Prezentarea unui proiect din pespectiva elevilor ("Achizitie computerizata de date experimentale") - metoda Intel teach.

1. PREZENTARE PROIECT
DIN PERSPECTIVA ELEVULUI
PROIECT EDUCAŢIONAL - FIZICĂ
CURS OPŢIONAL “Modelare, achiziţie de semnal şi prelucrări de date
>>

2. Am vizitat cu aproape un an în urmă Salonului
Internaţional de Invenţii, Cercetare Ştiinţifică şi
Tehnologii Noi – INVENTIKA 2008. Aici erau
expuse diferite sisteme conectate la computere şi am
putut urmări pe monitoare fiecare schimbare ce se
producea în acele sisteme, însoţită de o analiză a
proceselor.
În acest context am aflat şi de existenţa unor
instrumente de măsură realizate prin soft care pot
înlocui instrumente clasice scumpe …
Tehnologiile digitale >>

3.  Am dorit să aflăm mai multe despre modul în care
este adusă realitatea în lumea cifrelor 0 şi 1.
 Am dorit să aflăm cum putem realiza un instrument
care să comande măsurări, să colecteze date cu
mare precizie, să ni le afişeze şi să le memoreze în
calculator.
 Am dorit să aflăm ce echipamente sunt necesare
pentru ca astfel de instrumente să colecteze date
din lumea reală.
Astfel, a fost lansat proiectul nostru ….. >>

4. << Întrebarea esenţială a proiectului >>

5. Cum putem aduce semnale fizice din lumea reală
1 într-o formă ce poate fi “înţeleasă” de calculator ?
2 Cum putem programa achiziţia, prezentarea şi
stocarea datelor?
Întrebările unităţii de învăţare
<< >>

6. Cum putem aduce realitatea
1 într-o formă ce poate fi
“înţeleasă” de calculator ?
Reprezentarea informaţiei în semnale analogice şi
digitale
Etapele digitizării unui semnal analog
Condiţii în care semnalul digital poate reproduce cât
mai fidel informaţia conţinută în semnalul analog
<< >>

7. 1
Aspecte teoretice
Semnalele se clasifică prin modul în care transmit informaţia.
Semnale analogice
reprezentare prin funcţii continue în timp
Semnale digitale
reprezentare matematică printr-un cod
(de exemplu cel binar)
<< >>

8. 1
Aspecte teoretice
Transformarea unui semnal analogic în unul digital este un proces în care o
funcţie continuă este adusă într-o formă discretă.
Conversia A/D este un proces care implică trei operaţii:
constă în preluarea unui semnal anlogic printr-un puls
eşantionare periodic care va permite trecerea semnalului doar
atâta timp cât pulsul este activ
cuantizare constă în interpretarea unei cantităţi continue
printr-un set finit de valori discrete
este etapa de alocare a unui număr finit de biţi
codare fiecărui nivel de reprezentare (fiecărui eşantion al
semnalului).
<< >>

9. << >>

10. 1
Aspecte teoretice
Semnalele eşantionate pot fi obţinute prin procedeul Sample and Hold
- eşantionare şi reţinere, folosind un circuit de eşantionare realizat în
general dintr-un comutator (care se deschide pentru foarte scurt timp la
momentele de eşantionare) şi un element de memorare (poate fi un
condensator) pentru păstrarea constantă a valorii tensiunii semnalului
până la momentul următor de eşantionare.
Valoarea momentană a semnalului eşantionat se numeşte eşantion.
Caracteristici ale semnalului eşantionat:
 Intervalul de timp T dintre două eşantioane successive se numeşte
perioadă de eşantionare (sampling time).
 1/T=fs se numeşte rată de eşantioanare (sampling rate) sau
frecvenţă de eşantionare (se masoară în Hertz).
Frecvenţa de eşantionare determină cât de des are loc conversia.
Pentru a evidenţia caracteristici ale semnalului eşantionat am realizat
un studiu pe model folosind simulări în LabVIEW şi Excel.
<< >>

11. 1
Rezultate ale eşantionării unui semnal
Umax (V) f_semnal (Hz) T_semnal (s) f_eşantionare (Hz) T_eşantionare (s) n=f_semnal/f_eşantionare
5 50 0.02 67 0.014925373 1.34
5
4
3
2
1
t (s)
U (V)
0
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
-1
-2
-3
-4
-5
semnal semnal_esantionat
Studiu pe
model
[Concluziile noastre >>]
<< >>

12. Concluziile
noastre
Realizând un studiu pe model asupra
rezultatelor eşantionării unui semnal
alternativ am constat faptul că:
 la rate de eşantionare mai mici
decât dublul frecvenţei semnalului
original (n = feşantionare/fsemnal <2),
semnalul eşantionat are o
frecvenţă mult diferită de a celui
original;
 este realizată optim această
etapă a digitizării semnalului
pentru n>2, pierderea de
informaţie fiind cu atât mai mică
cu cât raportul dintre frecvenţa
de eşantionare şi a semnalului
original este mai mare.
<< >>

13. 1
Aspecte teoretice suplimetare
Teorema Nyquist prezintă condiţiile eşantionării optime unui
semnal analog în componenţa căruia pot intra mai multe
frecvenţe.
Pentru ca semnalul eşantionat să reproducă cât mai fidel
semnalul analogic este necesară eşantionarea la o rată mai
mare decât dublul frecvenţei maxime a componentei ce se
doreşte a fi detectată (numită frecventa Nyquist).
De exemplu, semnalele emisiilor acustice, obţinute folosind un
microfon, au frecvenţe de până la 20 kHz. Prelucrarea optimă a
acestora se poate realiza cu o rată de eşantionare de cel puţin
40 kHz.
<< >>

14. 1
respectând teorema Nyquist
Activitate
practică
Pentru conversie şi comprimare am folosit programul Quintessential (
http://www.quinnware.com/downloads.php)
<< >>

15. 1
Dacă frecvenţa de eşantionare este mai mică decât dublul frecvenţei
maxime a semnalului original, din eşantioanele rezultate se obţine şi
un semnal cu caracteristici diferite de cel iniţial, informaţia fiind
deteriorată. Acest efect este cunoscut sub numele de aliere
(aliassing).
În aceste condiţii: Activitate
practică
 sunetele sunt
distorsionate;
 imaginile au
contururi neregulate
şi pot fi posterizate;
 în secvenţele video
mişcările sunt subeşantionare
eşantioare optimă
redate sacadat.
Rezultate obţinute de noi prin procesarea unor imagini
<< >>

16. 1
Aspecte teoretice
Prin cuantizare, un interval de valori
este reprezentat printr-un singur
număr cu precizie finită.
Folosind n biţi pentru a reprezenta
valoarea fiecărui eşantion, domeniul cuantizare
de valori ale semnalului este împărţit
în 2n subintervale (2n nivele de
cuantizare).
Acest lucru va determina aproximarea infinităţii de valori ale semnalului
printr-o mulţime discretă de 2n valori (distanţa dintre două nivele
consecutive de cuantizare este numită pas de cuantizare).
<< >>

17. << >>

18. Prin cuantizare,
valoarea analogică la un
moment t este aproximată la
valori ce corespund nivelelor
de cuantizare. Alegând, în
simulare, o reprezentare pe
3 biţi, domeniul [-4, 4] V este
împărţit în 8 subnivele cu
pasul de 1V. Astfel, prima
valoare nenulă eşantionată
este aproximată de la 2,229V
la 2V, a doua de la 2,298 la
3V, a patra de la 1,763 la 2V,
etc.
Studiu pe
model
[Simulare LabVIEW]
<< >>

19. [Rezultate ale cuantizării]
Concluziile noastre
Cu cât numărul de biţi utilizat pentru reprezentare este mai mare, cu atât
eroarea de cuantizare (diferenţa dintre valoarea semnalului şi valoarea
asociata prin cuantizare) este mai mică.
<< >>

20. 1
Aspecte teoretice
 Folosind n biţi pentru reprezentare, prin codare pot fi
reprezentate N numere pozitive cuprinse între 0 şi 2n-1:
0 <= N <= 2n-1
 Pentru reprezentarea numerelor cu semn se utilizează
un bit pentru reprezentarea semnului (denumit bit de
semn), ceilalţi biţi fiind folosţi pentru reprezentarea
valorii eşantionului (biţi de mărime).
Concluzie: cu cât este mai mare numărul de biţi utilizat pentru
reprezentarea semnalului analogic, cu atât acel semnal este redat
mai fidel.
<< >>

21. 1
Comprimarea sunetelor Informaţii de interes
pentru noi
Comprimarea sunetelor se poate realiza astfel :
 amplitudinea fiecărei componente a semnalului este codificată
minimal;
 se elimină apoi sunetele “mascate”, pe care urechea nu le poate
percepe – codificare perceptivă;
 la final se aplicã algoritmi de compresie fără pierdere de informaţie.
MPEG/Audio (Motion Picture Expres
Group) reprezintă un
algoritm standardizat pentru compresii
audio de înaltă fidelitate bazat pe
codificarea perceptivă.
<< >>

22. 1
Comprimarea imaginilor Informaţii de interes
pentru noi
Comprimarea unei imagini se poate realiza prin eliminarea unele
părţi din conţinutul acesteia, astfel încât să nu fie detectată vizual,
afectând într-o mai mică măsură calitatea imaginii (comprimare cu
pierderi).
Pentru imaginile dinamice se poate reduce cantitatea de informaţii
asociate unei imagini prin faptul că porţiuni ale imaginii au aceeaşi
culoare şi pot fi reprezentate printr-un cod corespunzător acelei
culori. Totodată, într-o imagine dinamică, partea imaginii care se
schimbă între două cadre succesive este foarte redusă, de accea
pot fi memorate decât schimbările care apar între cadre.
<< >>

23. 1
Creşterea calităţii transmisiei
semnalelor
Informaţii de interes pentru noi
NOU
Prin reducerea conversiilor Analog – Digital creşte calitatea semnalului
recepţionat
<< >>

24. 1
semnalelor analogice
Activităţi
practice
Principalele avantaje sunt legate de:
 facilităţile de stocare şi transmitere a informaţiei
 posibilitatea de prelucrare folosind sisteme de calcul.
(Am prelucrat imagini digitale, am comprimat secvenţe audio, am
realizat prelucrări statistice de date experimentale, etc., şi toate
acestea le-am transmis rapid colegilor în format digital).
Principalul dezavantaj:
 pierderea de informaţie (reducerea dimensiunii, prin prelucrare,
aduce avantaje la transmiterea informaţiei, la stocarea acesteia,
dar calitatea este diminuată).
Concluziile noastre
<< >>

25. 1 Activităţi
folosind placa de sunet a calculatorului practice
Utilizând proceduri LabVIEW pentru generare de semnal digital şi pentru
comunicării cu placa de sunet, am realizat instrument muzical virtual care
realizează operaţia inversă, conversia unor semnale digitale în semnale
analogice (sunete) folosind convertorul Digital – Analog al plăcii de sunet.
Suprapunând sunete de
frecvenţe puţin diferite am
obţinut fenomenul bătăilor.
De asemenea, modificând
caracteristici ale semnalelor
digitale, am generat chiar
unele secvenţe muzicale,
analizând şi graficul variaţiei în
timp a amplitudinilor locale ale
semnalului (am folosit o rată
de eşantionare de 1kHz).
Am remarcat astfel şi avantaje ale conversiei Digital – Analog, dar şi limite
(secvenţele sonore nu erau “pregătite” pentru o sală de concert).
<< >>

26. 2
Cum putem programa
achiziţia,
prezentarea şi
stocarea datelor?
Principalele componente ale unui sistem
computerizat de măsurare şi rolul acestora
Soluţii pentru configurarea unei achiziţii
computerizate de date experimentale
Elemente de programare LabVIEW ce pot fi
utilizate pentru realizarea unui instrument virtual
<< >>

27. 2
cu plăci de achiziţie de date
Un astfel de sistem are ca principală componentă un convertor Analog –
Digital inclus într-un device numit placă de achiziţie. Convertorul are
rolul de a transforma semnalul analog într-un semnal digital, ce poate fi
apoi prelucrat de calculator.
Placa de achiziţie permite, prin construcţia sa, măsurarea de semnale pe
mai multe canale, numărul maxim al acestora fiind o caracteristică a acelui
device.
Principalele componente ale unui sistem computerizat de măsurare
proiectat pentru semnale de tip analog
<< >>

28. 2
şi clasificarea acestora după principiul de funcţionare
Traductoarele sunt utilizate în general pentru a transforma semnale
fizice neelectrice în semnale electrice (ce pot fi aplicate sistemului
computerizat).
[principiu]
[detalii]
[detalii]
<< >>

29. 2
şi clasificarea acestora după principiul de funcţionare
<< >>

30. 2
şi clasificarea acestora după principiul de funcţionare
<< >>

31. 2
după mărimile detectate
Mărime fizică Elemente sensibile Mărime fizică Elemente sensibile
-rezistive;
-inductive; -termorezistenţe;
DEPLASARE -fotoelectrice; TEMPERATURĂ -termistoare;
-electrodinamice -termocupluri;
-termorezistive;
•electrodinamice CONCENTRAŢIE -electrochimice;
VITEZĂ •fotoelectrice; -conductometrice.
•termorezistive.
-fotoelectric;
-rezistive; -detectoare în infraroşu;
-inductive; RADIAŢIE
-elemente sensibile bazate
-capacitive;
FORŢĂ pe ionizare.
-piezorezistive;
-piezoelectrice;
-magnetostrictive.
<< >>

32. 2
Vom exemplifica pentru un microfon clasic, compus dintr-un
magnet permanent, o bobina circulară mobilă şi o membrana
realizata din mase plastice.
Principiul de funcţionare al acestuia este similar modului
de funcţionare a urechii umane: sunetele care ajung microfon
produc vibraţii ale membranei acestuia, determinând, prin
deplasarea bobinei de care este prinsă, generarea de
semnale erlectrice prin inducţie electromagnetică.
Variaţia în timp a amplitudinii semnalelor generate redă variaţia în timp a
amplitudinilor sunetului captat.
Calitatea sunetului este mai bunã cu cât numãrul de biţi pentru
conversia Analog – Digital este mai mare şi cu cât intervalul de timp
dintre captarea a două eşantioane succesive este mai mic (eroarea de
cuantificare este datorată reprezentării printr-un număr finit de biţi a
tensiunilor electrice generate).
<< >>

33. 2
Principiul de funcţionare
Scanner-ul poate converti o
imagine de pe hârtie sau de pe o
suprafaţă plană oarecare într-un
semnal electric prin detectarea
diferenţelor de strălucire a unei
imagini sau a unui obiect folosind
o matrice de elemente sensibile
(senzori).
Senzorii înregistrează date privind strălucirea fiecărui punct al
unei singure linii a imaginii/obiectului.
După colectarea datelor de pe o linie, se realizează deplasarea
senzorii la următoarea linie care trebuie citită.
<< >>

34. 2
Principiul de funcţionare
Tableta grafică este un dispozitiv
indicator cu funcţii similare
mouse-ului.
În interiorul planşetei unei tablete
grafice se află o reţea de
conductoare foarte fine, parcurse
de pulsuri rapide de curent
electric.
Un electromagnet şi un amplificator amplasate în puck sau
stilou vor sesiza aceste pulsuri comunicând calculatorului
poziţia curentă.
<< >>

35. 2
Activitate
Pentru a detecta mişcări ale corpurilor, am realizat practică
un traductor simplu folosind o bobină şi un magnet.
Folosind un sistem computerizat ce a inclus şi
traductorul realizat de noi, am monitorizat mişcarea
oscilatorie a unui magnet în interiorul unei bobine
(magnetul fiind prins de un resort), determinând
astfel caracteristici ale mişcării.
Utilizarea unui sistem computerizat echipat cu o placă de achiziţie NI
USB 6008 ne-a permis ulterior înregistrarea semnalul obţinut prin inducţie
electromagnetică.
Pentru realizarea acestui experiment ne-au fost necesare atât informaţii
privind performanţa plăcii de achiziţie utilizate, modalităţi de configurare a
achiziţie şi soluţii pentru programarea instrumentului virtual.
<< >>

36. 2
Activitate
practică
[Semnal înregistrat]
<< >>

37. 2
Activitate
practică 
[Prelucrare semnal]
<< >>

38. 2
Aspecte teoretice
Într-un sistem computerizat de măsurare, condiţionatoarele de semnal,
inserate, atunci când este necesar, între traductoare şi placa de
achiziţie de date, au rolul de a aduce semnalul produs de traductor într-
o formă acceptată de sistemul de măsurare.
De exemplu, în situaţia în care se efectuează o măsurare de
temperatură utilizând termocupluri este necesar ca aparatul de
condiţionare a semnalului să asigure generarea unei tensiuni electrice
care să compenseze tensiunea electromotoare produsă de joncţiunea
rece a termocuplului (compensare hardware). De asemenea, deoarece
aceste traductoare generează semnale cu tensiuni electrice extrem de
reduse (50 µV / °C în cazul termocuplurilor de tip J), este necesară
amplificarea semnalului - transmiterea semnalului de la traductor fără
amplificare va duce la pierderea informaţiei conţinute de acesta datorită
nivelului mult superior al tensiunii induse în cablurile de legătură de
către interferenţele din mediul exterior.
<< >>

39. 2
Aspecte teoretice
Condiţionatoarele aduc semnalele electrice generate de traductoare într-o
formã pe care placa DAQ o poate accepta.
Module SCXI ce conţin
condiţionatoare de semnal
<< >>

40. 2
Funcţii importante
Amplificarea - Semnalele de nivel mic sunt amplificate
pentru a le creste rezoluţia (variatia maximã de tensiune a
semnalului sã fie egalã cu maximul domeniului de intrare al
convertorului A/D)
Filtrarea - sunt eliminate frecvenţele nedorite dintr-un semnal
(interferenţe de natură periodică).
Multiplexarea - constă în transmiterea pe aceeaşi cale a mai
multor semnale, provenite din puncte diferite de măsurare.
Izolarea semnalelor este o măsură de prevenire a erorilor
de măsurare cauzate de legături defectuoase la masă
<< >>

41. 2
Intrare analogică
Funcţii Ieşire analogică
Comunicaţii digitale
Numărare /
Cronometrare
<< >>

42. 2
Activitate
practică
Intrări pentru semnale analogice de tip analog
AI0
AI4
Intrări ale canalului 0 în configurare diferenţială: AI0 – AI4
<< >>

43. 2
Aspecte teoretice
Număr de canale
Rată maximă
de eşantionare
Indicatori
de Domeniul
performanţă
Rezoluţie
(pentru funcţia de Precizie de măsurare
intrare analogică)
Neliniaritate
Timp de stabilizare
<< >>

44. 2
Aspecte teoretice
Număr de canale
Rata maximă de esantionare numărul maxim de semnale pe care placa
de achiziţie le poate prelua.
reprezintă numărul maxim de
Domeniul se referã la nivelele de tensiune
conversii pe care placa le poate
minimã si maximã pe care ADC le poate
efectua într-o secundă. Nyquist: rata cuantifica.
de eşantionare > fmax semanalului
Rezolutia este dată de numãrul de biti utilizaţi
măsurat (digitizare optimă). de convertorul analogic digital (ADC) pentru
Dacă se efectuează măsurarea reprezentarea semnalului analogic.
simultan pe mai multe canale, rata
Precizia (lăţime de cod)
efectivă de eşantionare ce
– variaţia minimă detectabilă a semnalului
corespunde unui canal este mai mică
măsurat.
decât rata maximă de eşantionare a
plăcii (< rata max/N canale). Timp de stabilizare
timpul necesar semnalului să ajungă la
convertorul analog – digital.
<< >>

45. 2
NI USB 6008 Concluziile
noastre
În datele tehnice ale plăcii de achiziţie NI USB 6008 este specificată
rezoluţia acesteia de 12 biţi.
Această informaţie ne-a permis să analizăm precizia cu care putem
măsura alegând diferite intervale de măsurare. De exemplu, precizia
măsurării unei tensiuni electrice, pentru intervalul cuprins între [-10,
+10]V, este de:
20V 20V
12
= ≈ 4 ,88mV
2 4096
Un alt aspect important este legat de rata efectivă de eşantionare.
Placa de achiziţia NI USB 6008 admite o rată maximă de 10 000 de
eşantioane/s. Dar, atunci când se realizează achiziţii simultan pe mai
multe canale, rata de eşantionare ce revine unui canal este mai
mică decât rata maximă de eşantionare a plăcii (< rata max/N canale).
<< >>

46. 2 Activitate
practică
Folosind utilitarul Measurement & Automation am definit task-uri
(activităţi) pentru diferite achiziţii de date, stabilind caracteristici ale
modului în care vor fi colectate datele:
- Domeniul de măsurare (Signal Input Range)
- Unitatea de măsură: V
- Modul de configurare al canalului (Terminal
Configuration) – Differential sau RSE.
- Modul de achiziţie
Pentru măsurarea t.e.m. a unei baterii de lanternă
am ales modul de achiziţie 1 Sample (On
Demand) – este achiziţionată şi afişată o singură
valoare, iar atunci când am achiziţionat un
semnal alternativ, de exemplu, am ales modul N
Samples, cu o rata de eşantionare de 1kHz.
<< >>

47. 2
[Exemplu - Configurare realizată la măsurarea t.e.m.
a unei baterii de lanternă]
Activitate
practică
<< >>

48. 2
Aspecte generale
Instrumentele virtuale sunt programe de aplicaţie realizate pentru a
comanda achiziţia de date, pentru afişarea şi stocarea acestora în
calculator.
În interfaţa instrumentelor virtuale elementele de comanda si cele pentru
afişare a datelor măsurate au reprezentări grafice similare cu
elementele corespunzătoare de pe panourile aparatelor de măsură
clasice.
Instrumentele virtuale folosesc traductoare şi senzori pentru a intra în
contact cu mărimea fizica măsurată, eventuale sisteme de condiţionare
a semnalelor şi circuite pentru conversia analog – digitală a semnalelor.
Faţă de un instrument clasic, în cazul instrumentelor virtuale funcţiile
de prelucrare şi analiză a valorilor măsurate, de stocare a acestor
informaţii şi de transmitere a lor către utilizatorul uman sunt realizate de
către computer si nu de o aparatură dedicată.
<< >>

49. 2
Aspecte teoretice
Programul LabVIEW
Panou frontal (fereastra
utilizator)
Panou diagramă
(fereastra codului)
<< >>

50. 2
Aspecte teoretice
Procedurilor pentru comanda plăcilor de achiziţie de tip NI USB
Proceduri DAQmx - Data
Acquisition.
<< >>

51. 2
Activitate
Definirea canalelor virtuale pentru măsurare
practică
Exemplu
Măsurarea pe două
canale de tip Analog
Input
În modul diferenţial, un sistem de
măsurare răspunde practic la
diferenţa de potenţial dintre cele
două intrări ale sale (+) şi (-).
<< >>

52. 2
Activitate
Achiziţie pe două canale simultan
practică
Am definit şi configurat
canale virtuale pentru fiecare
semnal achiziţionat .
Număr puncte/ canal
Paleta de
instrumente
<< >>

53. 2
Pentru proiectarea rapidă Activitate
a unui instrument virtual practică
am utilizat DAQ
Assistent.
Acesta indică
programatorului paşii
necesari configurării
achiziţiei. Totodată, prin
utilizarea acestei
proceduri diagrama
aplicaţiei se simplifică.
În imagine este prezentat cu un instrument virtual foarte simplu
realizat pentru măsurarea t.e.m a unei baterii de lanternă.
Achiziţia acestui semnal a fost utilă în primul rând pentru analiza
calitativă a nivelului semnalelor perturbatoare.
<< >>

54. 2
Activitate
practică
[Detalii configurare]
<< >>

55. 2
Soluţia noastră
Activitate
Grafic ondulatoriu pentru afişarea semnalului practică
Paleta de
controale şi Terminalul graficului
indicatoare
(grafice)
<< >>

56. 1 2
Generare şi analiză de semnal
Activitate
practică
Clasic şi
computerizat
Utilizarea conceptelor
http://www.youtube.com/watch?v=2a_pmh6L780
http://emiliapausan.wik.is/Data_Acquisition_(DAQ)/Investigatie
_de_laborator/Generare_semnal << >>

57. 1 2
Caracteristica rezistorului. Determinare R
Activitate
Componentele montajului experimental: practică
 două rezistoare: unul etalon,
cu rezistenţa electrică
cunoscută, şi un altul, a cărei
rezistenţă electrică s-a
determinat experimental;
 sursă de tensiune reglabilă
(am realizat un montaj
potenţiometric);
 ghidaje de câmp, întrerupător;
 sistem computerizat pentru
achiziţia de date echipat cu o
placă de achiziţie de tip NI montaj experimental [1]
USB 6008.
<< >>

58. 1 2
Caracteristica rezistorului. Determinare R
Instrument virtual
realizat de noi
<< >>

59. 1 2
Diagrama softului
Diagrama
instrumentului virtual
<< >>

60. 1 2
Prelucrarea datelor
U (V)
I (A)
Precizie mare!
(eroare relativă de 1,11%) << >>

61. 1 2
Concluzii
Am constatat avantaje clare ale utilizării
instrumentaţiei virtuale:
 timpul necesar colectării de date de max. 1- 2 min.,
faţă de soluţia clasică (folosind instrumentaţie clasică
- ampermetru şi voltmetru, analogic sau digital) care
necesită aproximativ 20 - 30 min;
 precizia este mai mare (eroare relativă de aproximativ
1% comparativ cu minim 5-6%, prin utilizarea
instrumentaţiei clasice)
 stocarea automată de date.
[Rezultate comparative: instrumentaţie virtuală şi clasică]
<< >>

62. 1 2
Studiul circuitului RL serie (c.a.)
Activitate
practică
Pentru măsurare am utilizat
două canale de achiziţie
configurate în modul diferenţial:
 pe un canal am măsurat
tensiunea pe rezistor, uR;
 pe al doilea canal am
măsurat tensiunea la
bornele bobinei.
xL xL
tgϕ1 = tgϕ 2 =
(R + Rb ) Rb
Investigaţie experimentală
<< >>

63. 1 2
Activitate
practică
Măsurând intervalul de timp între momentele la care se obţin ∆ϕ = 2π ∆t
maximele/ minimele succesive am determinat defazajele T
Investigaţie experimentală
<< >>

64. 1 2
3 Prelucrarea
datelor
2
1
ub (V)
0
uR (V)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
-1
-2
-3
Extrase din grafice
UR max (V) = 2.413 Ubmax (V) = 1.4103
R (ohm) = 100 >> Imax (A) = 0.024
(rezistenţa rezistorului este cunoscută)
Analiza semnalului înregistrat a evidenţiat limite ale eşantionării
determinate rata maximă de eşantionare a plăcii utilizate, de rezoluţia
limitată a device-lui (12 biţi) şi de necesitatea achiziţiei simultane pe mai
multe canale a unui număr mare de date. Eroarea relativă a fost ~ 2.5%.
<< >>

65. 1 2
Studiul circuitului RLC serie (c.a.)
Activitate
practică
UR = max
UL = UC
Comportarea la rezonanţă –
circuit RLC serie
Semnale obţinute pentru
un circuit serie RLC
<< >>

66. 1 2
Activitate
practică
Valorile intensităţilor curenţilor electrici din ramurile circuitului au
fost determinate prin măsurarea tensiunii electrice la bornele
rezistoarelor din circuit, fiind obţinută o bună verificare a primei
teoreme Kirchhoff.
<< >>

67.  Un aparat virtual poate fi la fel de performant ca şi unul real,
fără riscul unor rebuturi pe linia tehnologică, fără probleme de
depozitare şi ambalare.
 În contextul dezvoltării societăţii informaţionale,
retehnologizarea industriei presupune o nouă viziune:
 lucrul în reţea, ce permite cooperarea;
 aparatură de măsură şi control flexibilă, ce permite
upgradarea soft (ieftină) şi nu hard (extrem de
costisitoare).
 Soluţiile tehnice bazate pe tehnologia informaţiei sunt
nepoluante, dinamice şi eficiente.
Concluziile noastre
<< >>

68. De la comunicaţiile cu fir sau prin cablu optic s-a trecut astăzi la utilizarea
unor unităţi inteligente care pot comunica fără fir, permiţând distribuţia
instrumentelor virtuale pe arii extinse, reducând astfel costurilor totale ale
echipamentelor de monitorizare/testare şi control.
U
NO
Se dezvoltă astăzi tehnologii wireless pentru aplicaţii mobile de
instrumentaţie virtuală.
<< >>

69. Noile soluţii tehnice bazate pe tehnologia informaţiei se impun tot
mai mult fiind şi generatoare de profit. Firme mari apelează
astăzi frecvent la serviciile unor firme mai mici, specializate în
producerea de instrumentaţie virtuală.
Proiectând astfel de instrumentaţie, oricare dintre noi putem
realiza aparatele ce ne sunt necesare devenind astfel chiar
propriul nostru finanţator.
Obstacole?
Utilizatorul noilor tehnologii nu mai poate fi inginerul, medicul,
muncitorul, … anilor trecuţi. Iată de ce am încercat să
parcurgem un drum care să ne dea şanse mai mari în
confruntarea cu anii care vin.
Concluziile noastre
<< >>

70. 1 2
Sisteme DAQ pe Măsurare şi analiză
telefoane mobile utilizând PDA
MÂINE?
<< >>

71. Evoluţia tehnologică de astazi nu ar fi fost posibilă fără
acumulări în domeniul cunoaşterii, dar, ritmul în care
astăzi se dezvoltă cunoaşterea este amplificat de
utilizarea şi dezvoltarea tehnologiei informaţiei şi a
comunicaţiilor.
Informaţia derivată din alte informaţii, pe bază de
raţionament, reprezintă generator de cunoaştere.
În investigaţii experimentale, realizate pentru
determinarea proprietăţilor diferitelor sisteme, pentru
verificarea sau deducerea unor legităţi, tehnologia
informaţiei aduce soluţii performante pentru achiziţia,
stocarea şi procesarea datelor, o soluţie de succes
fiind chiar instrumentaţia virtuală.
<< >>

72. • Tom Savu, Gabriela Savu , “Informatică – Tehnologii asistate de calculator”, Manual pentru clasa
a -X-a, filiera tehnologică, editura ALL Educational, 2000;
• Marius Munteanu, Bogdan Logofătu, Reimer Lincke, “Instrumentaţie virtuală LabView”, editura
CREDIS, Bucureşti, 2001;
• http://inginerie.ulbsibiu.ro/cat.iee/mat/pns_Cap03.pdf (Ioan Mihu – Procesarea numerică a datelor)
• http://193.226.17.10/romana/Cursuri/Sisteme%20de%20Comunica%C5%A3ii%20Multimedia/Doc1.pdf
• http://storage0.dms.mpinteractiv.ro/media/401/321/5107/930323/2/files483.jpg
• http://fpce9.fizica.unibuc.ro/telecom/adc_dac.htm
• http://www.biblioteca.ase.ro/downres.php?tc=6570
• http://www.cs.cmu.edu/~mihaib/articole/music/music-html.html
• http://dsplabs.utt.ro/~micha/publications/pdfs/MultimediaSunet.pdf
• http://www.mec.upt.ro/~dolga/senzor_8.pdf
• http://ro.wikipedia.org/wiki/Harry_Nyquist
• ftp.utcluj.ro/pub/users/peculea/CircuiteNumerice/Cursuri/Curs12.ppt
• http://www.mec.upt.ro/~dolga/ST_1.pdf
• http://www.mec.upt.ro/~dolga/ST_2.pdf
• http://content.answers.com/main/content/img/McGrawHill/Encyclopedia/images/CE557000FG0020.gif
• http://www.diracdelta.co.uk/science/source/q/u/quantization%20error/source.html
• http://cg.cs.tu-berlin.de/~sorkine/ProjectPages/Highpass/big_teaser.jpg
• http://www.mwrf.com/Files/30/10586/Figure_03.gif
• http://emiliapausan.wik.is
• http://www.ctanm.pub.ro/academic/LabVIEW/Tutorial.htm
• http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/4021
• http://www.ni.com/
<< >>

73. 
…. va continua
acest proiect
1 2
<< >>