當(dāng)前位置:首頁 > 顯示光電 > 顯示光電
[導(dǎo)讀]摘要:文中應(yīng)用LabVIEW設(shè)計(jì)了電路課程中常見的實(shí)驗(yàn)?zāi)K,每個(gè)模塊都給出了具體的程序設(shè)計(jì)方案,并最終成功進(jìn)行了運(yùn)行調(diào)試?;谔摂M儀器的引入,不但可以節(jié)約成本,而且更新和調(diào)整的實(shí)驗(yàn)方法和手段使得實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)設(shè)

摘要:文中應(yīng)用LabVIEW設(shè)計(jì)了電路課程中常見的實(shí)驗(yàn)?zāi)K,每個(gè)模塊都給出了具體的程序設(shè)計(jì)方案,并最終成功進(jìn)行了運(yùn)行調(diào)試?;谔摂M儀器的引入,不但可以節(jié)約成本,而且更新和調(diào)整的實(shí)驗(yàn)方法和手段使得實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)設(shè)備保持其先進(jìn)性,提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研的質(zhì)量與效率,是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)新的發(fā)展方向,促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的進(jìn)步。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備陳舊、落后,已經(jīng)跟不上教育發(fā)展的需要,在很大程度上制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高,此外普通實(shí)驗(yàn)室涉及儀器調(diào)試、管理、易損壞等問題。LabVIEW編程語言靈活、開放、用軟件代替了儀器功能,具有良好的用戶界面、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),擁有一臺(tái)虛擬儀器系統(tǒng),就相當(dāng)于擁有一個(gè)個(gè)人實(shí)驗(yàn)室。電路課程是電類相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),課程理論性較強(qiáng),在計(jì)算機(jī)上建立虛擬實(shí)驗(yàn)室,應(yīng)用LabVIEW開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)的虛擬實(shí)驗(yàn)儀器可以實(shí)現(xiàn)該課程中常見的實(shí)驗(yàn),包括支路電流法、一階動(dòng)態(tài)電路分析、二階動(dòng)態(tài)電路分析等模塊的設(shè)計(jì),以此可提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,彌補(bǔ)硬件環(huán)境下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足,改進(jìn)電路課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量,提高教學(xué)效果,可以擴(kuò)展學(xué)生的實(shí)踐平臺(tái),為電類基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一種新的輔助手段,即以虛擬儀器為核心,實(shí)際操作與計(jì)算機(jī)模擬仿真相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。

1 虛擬儀器程序設(shè)計(jì)平臺(tái)

虛擬儀器是日益發(fā)展的計(jì)算機(jī)硬件、軟件和總線技術(shù)在向其它技術(shù)領(lǐng)域密集滲透的過程中,與測(cè)試技術(shù)、儀器技術(shù)密切結(jié)合,共同孕育出的一項(xiàng)新成果,據(jù)《世界儀表與自動(dòng)化》雜志報(bào)道,本世紀(jì)虛擬式儀器將成為電測(cè)儀器的發(fā)展方向。

LabVIEW是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái),其全稱為Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbeneh(實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境),是美國NI公司開發(fā)的基于G語言(Graphies Language)的虛擬儀器開發(fā)工具,它是世界上第一個(gè)采用圖形化編程技術(shù)的面向儀器的32位編譯型程序開發(fā)系統(tǒng),是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境。

LabVIEW創(chuàng)建虛擬儀器的核心是VI,包括程序前面板(Front Panel)、框圖程序(Diagram)和圖標(biāo)/連接器。

2 支路電流法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 前面板設(shè)計(jì)

通過自定義控件,建立該電路的前面板,如圖1所示。其中5個(gè)電阻和3個(gè)電源元件都是數(shù)值型的輸入控件,數(shù)值均可調(diào);5個(gè)數(shù)值型顯示控件,用來表示5條支路電流。

2.2 程序框圖設(shè)計(jì)

對(duì)電路應(yīng)用基爾霍夫定律列寫方程組后再整理成矩陣形式的線性方程組,即

使用單位轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)有單位數(shù)據(jù)和無單位數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換,使用MathScript節(jié)點(diǎn)生成線性方程組的系數(shù)矩陣和已知向量,利用求解線性方程VI即Solve Linear Equations.vi求解。

根據(jù)矩陣方程組編寫支路電流法分析電路的程序框圖如圖2所示。

運(yùn)行程序,結(jié)果如圖1前面板所示。

3 一階動(dòng)態(tài)電路設(shè)計(jì)

動(dòng)態(tài)電路換路時(shí)從電路的一個(gè)穩(wěn)態(tài)過渡到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)時(shí)出現(xiàn)了動(dòng)態(tài)電路的過渡過程,動(dòng)態(tài)電路分析的目的就是分析過渡過程的電路運(yùn)行規(guī)律。使用LabVIEW對(duì)電路的動(dòng)態(tài)過程仿真,可以顯示參數(shù)的變化曲線,有助于加深對(duì)過渡過程規(guī)律的理解。

3.1 前面板的設(shè)計(jì)

搭建電路圖,電流IL、I1和I2用XY圖顯示,前面板如圖3所示。

3.2 程序框圖

根據(jù)三要素法寫出各電流的表達(dá)式:

根據(jù)上式,使用公式節(jié)點(diǎn)分別計(jì)算IL、I1和I2,程序框圖如圖4所示。

運(yùn)行結(jié)果如圖3所示,公式節(jié)點(diǎn)中變量為R2,改變R2值也可重新觀察程序運(yùn)行結(jié)果。

4 二階動(dòng)態(tài)電路設(shè)計(jì)

以RLC串聯(lián)電路的零輸入響應(yīng)為例來討論二階電路的暫態(tài)過程。

已知L=0.4 H,C=0.1 F,uC(0-)=1 V,iL(0-)=0,t=0時(shí)刻開關(guān)閉合,討論uC在不同電阻值時(shí)的零輸入相應(yīng),繪出波形圖加以比較。

4.1 前面板的設(shè)計(jì)

創(chuàng)建電路圖,結(jié)果送至波形圖顯示。RLC二階動(dòng)態(tài)電路的前面板如圖5所示。

4.2 程序框圖

開關(guān)閉合后,寫出關(guān)于電容電壓uC的二階微分方程。

對(duì)二階微分方程式(5)進(jìn)行拉普拉斯變換,并考慮初始條件,求解差分方程。

如果分母多項(xiàng)式有兩個(gè)不等的根p1和p2,可得

調(diào)用函數(shù)選板“數(shù)學(xué)-多項(xiàng)式”中的部分分式展開式VI即PaaiM Fraction Expansion.vi,可以求解根P和系數(shù)A。

程序編寫首先需要先判斷根的重?cái)?shù),根的重?cái)?shù)可以從部分分式展開式VI的輸出參數(shù)中得到,“殘數(shù)”數(shù)組是一個(gè)二維數(shù)組,再有兩個(gè)不等根時(shí),得到的系數(shù)數(shù)組是兩行一列的數(shù)組,第一行和第二行的元素分別是兩個(gè)根對(duì)應(yīng)的系數(shù)A1和A2;在有兩個(gè)重根時(shí),得到的系數(shù)數(shù)組是一行兩列的數(shù)組,第一列和第二列的元素分別是該根的一階和二階系數(shù)A1和A2。

根據(jù)式(7)、(9)編寫不等根和二重根時(shí)的程序框圖。

取不同R值,分別運(yùn)行程序,可觀察到各種阻尼情況下的相應(yīng)波形圖,如圖5所示??煽闯觯?dāng)R>4 Ω時(shí)為震蕩波形,當(dāng)R<4 Ω時(shí)為單調(diào)衰減波形,當(dāng)R=4 Ω時(shí)為二者的臨界情況,與理論相符。

5 結(jié)束語

文中結(jié)合現(xiàn)有條件,采用虛擬儀器技術(shù),實(shí)現(xiàn)了基于LabVIEW的電路實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),為高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的不足提供的新的解決方案,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段更加先進(jìn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加直觀,并且隨著軟件的不斷更新,能使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的性能和功能更加完善,在將來的實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展中具有廣闊的應(yīng)用前景。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉