ВИРТУАЛЬНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

​A VIRTUAL INSTRUMENT FOR AUTOMATED RESEARCH

Kirill Krzhechkovsky

student, Department of Engineering and Quality Management, Baltic State Technical University "Voenmeh",

Russia, St. Petersburg

АННОТАЦИЯ

Спрограммированный виртуальный прибор считывает данные с терморезистора и термопары, подключенных при помощи оборудования компании National Instruments к компьютеру, а затем в режиме реального времени выводит график зависимости сопротивления от температуры, а также отображает актуальные, максимальные и минимальные значения температуры и сопротивления исследуемого объекта на индикаторах. Для более детального анализа экспериментальных данных спрограммированный прибор автоматически сохраняет все значения эксперимента за каждую секунду его проведения в документ формата MS Excel.

ABSTRACT

The programmed virtual device reads data from a thermistor and a thermocouple connected using National Instruments equipment to a computer, and then displays a graph of resistance versus temperature in real time, as well as displays the current, maximum and minimum values of temperature and resistance of the object under study on the indicators. For a more detailed analysis of experimental data, the programmed device automatically saves all the values of the experiment for each second of its execution into an MS Excel document. 

Ключевые слова: сопротивление; температура; виртуальный прибор.

Keywords: resistance; temperature; virtual device.

Для исследований зависимости сопротивления от температуры был выбран термистор B57861-S 103-F40 (рис. 1) [5]. Это термистор с отрицательным температурным коэффициентом, представляет собой температурно-зависимый резистор, сопротивление которого уменьшается при повышении температуры [3-4].

Рисунок 1. Термистор B57861-S 103-F40

Программой для снятия экспериментальных данных является платформа NI LabVIEW (программирование измерительной системы). Это платформа для разработки виртуальных приборов, созданных на графическом языке программирования «G» фирмы National Instruments.

Программа LabVIEW включает в себя блок-диаграмму, описывающую логику работы виртуального прибора и лицевую панель, описывающую внешний интерфейс виртуального прибора [1].

Для лабораторной работы была разработана следующая программа, блок-схема которой выглядит подобным образом (рис. 2-3).

Рисунок 2. Верхняя часть блок-диаграммы

Рисунок 3. Нижняя часть блок-диаграммы

Для проведения исследования при помощи системы сбора данных мы подключаем терморезистор и термометр к компьютеру при помощи специального шасси cDAQ-9178 (рис. 4). Также для подключения терморезистора и термопары, нам понадобится два модуля: NI9219 и NI9211 (рис. 5 и 6). Это многоканальные модули, в которых входные аналоговые сигналы преобразуются в цифровой код аналого-цифровыми преобразователями [2]. В качестве эталонного термометра используется термопара с известными характеристиками. Термистор и эталонный термометр помещаются в нагреваемую среду и одновременно измеряется температура среды и сопротивление терморезистора. Схема экспериментального стенда изображена на рисунке 7.

Рисунок 4. Шасси cDAQ-9178

Рисунок 5. Преобразователь аналого-цифровой многоканальный NI 9219

Рисунок 6. Преобразователь аналого-цифровой многоканальный NI 9211

Рисунок 7. Схема экспериментального стенда

Для работы запуска программы необходима лицевая панель, которая выглядит следующим образом (рис. 8).

Рисунок 8. Лицевая панель виртуального прибора

После запуска программы, в момент, когда необходимо добавить значение температуры и сопротивления на график - осуществить нажатие кнопки «Регистрация». Программа позволяет наглядно видеть изменения показателей в левом верхнем углу в цифровых значениях и автоматически приводит график, который строится на основании считанных данных. После завершения эксперимента необходимо нажать на кнопку «Выход», после чего откроется менеджер сохранения, где необходимо указать путь сохранения наших данных и назвать файл. Данные сохранятся в формате MS Excel (рис. 9). Этот метод исследования удобен тем, что можно снять неограниченное количество показаний в любой нужный момент. В рассмотренном примере считывание показателей происходило примерно каждые 5 градусов кипения воды.

Рисунок 9. Пример записи данных в документ Excel

В результате данной статьи был разработан автоматизированный и наглядный метод исследований теплофизических свойств материалов, основными целями которых является изучение температурных датчиков. Была разработана схема экспериментальной установки и виртуальный прибор, который позволяет быстро обрабатывать и получать информацию, понятную пользователю.

Список литературы:

1. Описание работы программы NI Labview [электронный ресурс] — URL: https://easyelectronics.ru/znakomimsya-s-labview.html (дата обращения 22.05.2024)
2. Сайт компании National Instruments [электронный ресурс] — URL: https://www.ni.com/en/shop/pxi/pxi-modules.html (дата обращения 22.05.2024)
3. Температурные датчики – принцип работы, виды термисторов, термопары [электронный ресурс] — URL: https://www.radioelementy.ru/articles/termodatchiki/ (дата обращения 22.05.2024)
4. Термистор это. Принцип работы [электронный ресурс] — URL: https://climatplc.ru/company/news/termorezistor_izmerenie_temperatury_s_pomoshchyu_termistorov/ (дата обращения 22.05.2024)
5. Технические характеристики термистора, Chipdip [электронный ресурс] — URL: https://www.chipdip.ru/ (дата обращения 22.05.2024)