Przeczytaj całą tablicę do aktualizowania
tych dwóch wyświetlaczy. Ponieważ zapis jest chroniony sterowanie jest początkowo ustawione (ten pin
posiada niski WP), należy zauważyć, że tablica jest jeszcze całkowicie wypełnione wartościami 255. Kliknij
przycisk zabezpieczający przed zapisem, aby umożliwić zapis, wybierz Napisz do tablicy, a następnie wybierz opcję Czytaj całą tablicę. Powinieneś potwierdzić, że adres 0 zawiera wartość zero.
- Transmit and receive integer arrays
and character strings.
nauczysz się jak czytać i zapisywać dane za pomocą VI
SPI.
EEPROM Walk Through
http://youtu.be/UNdVUnYHE4U  13:06,
EEPROM Demo
- Walk-Through the
„EEPROM Demo” LabView Project.
poznasz więcej zasad projektowania demo EEPROM,
następnie wprowadź poniższe modyfikacje do Main.vi.
 Utwórz tablicę 512 wartości, tworząca rozpoznawalny na ekranie wzór, np. Sine Pattern z Signal Processing | Sig Generation subpalette,
 Używając Reshape Array z Programming | Array subpalette, do tablicy 32x16 2-D (32 stron 16 bajtów
każda),
 Powielaj Write to Array, subdiagram struktury case,
 Wykonaj czynności w strukturze pętli for.
UWAGA: Pamiętaj, że pomiędzy zapisami stron
należy stosować opóźnienia 5 ms.
Teraz, gdy wiesz, jak wykorzystywać szeregowy EEPROM, możesz rozważyć integrację Projektu z innymi
na przykład:
25LC040A Data Sheet by Microchip~
Karty katalogowe Microchip 25LC040A szeregowej
EEPROM:
http://www.microchip.com/25LC040A
M68HC11 Reference Manual by Freescale Semiconductors~
Odniesienie do sekcji 8, pełnej diagnostyki magistrali
szeregowej standardu SPI, w tym przebiegi czasowe
systemów multi-master:
31 Moduł Bluetooth
(Bluetooth Module)
Radia Bluetooth umożliwiają transmisję danych pomiędzy mobilnymi urządzeniami krótkiego zasięgu (do
20 m) takimi jak: smar fony, laptopy, słuchawki, systemy audio. Radia Bluetooth pracują w nielicencjonowanym paśmie ISM (Industrial, Scientific, Medical) na częstotliwości 2,4 Ghz. Roving networks, to sieci, w których
przełomową funkcjonalnością jest możliwość zdalnego kontrolowania zminiaturyzowanego obiektu z
oddalonej, bezpiecznej odległości. W naszym eksperymencie taką rolę może spełnia moduł Bluetooth Digilent PmodBT2 zawierający w swoim wnętrzu mikro
układ RN42. Na Rysunku 31-1 pokazano taki moduł.
Zapewnia on prosty w obsłudze interfejs między wbudowanym sterownikiem, a innym urządzeniem Bluetooth. Moduł PmodBT2 służy, jako bezprzewodowa
alternatywa dla transmisji danych kablowych choćby w
stylu UART.
31.1 Pokazy
działania Modułu Bluetooth PmodBT2.
Ze zbioru części EmbeddedSystemsKit dla NImyRIO przygotuj:
 Moduł Bluetooth (PmodBT2),
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODBT2/PmodBT2_rm.pdf
 Potrzebny będzie również laptop lub komputer stacjonarny z Bluetooth.
Zbuduj obwód interfejsu: pomóż sobie schematem pokazanym na Rysunku 31-2. Moduł Bluetooth wymaga
ośmiu połączeń ze złączem B NImyRIOMXP (patrz
Rysunek A-1):








+ zasilanie 3,3 V (VCC3V3)  B/+ 3,3V (pin 33)
Masa (GND)  B/GND (pin 30)
TX  B/UART.RX (pin 10)
RX  B/UART.TX (pin 14)
STATUS  B/DIO0 (pin 11)
RTS  B/DIO1 (pin 13)
CTS  B/DIO2 (pin 15)
RESET  B/DIO3 (pin 17)
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: Bluetooth demo.lvproj; zapisany w podkatalogu: Bluetooth demo,
1) Opisać podstawowe funkcje i wyprowadzenia z
RN42 Bluetooth module,
2) Utworzyć Parę RN42 z komputerem przenośnym
lub stacjonarnym, aby utworzyć wirtualny port
szeregowy,
3) Udostępnić port COM interaktywnie z emulatora
terminala oraz z LabViewVI,
5) Skonfigurować nazwę RN42, kod parowania i
profil.
111
4) Utworzyć bezprzewodowe łącze danych,
Strona
Rysunek 31-1; Moduł Bluetooth PmodBT2
zbudowany przez Digilent
na bazie mikro układu Roving Networks RN42.
Oczekiwane rezultaty: Starsze komputery stacjonarne
wyposażone w komunikacyjne porty szeregowe COM
mogą łączyć się bezpośrednio z NImyRIO poprzez
UART i wymieniać dane. RN42 używa domyślnie SPP
W demo VI dane wyświetlane, jako znaki otrzymane
przez RN42 z modułu Bluetooth zdalnego komputera
przenośnego lub stacjonarnego i przesyła datę i czas
systemowy NImyRIO, kiedy znaki d i t są odbierane.
Rysunek 31-2; Układ interfejsu
(Serial Port Profile), co oznacza, że RN42 pojawia się w
komputerach stacjonarnych, jako wirtualny COM port
i pojawia się na NImyRIO, jako fizyczny port COM.
Innymi słowy RN42 bezprzewodowo rozszerza dostęp z pulpitu, który pozwoli łączyć się do NImyRIO.
Wskaźnik znaków przychodzących wykorzystuje kod
backslash do trybu wyświetlania tak, że znaki te nie są
drukowane takie jak zmiana karetki, są wyświetlane,
jako r\ a hexadecymalny wskaźnik ASCII pokazuje
skojarzony szesnastkowy kod znaku.VI wyświetla
Utwórz parę moduł RN42 połączony poprzez Bluetooth z laptopem lub komputerem stacjonarnym przy
użyciu domyślnego RN42 kod parowania jest 1234.
Bluetooth Walk-Through
http://youtu.be/LFCThGa681A  15:07,
Bluetooth Demo
- Walk-Through the
“Bluetooth Demo” LabView Project
następnie przewiń film do 02:30, aby zobaczyć krok po
kroku procedurę parowania urządzeń Bluetooth dla systemu operacyjnego Windows 7. Proces ten jest podobny do Mac OS.
Zanotuj port COM, który został utworzony dla usługi
RN42 SPP.
Pobierz i uruchom emulator terminala PuTTY z
http://www.putty.org
Wprowadź następujące ustawienia (jest to przedstawione w tym samym samouczku wideo rozpoczynającym się od punktu czasowego 02:52:
1) Rodzaj połączenia = Serial,
2) Linia szeregowa = COM port utworzony z parowania RN42,
3) Szybkość = 115 200 bodów (lewym przyciskiem
kliknij kategorię Serial,
4) Bity danych = 8,
5) Bit stopu = 1,
6) Sterowanie przepływem = NONE (brak).
Może chcesz zapisać tę konfigurację tak, aby można ją
załadować później; wpisz nazwę Saved Sessions, a następnie kliknąć przycisk Saved (zachowaj).
Kliknij przycisk Open, aby otworzyć połączenie do
portu COM. Zauważmy, że na module PmodBT2 zielona LED stanu gaśnie, Rysunek 31-2. Konfiguracja
pokazowa modułu Bluetooth podłączonego do złącza
B NImyRIOMXP, a spodziewamy się aktywnego
stanu wskaźnika STATUS na FrontPanel. Te dwa
wskaźniki pokazują, że RN42 ustanowił połączenie
danych z innym urządzeniem Bluetooth. Wpisz znaki
w oknie emulatora terminala PuTTY, zobaczysz te
same znaki pojawiające się na FrontPanel VI. Wpisz t
i d i potwierdzić, że widzisz czas systemowy NImyRIO
i datę. Kliknij by włączyć echo i wpisz więcej znaków;
Kliknij przycisk CTS Clear to Send, wprowadź kilka znaków. Gdy CTS jest aktywny RN42 zawiesza nadawanie
z UART i należy zauważyć, że nie ma żadnych znaków,
które wpływają do NImyRIO. Kliknij przycisk CTS
ponownie, zobaczysz buforowane znaki pojawiające
się w krótkich odstępach czasu, na jako przychodzące
wskaźnik znaków.
Zamknij okno PuTTY; zobaczysz, że na module
PmodBT2 miga raz zielona LED stanu, a wskaźnik na
FrontPanel jest w stanie nieaktywnym, aby pokazać, że
RN42 czeka na nowe połączenia danych.
Otwórz okno PuTTY ponownie i wpisz, $$$ aby
przejść do trybu poleceń. Okno konfiguracji jest
otwarte, długi czas upłynął (60 sekund domyślnie), a nic
specjalnego się nie stało. Moduł PmodBT2 zieloną
LED, przestrzega. Kliknij dwukrotne na przycisk RESET. Czy dostrzegasz, że migotanie LED jest teraz
szybsze?
Ten wskaźnik średniej szybkości oznacza, że RN42
może przyjąć polecenie, aby wejść w tryb poleceń.
Wpisz $$$ ponownie, wyświetlony zostanie monit
CMD; zauważ, że LED stanu miga z dużą szybkością,
w trybie commandmode. Wpisz h, aby wyświetlić pomoc
do wszystkich dostępnych poleceń. W szczególności,
spróbuj d, aby wyświetlić podstawowe ustawienia, e,
aby wyświetlić rozszerzone ustawienia i v, aby pokazać
wersję oprogramowania. Wpisz - aby wyjść z commandmode.
Kliknij przycisk: Stop lub naciśnij klawisz Esc, aby zatrzymać VI i zresetować NImyRIO; reset powoduje
powrót NImyRIO do trybu początkowego, czyli ustawień startowych. W stanie RESET, nie muszą być zawsze same zera lub same jedynki w rejestrach.
 Używasz złącza B MXP prawidłowo i końcówki połączeń
dają dobry kontakt elektryczny,
 Dwukrotnie sprawdzono poprawność połączeń modułu
PmodBT2 do końcówek złącza NImyRIO UART receive
input do RN42 transmit wyjście; również potwierdź, że zasilanie jest podłączone prawidłowo.
Obwód interfejsu:
Obwód interfejsu:
113
Naciśnij przycisk RESET, aby zresetować moduł. Należy zauważyć, że zielona LED stanu, na module
PmodBT2 jest wyłączona. Zwolnij przycisk RESET,
powinieneś zobaczyć stan: LED miga przy średniej
szybkości, aby wskazać, że RN42 wykryto i czeka na
połączenie.
teraz zobaczysz je podczas wpisywania w oknie emulatora terminala PuTTY.
Strona
również dolne cztery bity otrzymanego znaku na NImyRIO pokazuje to wbudowana LED. RN42 STATUS i OUTPUT RTS wyświetlane są, jako wskaźniki
LED, a jego RESET i wejście CTS są sterowane z
przycisków.
Układ Roving Networks RN42 jest samodzielnym w
pełni funkcjonalnym modułem Bluetooth zaliczanym
do Klasy 2 z wbudowaną własną anteną. Domyślnie
RN42 ustawiony jest w trybie slave, można zmieniać
ustawienia po wejściu z kodem domyślnym 1234, także
w trybie ustawień fabrycznych aktywny jest profil
portu szeregowego z usługą SPP. Po podłączeniu
RN42 poprzez UART bezpośrednio do NImyRIO,
RN42 pojawia się, jako wirtualny COM port do Bluetooth komputera przenośnego lub stacjonarnego.
Bluetooth Interfacing Theory
youtu.be/WidjSMNU1QM  15:34,
Dowiesz się więcej o RN42, jako podstawowym bezprzewodowym szeregowym urządzeniu do transmisji
danych. Poznasz istotne cechy RN42 i PmodBT2, wyprowadzenia sygnałów, zasady parowania RN42 z
komputerem, dostęp wirtualny poprzez port COM z
emulatora terminala i aplikacji pulpitu LabView, dostępu do RN42 UART z NImyRIO niskiego poziomu
UART VI.
Bluetooth Walk-Through
http://youtu.be/LFCThGa681A  15:08,
NimyRIO Project Essential Guide
Bluetooth Demo
- Walk Through the
“Bluetooth Demo” LabView Project
poznasz zasady projektowania demo Bluetooth, możesz spróbować właczyć poniższe modyfikacje
do Main.vi:
1) Utwórz pulpit w LabViewVI, który pozwoli w interakcji z portem COM, przeglądać:
Bluetooth Theory
http://youtu.be/WidjSMNU1QM  15:33,
NimyRIO Project Essential Guide
Bluetooth Demo
- Digilent PmodBT2
- Roving Networks RN42
- Features & Pinout
- Cable Replacement Application
2) Dodaj dodatkowe przypadki powrotu i inne stany
wewnętrzne NImyRIO. Na przykład, zwrot wartości przyspieszenia w kierunku osi X, gdy otrzymał znak x.
3) Dodaj funkcję strumieniowej transmisji danych: po
otrzymaniu znaku a. Rozpocznij przesyłanie trzech
wartości z wbudowanego akcelerometru raz na 100
ms (trzy wartości oddzielone spacjami następnie
powrót karetki i połączenie); nadal przesyłaj strumieniowe obecne dane do momentu otrzymania
znaku a ponownie.
Teraz, gdy już wiecie, jak stosować moduł Bluetooth,
PmodBT2 Reference Manual by Digilent~
Opis modułu Bluetooth:
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODBT2/PmodBT2_rm.pdf
PmodBT2 Schematics by Digilent~
Schematy modułu PmodBT2 Bluetooth:
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODBT2/PmodBT2_sch.pdf
RN42 Datasheet by Microchip~
Dane modułu RN42 Bluetooth;
wybierz RN42 dokument PDF w dolnej części
strony:
http://microchip.com/RN42
Bluetooth Data Module Command Reference anf Advanced
Information User’s Guide by Micochip s~
Pełne informacje na temat konfigurowania RN42
w trybie poleceń; wybierz Bluetooth Advanced User Manual PDF dokument w dolnej części strony:
http://microchip.com/RN42
Bluetooth Basics by SparkFun~
Doskonały podręcznik Bluetooth i urządzeń bezprzewodowych:
http://learn.sparkfun.com/tutorials/bluetooth-basics/all
Bluetooth Resources by Bluetooth Developer Portal~
Świetna strona o projektowaniu z Bluetooth:
http://developer.bluetooth.org
32 Cyfrowy potencjometr
(Digital Potentiometer)
Cyfrowy potencjometr, jest odpowiednikiem analogowego układu już wcześniej poznanego. Stanowi dobry
przykład składnika sterowanego cyfrowo. Z punktu
widzenia funkcjonalności zawiera taki sam rezystor regulowany jak klasyczny analogowy potencjometr (zachowuje się podobnie jak jego odpowiednik analogowy regulowany mechanicznie – zob. rozdział 7), jest, więc trójnikiem
elektrycznym. Pokrętło mechaniczne - zastąpiono w
nim układem sterowanym cyfrowo. Możemy, więc zadawać wartości rezystancji z komputera lub układu sterującego, w formie danych, jako cyfrowych wartości
liczbowych, które powodują ustawienie pozycji wirtualnego pokrętła. Potencjometr cyfrowy zapewnia wygodny sposób sterowania analogowymi układami elektronicznymi. To propozycja komputerowej regulacji wzmocnienia we wzmacniaczach i dostosowywanie układów
opartych o regulacje rezystancji do sterowania cyfrowego. Na Rysunku 32-1 pokazano moduł cyfrowego
potencjometru z EmbeddedSystemsKit dla NImyRIO. Omawiany moduł zawiera potencjometr o rezystancji własnej 10kΩ (end-to-end) przy 8 bitowej rozdzielczości (255 pozycji), szeregowa magistrala SPI
przekazuje cyfrową pozycję suwaka.
3) Opisać działanie drabinki rezystorów, których sumaryczna wartość jest sterowana cyfrowo, przez
szereg przełączników półprzewodnikowych,
32.1 Pokazy
działania cyfrowego potencjometru.
Ze zbioru części EmbeddedSystemsKit dla NImyRIO przygotuj:
 Moduł potencjometru cyfrowego PmodDPOT
http://digilentinc.com/Products/Detail.cfm?NavPath=2,401,1075&Prod=PMOD-DPOT
 Mały wkrętak
przedstawionym na Rysunku 32-2. Wykorzystywany
w eksperymencie układ cyfrowego potencjometru
pięciu połączeń do złącza A NImyRIOMXP, oraz
trzy połączenia do złącza B NImyRIOMXP, patrz
Rysunek A-1:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
+ 5V zasilanie  A/+ 5V (pin 1)
Masa  A/GND (pin 6)
SPI odbiornik  A/SPI.MOSI (pin 25)
SPI zegar  A/SPI.CLK (pin 21)
Wybór układu  A/DIO0 (pin 11)
"A"  B/+ 5V (pin 1)
"B"  B/GND (pin 6)
"W"  B/AI0 (pin 3)
Uruchom pokaz VI:
Pobierz:
1) Ustawiać położenie wirtualnego pokrętła modułu
cyfrowego potencjometru za pomocą magistrali
SPI,
2) Prawidłowo podłączyć i obsługiwać potencjometr
cyfrowy w trybie regulowanej rezystancji (rheostat)
lub dzielnika napięcia (voltage-divider),
115
 Otwórz Projekt: Dpot demo.lvproj; zapisany w podkatalogu:
Dpot demo,
Strona
Rysunek 32-1; Moduł cyfrowego potencjometru
z EmbeddedSystemsKit dla NImyRIO
sterowany poprzez magistralę SPP.
Oczekiwane rezultaty: VI demo zapewnia sterowanie
z FrontPanel, położeniem wirtualnego suwaka wybierającego oczekiwana wartość rezystancji. Wartość jest
przyporządkowana i podzielona na kwanty 8-bitowe.
Podłączony na skrajne zaciski rezystancji potencjometru zasilacz 5 Voltowy, pozwala na proporcjonalny podział tego napięcia za pomocą drabinki sterowanych
cyfrowo rezystorów potencjometru. Napięcie to powstałe w skutek działania podłączonego potencjometru (dzielnika napięcia) jest odczytywane przez analogowe wejście NImyRIO i wyświetlane na wskaźniku.
Przesuwając suwak, zobaczysz odpowiednią zmianę na
pozycji wybierania. Naciśnij klawisze <PgUp lub
PgDn> powinny one zmienić o jeden bit wysterowanie potencjometru. Jeśli dysponujesz podręcznym
omomierzem, odłącz wszystkie trzy przewody od NImyRIO, zamieniając je na omomierz. Obserwuj
zmiany i zakres regulacji. Jeśli pomiar nie wydaje się
wystarczająco stabilny, spróbuj podłączyć zaciski "A"
lub "B" do jednej z uziemionych końcówek.
 Styki złącza A i B MXP są dobrze podłączone (logicznie i
elektrycznie) Sprawdź dwukrotnie kontakty na złączu SPI,
upewnij się, że urządzenie jest podłączone do NImyRIO
SPI MOSI, wyjście do cyfrowego potencjometru SDI wejścia i wyjścia cyfrowe DIO0 do układu.
Obwód interfejsu:
Płytka Digilent modułu PmodDPOT zapewnia wygodne połączenia do interfejsów cyfrowych układów
potencjometrów firmy Analog Devices AD5160. Potencjometr cyfrowy zapewnia konwencjonalne trzy
końcówki, podobnie jak klasyczny mechaniczny potencjometr, a liczby binarne 8-bitowe od 0 do 255
przesyłane za pomocą SPI (Serial Peripheral Interface)
służą do ustawienia pozycji wirtualnego suwaka
(szczotki kontaktowej) zamykając dokładnie ustawienia na jednej z 256 pozycji przełączniki półprzewodni-
kowe, które ustanawiają przyłącze do łańcucha 256 rezystorów o wartościach równych pomiędzy końcówkami A i B potencjometru.
Digital Potentiometer Interfacing Theory:
youtu.be/C4iBQjWn7OI  09:15,
Dowiesz się więcej o działaniu cyfrowego potencjometru, zapoznasz się z logiką czynności, w tym działania
magistrali SPI wyboru czasów, wewnętrznych obwodów tablicy rozdzielczej i równań projektowych. Praca
potencjometru cyfrowego w trybie reostat (rezystor regulowany) oraz w trybie potencjometru (dzielnik napięcia, zapewniający regulację napięcia).
Serial Communications: SPI
youtu.be/GaXtDamw5As  07:02,
Łatwiej zrozumiesz jak opcje konfiguracyjne SPI
Express VI, odnoszą się do przebiegów sygnalizacyjnych między nadajnikami SPI i odbiornikami,
SPI Express VI
youtu.be/S7KkTeMfmc8  05:51,
Dowiesz się, jak korzystać z SPI Express VI.
LED Demo Walk-Through
youtu.be/ dtwXOj5vvy4  04:57,
Nauczysz się zasad projektowania demo Dpot VI, a
następnie spróbuj te modyfikacje wprowadzić do schematu Main.vi:
1) Zamień podłączenia A i B i sprawdź, które zmniejsza, a które zwiększa napięcie analogowe, gdy wartości cyfrowe wysterowania układu rosną?
2) Oceń liniowość układu potencjometru cyfrowego:
Zmień strukturę pętli z while-loop na for-loop, utwórz
tablicę, w której zapiszesz: napięcia analogowego
odpowiadające każdemu sygnałowi cyfrowemu, a
następnie wykonaj wykres wartości napięcia analogowego na wyjściu dzielnika w funkcji liczb sterujących jego zmianami.
3) Kontynuuj ocenę liniowości z poprzedniego
punktu, przez wykreślenie różnicy zmierzonego
napięcia analogowego i idealnego napięcia analogowego. Różnica ta sprawia, że znacznie łatwiej zidentyfikować trendy nieliniowości…
PmodDPOT Reference Manual by Digilent~
Opisy i instrukcje do modułu cyfrowego potencjometru:
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODDPOT/PmodDPOT_rm.pdf
M68HC11 Reference Manual by Freescale Semiconductor ~
Opisy i podręczniki w odniesieniu do sekcji 8 do pełnej diagnostyki standardowej magistrali szeregowej
SPI, w tym przebiegi czasowe i systemy multi-master:
AD5160 Data Sheet by Analog Devices ~
Karty katalogowe, kompletna informacja o AD5160,
będącego sercem cyfrowego potencjometru:
http://www.analog.com/ad5160
Strona
PmodDPOT Schematic by Digilent~
Schematy i rysunki dla cyfrowego potencjometru,
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODDPOT/PmodDPOT_sch.pdf
117
Rysunek 32-2; Układ połączeń modułu cyfrowego potencjometru do złącza B NImyRIOMXP.
33 Czujnik temperatury
(Temperature Sensor)
Czujnik temperatury stanowi przydatny składnik
systemów pomiarowych dostarczając ważnych informacji o warunkach środowiskowych.
Na Rysunku 33-1 pokazano czujnik temperatury z
EmbeddedSystemsKit dla NImyRIO. Zbudowany na
bazie układu TCN75A firmy Microchip. TCN75A
korzysta z komunikacji szeregowej I2C-bus. Czujnik
oferuje +/- 10C dokładność w zakresie -400C do +
1250C, przy rozdzielczość dziewięciu do dwunastu bitów i czasach przetwarzania od 30 do 240 ms. Czujnik wyposażono w wyjście, która wyzwala, alarm, gdy
zmierzona temperatura przekroczy regulowany limit
wpisywany przez użytkownika.
 Czujnik temperatury (PmodTMP3),
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODTMP3/PmodTMP3-rm-revA_1.pdf
Zbuduj obwód interfejsu: Pomóż sobie schematem z
Rysunku 33-2. Czujnik temperatury wymaga pięciu połączeń ze złączem B NImyRIOMXP (zob. Rysunek A1):
1)
2)
3)
4)
+ zasilanie 3,3 V  B/+ 3,3V (pin 33)
Masa  B / GND (pin 30)
Dane szeregowe (SDA)  B/I2C.SDA (pin 34)
Zegar (SCL)  B/I2C.SCL (pin 32)
Ustaw wszystkie zworki dokładnie tak jak pokazano
na Rysunkach 33-1 i 33-2. Upewnij się, że wszystkie
zworki PmodTMP3 są ustawione dokładnie tak, jak
pokazano na rysunku.
Uruchom pokaz VI:
 Pobierz:
Servo demo,
Rysunek 33-1; Ułkad do pomiaru temperatury
1) Opisać tryby pracy i przetwarzania czujnika temperatury,
2) Skonfigurować polaryzację wyjścia: ALERT, porównawcze i przerwania,
3) Czytać i interpretować temperaturę otoczenia.
33.1 Pokazy
działania czujnika temperatury.
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla temperaturę w stopniach Celsjusza mierzoną przez czujnik
temperatury Microchip TCN75A z dokładnością +/10C; spodziewaj się, że pierwotny odczyt temperatury
to w przybliżeniu temperatura otoczenia (pokojowa).
Kliknij dwukrotnie maksymalne i minimalne wartości
wskaźnika termometru, aby zmienić zakres jego wyświetlania. Spróbuj ogrzać czujnik dotknięciem palca
Rysunek 33-2; Układ pokazowy Projektu Czujnik atemperatury, podłączonego do złącza B NImyRIOMXP.
Wskaźnik LED - alert - TCN75A wyświetla stan wyjścia ALERT. Należy zauważyć, że wskaźnik ALERT,
twierdzi, że temperatura przekracza 260C a następnie
odłączy go, gdy temperatura spadnie poniżej
24,5 +/- 10C.
119
Weź plastikową torbę śniadaniową wypełnioną kilkoma pokruszonymi kostkami lodu. Otocz nim czujnik temperatury (pokruszonym lodem) oczywiście
czujnik ma być na zewnątrz torebki, ale nią otoczony
– nie kontaktuj lodu z czujnikiem! Czy mierzona temperatura spada? Jaką najniższą temperaturę udało Ci
się zaobserwować w tym eksperymencie?
Strona
lub delikatnie dmuchaj poprzez słomkę lub ogrzewaj
go suszarką do włosów nawiewając ciepłe powietrze
na czujnik. Jaka jest najwyższa temperatura, którą możesz zaobserwować?
VI wyświetla zawartość czterech rejestrów TCN75A:
pomiar temperatury (podstawowej) otoczenia, konfigurację, ograniczenie temperatury (aktywacja wyjścia
ALERT) i histerezy temperatury, czyli dolnego limitu;
należy zatrzymać VI dokonać edycji schematu blokowego, zapisać nowe dane i ponownie uruchomić, aby
zmienić wartości w tych trzech ostatnich rejestrach.
niczną temperaturę, histerezę pomiaru, a kolejkę błędów (liczbę kolejnych cykli przetwarzania, dla których
warunek błędu musi być prawda przed wystąpieniem
sygnału wyjściowego ALERT, i jak skonfigurować
układ w trybie wyłączenia (oszczędzania energii w stanie bezczynności uśpienie – stand by), funkcja z pomiarem jednorazowe na żądanie.
Study Serial Communications: I2C
youtu.be/7CgNF78pYQM  08:47,
 Złącze B NImyRIO jest prawidłowo podłączone a styki
zapewniają dobry kontakt elektryczny,
 Poprawność kontaktów złącza PmodTMP3 - dwukrotnie
sprawdzić połączenia! Upewnij się, że jest połączenie NImyRIO z I2C-bus linią SDA do PmoDTMP3 SDA końcówka na złączu J1 i linii SCL do zacisku SCL; również
sprawdzić, czy dobrze podłączono zasilanie.
 Poprawne ustawienia zworek adresowych PmodTMP3 –
regiony zakreślone okręgiem na Rysunku 33-2, wymagają
właściwego ustawienia.
UWAGA: Sprawdź dokładnie połączenia SDA i SCL,
gdyby pojawił się komunikat występujący w NImyRIO (lub podobny), Błąd -36011 Write I2C.vi; to
oznacza, że NImyRIO nie otrzymało oczekiwanego
potwierdzenia od interfejsu I2C-bus PmodTMP3.
Obwód interfejsu: czujnik temperatury Microchip
TCN75A wykonany w pakiecie przez PmodTMP3 obsługuje interfejs szeregowy I2C-bus (także oznaczany
I2C). Dwa rejestry 8-bitowe przeznaczone są na obsługę pomiaru w stopniach Celsjusza, co 30ms z rozdzielczością 9-bitów i co 240ms z rozdzielczością 12bitów; każdy dodatkowy bit podwaja czas konwersji.
Wyjście ALERT zapewnia obsługę zadanej granicy
temperatury, aby wskazać, kiedy temperatura przekracza limit zdefiniowany przez użytkownika.
Temperature Sesor Interfacing Theory
youtu.be/HwzTgYp5nF0  10:03,
Dowiesz się, jak odczytywać zmierzoną temperaturę
otoczenia, jak skonfigurować urządzenie, aby dostosować rozdzielczość i prawidłowe działanie wyjścia
ALERT, w tym polaryzację pomiarów, zadaną gra-
Zrozumiesz, jak opcje konfiguracyjne I2C Express VI
wpływają na przebiegi sygnalizacyjne pomiędzy nadajnikami i odbiornikami I2C-bus:
Temperature Sensor Walk-Through
youtu.be/1Oib10sojds, 06:25  06:25,
Poznasz zasady projektowania demo czujnika temperatury, a następnie spróbuj te zmiany wprowadzić do
bloku diagramu Main.vi:
1) Zmień adres urządzenia na inną wartość. Co widzisz w oknie ErrorMessage LabView?
2) Dodaj kody dla niezbędnych obliczeń, aby wyświetlić temperaturę w stopniach Fahrenheita.
3) Przenieś kod rejestru konfiguracji wewnątrz pętli
while i przetwarzaj tablice stałych Boolean do sterowania na FrontPanel; w ten sposób można łatwiej eksperymentować z opcjami konfiguracyjnymi.
4) Dodać sterowanie na FrontPanel zadanej granicznej temperatury i wartości histerezy w stopniach
Celsjusza, a następnie przenieś Associated I2C
Express VI do wnętrza while-loop, tak, że wartości te
mogą być regulowane, podczas gdy VI jest uruchomiony. Upewnij się, że wskaźnik Alert zachowuje
się zgodnie z oczekiwaniami po dostosowaniu tych
dwóch wartości związanych z oczekiwanymi alertami. Co się dzieje, gdy wartość histerezy jest wyższa od wartości zadanej granicznej?
5) Dodaj wykres przebiegu zmian dla mierzonej temperatury, a następnie zmień odstęp czasu, podczas
while-loop do znacznie większej wartości, takich jak
jedna minuta. Wykreśl profil temperatury, jako
zmiany długoterminowe w okresie 24-godzinnym.
6) Powtórz poprzedni krok, modyfikując kod schematu blokowego tak, żeby czujnik temperatury
działał w trybie wyłączenia i wykonywał pojedynczy krótki pomiar na żądanie. Pamiętaj, układ miał
czas niezbędny do wykonania przetwarzania przed
odczytem rejestru z wartością temperatury: 30 ms
dla rozdzielczości 9-bitowej, i by podwoić ten czas
dla każdego dodatkowego bitu aż do 240 ms dla
12-bitowej rozdzielczości.
Teraz, gdy już wiecie, jak stosować czujnik temperatury, możecie pokusić się o zintegrowanie tego Projektu w bardziej złożone systemy, na przykład:







Handheld Meter (39)
Data Logger (41)
Steer By Wire (43)
On-Off Control System (51)
Weather Station (57) Stacja pogodowa
PmodTMP3 Reference Manual by Digilent~
Opis i podręcznik do czujnika temperatury:
PmodTMP3 Schematicsa by Digilent~
Schematy i rysunki dla czujnika temperatury:
http://digilentinc.com/Products/Detail.cfm?NavPath=2,401,1202&Prod=PMOD-TMP3
TCN75A Datasheet by Microchip~
Dane techniczne czujnika temperatury TCN75A, z
dwu-przewodowym interfejsem szeregowym:
http://www.microchip.com/TCN75A
NXP Semiconductors~
Kompletna specyfikacja diagnostyki standardu I2Cbus, wraz z przebiegami czasowymi systemu multimaster:
121
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODTMP3/PmodTMP3-rm-revA_1.pdf
Strona
7) Dodaj możliwość zapisu minimalnej i maksymalnej
temperatury i wyświetlania jej oraz przycisk resetu
tych wartości.
34 Mikrofon MEMS
(MEMS Microphone)
Mikrofon MEMS (Micro Electro-Mechanical Sensor). Mikrofon to akustyczny czujnik m.in. do nagrywania sygnału audio i monitorowania poziomu hałasu.
Na Rysunku 34-1 pokazano mikrofon firmy Analog
Devices typu ADMP504. Łatwo można kupić urządzenie zwane MEMS (Micro Electro-Mechanical Sensor) (mikro elektro-mechaniczny czujnik). Opisany mikrofon to układ zintegrowany ze wzmacniaczem na
jednej płytce i w jednej obudowie DIL. Znajduje on
zastosowanie m.in. w smar fonach. Można go wykorzystać w wielu projektach z elektroniki, fizyki i robotyki.
Ze zbioru części EmdeddedSystemsKit dla NImyRIO przygotuj:
 ADMP504 mikrofon o ultra niskim poziomie szumów,
http://www.analog.com/ADMP504
 OP37 niskoszumowy precyzyjny, szybki wzmacniacz
operacyjny,
http://www.analog.com/OP37
 AD8541 rail-to-rail wzmacniacz operacyjny,
http://www.analog.com/AD8541
 Dyskowy, kondensator ceramiczny; 0,1μF, oznakowanie
"104",
 Kondensator elektrolityczny 1,0 μF,
http://industrial.panasonic.com/wwwdata/pdf/ABA0000/ABA0000CE12.pdf






Rysunek 34-1; Mikrofon MEMS
z zestawu EmdeddedSystemsKit dla NImyRIO;
Po prawej stronie pokazano mikrofon
zamontowany na spodzie nośnika DIP.
1) Opisać właściwości wyjściowe mikrofonu MEMS
ADMP504,
2) Odfiltrować składową stałą na wyjściu mikrofonu,
3) Wzmacniać sygnał mikrofonowy za pomocą
wzmacniacza operacyjnego,
4) Odczytywać sygnał mikrofonowy wejściem analogowym.
34.1 Pokazy
działania mikrofonu MEMS.
Rezystor, 10 kΩ (3 szt.)
Rezystor, 100 kΩ
3,5 mm, stereo kabel audio (dostarczony z NImyRIO)
Zaciski testowe (2 szt.)
UPM Uniwersalną Płytkę Montażową
Zbuduj obwód interfejsu: Zapoznaj się z schematem i
zalecanym układem połączeń przedstawionym na Rysunku 34-3. Obwód interfejsu wymaga czterech połączenia ze złączem B i C NImyRIO, (zob. Rysunki A-1
i A-2):
1)
2)
3)
4)
5)
(+) 15-woltowy zasilacz  C/+ 15V (pin 1)
(-) 15-woltowy zasilacz  C/-15V (pin 2)
(+) 3,3 V zasilacz  B/+ 3,3V (pin 33)
Masa  C/AGND (pin 3)
Wyjście MIC  AUDIO IN
Połącz kablem stereo zakończonym złączem 3,5 mm
audio Jack mikrofon z wejściem NImyRIOAUDIOIN.
Wykorzystaj pliki testowe do podłączenia innego mikrofonu końcówką (lewy kanał) do wyjścia mikrofonowego a tuleją zewnętrzną do uziemienia; (zob. Rysunek 34-2). Alternatywnie można zbudować obwód
interfejsu przeznaczonego do bezpośredniego podłączenia do wejścia analogowego MXP; (zob. Rysunek
34-4). Ta wersja Projektu wymaga pięciu połączeń ze
złączem B NImyRIOMXP (zob. Rysunek A-1):
1. (+) 5-Voltowy zasilacz  B/+ 5V (pin 1)
2.
3.
4.
5.
(+) 3,3 V zasilacz  B/+ 3,3V (pin 33)
Wyjście wzmacniacza (mic)  B/AI0 (pin 3)
Spróbuj gwizdać, mówić, śpiewać lub wytworzyć inne
dźwięki. Na ekranie oscyloskopu zobaczymy odpowiednie przebiegi elektryczne. Należy pamiętać, że
kształt fali obserwowanej na ekranie wirtualnego oscyloskopu w pobliży wartości zerowych w przypadku korzystania z wejścia audio, ma niewielkie amplitudy i nie
przekracza 2,5 Volta przy korzystaniu z wejścia analogowego.
 Pobierz:
Servo demo,
Oczekiwane rezultaty: Demo VI wyświetla sygnał audio wykryty i przetworzony przez mikrofon na ekranie
wirtualnego oscyloskopu. Wybierz odpowiednie wejście mikrofonowe w zależności od obwodu wybranego
interfejsu. Może to być np. wybudowane: AudioIn/Left lub B/AIO. Dwukrotnie kliknij górne i
dolne granice wykresu przebiegu i ustaw: -2,5 i 2,5 dla
AudioIn/Left oraz do 0 i 5 dla B/AIO.
 NI myRIO jest podłączony do komputera,
 Popraw styków złącza MXP - upewnić się, że używasz złącza B (i ewentualnie Connector C) i że masz odpowiednie
przypisanie styków i
 Korzystając z kontaktu /AI0 (pin 3) weź przewód połączeniowy i zastosuj go jak sondę, aby sprawdzić następujące punkty sygnałowe:
o WY ADMP504: 0,8 V DC offset z sygnałem +/- 0,25 V,
o Ujemny zacisk kondensatora 1μF: jak wyjście
ADMP504, ale zerowy offset DC (dla OP37) lub 2,5 V
offset (przesunięcia) dla (AD8541)
o Końcówka nieodwracająca (+) wzmacniacza operacyjnego: zero (dla OP37) lub 2,5 V offset (AD8541)
o Końcówka odwracająca (-) wzmacniacza operacyjnego:
zero (dla OP37) lub 2,5 V offset (AD8541); jeśli są inne
poziomy napięć, sprawdź wszystkie połączenia układu
lub spróbuj wymienić wzmacniacz operacyjny.
Obwód interfejsu: ADMP504 wytwarza maksymalne
napięcie 0,25 V z DC offset 0,8 V.
ADMP504 Microphone Interfacing Theory
youtu.be/99lpj7yUmuY  06:36,
Dowiesz się więcej o cechach mikrofonów, potrzebie
zasilania, obwodach z kondensatorami, wzmacniaczu
odwracającym, który zwiększa czułość układu z mikrofonem, do wymaganego poziomu 2,5 V na wejściu
analogowym audio.
123
Uruchom pokaz VI:
Strona
Rysunek 34-2; Wyprowadzenia sygnałów mikrofonu MEMS
z EmdeddedSystemsKit dla NImyRIO;
złącze Jack 3,5 mm stereo audio,
złącza wtykowe dla ziemi, kabel lewego i prawego kanału.
MEMS Mic Demo Walk-Through
youtu.be/2ZpI_uDwOg4  2:31,
125
Strona
Rysunek 34-3; Układ pokazowy dla MEMS mikrofon z AUDIO IN: schemat,
zalecany układ połączeń do złącza B i C NImyRIO.
Rysunek 34-4; Układ pokazowy dla mikrofonu MEMS z wejściem analogowym (AI),
schemat ideowy, zalecany układ pollaczeń i podłączenie do złącza B NImyRIOMXP.
Poznasz zasady projektowania Demo VI MEMS microphon, a następnie spróbuj wprowadzić te zmiany
do bloku Main.vi:
dowaną amplitudy i fazą Spectrum VI znajdującymi się w Signal Processing | Point by Point|
Spectral subpalette.
1) Dodaj wyświetlacz widma amplitudy w czasie rzeczywistym: korzystając z wersji point-to-point, z wbu-
2) Dodaj VU (głośność) wskaźnik wyświetlający intensywność sygnału; na wyjściu AC z wbudowa-
Teraz, gdy już wiecie, jak stosować mikrofon MEMS,





Handheld Meter (39)
Data Logger (41)
Steer By Wire (43)
Guitar Tuner (54)
Mikrophone Array Beamforming with ADMP504 by Analog Devices ~
Pokazowe wideo dwóch mikrofonów ADMP504 w
połączeniu z DSP (Digital Signal Processing), aby
utworzyć wirtualny bezpośredni mikrofon:
http://videos.analog.com/video/products/MEMSsensors/1979997938001/Microphone-Array-Beamforming-with-the-ADMP504
ADMP504 Flex Eval Board by Analog Devices ~
ADMP504 pakiety z kondensatorami oraz przewodami połączeniowymi:
http://www.analog.com/en/evaluation/EVALADMP504Z-FLEX/eb.html
127
3) Utwórz filtr anty-aliasingu dodając równolegle z rezystancją, kondensator sprzężenia zwrotnego,
Strona
nym AC & DC Estimator PtByPt na Signal Processing | Point by Point | Sig Operation subpalette.
Część IV:
Urządzenia dodatkowe
(AdditionalDevicesKit)
Część IV: NImyRIO AdditionalDevicesKit
35 Pamięć USB
(USB Flash Drive)
NI myRIO zawiera port USB z obsługą systemu
operacyjnego do pamięci flash USB, aby znacznie rozszerzyć zdolność NImyRIO do pracy z dużymi zbiorami danych i rejestrowania danych wykonywania zadań przez długi okres czasu poza ograniczenia wbudowanej pamięci do NImyRIO. Na Rysunku 35-1 pokazano dysk flash USB włożony do złącza USB NImyRIO.
 Otwórz Projekt: Flash Drive USB demo.lvproj; zapisany
w podkatalogu: Flash Drive USB demo,
1) Zapewnić dostęp do systemu plików NImyRIO
jedną z poniższych metod:
 Z przeglądarki internetowej,
 Za mapowanego dysku sieciowego,
 SSH Interactive Secure Shell,
2) Czytać i zapisywać pliki poprzez LabView.
35.1 Pokazy
działania USB Flash Drive.
Ze zbioru części AdditionalDevicesKit dla NImyRIO
przygotuj:
 Pamięć flasz USB sformatowana w systemie Windows
FAT16 lub FAT32
Demo VI wyświetla również własności pamięci flasz
USB i wolnego miejsca, a także pliki i foldery. Uruchom VI wielokrotnie z różnymi nazwami plików i
dziennika. Potwierdź, że nowo utworzone pliki są wyświetlane w lewym wskaźniku najdalej.
Uruchom pokaz VI:
do trybu początkowego, czyli ustawień startowych. W stanie
RESET, nie muszą być zawsze same zera lub same jedynki
w rejestrach.
 Pobierz:
Zbuduj obwód interfejsu:kkkkk
129
Strona
Rysunek 35-1; Flash Drive USB
z AdditionalDevicesKit dla NImyRIO.
Oczekiwane rezultaty: VI demo przedstawia prostą
aplikację rejestracji danych. Włóż pamięć flasz USB do
złącza USB na w górnej części NImyRIO jak pokazano na Rysunku 35-1. Uruchom VI, a następnie przenieś NImyRIO by spowodować pewną aktywność zarejestrowaną przez wskaźnik przyspieszenia osi X. VI
monitoruję w sposób ciągły te zdarzenia dzięki zamontowanemu w NImyRIO czujnikowi przyspieszenia, a
następnie zapisuje dane z pomiarów w formacie CSV
do pliku arkusza kalkulacyjnego, oddzielając kolejne
liczby przecinkiem. Po zatrzymaniu VI; kliknij przycisk
Stop lub naciśnij klawisz Esc. Użyj domyślnej nazwy
bazy logfile lub wprowadzić nową swoją nazwę. Należy pamiętać, że VI nadpisuje plik za każdym razem,
po uruchomieniu VI. Wyjmij pamięć flasz USB i odczytaj plik arkusza kalkulacyjnego z aplikacji arkuszy,
takich jak np. MS Excel. W pierwszej kolumnie jest zapisany czas, a w drugiej kolumnie jest przyspieszenie;
wykonaj wykres XY biorąc wartości z dwóch kolumn.
„Digital Output” Express VI
 Pamięć flasz USB włożona do portu USB powoduje, że
VI demo generuje komunikat o błędzie, jeśli pamięci flasz
USB jest uszkodzona.
Obwód interfejsu:
System plików NImyRIO: NImyRIO RT (RealTime) (w
czasie rzeczywistym) prowadzi do NI Linux Real Time
Operating System, czyli Linuxa pracującego w czasie
rzeczywistym. OS (system operacyjny), który zarządza
wbudowanym półprzewodnikowym dyskiem twardym
(HDD) o pojemności 387 MB oraz pamięcią USB.
Włożenie do portu pamięci flasz USB automatycznie
wywołuje i montuje dysk, jako folder /u. Większość z
folderów na dysku twardym jest tylko do odczytu, dostępne są jednak trzy foldery zapewniające odczyt i zapis: /home /lvuser; /home/webserv; i /tmp (ten folder jest automatycznie usuwane po resecie sytemu).
Dostęp do systemu plików jest poprzez przeglądarkę
internetową, zmapowany dysk sieciowy i interaktywne
linie poleceń, oraz linie z bezpiecznej powłoki SSH.
LabView program może również bezpośrednio odczytywać i zapisywać pliki, zarządzać nimi i wykonywać
różnorodne zadania.
zobaczysz jak uzyskać dostęp do zadanych pojedynczo
lub wszystkich wyjść cyfrowych za pomocą Digital
Output VI.
„USB Flash Drive Demo” LabView Project
http://youtu.be/YlQukBt1lWI  08:21,
USB Flash Drive Demo
- Walk-Through the
„USB Flash Drive Demo” LabView Project
poznasz zasady projektowania obsługi pamięci flasz
USB za pomocą USB Flash Drive Demo LabView
Project, następnie wprowadzić poniższe modyfikacje
do Main.vi:
1) Włącz wyjścia czujnika przyspieszenia osi Y i osi X
i zaloguj je do pliku CSV arkusza kalkulacyjnego,
jako dwie dodatkowe kolumny. Przeczytaj plik arkusza kalkulacyjnego w komputerze i potwierdzić,
że wykres danych wygląda poprawnie.
File system
http://youtu.be/BuREWnD6Eno  12:54,
2) Dodaj funkcjonalność, tworzącą plik tekstowy,
czasu i daty, w której utworzono plik dziennika.
NIMyRIO File System
- Web browser access
- Network mapped dive
- LabView file I/O VIs
- Interactive access via SSH (Secure SHell) and PuTTY.
dowiesz się więcej o systemie plików, w tym NImyRIO, dostępie i pobieraniu plików z dysku twardego
wbudowanego (HDD) z poziomu przeglądarki internetowej, mapowaniu dysku twardego wbudowanego w
NImyRIO, jako dysk sieciowy w Windows, programowym tworzeniu plików tekstowych i rozprzestrzenianiu arkuszy plików z LabView interaktywnej nawigacji
i bramkowaniu systemu plików przez NImyRIO SSH
(Secure Shell) do połączenia z klientem PuTTY SSH.
Użyj Get Time / Data Vis w Programming | Timing
subpalette; utwórz ciąg znaków.
Teraz, gdy już wiecie, jak stosować pamięć flasz USB,
 Security Camera (52)
Using WebDAV to Transfer Files to Yor Real-Time Target
by National Instruments~
Korzystanie z WebDAV do przesyłania plików do
celu w czasie rzeczywistym przez National Instruments, wyjaśnia, jak mapować systemu plików NImyRIO do nośników pracujących w systemie Windows.
http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/4EBE45E8A816B19386257B6C0071
D025
http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/4819E4118F382D4586257C1A00592C
F3
131
http://www.ni.com/tutorial/14669/en/
What File Systems Can by Used With the NI Linux
Real-Time OS? By National Instruments~
Zalecane formatowania pamięci USB flasz.
Strona
Working with File Paths on Real-Time Targets by National
Instruments~
Switna praktyka dla specyfikowania folderów, ich
nazw, ścieżek dostępu.
36 Kamera internetowa
(Webcam)
NImyRIO zawiera sprzet i oprogramowanie dla
kamer USB (Rysunek 36-1), może pracować z wieloma
kamerami podłączonymi za pmoca koncentratora
USB. Po zainstalowaniu modułów Vision Acquisition
and Development możesz obserwować procesy, nieruchome obrazy i strumieniowe wideo z szerokiej gamy
przetworników obrazu i narzędzi wizyjnych.
 Otwórz Projekt: Webcam demo.lvproj; zapisany w podkatalogu: Webcam demo,
Oczekiwane rezultaty: Projekt ten zawiera trzy różne
aplikacje na najwyższym poziomie Main.vi:
Rysunek 36-1; Web kamera
podłączona do portu USB NImyRIO
1) Pozyskać obraz pojedynczy,
1) Main – single image.vi, To demo VI przekazuje jeden
obraz i wykrywa krawędzie w obrazie. Wybierz kamerę na Front Panel, a następnie uruchom VI. Po
lewej stronie widzisz obraz z web kamery, a po prawej stronie, na jego krawędzi wykryta wersja. Sterowane są wysokość, próg HT, zmiana czułość detektora krawędzi.
Uruchom pokaz VI:
2) Main – video stream.vi - To demo VI przekazuje
strumień wideo i przetwarza go w czasie rzeczywistym. Wybierz kamerę internetową. Widzisz obraz
z kamery po lewej stronie i jej przetworzony obraz
w wersji na prawą stronę; VI rozpoczyna przełączanie bez przetwarzania (tryb przejściówki). Wybierz typ przetwarzania wideo ze sterowania na
Front Panel, Regulacja wysokiej rozdzielczości,
HT sterowania, aby zmienić czułość detektora krawędzi. Spróbuj hue tryb przetwarzania na poziomie
wyświetlania obrazu szarego, gdzie każdy poziom
szarości reprezentuje inny kolor; można otrzymać
kolory w trybie szarości? Także spróbuj luma tryb
przetwarzania wyświetlający równowartość szaropoziomowego obrazu źródłowego. Kliknij regulację nasycenia, aby umożliwić dostosowanie kamery
saturation (nasycenie) własności, a następnie przesuń w poziomie wskaźnik kolorów. Jaki poziom
wydaje się optymalny, by zapewnić najbardziej
przyjemny stosunek kolorów?
 Pobierz:
3) Main – camera info.vi - To demo VI wyświetla in-
2) Pozyskać i przetwarzać wideo strumieniowe,
3) Ustawić tryb wideo kamery internetowej (rozdzielczość, zadana liczba klatek na sekundę),
4) Ustawić atrybuty web kamery takie jak nasycenie,
jasność, kontrast obrazu,
5) Użyć NI-MAX w celu określenia dostępnych wideo trybów pracy i własności kamery internetowej.
36.1 Pokazy
działania web kamery.
Ze zbioru części AdditionalDevicesKit dla NImyRIO przygotuj:
 USB Webcam
formacje dla wszystkich kamer, które nigdy nie zostały podłączone do NImyRIO oraz dostępnych
Webcam: Video Stream
- Create an image buffer
- Continually acquire images
- Process the images inside the acquisition loop
- Shutdown and Cleanup
Dowiesz się, jak przetwarzać strumień wideo w czasie
rzeczywistym.
Webcam - Set Video Mode
http://youtu.be/IxsioDcCuwA  05:12,
Webcam: Video Mode
- Set the video mode (resolution and frame rate)
with a property node
- Determine available video modes with NI-MAX
Dowiesz się jak ustawić tryb wideo, rozdzielczość
i ilość klatek na sekundę, a następnie,
Webcam - Set Attribute
http://youtu.be/wcM6XfXOT6I  04:48,
Webcam: Set Attributes
- Set an attribute with a property node
- Dermine available attributes with NI-MAX
- Specifiy attribute with “::” syntax
 Przycisk Run, na pasku narzędzi ma kolor czarny, co oznacza, że VI jest w RunMode - trybie pracy, web kamera jest
podłączona do złącza USB.
System plików NI myRIO: LabView Vision i Motion VI
zapewniaj kompleksowy zestaw narzędzi do pozyskiwania i przetwarzania obrazów, a także pozyskiwania
użytecznych informacji liczbowych z obrazów. Podłącz pojedynczą kamerę internetową do NImyRIO poprzez port USB lub przełącznik USB, kamer internetowych, a następnie skorzystaj z The Vision and Motion
VIs do szybkiego tworzenia aplikacji.
Webcam - Single Image
http://youtu.be/lizzs9rBmYA  07:49,
Webcam - Single Image
- Create an image buffer
- Snap a single color image
- Convert to gray level (luma)
- Detect edges
Nauczysz się podstaw pozyskiwania i przetwarzania
pojedynczego obrazu,
Dowiesz się, jak dostosować atrybuty kamery takie jak
nasycenia kolorów, jasności i ekspozycji:
„Webcam Demo” LabView Project 1/3
http://youtu.be/Fup-ro7qWxk  04:52,
Webcam Demo (1/3)
- Walk-Through the „Webcam Demo” LabView Project:
- Main – single image.VI
http://youtu.be/IbTN6pBu_EM  08:19,
Webcam Demo (2/3)
- Main – video stream.vi
http://youtu.be/Pta6_REo41c  03:17,
Webcam Demo (3/3)
- Main – camera info.vi
133
Webcam Interfacing Theory (Video Stream)
http://youtu.be/L7tMeKshd38  10:58,
Strona
atrybutów i tryby wideo dla wybranej kamery. Wybierz konkretną kamerę ze sterowania kamery,
a następnie uruchom VI do aktualizacji wyświetlacza (trzeba ponownie uruchomić VI po każdym
wybraniu innej kamery). Kliknij w górę / w dół
strzałek na kontrolę indeksu tablicy z wszystkich
kamer, aby zobaczyć szczegóły na każdej kamery.
Identyfikacji jednego z trybów wideo (rozdzielczość i ilość klatek na sekundę), oprócz trybu na
górze listy, zanotuj jego numer, a następnie wprowadzić tę wartość do Menem - stream.vi wideo
(trzeba ponownie uruchomić VI do zmienić tryb
wideo). Potwierdź, że mecze, które odnotowały
rozdzielczości na wyświetlaczu informacyjnym
pod wyświetlaczem aparatu zdjęcia źródłowego po
lewej stronie.
Poznasz zasady projektowania demo Webcam, a następnie spróbuj te modyfikacje wprowadzić do schematu blokowego Main - video stream.vi:
1) Dodaj dodatkowe funkcje przetwarzania przez
rozszerzenie numerację sterowania na FrontPanel,
a następnie dodając nowe subdiagrams do struktury
case.
The Vision and Motion VI zawiera bogatą funkcjonalność i zestaw czynności do wypróbowania.
Teraz, gdy już wiecie, jak stosować kamerę internetową, możecie pokusić się o zintegrowanie tego Projektu w bardziej złożone systemy, na przykład:





Data Logger (41)
Steer By Wire (43)
Security Camera (52)
Machine Vision Concepts by National Instruments~
Pojęcia widzenia maszynowego opracowane przez
National Instruments, kliknij link Table of Contens, aby
dowiedzieć się więcej na temat podstaw wizji, przetwarzania i analizy obrazów:
http://zone.ni.com/reference/enXX/help/372916P-01/nivisionconcepts/machine_vision/
37 Odbiornik GPS
(GPS Reciver)
Wszystkie nowoczesne systemy nawigacji korzystają
z Global Positioning System (GPS). Sieci satelitarnej
dostarczamy współrzędne w formacie 3-D: szerokość,
długość i wysokość z odbiornika a GPS w dowolnym
miejscu na planecie z wysoką precyzją i dokładnością
przetwarza i dostarcza te dane. Choć całość globalnego systemu pozycjonowania stanowi wyrafinowany
i skomplikowany system, to PmodGPS (Rysunek 371) działający w oparciu o moduł GlobalTech GMSu1LP zapewnia zaskakująco prosty sposób na dostęp
do wielu informacji. Oprócz współrzędnych, otrzymujemy dokładny czas, datę, pozycję, prędkość, i inne
użyteczne informacje dotyczące będących w zasięgu
poszczególnych satelitów.
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODGPS/PmodGPS_rm.pdf
Zbuduj obwód interfejsu: pomóż sobie schematem z
Rysunku 37-2. Odbiornik GPS potrzebuje pięciu połączeń do złącza A NImyRIOMXP (zob. Rysunek A1:
1) + zasilanie 3,3 V (VCC3V3)  /+ 3,3V (pin 33)
2) Masa (GND)  /GND (pin 30)
3) Dane UART nadawanie (TXD)  /UART.RX
(pin 10)
4) UART odbiór danych (RxD)  /UART.TX (pin
14)
5) Jeden impuls na sekundę (1PPS)  /DIO0 (pin
11)
Uruchom pokaz VI:
Rysunek 37.2: Konfiguracja demonstracyjny dla odbiornika GPS podłączonego do złącza A. NImyRIOMXP
 Pobierz:
 Otwórz Projekt: GPS Reciver demo.lvproj; zapisany w podkatalogu: GPS Reciver demo,
1) Opowiedzieć o pojęciach GPS do pomiaru i iteracji
współrzędnych 3-D,
3) Wyodrębnić frazę przeanalizować zdanie, poszczególne pola danych z tablic,
4) Wydobyć informacje z pól danych za pomocą
LabView skanując łańcuchy i formaty w LabView.
37.1 Pokazy
działania odbiornika GPS.
Ze zbioru części AdditionalDevicesKit dla NImyRIO przygotuj:
 Odbiornik GPS (PmodGPS),
Oczekiwane rezultaty: VI demo zawiera trzy główne
strefy wskaźników na FrontPanel:
1) NMEA w dolnej lewej strefie wyświetla teksty
(ciągi tekstowe ASCII), jako odebrane z modułu
GPS GMS-u1LP; najczęściej ostatnie zdanie pojawia się na końcu wskaźnika,
135
2) Przechwycić generowane ciągi NMEA (ciągi tekstowe ASCII) wytwarzane przez moduł GMSu1LP, jako tablice ciągów w LabView,
Strona
Rysunek 37-1; Odbiornik GPS,
z AdditionalDevicesKit by Digilent PmodGPS dla NImyRIO,
na podstawie GlobalTech GMS-u1LP.
Rysunek 37-2;
2)
Czas, szerokość geograficzna [st], długość
geograficzna [st] pojawiają się w górnej części
FrontPanel, jako sformatowane przykłady
danych wydobytych z NMEA, oraz:
3) NMEA pola danych (prawa strona) z $GPRMC
(Recommended Minimum Navigation Information).
Uruchom demoVI, masz szansę zobaczyć nowy komunikat z NMEA pojawiający się raz na sekundę. Na
cold start GMS-u1LP, odbiornik GPS wymaga około
minuty do rozpoczęcia generowania prawidłowych informacji; w tym czasie wskaźniki "1PPS" zarówno na
FrontPanel jak i na NImyRIO LED0 zaczną migać.
Należy pamiętać, że pochmurna pogoda, zakłócenia
obszarami zabudowanymi mogą pogarszać warunki i
zwiększać czas przetwarzania odbiornika, aby uzyskać
poprawkę od wystarczającej liczby satelitów. Jeśli masz
akumulator dla NImyRIO i komputer mobilny możesz
obserwować wskazania przenosząc się do lepszych lokalizacji. Jak dobrze dopasować prędkość przemieszczania się po gruncie? Widzisz wskazania długości i
szerokości geograficznej, zmieniają się wartość?
Znajdź czas letni i wprowadzić tę wartość do kontroli
strefy czasowej. Na przykład, czas strefy wschodniej w
Stanach Zjednoczonych jest -5 pięć godzin na zachód
od uniwersalnego czasu koordynowanego (UTC)
oznaczonego dla PrimeMeridian, przecinającej Greenwich w Anglii. Porównaj wartość wskaźnika czasu
(lewy górny róg) z oficjalnym czasem prowadzonego
przez Narodowy Instytut Standardów i Technologii:
u1LP funkcje modułu GPS, pięć słów NMEA wygenerowane przez moduł GMS-u1LP i szczegółowy
przykład frazowania $GPRMC zdania w celu uzyskania
szerokości, długości, czasu, daty i innych informacji.
http://nist.time.gov.
Czy można zauważyć jakąś różnicę?
„Digital Output” Express VI
 Złącze A MXP i jego końcówki, zapewniają odpowiednie
przypisanie styków,
Nauczysz się jak uzyskać dostęp do wszystkich.
„GPS Demo” LabView Project
http://youtu.be/SebcpkbYBd4  09:45,
GPS Demo
- Walk-Through the
„GPS Demo” LabView Project
 Odbiornik GPS jest prawidłowo połączony z NImyRIO
UART do wejścia Recive do odbiornika GPS wyjście
Transmit; potwierdź poprawność połączeń zasilacza.
Poznasz zasady projektowania demo GPS Reciver, a następnie spróbuj te modyfikacje wprowadzić do schematu blokowego Main.vi:
1) Dodaj wskaźnik wysokości na FrontPanel; odnosząc się do zdania $ GPGGA,
Obwód interfejsu:
2) Dodaj wskaźnik wysokości na FrontPanel; aby wyświetlić liczbę satelitów w zasięgu, odnosząc się do
zdania $ GPGGA lub $ GPGSV,
GlobalTech GMS-u1LP jest samodzielnym modułem
GPS z wbudowaną anteną. Moduł GPS generuje
NMEA, czyli ciąg tekstowy w kodzie ASCII zakończony znakiem powrotu karetki i połączenia nowego
wiersza. NMEA National Marine Electronics Association
mieszczące szeroki zakres informacji nawigacyjnych,
których zdania GPS tworzą raczej niewielki podzbiór.
Każde zdanie zaczyna się od znaku "$", po dwóch znakach Talker ID (rozmówcy ID) (GP w zdaniu GPS) i typu
trójznakowego słowa. Całe zdanie zawiera pola, oddzielone przecinkami i zakończone sumą sprawdzającą. Domyślnie GMS-u1LP emituje znaki ASCII na
9600 bodów (8-bit, 1-stop) i generuje wiązkę czterech
zdań (i więcej), co każdą sekundę.
GPS Reciver
http://youtu.be/ptp2bGU9EHU  12:55,
GPS Reciver
- Digilent PmodGPS
- GlobalTop Gms-u1LP
- GPS concepts
- NMEA sentences with detailed example
Dowiesz się więcej na temat ogólnych pojęć GPS na
trójstronnym przykładzie 2-D, który określa, jak wiadomo, pozycja wynikająca z sygnałów satelitarnych.
Płytki modułów Digilent GPS i GlobalTop GMS-
3) Dodaj wskaźnik wyświetlacz na FrontPanel; by pokazać odległość od referencyjnej szerokości geograficznej koordynującej. Zapoznaj się z artykułem
Great Circle Distance (odwołanie dalej…), aby dowiedzieć się, jak obliczyć odległość wzdłuż powierzchni kuli ziemskiej pomiędzy dwoma punktami.
Teraz, gdy już wiecie, jak stosować odbiorniki GPS,
PmodGPS Reference Manual by Digilent~
Opisy i podręczniki dla odbiornika GPS:
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODGPS/PmodGPS_rm.pdf
PmodGPS Schematics by Digilent~
Schemat odbiornika GPS:
137
Strona
http://digilentinc.com/Data/Products/PMODGPS/PmodGPS_sch.pdf
bardzo dobry artykuł szczegółowe NMEA związane
z GPS:
GMS-u1LP Datansheet by GlobalTop~
Dane techniczne dla GMS-u1LP modułu GPS
w oparciu o układ MediaTek GPSMT3329;
ten dokument zawiera szczegółowe informacje na temat NMEA wysyłanie przez moduł. Spróbuj znaleźć
dane za pomocą wyszukiwarki internetowej wpisując
frazę "GMS-u1LP PDF", czy wyszukiwanie na GlobalTop jest nieskuteczne:
http://www.ianrpubs.unl.edu/epublic/live/ec157/build/ec157.pdf
http://www.gtop-tech.com
Untangling the GPS Data Sring by Institute of Agriculture
and Natural Resources~
Great Circle Distance by Wolframa~
Odległość po wielkim okręgu między dwoma dowolnymi punktami na kuli ziemskiej może być stosowana
w celu zbliżenia odległość między GPS współrzędnymi dowolnych dwóch szerokości i długości geograficznych; to stosunkowo prosta technika, ignoruje
fakt, że Ziemia jest spłaszczona do elipsoidy obrotowej (lekko spłaszczona na biegunach):
http://mathworld.wolfram.com/GreatCircle.html
38 Czytnik RFID
(RFID Reader)
RFID (Radio-Frequency IDdentification) (identyfikacja radiowa) to technologia bezdotykowego skanowania
w systemach kontroli dostępu i zarządzania zapasami.
Czytnik RFID „odpytuje” znacznik (tag) RFID w celu
określenia unikalnego wzorca bitów zakodowanego w
znaczniku. Pasywne tagi RFID zasilane ze swojej elektroniki na płycie z pola magnetycznego wytwarzanego
przez czytnik. Rysunek 38-1 pokazuje ID-Innovations
czytnika RFID wzdłuż ID-12LA z płyty Breakout,
który przetwarza 2 mm rozstaw pin do standardowego
0,1 cala rozstaw PIN do breadboards.
 Znacznik, Tag RFID, 125 kHz, format EM4001 (2 szt.),
https://www.sparkfun.com/products/8310
 LED
 Przewody Połączeniowe, M-F (4 szt.)
 Potrzebna będzie również stacja lutownicza.
Zbuduj obwód interfejsu: Płyta czytnika RFID Breakout wymaga lutowania. Patrz Rysunek 38-2. Zobacz
jak płytka czytnika i Breakout powinna wyglądać po
przylutowaniu i zakończeniu montażu. Zacznij od zerwania sekcji 5-pin oraz 6-pin sekcji w nagłówku separatora. Umieść nagłówki w makiecie (już przypnij w
dół), aby utrzymać je prawidłowo ustawione, a następnie zamontuj płytkę zabezpieczającą na nagłówki z numerów pin do dołu i logo SparkFun góry. Lutuj krótkie
szpilki w miejscu. Po schłodzeniu wyjmij płytkę, a następnie dopasuj czytnik RFID na płytce breakout.
Przylutuj piny czytnika RFID po drugiej stronie płyty
Breakout.
Zapoznaj się z schematem i zalecanym układem połączeń pokazanym na rysunku 38-3.
1) Opisać standard tag EM4001 RFID,
2) Zinterpretować format wyjściowy ID-12LA
UART,
3) Wdrożyć sprawdzanie sumy kontrolnej.
1)
2)
3)
4)
Zasilanie (+) 3,3 V  B/+ 3,3V (pin 33)
Wyjście UART D0  B/UART.RX (pin 10)
Tag-w-zakresie  B/DIO0 (pin 11)
Uruchom pokaz VI:
Pobierz:
38.1 Pokazy
działania RFID czytnika.
 Otwórz Projekt: RFID demo.lvproj; zapisany w podkatalogu:
RFID demo,
Ze zbioru AdditionalDevicesKit dla NImyRIO przygotuj:
 ID-Innowacyjny czytnik ID-12LA RFID,
http://www.hobbytronics.co.uk/datasheets/sensors/ID-12LA-ID-20LA.pdf
 Płytka Breakout dla czytnika ID-12LA RFID,
 Listwa kontaktowa, pin,
https://www.sparkfun.com/products/116
139
Strona
Rysunek 38-1; Czytnik RFID,
ID-Innowacje ID-12LA RFID.
Należy pamiętać, że kompaktowy układ wymaga kilku
szpilek dla połączeń i zworek pod czytnikiem RFID.
Czytnik RFID wymaga czterech połączeń ze złączem
B NImyRIOMXP (zob. Rysunek A-1):
 Złącze B NImyRIOMXP jest prawidłowo okablowane a
końcówki zapewniają dobre połączenie elektryczne,
 Dwukrotnie sprawdź a jeśli trzeba popraw! Połączenia
czytnika RFID, upewnij się, że został podłączony do NImyRIO UART wejścia Reciver do czytnika RFID D0 wyjścia; również sprawdzić, że zasilanie jest dobrze podłączone,
Rysunek 38-2; Czytnik RFID, płytka breakout i szpilki kontaktowe po lutowaniu.
Oczekiwane rezultaty: VI demo zawiera trzy główne
wskaźniki:
1) Wykryto TAG, światło w każdej chwili świeci
znacznik RFID jest w zasięgu czytnika RFID,
2) Etykieta bajtów RFID wyświetla szesnaście bajtów przesyłanych przez czytnik RFID odpowiadających ważnemu znacznikowi RFID,
3) Dane ciągu wydobywają sekcję danych i wyświetlają je w postaci szesnastkowej wartości liczbowej.
Przytrzymaj jedną kartę RFID tag (Rysunek 38-4)
w pobliżu czytnika RFID, powinien pojawić się znacznik wykrycia, wskaźnik świeci, kiedy trzymasz kartę wystarczająco blisko. Wskaźnik ciąg danych powinna pokazać się pięciocyfrowa liczba szesnastkowa (zawierająca
cyfry od 0 do 9 i litery od A do F), a wskaźnik tag RFID
powinien przyjąć sekwencję bajtów począwszy 0x02
(ASCII znak początku tekstu), a kończyć się na 0x03
(ASCII znak końca tekstu).
Spróbuj zbadać zachowanie układu z inną kartą z etykietą RFID i potwierdzić, że zobaczysz inną wartość
ciągu danych. Ponadto, wykonaj eksperyment z minimum wymaganej odległość do czytnika.
Kompaktowy układ wymaga kilku połączeń makiet
zworek pod czytnikiem RFID. Zeskanuj etykietę czytnikiem RFID. Czy machając karty lub przesuwając ja
szybko widzisz jakąkolwiek różnicę?
 Masz pewność, że ukryte zworki są dobrze skonfigurowane i podłączyłeś odpowiednie przewody połączeniowe,
jak pokazano na Rysunku 38-3.
Obwód interfejsu: Czytnik RFID wykorzystuje pole
elektromagnetyczne do zasilania tagu RFID i otrzymywania sygnału cyfrowego z nadającego znacznika.
Ta bezkontaktowa metoda jest popularna do identyfikacji i sprawdzania zapasów. ID-Innowacjyjne czytniki
ID-12LA RFID czytają RFID zakodowane w standardzie EM4001 i formatują informacje na tagach w jednym z trzech formatów, z których jeden jest kompatybilny z portem komunikacji szeregowej NImyRIO
UART.
RFID Reader Interfacing Theory
youtu.be/ z1v0vCue83c  11:29,
Dowiesz się więcej o pracy czytników RFID, w tym
standardu znacznika EM4001, konfiguracji czytnika
ID-12LA RFID, formatach danych wyjściowych
UART i obliczaniu sumy sprawdzającej.
RFID Demo Walk-Through
youtu.be/ Jovn0kPJOKs  05:18,
Dowiesz się jak projektować demo RFID, a następnie
możesz spróbować zmodyfikować schematy blokowe
Main.vi:
1)
Oblicz sumę sprawdzającą dla segmentu danych i porównaj do pola sumy sprawdzającej
wiadomości RFID; użyj wskaźnika Boolean,
aby pokazać, czy ważna wiadomość została
otrzymana z czytnika RFID.
Teraz, gdy już wiecie, jak stosować tagi RFID, możecie
pokusić się o zintegrowanie tego Projektu w bardziej
EM4001 Protocol Description by Priority 1~
Protokół i opis…, szczegółowy poradnik oparty na
protokole EM4001 używany przez karty tag RFID:
 Hotel Room Safe Controller (48)
Strona
141
Rysunek 38-3; Konfiguracja Demonstracja czytnika RFID podłączony do Złącze B NImyRIOMXP.
http://www.priority1design.com.au/em4100_protocol.html
RFID Made Easy (AppNote 411) by EM Microelectronic~
Wszystko, co musisz wiedzieć o technologii RFID:
podstawy systemu, teorii elektromagnetycznej, konstrukcji anteny i technik kodowania danych:
http://www.emmicroelectronic.com/webfiles/Product/RFID/AN/AN411.pdf
Rysunek 38-4;
Część V:
Pomysły Integracji Projektów
Strona
143
(IntegratedProjectIdeasKit)
Część V: NImyRIO IntegratedProjectIdeasKit
39 Podręczny miernik
(Handheld Meter)
Handheld Meter (Miernik podręczny)
Przenośne mierniki takie jak multimetr cyfrowy
(DMM) zapewniają wygodny sposób, pomiaru napięcia, prądu i rezystancji. Możemy rozszerzyć ideę ręcznych mierników o pomiary z szerokiego zakresu innych wielkości fizycznych także nieelektrycznych. Połącz wyświetlacz LCD do jednego lub więcej czujników, aby utworzyć swój własny HandheldMeter, ręczny
miernik wielkości fizycznych:
Wyświetlacz lokalny:
Wyświetlacz LCD (26, 27, 28)
Pomiar światła:
Fotokomórka (9), czujnik światła otoczenia (24)
Pomiary temperatury:
Termistor (8), czujnik temperatury (33)
Pomiary poziomu dźwięku:
pomiar RMS fali dźwiękowej: mikrofonem (10),
MEMS Mikrofonem (34)
Pomiary odległości:
Czujniki: Dalmierz IR (19), Sonic Dalmierz (20)
Pomiary pola magnetycznego:
Czujniki pola magnetycznego: Czujnik Halla (15),
kompas (23)
Zapoznaj się z aplikacją LabView:
Digital Tape Measure,
która łączy dalmierz z wyświetlaczem LCD.
40 Czujnik bezprzewodowy
(Wireless Sensor)
Czujniki bezprzewodowe dostarczają przydatnych informacji nawet, gdy trzeba je instalować w pewnej odległości od systemu zbierania danych, często w obszarach, które nie mają mocy zasilającej lub są w inny sposób połączenia kablowe są trudne do wykonania lub
drogie. Dołącz akumulator do NImyRIO a następnie
połącz moduł Bluetooth z jednym lub większą liczbą
czujników; możesz również chcieć dodać lokalne wyświetlacze, aby potwierdzić, że bezprzewodowy czujnik prawidłowo przekazuje informacje:
Łącza bezprzewodowe:
BluetoothModuł (31)
BluetoothModule (31)
Prezentacja danych:
LCD Display (26, 27, 28)
Obraz i światło:
Fotokomórka (9), Czujnik oświetlenia (24), Kamera
internetowa (36)
Photocell (9), Ambient Light Sensor (24), Webcam(36)
Termistor (8), Czujnik temperatury (33)
Thermistor (8), Temperature Sensor (33)
Pomiary dźwięku I Audio:
Elektretowy mikrofon (10), MEMS Mikrofon (34)
(measure the RMS of the audio waveform)
Electret Microphone (10), MEMS Microphone (34)
Dalmierz IR (19), Dalmierz U-Sonic (20),
Odbiornik GPS (37)
IR Range Finder (19), Sonic Range Finder (20),
GPS Receiver (37)
Poiary pola magnetycznego:
Czujnik Halla (15), Kompas (23)
Hall-Effect Sensor (15), Compass (23)
Strona
Czujnik z efektem piezoelektrycznym (16),
Czujnik przyspieszenia (21), Żyroskop (22)
Piezoelectric-Effect Sensor (16),
Accelerometer (21), Gyroscope (22)
145
Ruch i wibracje:
41 Rejestrator danych
(Data Logger)
Rejestracja danych, (monitor danych) to jeden z ważniejszych procesów systemów: Slow Control, Robotyki i
Automatyki. System pomiarowy to wiele czujników,
pracujących w dłuższym okresie czasu, zwykle dane są
opracowywane w innych także wielu systemach często
o rozproszonej inteligencji. Należy, więc dane z systemu pomiarowego bezwzględnie zebrać i zapamiętać
w układzie zwanym rejestrator danych, (DataLogger).
Rejestrator danych dokonuje ich zapisu w regularnych
odstępach czasu dodając do pliku rekord znaczników
czasu (time-stamped), taki sposób zapisu zapewnia, że rekordy danych nie zostaną utracone w przypadku awarii
zasilania podczas sesji rejestracji danych, a także gwarantuje identyfikację czasu powstawania plików z danymi.
wartości liczbowych do plików tekstowych i ewentualnie tracić dostępną rozdzielczości. Możesz łatwo ustawić czas systemowy swojego NImyRIO. Korzystając z
przeglądarki ustaw NImyRIO dołączony przez USB,
w przeglądarce internetowej, adres IP: 172.22.11.2 i
wybierz zakładkę TimeConfiguration.
Przykładowy Projekt Data Logger - Light+Temperature,
rejestruje poprzez LabView i stosuje (time-stamped)
znaczniki czasowe. VI zapisuje pomiary z czujnika
temperatury i czujnika oświetlenia w pamięci flash
USB.
Rejestracja danych:
Za pomocą komputera stacjonarnego, utwórzmy
plik konfiguracyjny w pamięci flasz USB, o nazwie
config.txt, zawierający bazową nazwę ciągu danych,
liczbę całkowitą: określającą liczbę milisekund oczekiwania między pomiarami, liczbę całkowitą definiującą
całkowitą liczbę pomiarów dla tej sesji. Na przykład:
wiersz temperatury + światła 10000 360 spowoduje, że
program utworzy plik rejestrowania danych (z rozszerzeniem.log) ze znacznikiem czasu w nazwie pliku, aby
pokazać, że sesja rejestracji danych rozpoczęła się. Zapis pomiarów następuje, co 10 sekund, a sesja zbierze
360 pomiarów, (jedna godzina pracy -3 600 sekund, w
zadanych warunkach). Włóż pamięć flasz USB do
portu USB NImyRIO, następnie uruchom NImyRIO.
Wbudowana w NImyRIO LED0 będzie migała za
każdym razem, gdy czujniki są odpytywane i zapis danych jest przekazywany do pliku dziennika. Jeśli chcesz
wcześniej przerwać pomiary i zapis danych, naciśnij
przycisk na NImyRIO. Jeśli wystąpił błąd, taki jak brak
pamięci flasz lub są problemy połączeniowe z czujnikiem temperatury to spowoduje on, że wszystkie
cztery LED’y na obudowie NImyRIO zaświecą się. Po
utworzeniu pliku dziennika danych, podłącz pamięć
flasz USB, następnie uruchom aplikację na pulpicie
pliku dziennika. Czytaj zawarte w Projekcie zebrane
dane. Ważne jest, by pamiętać, że rejestrator danych z
VI LabView pozwala odczytywać pomiary wszystkich
czujników dokładnie tak, jak zostały one zarejestrowane, czyli typy danych są dokładnie takie same. W ten
sposób nie musisz myśleć o sposobie formatowania
UWAGA: NImyRIO nie zawiera baterii zapasowych
dla zegara systemowego, więc zegar systemowy zawiesza działanie po odłączeniu zasilania.
Zapoznaj się z aplikacją Rejestrator Danych VI
LabView, następnie dostosuj go do własnych potrzeb
z innymi dostępnymi czujnikami; rozważ zastosowanie
wyświetlacza LCD, aby służył, jako lokalny wyświetlacz bieżących wartości pomiarowych:
Pamięć Flash USB (35)
USB Flash Drive (35)
Prezentacja danych:
Obraz i światło:
internetowa (36)
Odbiornik GPS (37)
GPS Receiver (37)
147
Strona
Ruch i wibracje:
42 Zegar NTP
(NTP Colock, Network Time Protocol)
Zegar NTP (Network Time Protocal) jest układem
odwołującym się do systemu, w którym serwery synchronizując się z urządzeniami zapewniają im dokładny czas i datę pod warunkiem, że są włączone do
systemu Internetconnected: http://nist.time.gov; zob.
LabView TCP/IP VIs, NTP Zegar pokazuje jak za pomocą LabView TCP/IP VI przeszukiwać serwer czasu
NTP dla bieżącej daty i czasu. Na przykład, otwarcie
połączenia: TCP/IP i wysłanie stringu: 56742 14-0326 22:10:29 50 0 0 172,1 UTC (NIST) *, który może
być następnie analizowany, aby uzyskać datę (26
marca, 2014) i czas (22:10:29, Coordinated Universal
Time).
UWAGA: Włącz sieć Wi-Fi na NImyRIO, aby zegar
NTP działał poprawnie. Z NImyRIO podłączonym
poprzez USB do 172.22.11.2 Przeglądarki, wybierz
zakładkę Network Configuration, dalej wybierz Connect
to Wireless Network, następnie wykonaj pozostałe
wpisy w wymaganych formatach. Twój NImyRIO
jest gotowy do połączenia z serwerem NTP, jeśli widzisz poprawny wpis IPv4 Address.
Można rozszerzyć ten Projekt na wiele sposobów. Dodając wyświetlacz LCD, aby wyświetlić datę i czas, zakup dodatkowych modułów wyświetlaczy siedmiosegmentowych do tradycyjnego zegara cyfrowego,
można użyć matrycy LED i utworzyć binarny wyświetlacz zegara (każda para wierszy wyświetla wartość liczbową w postaci wzoru binarnego), lub opracować kreatywny układ LED do wskazania czasu dnia. Można
również dodać wyjście uruchamiające różne urządzenia lub wyjścia do sygnalizacji: coś się stało w określonym
czasie. Jako przykład, można używać głośnika do
gongu, na co piętnaście minut, a na godzinę jak londyński Big Ben, należy zastosować przekaźnik zatrzaskowy zamiast gongu lub róg serwomotoru, jako pseudo
minutówki (róg obraca się o kąt 180 ° w ciągu 60 sekund,
a następnie szybko zeruje)
Prezentacja danych:
LCD (26, 27, 28), LED (2),
siedmio-segmentowy wyświetlacz LED (3),
Matryca LED (29)
LCD Display (26, 27, 28), Discrete LED (2),
Seven-Segment LED Display (3),
LED Matrix (29)
Napędy i urządzenia wyjściowe:
Przekaźnik (6), Brzęczyk-głośnik (11), Serwo (17)
Relay (6), Buzzer-Speaker (11), Servo (17)
43 Sterowanie przewodowe
(Steer By Wire)
Wyrażenie fly by wire odnosi się do systemów samolotu, w którym czujniki, elektronika sterująca i siłowniki zastępują połączenia mechaniczne pomiędzy orczykami, sterami i pedałami, a powierzchniami sterowanymi w tym: klapami, lotkami i sterami samolotu.
Inżynierowie z Waterloo Labs wykorzystali ten pomysł,
aby utworzyć steer by wire, system (właściwie bezprzewodowy) wykorzystujący iPhone'a jako konsolę sterującą
i sterownik Compact RIO. Wykonali kolumnę kierownicy, pedały przyspieszenia i hamulca sterowane elektronicznie poprzez siłowniki; możesz to wszystko zobaczyć na fascynującej prezentacji wideo na
GPS Receiver (37)
http://youtu.be/_x5IziyOcAg..
Połącz obrotowehttp://youtu.be/_x5IziyOcAg. urządzenie wejściowe (np. potencjometr) z siłownikiem by
otrzymać własny układ skrętu, możesz go dalej modernizować i udoskonalać aż do wirtualnej kierownicy np.
z iPhona. Możesz taki układ zastosować na platformie
swojego robota. Wykorzystaj: akcelerometr żyroskop i
inne czujniki np. dźwięku i oświetlenia by udoskonalić
swój system Fly by Wire. System może reagować na zadawane wartości nieelektryczne takie jak temperatura,
ciśnienie, itd. Masz ogromne pole do popisu inicjatywy
i rozwijania układu.
Ruch i wibracje:
Prezentacja danych:
Napędy i siłowniki:
Serwo (17)
Servo (17)
Układy sterowane mechanicznie:
Potencjometr (7), Obrotowy Enkoder (13)
Potentiometer (7), Rotary Encoder (13)
Obraz i światło:
internetowa (36)
Odbiornik GPS (37)
Strona
149
44 Termometr cyfrowy
(Digital Thermometer)
Wykonaj Projekt: Termometr cyfrowy, do pomiaru
temperatury otoczenia korzystając z termistora lub
czujnika temperatury wykorzystującego szeregową
I2C-bus. Zmierzone i przetworzone na temperaturę
wartość wyświetlaj za pomocą LCD. Projekt powinien
uwzględnić przełączanie prezentacji temperatury w
stopniach Fahrenheita, Celsjusza i Kelvina. Wykorzystaj przycisk na obudowie NImyRIO do wybierania
tych funkcji. Dodaj funkcje zapamiętywania temperatury minimalnej i maksymalnej:
Prezentacja danych:
45 Sterownik kolorów 3-D
(3-D Color Controller)
Żyroskop i przyspieszeniomierz, oba te czujniki umożliwiają pomiar w trzech osiach parametrów związanych
z orientacjami czujnika. LED typu RGB miesza podstawowe kolory, dlatego łatwo powstaje barwa wynikowa mieszana. Użyjemy jednego z tych czujników
3-D do sterowania LED-RGB poprzez odwzorowanie
koloru czerwonego na osi X, zielonego na osi Y, a niebieskiego na osi Z. Użyjemy trzy wyjścia PWM by zapewnić sterowanie intensywnością świecenia każdej
LED. Zapewnimy możliwość kalibrowania wartości
czujników tak, że podana wartość na każdej osi, daje
taką samą intensywność świecenia każdej zespolonej
LED-RGB. Badanie nieliniowości funkcji odwzorowania określających intensywność LED-RGB, pozwoli zmieniać wartości proporcjonalnie do zmiennej
czujnika:
Prezentacja danych:
LED (2),
LED Discrete (2),
Czujniki 3-D:
Strona
151
46 Skaner kodu QR
(QR Code Scanner)
Kody QR (QR Code - ang. Quick Response – kody szybkiej
odpowiedzi) – są popularnym typem kodu kreskowego
2-D, używanego do kodowania adresu URL witryn internetowych. LabView Vision biblioteka VI IMAQ
czyta QR Code i wyodrębnia adres URL jako ciąg znakowy. Szybkie wyszukiwanie internetowe potrzebne
jest w wielu usługach, dlatego warto wiedzieć, że kod
QR można wygenerować za darmo, np. tutaj:
www.qrstuff.com
Koder QR przyjmuje dowolny tekst, dlatego generowany wzór QR kod nie ogranicza się do adresów URL,
ale może być używany do reprezentowania dowolnego
typu informacji, które chcesz zakodować. Na przykład,
można utworzyć unikalne kody QR dla systemu kontroli zapasów, w którym każdy obiekt lub pojemnik
posiada etykietę z kodem QR, łatwo skanowanym
przez kamery. Inny przykład: każdy robot drogowy
może być oznaczony kodem QR tak by skaner mógł
automatycznie identyfikować nazwę każdego robota,
jaki przechodzi przez punkt kontrolny.
Połącz kamerę i monitor LCD do stworzenia własnego skanera kodu QR. Na przykład LabView Projekt QR code scanner, powodzenia:
Prezentacja danych:
Obraz i światło:
Kamera internetowa (36)
Webcam(36)
47 Kalkulator RPN
(RPN Calculator)
Następnie dodaj więcej operacji do kalkulatora (w tej
chwili obsługuje on tylko dodatek kalkulator, zmianę znaku,
mnożenie, kwadraty i pierwiastki kwadratowe); ze względu
na ograniczoną liczbę klawiszy dodatkowe funkcje muszą zostać dodane, jako klawisze funkcyjne. Na przykład,
pierwiastek kwadratowy operacja wywoływana jest
przez naciśnięcie F, aby wybrać przycisk funkcyjny, naciśnij 2 - dotyczy operacji pierwiastek kwadratowy.
Możesz także zmienić typ danych stos z całkowitą podwojenia a następnie dodać kod do obsługi miejsca po
przecinku:
Prezentacja danych:
Urządzenia wejściowe:
153
Klawiatura (25)
KeyPad (25)
Strona
Połącz klawiaturę i LCD, aby utworzyć własną wersję znanego kalkulatora z rodziny kieszonkowych. Projekt LabView kalkulator RPN, zostanie uruchomiony
w wersji podstawowej w RPN (Reverse Polish Notation)
na stosie kalkulatora. Projekt ten oparto na Simple State
Machine kalkulator czeka na naciśnięcie przycisku,
przenosi się do jednego z kilku stanów obliczeniowych
w zależności od ostatnio używanego przycisku, który
został wciśnięty, a następnie powraca dostanu bezczynności, aby poczekać do następnego naciśnięcia
klawisza. Kalkulator RPN wymaga podania dwóch
wartości, a następnie wyboru operacji. Na przykład,
aby dodać dwie wartości przez naciśnięcie klawiszy numerycznych: dla pierwszej wartości, naciśnij przycisk
E, aby wprowadzić wartość na stos pamięci kalkulatora, następnie naciśnij klawisz numeryczny dla drugiej
wartości, a następnie naciśnij przycisk A, aby dodać
obie wprowadzone wartości. Zobacz blok diagram
Main.vi dla układu klawiatury. Projekt VI obejmuje
kilka kalkulatorów RPN i służyć, jako API wysokiego
poziomu (interfejs programowania aplikacji) na klawiaturze. Projekt LabView klawiatura demo przedstawiony
w rozdziale 25 przedstawia sposób skanowania klawiatury, aby określić, które przyciski w danym momencie
są wciśnięte. Ta operacja skanowania stanowi podstawę klawiatury skanowania VI dołączona do projektu kalkulatora; skanowanie klawiatury raz zwraca
kody całkowicie reprezentujące przyciski aktywne,
które są wybrane. To upraszcza proces otwarcia kanałów DIO do wierszy i kolumn linii sterowników klawiatury. VI odczytu klawiatury, upraszcza interfejs do
klawiatury, łącząc dwie instancje skanowania klawiatury wewnątrz pętli, jedna czeka na wszystkie przyciski,
aby były zwolnione, a duga czeka na wybór - naciśnięcie klawisza. Dalsza realizacja bloków VI, aż do przyciśnięcia lub wykrycia funkcji czasu upłynął (wartość limitu czasu może być wybrana z otwartej klawiatury). Ten VI
głównie czeka na wykonanie na klawiaturze odczytu,
powrotu poprawnego kod skanowania, co z kolei
może być zamienione na wartość numeryczną z scancode do liczby; ten ostatni VI filtruje także kilka naciśnięć klawiszy. Podsumowując, to API VI klawiatura
znacznie upraszcza interfejs do klawiatury, aby przyspieszyć działanie aplikacji, która wymaga wprowadzania danych przez użytkownika za pomocą klawiatury.
Zacznij od dodawania kodu interfejsu LCD dla stanu
bezczynności. Masz dostępne dwa rzędy wyświetlania;
rozważ wyświetlanie stos 0 i 1, a może typu string- ciąg
tekstowy, aby wskazać najbliższą ostatnią operację.
48 Sterownik sejfu w pokoju hotelowym
(Hotel Room Safe Controller)
W niektórych pokojach hotelowych, gościom zapewniają mały sejf, dla ochrony ich kosztowności. Cyfrowy sterownik, dedykowany dla zwiększenia bezpieczeństwa w twoim pokoju, może działać tak: zamknij
drzwi do sejfu, wprowadź czterocyfrowy kod, (który
musisz zapamiętać!), Zablokuj go, następnie wpisz ten
sam kod i otwórz sejf. Kolejny Projekt jest typu: Simple
State Machine (Prosty Stan Urządzenia), idea numeryczna zawarta jest w Projekcie RPN Calculator
LabView VI. Ten Projekt – Kalkulator, całkiem dobrze
nadaje się do cyfrowego sterownika sejfu w pokoju hotelowym. Stan OPEN (otwórz) - sejf jest otwarty i czeka na
wprowadzenie czterocyfrowego kodu), locking - sejf jest locking
– zablokowany i czeka na ten sam czterocyfrowy kod, otwarty i
czeka na czterocyfrowy kod, zamknięty i czaka na zapisanie
czterocyfrowego kodu do pamięci, teraz przesuń śrubę
do pozycji zamkniętej, zamknięte sejf jest bezpieczny i
jest zablokowany i czeka na ten sam czterocyfrowy kod
i otwarcie przez wprowadzenie prawidłowego czterocyfrowego kodu, – jeśli on został przyjęty, przesuń śrubę
do pozycji otwarte. Połącz klawiaturę i LCD i utwórz
własny cyfrowy sterownik pokojowego sejfu hotelowego. Zastosuj API VIS klawiatury wysokiego poziomu, dołączony do Projektu RPN Kalkulator, w celu
zapewnienia, że maszyna widzi tylko stany jedno-przyciskowe i funkcje: oczekiwanie otwartej klawiatury, odczyt klawiatury w stanie częściowo wprowadzonych
wprowadzonych kodów jeszcze ni zatwierdzonych, jeśli ktoś wprowadzi trzy cyfry, może się wycofać, wartość zostaje rozproszona, a on np. następnie odchodzi,
częściowo wprowadzony kod powinien zostać usunięty. Sugerujemy dodanie LED, jako wskaźnika położenia zamka (otwarte lub zamknięte) lub wykorzystanie serwa silnika, jako bardziej realistycznego modelu
działania zamka. Rozważcie dodanie opcji Master-key
wykorzystującej identyfikator RFID do otwarcia sejfu
przez obsługę hotelu na żądanie gościa w przypadku
zapomnienia nadanego czterocyfrowego kodu:
Prezentacja danych:
Klawaiatura (25), Czytnik RFID (38)
Keypad (25), RFID Reader (38)
Urządzenia wyjściowe:
Serwo (17)
Servo (17)
49 Obrotomierz
(Tahometer)
Wykonaj Projekt Obrotomierz, powstanie przyrząd do
pomiaru prędkość obrotowej wirujących części maszyn, podawanej zwykle w jednostkach zwanych obroty na minutę, [obroty/minutę] (RPM – Rotate Per Minutes). Chcąc wyznaczyć taką wartość (prędkość obrotową wału maszyny), przymocujmy do wału maszyny
np. krążek z tektury o średnicy około 8 cm, z jednym
wycięciem na brzegu tarczy. Następnie umieśćmy photointerrupter [14], w taki sposób by obracająca się tarcza
przesłaniała strumień światła wysyłany przez photointerrupter [14], a jedynie wycięta na krążku szczelina, odsłaniała go. Obracająca się, wraz z wałem maszyny tarcza
ze szczeliną, będzie przerywała ścieżkę światła Phfotophotointerrupter’a a ten, wygeneruje jeden impuls wykrywając takie zdarzenie. Dzięki temu powstanie układ
pomiarowy, generujący jeden impuls świetlny na pełny
obrót tarczy sprzężonej z wałem badanej maszyny.
Przyjmując odwrotności czasu zmierzonego pomiędzy
impulsami - reguła przydatna przy niskich obrotach wału maszyny na minutę lub liczbę impulsów w określonym przedziale czasowym - reguła przydatna przy wysokich obrotach
maszyny wału na minutę. Zastosuj tryb Step and Direction
Signal (krok i kierunek sygnału) z LabView myRIO | Encoder, który wykona Reset impulsem na wejściu podłączonym do True licznika zliczającego całkowitą liczbę
impulsów z Photointerrupter’a [14], od poprzedniego impulsu generującego przerwanie. Impulsy nie będą gubione nawet przy wysokiej ich liczbie, ponieważ
LabView myRIO | Enkoder, korzysta z licznika w fabrycznej technologii FPGA. Osadź enkoder VI, w Timed Loop, (pętli czasowej) dla osiągniecia najwyższej
precyzji pomiaru i pokaż mierzoną wartość na LCD w
jednostkach RPM.
Prezentacja danych:
Photoprzerywacz (14)
Photointerrupter (14)
Urządzenia wyjściowe:
Strona
155
Silnik (12)
Motor (12)
50 Czujnik skanujący
(Scanning Sensor)
Zastosuj serwa, jako platformy do skanowania dla
czujnika w cyklu 180 stopni. Wybierz największe dostępne ramię serwa (zobacz rysunek 17-3), aby utworzyć dużą platformę a następnie dołączyć żądany czujnik. Utwórz pętlę w strukturze polecenia: kąt - serwa
w szerokim zakresie kątów, podczas zbierania pomiarów z czujników do tablicy.
Na przykład, ultra-dźwiękowym dalmierzem, jako
czujnikiem pomiarowym, wskazującym odległość do
przedmiotów w funkcji kąta, zapewniającym użyteczne
informacje systemowi nawigacji robota nadrzędnego:
Serwo (17), Dalmierz ultradźwiękowy (20), Dalmierz
IR (19), Fotokomórka (9), Czujnik oświetlenia (24),
Kamery internetowe (36)
Servo (17), Sonic Range Finder (20), IR Range Finder
(19), Photocell (9), Ambient Light Sensor (24), Webcam(36)
51 System sterowania Włącz - Wyłącz
(On-Off Control System)
Pokojowy termostat i klimatyzator to urządzenie
będące znakomitym przykładem sterowania on-off
(włącz – wyłącz), znanego również, jako sterownika
bang-bang. Termostat stale monitoruje temperaturę w
pomieszczeniu za pomocą czujnika temperatury mierząc ją i porównując tę wartość z ustawioną, jako oczekiwaną wartością temperatury w pomieszczeniu. Gdy
temperatura weryfikowana wzrasta powyżej wymaganej wartości, termostat załącza przekaźnik, a ten włącza klimatyzator. Klimatyzator wprowadza chłodne
powietrze do tego w pomieszczeniu powodując spadek temperatury powietrza w efekcie, czego zmierzona
temperatura jest mniejsza – schładzanie pomieszczenia. Gdy zmierzona temperatura spadnie poniżej zadanej temperatury przekaźnik otwiera się wyłączając klimatyzator. Sterowniki on-off (włącz – wyłącz) to tanie
układy sterowania w zamkniętej pętli sprzężenia
zwrotnego i działają w sposób zadowalający w aplikacjach stabilizujących, zadaną wartość przy pewnych
wahaniach w górę i w dół wartości zadanej.
Urządzenia wyjściowe i sterujące:
Silnik (12) Przekaźniki (6)
Motor (12) Relay (6)
Prezentacja danych:
Strona
Wykonaj własną wersję systemu kontroli on-off. Dodaj turbinkę do twojego DC silnika lub kup dodatkowy
wentylator. Twój DC silniczek może służyć, jako klimatyzator. Wykorzystaj jeden z dostępnych czujników
temperatury do pomiaru temperatury w pomieszczeniu. Niech twój FrontPanel obejmie sterowanie zadawaniem wartości temperatury i pasma histerezy, dodaj
LCD by wyświetlać parametry i pomiary procesu:
157
Sterowniki on-off posiadają histerezę, dla zapobiegania
zbyt wielu załączeniom układu w cyklu sterowania.
Na przykład: załóżmy, że rozdzielczość czujnika termostatu wynosi 0,1 0C a wymagana temperatura jest
ustawiona na 20,5 0C. Termostat bez histerezy uruchomi klimatyzator, gdy zmierzona temperatura osiągnie wartość 20,6 0C, wyłączając go kilka chwil później,
kiedy temperatura powróci do 20,5 0C, następnie
wznowi chłodzenie wkrótce potem, gdy temperatura
wzrośnie ponownie powyżej 20,6 0C. Regulator z histerezą 0,2 0C skupioną wokół wartości zadanej 20,5 0C
załączy klimatyzator dopiero po przekroczeniu 20,6
0C, natomiast wyłączy go dopiero, gdy temperatura
spadnie poniżej 20,4 0C. Poprzednio (bez histerezy wyłączał przy 20,5 0C). Szerokość pasma histerezy określa
kompromis pomiędzy wielkością dopuszczalnej
zmiany temperatury a cyklem załączania klimatyzatora.
52 Kamera ochronna
(Security Camera)
Wykonaj Projekt: Kamera ochronna. Połącz kamerę internetową i pamięć flash USB w celu utworzenia systemu zabezpieczeń, monitorującego pokój, z zapisem znacznika czasu, umożliwiającym identyfikację
zarejestrowanego zdarzenia za pomocą analizy zarejestrowanego obrazu.
Rozważ używanie parę przypadków IMAQdx Grab z
zbieranie sąsiadujących zapisanych kamerą ramek obrazu, IMAQ Absolute Difference, metoda bezwzględnych różnic pozwalająca określić różnice w obrazie
między dwoma kolejnymi ramkami, IMAQ Cast
Image, hurtownia ramek do przetwarzania obrazów w
skali szarości, oraz IMAQ Quqntify 2, analizy ilościowej poprzez określenie średniej wartości obrazu różnicowego. Różnica większa niż zadany odpowiedni próg
wskazuje na znaczącą różnicę między zarejestrowanymi ramkami, to, co może oznaczać, że został przez
kamerę wykryty ruch – znacząca różnica w obrazie obu
zarejestrowanych ramek.
Alternatywne, porównania obrazów z kamery: obraz
odniesienia pobierany z kamery poprzez naciśnięcie
przycisku na NImyRIO lub w przypadku rozpoczynającego się VI. W takim rozwiązaniu będzie wykrywany
nawet stacjonarny intruz.
Zastosuj IMAQ Write File 2, by zapisać kilka ramek
obrazu do pamięci flash USB. Przypomnij sobie Projekt: Data Logger – Light + Temperature, aby wiedzieć jak
uzyskać dostęp do systemu czasu NImyRIO do celów
znakowania czasem (time-stampig):
Obraz:
Kamery internetowe (36)
Webcam(36)
Rejestrator Danych:
Pamięć USB (35)
USB Flash Drive (35)
53 Kompas z korekcją przesunięcia
(Compass with Till Correction)
Wykonaj Projekt Kompas z korekcja przesunięcia: Kompas
opisane w rozdziale 23 wyczuwa pole magnetyczne w
przestrzeni 3-D, a film instruktażowy:
Compas Interfacing Theory~
youtu.be/3WkJ7ssZmEc  12:47,
Przedstawia podstawowe metody kalibracji układu takiego kompasu, aby wskazywał prawdziwą północ w
celu nawigacji. Ta podstawowa metoda wymaga by
kompas był równolegle do powierzchni Ziemi, może
to być niekorzystne lub nawet niemożliwe. Pokazana
procedura korekcji nachylenia kompasu jest poprawna
pod warunkiem, że przyspieszeniomierz wykazuje kąt
nachylenia kompasu względem Ziemi.
Przypomnij sobie dokładnie artykuł: Application of Magnetic Sensors for Low Cost Compass, odnośnik podaliśmy
w sekcji Więcej informacji… dla rozdziału 23, aby dowiedzieć się, jak matematycznie wprowadzić poprawki pochylenia i odchylenia dla kompasu, a następnie utworzyć swój własny kompas z kompensacją. Obejmują
one opcje odłączenia pochylenia, dzięki czemu możesz
prowadzić badania ze zwiększoną wydajnością:
Prezentacja danych:
Urządzenia wejściowe i czujniki:
Strona
159
Kompas (23), Przyspieszeniomierz (21)
Compass (23), Akcelerometr (21):
54 Stroiciel gitary
(Guitar Tuner)
Wykonaj Projekt Stroiciel gitary. Mikrofon rozszerza możliwości Twojego NImyRIO o słuchanie wykorzystaj tę funkcję by rozwiązać problem: jak nastroić
gitarę. Wbudowany w VI wyciag pojedynczych tonów
to informacja analizowana wraz z sygnałem audio z
mikrofonu, a zwracany jest wynik o najwyższej amplitudzie częstotliwości podstawowej pojedynczej struny
gitarowej. Gitara ma sześć strun zaprogramowanych
zgodnie z zasadami stroju ma następujące częstotliwości ciągów: Perception of Sound; http://cnx.org/content/m15439
dla
opisu
równego
stroju
i http://cnx.org/content/m15440 dla interaktywnego
np. klawiatura fortepianu, który wyświetla częstotliwości i ich odległości w Hz:
Struna 1 (E4): 440 x 2-5/12 = 329,6 Hz
Struna 2 (B3): 440 x 2-10/12 = 246,9 Hz
Struna 3 (G3): 440 x 2-14/12 = 196,0 Hz
Struna 4 (D3): 440 x 2-19/12 = 146.8 Hz
Struna 5 (A2): 440 x 2-24/12 = 110,0 Hz
Struna 6 (E2): 440 x 2-19/12 = 82,41 Hz
Utwórz ekran, który wyświetli, co najmniej częstotliwości w Hz wykrytego tonu. Dodaj więcej wyrafinowania poprzez wykrywanie i wyświetlanie najbliższej
nazwy ciągu ze wskazaniem liczby centów ostrych lub
płaskie; jeden cent jest jedną setną pół tonu. Na przykład załóżmy, że wykryto częstotliwości 333,5 Hz. Jest
to częstotliwość najbliższa Strunie 1, ale jest za wysoka
(ostry dźwięk) o 3,9 Hz. Przy częstotliwości docelowej
440 x 2-5/12 błąd w setnych powoduje, że przyjmiemy
częstotliwość 440 x 2-(5-e/100)12. Rozwiązanie tego równania ze względu na „e” daje błąd +20,2 setnych lub
około 20% pół tonu wysokiego. Dodaj wyświetlacz a
Twój Projekt stanie się jeszcze bardziej przyjazny dla
użytkownika, wyświetlając wykres słupkowy na podstawie wykrytej częstotliwości, wskazujący kierunek
błędu strojenia (bar na prawo, bar na lewo) z długości
słupków można określać ilość błędów:
Prezentacja danych:
Mikrofon elktretowy (10), Mikrofon MEMS (34)
Electret Microphone (10), MEMS Microphone (34):
55 Instrument muzyczny
(Music Maker)
Wykonaj Projekt Music Maker. Sterując głośnikiem za pomocą generatora tonu, którego częstotliwość i amplituda jest kontrolowane przez czujniki możesz wykonać projekt instrumentu elektronicznego.
Na przykład, można zastosować sterowanie częstotliwością za pomocą czujnika oświetlenia, a do sterowania amplitudą generowanych dźwięków wykorzystaj
zmiany orientacji położenia NImyRIO wykrywane
przez przyspieszeniomierz.
Układy wejściowe:
Fotokomórka (9), Przyspieszeniomierz (21)
Photocell (9), Akcelerometr (21):
Układy wyjściowe:
Strona
161
Brzęczyk-głośnik (11)
Buzzer-Speaker (11)
56 Poziomica cyfrowa
(Digital Bubble Level)
Wykonaj Projekt: Cyfrowa Poziomica. Poziomice
wodne z pęcherzykiem powietrza są znane stolarzom,
murarzom i każdemu, kto choć raz porządnie zawieszał w domu na ścianie ramki do zdjęć. Gdy poziom
jest prawidłowy to bańka w rurce z cieczą znajduje się
w w środku pomiędzy dwoma kreskami, jeśli jest inaczej to bańka wędruje w jedna lub drugą stronę. Każda
z osi przyspieszeniomierza NImyRIO, może być wykorzystywana do określenia stopnia nachylenia układu
względem Ziemi. Tę właściwość wykorzystajmy.
Połącz akcelerometr z matrycą LED, wykorzystując
wiersz matrycy LED, lub LCD do naśladowania grafiki
pływającego pęcherzyka. Dodaj wyświetlacz numeryczny, aby pokazać procent nachylenia:
Prezentacja danych:
LCD (26, 27, 28), LED (2), Matryca LED (29)
LCD Display (26, 27, 28), LED (2), LEDMatrix (29)
Przyspieszeniomierz (21)
Akcelerometr (21)
57 Stacja pogodowa (meteo)
(Weather Station)
Wykonaj Projekt: Stacja pogodowa. Stacja pogodowa
zwykle zawiera czujniki do pomiaru: temperatury, wilgotności powietrza, prędkości wiatru (wiatromierz),
kierunku wiatru, ciśnienia atmosferycznego i opadów
atmosferycznych (deszczu).
W Internecie wpisując do wyszukiwarek internetowych nazwę czujnika lub interfejsy: I2C, SPI, UART,
znajdziesz szeroki wybór dostępnych czujników, z których utworzysz własne stację pogodową. Zastosuj wyświetlacz na FrontPanel, który pokaże wykresy zmian
warunków pogodowych w ciągu ostatniej godziny lub
dłuższego przedziału czasu. Zestawy NImyRIO zapewni ci kilka niezbędnych czujników na początek:
Prezentacja danych:
Strona
163
Fotokomórka (9), Czujnik oświetlenia (24)
Photocell (9), Ambient Light Sensor (24)
58 Programator EEPROM
(EEPROM Programmer)
Wykonaj Projekt: Programator EEPROM. Dla Termometru cyfrowego powstałą aplikacja EEPROMprogrammer, czytająca z pamięci flasz USB dane z plików programujących, kopiuje ona dane do pamięci
EEPROM, a następnie odczytuje je z powrotem
z układu EEPROM, aby potwierdzić, że dokładnie pasują do danych przeczytanych z pliku pamięci flasz
USB. Zastosuj LCD, aby pokazać stany i proces programowania:
Prezentacja danych:
Urządzenia pamięci:
Pamięć USB (35), Szeregowa EEPROM (30)
USB Flash Driver (35), Serial EEPROM (30)
Część VI:
Dodatki
Strona
165
(Appendices)
Część VI: Appendices
A Schemat wyprowadzeń
złącze A i B MXP oraz MSP
(A - MXP and MSP Connector Diagrams)
Figure 0-1; MXP (myRIO Mini eXpansion Port) schemat wyprowadzeń.
A Schemat wyprowadzeń
złącze A i B MXP oraz MSP
(A - MXP and MSP Connector Diagrams)
Strona
167
Rysunek 0-1; MSP (MiniSystemPort schemat wyprowadzeń dla NImyRIO.
B Build a Stand-Alone Application
(B Build a Stand-Alone Application)
C StarterKit dla NImyRIO dane techniczne
Strona
169
(NImyRIO StarterKit Data Sheets)
D Podręczniki wideo – odwołania…
(D – Video Tutorial Links)
58.1
A
MXP and MSP Connector Diagrams
Figure A.1: MXP (myRIO eXpansion Port) connector diagram.
58.1.1
228
APPENDIX A.
MXP AND MSP CONNECTOR DIAGRAMS
Figure A.2: MSP (miniSystem Port) connector diagram.
Build a Stand-Alone Application
During development you normally connect NI myRIO to your computer with a USB cable. After development
is complete you can easily deploy your project as a stand-alone application stored on the myRIO solid-state hard
drive that starts automatically when you power up the myRIO; no USB cable required. Study the tutorial Deploy a
Stand-Alone Application (youtu.be/JXoJECRS-eo, 8:29) to learn the step-by-step procedure to create a build for the
real-time (RT) target, deploy the build as the startup application, and how to disable the startup application, if necessary.
171
B
Strona
58.2
58.2.1
BUILD A STAND-ALONE APPLICATION
230 APPENDIX B.
Every attempt has been made to ensure that the components shown in Chapters 1 through 35
match the components found in the NI myRIO component kits to which they are referenced.
Occasionally, components may vary slightly. Where these variations occur, details about
changes and links to updated data sheets can be found here: http://www.ni.com/white-paper/52319/en/
58.3
C
NI myRIO Starter Kit Data Sheets
58.3.1 Switches
•
•
•
•
•
SPDT switch, http://www.switch.com.tw/product/slide23.html
DIP switch, http://www.resonswitch.com/p_rs_rsr.htm
Rotary DIP switch, http://www.mantech.co.za/datasheets/products/ERD1-5.pdf
Rotary encoder, http://www.mantech.co.za/Datasheets/Products/F-11E.pdf
Pushbutton switch (integrated with rotary encoder), http://www.sparkfun.com/datasheets/Components/ TW-700198.pdf
58.3.2 Sensors
• Potentiometer, 10 kΩ, http://www.supertech.com.tw/electronic/resistors/potentiometers/PDF/rotary3/
23/R0904N.pdf
• US1881 Hall-effect latch,
http://www.melexis.com/Hall-Effect-Sensor-ICs/Hall-Effect-Latches/
US1881-140.aspx
AD22151G linear-output magnetic field sensor, http://www.analog.com/AD22151
Piezo film sensor, DT-series, http://meas-spec.com/product/t_product.aspx?id=2478
Photointerrupter, http://sharpmicroelectronics.com/download/gp1a57hr-epdf
Chenyun CY-502 computer microphone, http://www.chenyun.cc/product_en.asp?ProductID=859
_K164.pdf
• AD22100 temperature sensor, http://www.analog.com/AD22100
• Photocell, API PDV-P9203, http://www.advancedphotonix.com/ap_products/pdfs/PDV-P9203.pdf
173
Thermistor, 10 kΩ, EPCOS B57164K103J, http://www.epcos.com/inf/50/db/ntc_09/LeadedDisks__B57164_
Strona
•
•
•
•
•
58.3.3 Indicators
• Seven-segment LED display, http://www.sparkfun.com/datasheets/Components/LED/YSD-160AB3C-8.pdf
232
APPENDIX C. NI MYRIO STARTER KIT DATA SHEETS
58.3.4 Actuators
• Buzzer/speaker, Soberton GT-0950RP3, http://www.soberton.com/product/gt-0950rp3
• DC motor, http://www.mabuchi-motor.co.jp/cgi-bin/catalog/e_catalog.cgi?CAT_ID=ff_180phsh
• Relay, http://www.cndongya.com/pdf/relayjzc-11f.pdf
58.3.5 Diodes, Transistors, and Active Devices
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1N3064 small-signal diode, http://www.fairchildsemi.com/ds/1N/1N3064.pdf
1N4001 general-purpose rectifier, http://www.vishay.com/docs/88503/1n4001.pdf
2N3904 npn transistor, http://www.fairchildsemi.com/ds/MM/MMBT3904.pdf
2N3906 pnp transistor, http://www.fairchildsemi.com/ds/2N/2N3906.pdf
AD8541 rail-to-rail single-supply op amp, http://www.analog.com/AD8541
IRF510 n-channel enhancement-mode power MOSFET, http://www.vishay.com/docs/91015/sihf510.pdf
OP37 low-noise precision high-speed op amp, http://www.analog.com/OP37
ZVN2110A n-channel enhancement-mode MOSFET, http://www.diodes.com/datasheets/ZVN2110A.pdf
ZVP2110A p-channel enhancement-mode MOSFET, http://www.diodes.com/datasheets/ZVP2110A.pdf
58.4
D
Video Tutorial Links
58.4.1 Component Principles of Operation and Interfacing Techniques
Accelerometer Interfacing Theory (youtu.be/uj76-JtT_xk, 15:55)
Ambient Light Sensor Interfacing Theory (youtu.be/zKnn1SskqRQ, 7:38)
Bluetooth Interfacing Theory (youtu.be/WidjSMNU1QM, 15:34)
Compass Interfacing Theory (youtu.be/3WkJ7ssZmEc, 12:47)
DIP Switch Interfacing Theory (youtu.be/KNzEyRwcPIg, 7:16)
Digital Potentiometer Interfacing Theory (youtu.be/C4iBQjWn7OI, 9:15)
EEPROM Interfacing Theory (youtu.be/RxRwyDOCeRw, 11:18)
Electret Microphone Principles and Preamplifier Circuit (youtu.be/izJni0PM0bI, 8:48)
Rotary Encoder Interfacing Theory (youtu.be/CpwGXZX-5Ug, 10:08)
NI myRIO File System (youtu.be/BuREWnD6Eno, 12:55)
GPS Receiver Interfacing Theory (youtu.be/ptp2bGU9EHU, 12:56)
Gyroscope Interfacing Theory (youtu.be/5JDkwG2rr1o, 13:48)
Hall-Effect Sensor Interfacing Theory (youtu.be/T9GP_cnz7rQ, 9:48)
H-Bridge and Geared Motor Interfacing Theory (youtu.be/W526ekpR8q4, 11:26)
Photointerrupter Characteristics (youtu.be/u1FVfEvSdkg, 4:59)
Keypad Interfacing Theory (youtu.be/oj2-CYSnyo0, 13:10)
LCD Character Display Interfacing Theory (youtu.be/m0Td7KbhvdI, 10:36)
LED Matrix Interfacing Theory (youtu.be/vsBjZBLdeNc, 9:51)
Discrete LED Interfacing Theory (youtu.be/9-RlGPVgFW0, 6:55)
LED Current Management (youtu.be/JW-19uXrWNU, 15:06)
ADMP504 Microphone Interfacing Theory (youtu.be/99lpj7yUmuY, 6:36)
Motor Interfacing Theory (youtu.be/C_22XZaL5TM, 6:49)
Photocell Characteristics (youtu.be/geNeoFUjMjQ, 4:45)
Piezo Sensor Interfacing Theory (youtu.be/dHaPUJ7n-UI, 5:13)
Potentiometer Characteristics (youtu.be/3gwwF9rF_zU, 7:51)
Pushbutton Interfacing Theory (youtu.be/e7UcL5Ycpho, 4:24)
IR Range Finder Interfacing Theory (youtu.be/Xwr-j-2WT3k, 9:59)
Sonic Range Finder Interfacing Theory (youtu.be/UcpmrcJR_D8, 9:26)
234
APPENDIX D. VIDEO TUTORIAL LINKS
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Relay Interfacing Theory (youtu.be/jLFL9_EWlwI, 11:11)
RFID Reader Interfacing Theory (youtu.be/z1v0vCue83c, 11:29)
Servo Interfacing Theory (youtu.be/DOu5AvSDP2E, 7:18)
Seven-Segment LED Interfacing Theory (youtu.be/P0ER0VXvfSw, 4:11)
Buzzer/speaker Characteristics (youtu.be/8IbTWH9MpV0, 5:14)
Detect a Switch Signal Transition (youtu.be/GYBmRJ_qMrE, 4:42)
Temperature Sensor Interfacing Theory (youtu.be/HwzTgYp5nF0, 10:03)
Thermistor Characteristics (youtu.be/US406sjBUxY, 4:54)
Thermistor Resistance Measurement (youtu.be/PhZ2QlCrwuQ, 6:10)
175
58.4.1.1
Strona
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
58.4.2 Tutorials
•
•
•
•
•
•
•
Measure Resistance with a Voltage Divider (youtu.be/9KUVD7RkxNI, 9:44)
Resistive-Sensor Threshold Detector (youtu.be/TqLXJroefTA, 9:22)
Detect a Switch Signal Transition (youtu.be/GYBmRJ_qMrE, 4:42)
Serial Communication: UART (youtu.be/odN66E85J5E, 7:56)
Serial Communication: SPI (youtu.be/GaXtDamw5As, 7:02)
Serial Communication: I2C (youtu.be/7CgNF78pYQM, 8:47)
Deploy a Stand-Alone Application (youtu.be/JXoJECRS-eo, 8:29)
58.4.3 LabVIEW Techniques for myRIO
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Analog Input Express VI (youtu.be/N6Mi-VjBlmc, 2:00)
Digital Input Express VI (youtu.be/litswKgOmZA, 1:53)
Digital Input Low-Level VIs (youtu.be/4nzr7THqU8U, 4:09)
Digital Output Express VI (youtu.be/Y8mKdsMAqrU, 2:21)
Digital Output Low-Level VIs (youtu.be/WvnInG3ffqY, 4:53)
PWM Express VI (youtu.be/mVN9jfwXleI, 2:41)
Run-Time Selectable I/O Channels (youtu.be/uJW7CaL6L5c, 1:54)
SPI Express VI (youtu.be/S7KkTeMfmc8, 5:51)
UART Express VI (youtu.be/0FMnkFDsGQs, 5:29)
•
58.4.4 LabVIEW Demo Project Walk-Throughs
177
“Accelerometer Demo” LabView Project (http://youtu.be/-_GWEsrfxU4)  08:36
“Ambient Light Sensor Demo” LabView Project (http://youtu.be/XcwEjM6TOig)  03:01
“Bluetooth Demo” LabView Project (http://youtu.be/LFCThGa681A)  15:07
“Compass Demo” LabView Project (http://youtu.be/bWew4fHWVKo)  07:47
“DIP Switch Demo” LabView Project (http://youtu.be/ZMyYRSsQCac)  02:29
“Dpot Demo” LabView Project (http://youtu.be/dtwXOj5vvy4)  04:57
„EEPROM Demo” LabView Project (http://youtu.be/UNdVUnYHE4U)  13:06
“Electret Mic Demo” LabView Project (http://youtu.be/kZoFwQRYz98)  02:51
„Rotary Encoder Demo” LabView Project (http://youtu.be/nmGlRqhQ6Rw)  03:14
„GPS Receiver Demo” LabView Project (http://youtu.be/SebcpkbYBd4)  09:45
„Gyroscope Demo” LabView Project (http://youtu.be/o_iuY0M3yDk)  06:36
„Hall-Effect Sensor Demo” LabView Project (http://youtu.be/BCJLg-WbIK4)  02:36
„H-Bridge and Geared Motor Demo” LabView Project (http://youtu.be/Q1UXVtVN-oQ)  06:01
„Photointerrupter Demo” LabView Project (http://youtu.be/yuzNb1ZDbv4)  03:21
„Keypad Demo” LabView Project (http://youtu.be/7r_LwcDa2AM)  04:57
„LCD (I2C) Demo” LabView Project (http://youtu.be/qbD31AeqOMk)  04:31
„LCD (SPI) Demo” LabView Project (http://youtu.be/oOXYryu4Y-c)  04:22
„LCD (UART) Demo” LabView Project (http://youtu.be/JsEMMnIWg4k)  03:43
„LED Matrix Demo” LabView Project (http://youtu.be/Bqq63sKwQKE)  12:13
„LED Demo” LabView Project (http://youtu.be/SHJ-vu4jorU)  02:02
„MEMS Mic Demo” LabView Project (http://youtu.be/2ZpI_uDwOg4)  02:30
„Motor Demo” LabView Project (http://youtu.be/UCqFck0CLpc)  01:55
„Photocell Demo” LabView Project (http://youtu.be/jZQqsc5GmoY)  03:06
„Piezoelectric-Effect Sensor Demo” LabView Project (http://youtu.be/b1me4f-3iOE)  02:53
„Potentiometer Demo” LabView Project (http://youtu.be/RYeKIuU6DX8)  03:06
„Pushbutton Demo” LabView Project (http://youtu.be/Xm1A4Cw2POU)  03:15
„IR Range Finder Demo” LabView Project (http://youtu.be/BFgelRQxJ_E)  03:50
„Sonic Range Finder Demo” LabView Project (http://youtu.be/-MVa9HklgKI)  03:32
„Relay Demo” LabView Project (http://youtu.be/W2iukd8WVIA)  03:29
„RFID Demo” LabView Project (http://youtu.be/Jovn0kPJOKs)  05:17
„Servo Demo” LabView Project (http://youtu.be/QXHe0DFbUdc)  04:22
„Seven-Segment LED Demo” LabView Project (http://youtu.be/ejyOo_k9Kl0)  02:02
„Buzzer/speaker Demo” LabView Project (http://youtu.be/kW4v16GuAFE)  02:05
„Temperature Sensor Demo” LabView Project (http://youtu.be/1Oib10sojds)  06:24
„Thermistor Demo” LabView Project (http://youtu.be/xi0VIpGpf4w)  02:27
„USB Flash Drive Demo” LabView Project (http://youtu.be/YlQukBt1lWI)  08:21
Strona
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

Rodzinna Politechnika

Transkrypt

Podobne dokumenty

Gdzie znajdę kod PIN?

KUPON RABATOWY

Wykład 2

AYC-Q54B – Klawiatura wandaloodporna, zewnętrzna, kod PIN