4.3 Использование графиков и осциллограмм для анализа данных.

В данном примере используется ВВП Термометр, созданный на предыдущем занятии.

Создать ВП, измеряющий температуру через каждые 0,25с в течении 10с. Во время работы ВП демонстрирует результаты измерений в реальном времени на развертке осциллограммы. После завершения сбора данных ВП показывает данные на графике и вычисляет min, max и ср.знач. температуры.

Развертка Температура должна отображать температуру по мере получения данных. После завершения сбора информации о температуре ВП должен вычерчивать данные на Графике температуры.

Создать новый ВП, в соответствии с рис.27 вставив элементы Waveform Chart и Waveform Graph. Изменить названия, данные шкалы измерений, тип точки и цвет..

Рис.27

П остроить БД в соответствии с рис.28

Функцию ВВП Mean.vi для вычисления среднего значения, найти через поиск и подключить.

Установить для вычисления максимума и минимума элемент массив:

Рис.28

Цикл с фиксированным числом итераций выполняется 40 раз. Функция Задержка до следующего кратного интервала мс заставляет каждую итерацию выполняться каждые 0,25с. ВП сохраняет результаты измерений температуры в массиве, созданном на границе цикла с фиксированным значением числа итераций, использую автоиндексирование.

После завершения цикла массив переходит к различным узлам данных. Функция Массив Maxi&rMin возвращает максимальное и минимальное значение температуры, функция Mean.vi – среднее значение.

Запустить ВП.

С помощью редактирования шкалы (сделать ее видимой, рис.29), использую контекстное меню, опцию Видимые элементы- Панель редактирования шкалы. Увеличить график.

Изменить точность значений шкалы Y так, чтобы график отображал числа с 3 знаками после запятой.

Рис.29

Используйте инструмент управления для перемещения курсора по графику, обращая внимание на то, как изменяются значения X и Y на дисплее курсора. Эти значения помогут определить координаты любой точки на графике.

С помощью кнопок управления курсором подвигайте курсор в разных направлениях.

Гольцов А.Ю, Путилин М.В. Введение в LabView

Занятие 5.

Задание 5.1

Создать ВП, в соответствии с рис.30,31, который использовал бы одномерный входной массив, затем перемножал пары элементов (начиная с 0 и 1) и выдавал на выходе результирующий массив. Например, в результате выполнения программы для входного массива с элементами 1, 23, 10, 5, 7, 11 будет получен выходной массив с элементами 23, 50, 77.

Рис.30

Рис.31

Добавить в ВП новые массивы и исследовать другие арифметические операции.

Задание 5.2 Построение синусоиды с использованием Waveform Graph (Графика осциллограммы)

Создать ВП, который будет генерировать массив данных синусоидальной кривой и вычерчивать его на графике осциллограммы.

1. Откройте новый ВП и создайте лицевую панель и блок-диаграмму, как показано на рисунке 32, 33.

Рис.32

Рис.33

Спрячьте панель редактирования графика, вызвав его контекстное меню и изменив опцию Visible Items(Видимые элементы) -> Plot Legend(Панель редактирования графика).

Отключите автоматическую установку масштаба, щелкнув правой кнопкой мыши и выбрав опцию Y Scale (Шкала Y) => AutoScale Y (Автомасштабирование Y). Измените пределы отображения оси Y путем их выделения с помощью инструмента ввода текста и указания новых чисел: задайте минимальное значение оси У равным -1.0, максимальное - равным 1.0.

3. Запустите ВП. Наблюдайте отображение двух кривых. Сохраните ВП в своей папке под именем Graph Sine Array.vi, он нам понадобится позже.

Переставьте элемент array c левой стороны цикла и подключите его через тоннель, на прямую к элементу умножения, предварительно удалив элемент π. После запуска ВП, отключите его. Вместо элемента π вставьте элемент ε и проверьте работу прибора и т.д.

3. Переделайте ВП, как показано на рисунке 34.

Рис.34

В этом случае наблюдаем одну кривую, т.к. на вход Waveform Graph (Графика осциллограммы) подается одномерный, а не двумерный массив данных.

4. Еще раз переделайте ВП, как показано на рисунке 35.

Обратите внимание, что теперь на вход Waveform Graph (Графика осциллограммы) подается кластер, содержащий начальное значение Х, приращение Х и массив данных.

Рис.35

Измените начальное значение Х на 0,5 и начальное значение шага X на 20, а затем снова запустите ВП.

Обратите внимание, что график теперь показывает те же 100 точек с начальным значением 20 и начальным значением Х, равным 0,5 (показано на оси X). То есть график не изменился, изменилась только ось Х.

5.Закройте ВП, не сохраняя изменений.

Задание 5.3 Построение графиков с использованием ХУ Graph (ХУ Графика)

Создать ВП,в соответствии с рис.36 который вычерчивает окружность на основе данных зависимых массивов X и Y.

1.Откройте ВП GraphSineArray.vi, сохраненный ранее. Переименуйте его в GraphSineArray1.vi

Рис.36

Замените в нем указанные элементы, чтобы получилась блок-диаграмма,

изображенная на рисунке 37.

Рис.37

При этом Waveform Graph (График осциллограммы) заменяется на ХУ Graph (ХУ График). Используя функцию Bundle (Объединить), вы можете построить массив синуса относительно массива косинуса на двухкоординатном графике, который отображает окружность (рис.38). Функцию Bundle найдите через поиск функций.

Рис.38

2.Вернитесь к лицевой панели и запустите виртуальный прибор. При желании сохраните его как Graph Circle.vi в вашей директории.

Далее, нужно исследовать изменения в графике:

• при значении функции π изменить значение константы на 1,2,3,4,5,9, 60,70,90.

• при значении функции 2π изменить значение константы на 1,2,3,4,5,9, 90,150.

• при значении функции π/2 изменить значение константы на 1,2,3,4,5,9,10,30,80.

• при значении функции lnπ изменить значение константы на 1,-1,2,10.

• при значении функции ln10 изменить значение константы на 1,-1,2,-2,4,10,-10,60 и т.д.

Задание. 5.4 Запись в файл табличного формата

В данном упражнении вы создадите (измените имеющийся) ВП для сохранения данных в новый файл формата ASCII. Вы можете при желании редактировать этот файл из любого приложения, работающего с текстами или таблицами.

1. Откройте ВП Graph Sine Array.vi, созданный в одном из предыдущих упражнений. Этот ВП генерирует два массива данных и строит их на графике. Необходимо изменить ВП для записи двух массивов в файл, в котором каждый столбец содержит массив данных.

2. Откройте блок-диаграмму Graph Sine Array.vi и измените виртуальный

прибор путем добавления элементов, как показано на рис.39

Рис.39

Функция Write To Spreadsheet File( Записать в файл табличного формата, из палитры Programming->File I/O ) преобразует двумерный массив в строку таблицы и записывает ее в файл. Если путь к файлу не установлен (как в этом упражнении), то во время выполнения появится диалоговое окно, где вам предложат выбрать имя файла.

Логическая константа (Boolean Constant) управляет транспонированием двумерного массива перед его записью в файл. Вам понадобится транспонировать данные, так как массивы данных определяются строками (каждая строка двумерного массива представляет собой массив данных). Так как желательно, чтобы каждый столбец таблицы в файле содержал данные для одной осциллограммы, то двумерный массив сначала должен быть транспонирован.

3. Вернитесь к лицевой панели и запустите ВП. После того как массивы

данных будут созданы, появится диалоговое окно, где нужно указать

имя нового файла. Введите имя файла и щелкните по кнопке ОК. Запомните имя и местоположение файла, поскольку вам придется считывать данные из него в следующем упражнении.

Задание 5.5 Считывание из файла

В этом упражнение вы создадите ВП для считывания данных из файла, сохраненного в последнем упражнении, и построения их на графике.

1. Откройте новый ВП и поместите Wave Form Graph (График осциллограммы) на его лицевую панель., рисунок 40. Убедитесь, что автоматическая настройка шкалы включена.

Рис.40

2.Постройте маленькую блок-диаграмму (рис.41), как показано на рисунке. Примените функцию Read From Spreadsheet File (Считать из файла табличного формата) для ввода данных в прибор и отображения их на графике.

1. 

Рис.41

3. Используя значение ИСТИНА логической константы, транспонируйте массив после его считывания. Это необходимо, поскольку графики строят данные построчно, а они были сохранены в файле столбцами. Обратите внимание: если вы не транспонировали массив данных в последнем упражнении в файл, то нужно транспонировать его при чтении из файла.

4. Запустите ВП. Поскольку вы не задали путь к файлу, программа попросит вас ввести имя файла. Выберите файл, созданный в предыдущем упражнении ВП считает данные из файла и построит обе осциллограммы на графике.

5. Cохраните виртуальный прибор в вашей директории под именем Read File.vi.

Задание 5.6 Полиморфизм на примере массивов

В этом задании нужно создать ВП, который демонстрирует полиморфизм на примере массивов.

Создайте ВП, в соответствии с рис.42.

Отредактируйте расположение элементов массивов с помощью пиктограммы, расположенной в направлении красной стрелки (рис.14).

Аналогично, отредактируйте расположение элементов массивов и осциллографа в окне блока диаграммы, в соответствии с рис.15.

Рис.42

Создайте блок-диаграмму, в соответствии с рис.43

Рис.43

Исправьте кривые провода, через команду контекстного меню Clean Up Wire, предварительно установив курсор на провод (рис.44).

Рис.44

Результат показан на рисунке 45.

Рис.45

Сохранить файл.

Добавить в блок-схему функцию записи в файл данных осциллографа, по образцу предыдущих работ (в соответствии с рис.39) и логическую функцию True для подключения к элементу записи файла.

Запустить ВП , сохранить полученный файл записи данных. Выполнить эту операцию несколько раз, наблюдая за изменением данных на ЛП. Каждый такт работы ВП должен быть сохранен в отдельном файле. Посмотрите сохраненный файлы.

Замените в блок-диаграмме элемент True на элемент False. Проверьте работу ВП.

Рис.46

Занятие 6. Использование Экспресс ВП

Задание 6.1 . Создать ВП «Регистр».

Создайте ВП в соответствии с рис.47,48. Сохраните.

Рис.47

Рис.48

Добавить сдвиговой регистр через контекстное меню Add Shift Register. Добавить к нему элементы Add Element. Соединить с индикаторами.

Задание 6.2

Создадить ВП, который генерирует сигнал и преобразует его в соответствии с заданной формулой.

В LabVIEW содержатся готовые шаблоны ВП, содержащие виртуальные подприборы (ВПП), функции, структуры и объекты лицевой панели, которые могут потребоваться при создании базовых приложений для выполнения различных измерений.

Выполните следующие шаги для создания ВП, который генерирует сигнал и отображает его на лицевой панели.

1. В окне Getting Started щелкните по ссылке New->VI from Template (ВП из Шаблона) чтобы появилось диалоговое окно New.

2. Из списка Create New выберите ВП From Template -> Tutorial (Getting Started) -> Generate and Display.

Рис.49

Этот шаблон предназначен для создания ВП, который генерирует и отображает сигнал. Предварительный просмотр и краткое описание шаблона ВП можно увидеть в окне Description (на рис.49, см. справа).

3. Щелкните OK, чтобы создать ВП из шаблона.

4. Изучите лицевую панель и блок-диаграмму ВП.

Рис.50

Рис.51

5. Выберите регулятор Knob из палитры Controls->Express->Numeric Controls и поместите его на лицевую панель.

6. Найдите на блок-диаграмме иконку экспресс ВП Simulate Signal. Экспресс ВП – такой элемент блок диаграммы, который вы можете конфигурировать для выполнения стандартных измерительных задач. А именно, экспресс ВП Simulate Signal моделирует сигнал на основании той конфигурации, которую вы зададите.

7. Щелкните правой кнопкой мыши на экспресс ВП Simulate Signal и выберите Properties из контекстного меню, чтобы отобразить диалоговое окно Configure Simulate Signal (настройка моделируемого сигнала). Чтобы появилось диалоговое окно Configure Simulate Signal, можно также дважды щелкнуть правой кнопкой мыши по экспресс ВП Simulate Signal.

8. Выберите Sawtooth (пилообразный сигнал) из выпадающего меню Signal type (тип сигнала). Форма сигнала на графике, в разделе предварительного просмотра результата, изменится на пилообразную. Диалоговое окно Configure Simulate Signal должно выглядеть примерно так, как на рис. 52. Замените, если хотите, обратно форму сигнала на синусоиду.

Рис.53

9. Переключитесь на блок-диаграмму и выделите экспресс ВП Simulate Signal. Растяните мышкой иконку ВП вниз, чтобы увеличился её размер и появился терминал Amplitude. Присоедините проводником иконку Knob к терминалу Amplitude. Запустите ВП и вращайте регулятор Knob. Убедитесь, что амплитуда сигнала при этом изменяется. Ось Y на графике масштабируется автоматически, подстраиваясь под изменение амплитуды.

10. В палитре Functions->Express->Arth & Comparison, выберите экспресс ВП Formula, и разместите его на блок диаграмме в цикле между экспресс ВП Simulate Signal и терминалом графика осциллограммы. Когда вы поместите экспресс ВП на блок-диаграмме, автоматически появится диалоговое окно Configure Formula (Настройка Формулы). Для его появления можно так же два раза щелкнуть мышкой по иконке экспресс ВП Formula. Введите в соответствующие окна имя входного параметра и выражение для результата, примерно как показано на рис. 54

Рис.54

Обратите внимание, что при правильном вводе выражения для результата зажигается зеленый индикатор справа. Нажмите OK.

11. Если все сделано верно, на блок диаграмме на иконке функции появится входной терминал, в соответствии с выбранным вами именем входного параметра, в нашем примере Param1. Соедините вход и выход терминала ВП Formula с соответствующими элементами, как показано на рис.55

Рис.55

12. Вводите разные выражения в окно результатов ВП Formula. Наблюдайте результат в работе ВП.

13.Выберите меню File -> Save, чтобы сохранить ВП.

Задание 6.3

В этом упражнении вы создадите ВП, который позволяет на одном графике показать сигнал, сгенерированный экспресс ВП Simulate Signal и сигнал, измененный экспресс ВП Formula.

Чтобы на одном графике сравнить сигнал, сгенерированный экспресс ВП Simulate Signal, с сигналом, измененным экспресс ВП Formula, используйте функцию Merge Signals (Объединение сигналов). Выполните следующие шаги, чтобы отобразить два сигнала на одном графике:

1. На блок диаграмме поместите курсор над стрелкой на выходе Sawtooth (или Sine) экспресс ВП Simulate Signal.

2. Соедините выход Sawtooth(Sine) с терминалом графика осциллограм, используя инструмент Соединение. В месте соединения двух проводников автоматически появится функция Merge Signals (Объединение сигналов). Функция Merge Signals комбинирует два сигнала таким образом, чтобы они могли отображаться на одном графике. Блок диаграмма должна выглядеть, как показано на рисунке 56.

Рис.56

3. Cохранить ВП.

4. Переключитесь на лицевую панель, запустите ВП и поверните ручку управления. На графике осциллограмм отобразятся пилообразный и обработанный в соответствии с выбранной формулой сигналы.

Рис.57

5. Ручка управления Knob изменяет амплитуду пилообразного сигнала, поэтому метка "Амплитуда" точно опишет ее назначение. Выполните следующие шаги, чтобы настроить внешний вид ручки. На лицевой панели щелкните правой кнопкой мыши по ручке и выберите опцию Properties (Свойства) из контекстного меню. Появится диалоговое окно Knob Properties (Свойства ручки управления). В разделе Label (Метка) на вкладке Appearance (Внешний вид), удалите из текстового поля текст Knob и введите Амплитуда.

Рис.58

Щелкните по вкладке Scale (Шкала) и в разделе Scale Style (Тип шкалы), выделите пункт Show color ramp (Включить градиентную заливку). Ручка на лицевой панели обновится в соответствии с этими изменениями.

Рис.59

4. Щелкните по кнопке OK, чтобы сохранить текущую конфигурацию и закрыть диалоговое окно Knob Properties.

5. Сохраните ВП.

6. Повторно откройте диалоговое окно Knob Properties и поэкспериментируйте с другими свойствами ручки управления. Например, на вкладке Scale попробуйте изменить цвет в поле Marker text color, щелкая по палитре цветов.

7. Нажмите кнопку Cancel, чтобы отменить сделанные изменения. Если вы хотите сохранить изменения, нажмите кнопку OK.

8. На графике осциллограмм отображаются два сигнала. Чтобы указать, какой из графиков соответствует определенному сигналу, графический индикатор можно соответственно настроить. Выполните следующие шаги, чтобы настроить вид графика осциллограмм.

9. Поместите курсор на панель редактирования графика. Хотя на графике изображены две кривые, на панели редактирования отображается только

одна. Когда появится двунаправленная стрелка, как показано на рисунке, перетащите границу панели редактирования так, чтобы в ней добавилась еще одна строчка. Когда вы отпустите кнопку мыши, появится название второго графика.

Рис.60

10. Щелкните правой кнопкой мыши по графику осциллограмм и выберите Properties (Свойства) из контекстного меню. Появится диалоговое окно Waveform Graph Properties (Свойства графика осциллограмм).

11. На вкладке Plots (Графики) выберите Sawtooth(Sine) или Triangle из выпадающего меню. В разделе Colors (Цвета) щелкните на палитру цветов линии. Выберите новый цвет линии.

12. Выберите Sawtooth (Formula Result) из выпадающего меню. Выделите галочкой пункт Do not use waveform names for plot names (Не использовать названия осциллограмм в качестве названий кривых).

13. В текстовом поле Name удалите текущий ярлык и измените название этого графика на "Обработанный пилообразный сигнал". Щелкните по кнопке OK, чтобы сохранить текущие настройки и закрыть диалоговое окно Waveform Graph Properties (Свойства графика осциллограмм). Цвет графиков и их названия на лицевой панели изменится.

Рис.61

14. Повторно откройте диалоговое окно Waveform Graph Properties (Свойства графика осциллограмм) и поэкспериментируйте с другими свойствами графиков. Например, на вкладке Scales попробуйте отключить автоматическое масштабирование по оси Y и менять максимальное и минимальное значение шкалы Y.

15. Нажмите кнопку Cancel, чтобы отменить сделанные изменения. Если вы хотите сохранить изменения, нажмите кнопку OK.

16. Сохраните и закройте ВП.

Занятие 7.

Задание 7.1

Создайте ВП, который строит графики функции синус и «измененный формулой синус» на одном экране WaveForm Graph (график осциллограммы). «Измененный формулой синус» - это, например,

Sin(x) + Offset. Например, написать формулу:(sin(x1)+sin(slide).

Рис.62

Рис.63

Задание 7.2

Создайте ВП, который строит графики двух постоянных сигналов, величины которых задаются при помощи двух ползунков. Третий график показывает 1, если один из сигналов больше и 0 в противном случае. Вставить Express Comparision (рис.63.1)

Рис.63.1

Перетащить на блок-диаграмму и поменять в свойствах Value нв Second Signal Unput и нажать ОК (рис.63.2)

Рис.63.2

После чего появится новое подключение Operand 2, рис.63.3

Рис.63.3

Рис.64

Рис.65

Задание 7.3

Создайте ВП, который строит фигуры Лиссажу, как показано на рисунке 66.

Рис.66

Рис.74.

Вставить формулу, рис.74.1:

Рис.74.1

Создать 2 симулятора сигнала. Один из них переименовать в Horizontal, щелкнув на самом названии.

Настроить в свойствах параметры сигналов.

1 сигнал «Horizontal» , рис.74.2

Рис.74.2

2 сигнал, рис.74.3

Рис.74.3

Поменять в свойствах Amplitude на Frequency, рис.74.5

Рис.74.5

Задание 7.4 Моделирование и отображение дискретных процессов.

Рис.75

Case Structure

Рис.76

Занятия 8 Строки

Занятие 8.1 Создание строк

В этом упражнении вы создадите ВП, который преобразует число в строку и объединяет эту строку с другими строками для получения одной строки на выходе. Виртуальный прибор также будет определять длину выходной строки.