Corso di Elettronica Industriale (CdL in Ingegneria Meccatronica, sede di Mantova) Acquisizione dati da sistemi di misura

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1 Corso di Elettronica Industriale (CdL in Ingegneria Meccatronica, sede di Mantova) 1

2 Acquisizione dati e controllo remoto Il ricorso a tecniche di acquisizione dati è vantaggioso nelle seguenti situazioni controllo remoto di strumenti localizzati in aree pericolose o inaccessibili esecuzione automatica di misure ripetitive acquisizione, elaborazione e presentazione dei risultati di una misura controllo di processi 2

3 HW e SW per acquisizione dati Un sistema di acquisizione dati è costituito da trasduttore circuiti di condizionamento del segnale scheda di acquisizione dati (DAQ) calcolatore software di interfaccia tra catena di acquisizione ed utente, per elaborazione e rappresentazione dei risultati 3

4 Sistema di acquisizione dati 4

5 Trasduttori Convertono una grandezza fisica in una grandezza elettrica misurabile. Possono fornire un segnale analogico (e.g. termocoppie, termistori, fotodiodi) un segnale digitale (e.g. encoder) 5

6 Condizionamento del segnale A seconda delle caratteristiche del segnale proveniente dal trasduttore possono rendersi necessarie alcune operazioni amplificazione isolamento (contro transitori in alta tensione o anelli di massa) filtraggio (contro il rumore, antialiasing) alimentazione linearizzazione (contro nonlinearità dei trasduttori) 6

7 Scheda di acquisizione (DAQ) Costituisce l interfaccia tra i circuiti di condizionamento ed il calcolatore 7

8 Calcolatore e software di acquisizione Rendono possibili alcune operazioni sui dati tra cui salvataggio dei dati elaborazione ed analisi dei dati rappresentazione dei dati opportunamente elaborati Forniscono inoltre un`interfaccia di semplice utilizzo tra utente e sistema di misura 8

9 Acquisizione dati da strumenti di misura La catena di acquisizione richiede gli stessi elementi del caso generale. In questo caso specifico interfaccia di comunicazione sullo strumento e relativo firmware (trasduzione, condizionamento e digitalizzazione del segnale) interfaccia di comunicazione sul calcolatore bus di comunicazione (ethernet, RS232, GPIB) software di controllo del processo di acquisizione dal lato del calcolatore 9

10 LabView (National Instruments) E un ambiente per lo sviluppo di programmi, simile, negli effetti, ad altri ambienti di programmazione che si basano su linguaggi più noti (e.g. C, Java) Ricorre ad un linguaggio di programmazione grafico che consente la creazione di programmi nella forma di diagrammi a blocchi 10

11 LabView (National Instruments) LabView possiede librerie di funzioni per la maggior parte delle necessità di programmazione librerie per specifici sistemi operativi librerie per il controllo remoto di strumenti librerie per il salvataggio, analisi e presentazione dei dati strumenti per il debugging e lo sviluppo dei programmi Esiste nelle versioni per Windows (XP/Vista/7), MacOSX, SunOS e Linux 11

12 Strumenti virtuali (VI) I programmi sviluppati in ambiente LabVIEW sono definiti Virtual Instruments (VI), ognuno dei quali possiede: un interfaccia interattiva per l utente uno schema a blocchi che costituisce l equivalente del codice sorgente nei linguaggi di programmazione testuali 12

13 Pannello frontale Interfaccia interattiva per l utente Riproduce il pannello di uno strumento reale, sul quale si trovano pulsanti, manopole, indicatori 13

14 Diagramma a blocchi Rappresenta il codice sorgente del VI E costituito da blocchi variamente interconnessi con l aggiunta di strutture che governano il flusso dei dati 14

15 Strutturazione dei programmi Ogni VI può essere inserito all interno di una struttura di programma secondo due diverse modalità: strutturazione gerarchica: ogni VI può essere utilizzato come programma di massimo livello (top-level VI) o come sottoprogramma (subvi) subvi top-level VI subvi strutturazione sequenziale: i dati prodotti da un VI possono essere passati ad un altro VI VI 1 VI 2 15

16 Controlli Oggetti posti sul pannello frontale per introdurre un dato in uno strumento virtuale 16

17 Indicatori Oggetti posti sul pannello frontale per visualizzare un dato in uscita da uno strumento virtuale 17

18 Funzioni Blocchi elementari del linguaggio di programmazione grafico strutture di controllo (cicli for, while, strutture case, etc.) funzioni numeriche funzioni logiche funzioni che operano su stringhe funzioni che operano su vettori funzioni di raggruppamento funzioni di confronto 18

19 Funzioni funzioni di temporizzazione e gestione degli errori e delle finestre di dialogo funzioni per la gestione dei file funzioni per l acquisizione dati funzioni per la comunicazione remota con strumenti funzioni per la comunicazione remota con calcolatori funzioni per l analisi dei dati 19

20 Connessioni Percorso seguito dai dati tra due nodi. Il colore della connessione dipende dal tipo di dato trasportato: blu per i numeri interi arancione per i numeri in virgola mobile verde per i dati booleani rosa per le stringhe alfanumeriche anche lo spessore della connessione fornisce informazioni sul tipo di dato trasportato (scalare, vettore...) 20