Аппаратные компоненты NI ELVIS II

Аппаратные компоненты NI ELVIS II

 

Рис.1. Состав лаборатороного комплекса ELVIS II

1 – Ноутбук(Компьютер,моноблок)

2 – USB кабель

3 – Настольная рабочая станция NI ELVIS II

4 – Макетная плата

5 – Блок питания (поставляется вместе с NI ELVIS II)

6 – Сетевой шнур питания

SCOPE – разъемы для подключения осциллографа(поз 4)

CH 0 – вход канала 0 осциллографа.

CH 1 – вход канала 1 осциллографа.

Примечание. Каналы осциллографа NI ELVIS II 0 и 1 доступны только через разъемы BNC. Они не соединены с макетной платой.

 

FGEN/Trigger – опциональный выход функционального генератора или вход цифрового запуска. (поз 5)

Задняя панель NI ELVIS II

На задней панели NI ELVIS II расположены следующие компоненты (риc.3):

• Выключатель питания рабочей станции. Используйте этот выключатель для включения или отключения NI ELVIS II.
• Разъем для подключения источника питания постоянного/переменного тока к рабочей станции.
• Разъем USB. Используйте этот разъем для подключения рабочей станции к компьютеру.
• Гнездо для подключения замка Kensington. Используется для защиты рабочей станции.
• Гнездо для подключения кабеля безопасности ноутбука. Используется для защиты рабочей станции

 

 

Рис.3. Рабочая станция NI ELVIS II с макетной платой. Вид сзади

1. Выключатель питания

2. Выключатель питания рабочей станции

3. Разъём для подлючения источника питания

4. Разъём USB

5. Гнездо для подключения кабеля безопасности (используется для защиты рабочей станции)

6. Гнездо для подключения замка Kensington

 

Описание сигналов

Сигналы макетной платы описаны в таблице 2. Сигналы сгруппированы по функциональному назначению так же, как они расположены.

Таблица 2. Описание сигналов

Название сигнала	Тип	Описание
AI<0..7>	Аналоговые входы	Положительный и отрицательный входы дифференциальных аналоговых каналов 0÷7.
AI SENSE	Аналоговые входы	Аналоговый входной уровень – опорный уровень аналоговых каналов, сконфигурированных для работы в режиме несимметричного входа без заземления. Режимы аналогового ввода описаны в документации NI ELVIS II Theory of Operation на сайте zone.ni.com.
AI GND	Аналоговые входы	Общая цепь аналоговых входов модуля ввода-вывода – "аналоговая земля".
PFI <0..2>, <5..7>, <10..11>	Интерфейс линий с программируемым назначением	Линии PFI используются для статического цифрового ввода/вывода и для маршрутизации сигналов синхронизации.
BASE	Анализатор вольтамперных характеристик четырехполюсников	Возбуждение базы для биполярных плоскостных транзисторов.
DUT+	Цифровой мультиметр, импеданс, анализаторы двух- и четырехполюсников	Возбуждающий вход измерения емкости и индуктивности (цифровой мультиметр), анализатора импеданса, анализаторов двух- и четырехполюсников.
DUT–	Цифровой мультиметр, импеданс, анализаторы двух- и четырехполюсников	Виртуальная "земля" и потенциал токовой цепи для измерения емкости и индуктивности (цифровой мультиметр), анализатора импеданса, анализатора двух- и четырехполюсников.
AO <0..1>	Аналоговые выходы	Линии аналогового вывода используются генератором сигналов произвольной формы
FGEN	Функциональный генератор	Выход функционального генератора
SYNC	Функциональный генератор	Выход в ТТЛ уровнях, синхронизированный с сигналом FGEN
AM	Функциональный генератор	Аналоговый вход, используемый для амплитудной модуляции сигнала FGEN.
FM	Функциональный генератор	Аналоговый вход, используемый для частотной модуляции сигнала FGEN.
BANANA <A..D>	Пользовательские гнезда ввода/вывода	Гнезда штекерного типа A÷D для подключения к контрольным точкам исследуемого объекта.
BNC <1..2>±	Пользовательские гнезда ввода/вывода	BNC Connectors 1, 2 ± – Положительные линии связаны с центральными контактами разъема BNC, а отрицательные с корпусом.
SCREW TERMINAL <1..2>	Пользовательские гнезда ввода/вывода	Соединяются с клеммами под винтовой крепеж.
SUPPLY+	Регулируемые блоки питания	Выход регулируемых блоков питания с положительным выходным напряжением (+) от 0 до 12 В.
GROUND	Блоки питания	Общий контакт регулируемых блоков питания ("земля").
SUPPLY–	Регулируемые блоки питания	Выход регулируемых блоков питания с отрицательным выходным напряжением (-) от –12 до 0 В.
+15 V	Источники постоянного тока	Выход источника питания +15 В, нерегулируемый.
–15 V	Источники постоянного тока	Выход источника питания -15 В, нерегулируемый.
GROUND	Источники постоянного тока	Общий контакт нерегулируемых блоков питания ("земля").
+5 V	Источники постоянного тока	Выход источника питания +5 В, нерегулируемый.
DIO <0..23>	Цифровой ввод/вывод	Линии цифрового ввода/вывода общего назначения, используемые для чтения и записи данных.
PFI8 / CTR0_SOURCE	Интерфейс линий с программируемым назначением. Статический цифровой ввод/вывод.	Линия P2.0 PFI8, функция по умолчанию: Counter 0 Source (счетный вход счетчика 0)
PFI9 / CTR0_GATE		Линия P2.1 PFI9, функция по умолчанию: Counter 0 Gate (вход управления счетчика 0)
PFI12 / CTR0_OUT		Линия P2.4 PFI12, функция по умолчанию: Counter 0 Out (выход счетчика 0)
PFI3 / CTR1_SOURCE		Линия P1.3 PFI3, функция по умолчанию: Counter 1 Source (счетный вход счетчика 1)
PFI4 / CTR1_GATE		Линия P1.4 PFI4, функция по умолчанию: Counter 1 Gate (вход управления счетчика 1)
PFI13 / CTR1_OUT		Линия P2.5 PFI13, функция по умолчанию: Counter 1 Out (выход счетчика 1)
PFI14 / FREQ_OUT		Линия P2.6 PFI14, функция по умолчанию: Frequency Output
LED <0..7>	Пользовательские гнезда ввода/вывода	Светодиоды – питание 5 В, ток управления 10 мА.
DSUB SHIELD	Пользовательские гнезда ввода/вывода	Гнездо цепи экранирования сигналов разъема D-Sub.
DSUB PIN <1..9>	Пользовательские гнезда ввода/вывода	Гнезда к контактам 1÷9 разъема D-Sub.
+5 V	Источник постоянного тока	Выход источника питания +5 В, нерегулируемый.
GROUND	Источник постоянного тока	Общий контакт ("земля").

 

 

ПОРЯДОК ВКЛЮЧЕНИЯ И ПОДГОТОВКИ РАБОЧЕЙ СТАНЦИИ NI ELVIS II К РАБОТЕ

NI ELVIS II подключается к ПК с помощью USB кабеля, а через блок питания, идущий в

комплекте с устройством, к внешнему источнику питания 220 V. На задней панели NI ELVIS II переключатель необходимо перевести в положение «|». В этот момент на лицевой панели оранжевым цветом загорается индикатор Active. На рабочем столе появляется диалоговое окно New Data Acquisition Device, а на лицевой панели NI ELVIS II оранжевым цветом загорается индикатор Ready. Для работы с макетной платой необходимо перевести на лицевой панели NI ELVIS II переключатель Prototyping Board в положение «|», в этот момент индикатор Power загорается зелёным светом.

Примечание: СТРОГО соблюдайте последовательность, иначе установка не будет работать правильно:

§ Переключатель на задней панели NI ELVIS II необходимо перевести в положение «|».

§ Дождаться загорания на лицевой панели оранжевым цветом индикатора Active

§ Включить компьютер.

§ Переключатель на лицевой панели NI ELVIS II Prototyping Board в положение «|».

§ Подождать, когда индикатор Power загорится зелёным светом, теперь можно работать.

 

 

Работа с комплексом

1.Подключите ПК к NI ELVIS II с помощью USB кабеля.

2.На задней панели NI ELVIS II переключатель переведите в положение «|».

2.1 В этот момент на лицевой панели оранжевым цветом загорится индикатор Active.

2.2 На рабочем столе появится диалоговое окно New Data Acquisition Device.

2.3 На лицевой панели NI ELVIS II оранжевым цветом загорится индикатор Ready.

3.В диалоговом окне выберете пункт NI ELVISmx Instrument Launcher.

1 2 3 4 5 6    7 8 9 10 11 12

Модуль запуска приборов NI ELVISmx

 

1-Цифровой мультиметр;

2-Осциллограф;

3-Функциональный генератор;

4-Регулируемый источник питания;

5-Анализатор АЧХ и ФЧХ;

6-Анализатор спектра;

7-Генератор сигналов произвольной формы;

8-Устройство чтения цифровых данных;

9-Устройство записи цифровых данных;

10-Анализатор импеданса;

11-Анализатор ВАХ 2-х полюсника;

12-Анализатор ВАХ 3-х полюсника;

Цифровой мультиметр(DMM)

 

 

 

Кнопки измерения величин:

1-Напряжения постоянного тока;

2-Напряжения переменного тока;

3,4-Силы постоянного и переменного тока;

5-Активного сопротивления;

6-Ёмкости;

7-Индуктивности;

8-Работоспособности диода;

9-Поверять целостность электрических проводников - выполнять «прозвонку»;

Сектора прибора:

A-Экран;

B-Режим исследования (Авто и Заданный диапазон);

C-Схема подключения (Схема меняется в зависимости от выбранной велечины измерения);

D-Приборный контроль.(Запуск и остановка прибора)

Внимание

Для измерения ёмкости и индуктивности необходимо выполнить необходимые подключения для цифрового мультиметра/анализатора импеданса на макетной плате. Для всех остальных измерений выполните соединения с разъёмами штекерного типа цифрового мультиметра на рабочей станции.

 

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ.

1. Для измерения сопротивления будем использовать два щупа, один из которых подсоединяем на боковой панели NI ELVIS II к разъему «COM» (земля), а другой – к разъему «VΩ».

 

2. Одним щупом цепляемся за одну ножку сопротивления, другим – за другую.

 

 

 3. Необходимо настроить виртуальный прибор NI ELVISmx Digital Multimeter.

 

4. Измерения сопротивления необходимо перевести виртуальный прибор в соответствующий режим, нажав на кнопку 5. Мультиметр обретет вид, представленный на рисунке ниже.

Примечание.

В выпадающем меню Mode вместо «Auto» можно выбрать режим «Specify range». В этом случае становится доступным поле «Range», с возможностью выбора диапазона для измерения сопротивления. Если оставить режим «Auto», то виртуальный прибор сам подберёт необходимый для измерения диапазон значений. В пункте «Acquisition Mode» есть возможность выбора двух режимов: непрерывного опроса (Run Continuously – в этом случае для начала измерения необходимо нажать на кнопку «Run») и однократного опроса (в этом случае для получения данных о величине сопротивления необходимо каждый раз нажимать на кнопку «Run»). Активация селектора «Null Offset» позволяет проводить относительные измерения сопротивления, установив определённое значение сопротивления за начало отсчёта. Этот режим можно использовать для получения информации о разбросе значений измеряемого сопротивления с помощью виртуального прибора «NI ELVISmx Digital Multimeter», т.е., фактически, об ошибке измерения.

 

ИЗМЕРЕНИЕ ЁМКОСТИ.

1.Для проведения измерений емкости необходимо, чтобы было подано напряжение на макетную плату NI ELVIS II (выключатель на лицевой панели NI ELVIS II справа вверху должен быть в положении «|», а индикатор «Prototyping power» должен гореть зелёным цветом).

2. Необходимо найти на макетной плате поле DMM/Impedance Analyzer. Правее располагается контактная полоса макетной платы: три ряда по 4-е контакта в каждом напротив надписей Base, DUT+, DUT- соответственно.

 

 

 

 

3.Для измерения ёмкости её выводы необходимо воткнуть в контакты DUT+ и DUT-, находящихся на одной вертикальной прямой. (Контактная полоса позволяет измерять суммарную ёмкость 4-х параллельно расположенных ёмкостей произвольного номинала)

 

 

 

4.Для измерения ёмкости необходимо перевести виртуальный прибор в соответствующий режим, нажав на кнопку 6

 

Примечание

       В выпадающем меню «Mode», вместо режима «Auto», можно выбрать режим «Specify range». В этом случае становится доступным поле «Range» с возможностью выбора диапазона измерения ёмкости. Если оставить режим «Auto», то виртуальный прибор сам подберёт удобный для измерения диапазон. В пункте «Acquisition Mode» есть возможность выбора двух режимов опроса: непрерывный (Run Continuously) и однократный.

               

ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ

1. Для измерения индуктивности необходимо перевести виртуальный прибор в соответствующий режим, нажав на кнопку 7. Индуктивность измеряется в единицах Гн (Генри).

2. Необходимо найти на макетной плате поле DMM/Impedance Analyzer. Правее располагается контактная полоса макетной платы: три ряда по 4-е контакта в каждом напротив надписей Base, DUT+, DUT- соответственно.

 

3. Для измерения индуктивности её выводы необходимо воткнуть в контакты DUT+ и DUT-, находящихся на одной вертикальной прямой.

 

Примечание

Появление сообщения «-Over» в правом верхнем углу лицевой панели виртуального прибора свидетельствует о том, что либо нижняя граница выбранного диапазона измеряемых индуктивностей «Range» в режиме Mode →Specify Range больше, чем измеряемое значение индуктивности, либо такой номинал индуктивности просто не предусмотрен для измерения с помощью данного виртуального прибора, если виртуальный прибор находится в режиме Mode →Auto. Функциональность работы виртуального прибора NI ELVISmx Digital Multimeter в режиме измерения индуктивности аналогична рассмотренным упражнениям выше.

Пример.

Подсоединим светодиод к контактным клеммам. Если диод блокирует протекание тока через него, то на дисплее виртуального прибора будет отображаться то же самое значение напряжения, как если бы не было подсоединено никакого диода (открытый контур). Когда диод пропускает через себя ток, светодиод загорается светом, при этом считываемый виртуальным прибором уровень напряжения через диод меньше, чем в случае открытого контура. Протестируйте красный светодиод в обоих направлениях. В случае свечения диода подсоединённая к разъему «COM» на боковой панели NI ELVIS II контактная клемма определяет анод светодиода.

 

Можно воспользоваться этим простым тестом для определения полярности различных диодов. Для кремниевого выпрямляющего диода в направлении, для которого диод находится в незапертом состоянии, напряжение между контактными клеммами должно быть меньше 3.5В,а на дисплее виртуального прибора должна отображаться надпись GOOD.В обратном направлении диод будет находиться в запертом состоянии, напряжение между контактными клеммами будет около3.5В, а на дисплее виртуального прибора будет отображаться надпись OPEN.

 

ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ (ARBITRARY WAVEFORM GENERATOR – ARB)

Генераторы стандартных функций предназначены для генерации периодических сигналов с прецизионной частотой (с точностью лучше 1 мкГц). Сигналом может быть как один из стандартных (синусоида, прямоугольный, треугольный сигнал), так и произвольно задаваемый разработчиком периодический сигнал с размером одного периода до нескольких десятков тысяч точек.

Генераторы произвольного сигнала сконструированы для генерации длинных и, обычно, сложных непериодических сигналов.

Запустите NI ELVISmx Instrument Launcher, загрузите генератор сигналов произвольной формы (ARB). На экране появится лицевая панель ВП NI ELVISmx Arbitrary Waveform Generator. Опишем функциональность данного виртуального прибора.

Waveform Points – количество точек в загружаемом сигнале.

 

В поле настроек Waveform Settings имеется возможность варьирования следующих параметров:

AO 0/1 Enabled - активация 0/1 канала вывода аналогового сигнала.

Waveform Name – имя файлов с настройками сигнала для каждого канала.(Когда файл отсутствует, в строке Waveform Name отображается <empty>.)

Waveform Path – выбор расположения файлов с сигналами для каждого канала.

Clear – удаление текущего загруженного сигнала для каждого канала.

Gain – масштабный коэффициент для амплитуды загружаемых сигналов для каждого канала.(Значение по умолчанию 1)

 

В поле настроек временных параметров и синхронизации Timing and Triggering Settings имеется возможность варьирования следующих параметров:

Update Rate – количество обновлений напряжения в канале аналогового вывода в секунду. Значение по умолчанию 1000 значений/секунду.

Trigger Source – источник внешней цифровой синхронизации процесса запуска генерации сигнала произвольной формы. Значение по умолчанию Immediate – внешняя синхронизация не используется.

Waveform Editor – загрузка прибора

Waveform Editor для создания шаблонов сигналов.

Для работы с Waveform Editor нажмите кнопку

 

В поле File Menu имеются следующие параметры:

New – создание нового шаблона сигнала.

Open – открытие существующего шаблона сигнала.

Save – сохранение шаблона сигнала.

Save As – сохранение шаблона сигнала под определённым именем, устанавливаемым пользователем.

Exit – завершение работы Waveform Editor.

В поле редактирования Edit Menu:

Undo – удаление последнего сегмента или компоненты, добавленного пользователем к шаблону сигнала.

Cut – удаление выделенного фрагмента и сохранение его в буфере обмена.

Copy – копирование выделенного фрагмента и сохранение его в буфере обмена.

Paste – вставка сохраненного в буфере обмена фрагмента.

Clear – удаление выделенных компонент.

Select All – выделение всех сегментов шаблона сигнала.

Import from file – импортирование шаблона сигнала из файла.

Scale Selection – масштабирование текущего шаблона сигнала по времени или по напряжению.

Info – создание описания для текущего шаблона сигнала.

Settings – изменение цвета диаграммы и активация курсоров.

Palette Control включает в себя следующее:

X/Y Axis Autoscale – автомасштабирование по осям X/Y соответственно.

X/Y Axis Formatting – Format, Precision, Mapping Mode по осям X/Y соответственно. С помощью Format устанавливается система исчисления по соответствующей оси (Octal – восьмеричная, Decimal – десятичная, Hexadecimal – шестнадцатеричная). Precision устанавливает количество отображаемых цифр после запятой. Mapping Mode устанавливает тип отображения данных в линейном или логарифмическом масштабе.

Zoom Mode – изменение масштаба, включающее в себя изменение масштаба внутри прямоугольника, увеличение масштаба в точке, уменьшение масштаба в точке, и возвращение обратно всех параметров масштабирования.

Pan Mode – прокручивание данных диаграммы с помощью фиксирования нажатия левой кнопкой мыши и «протаскивания» экрана.

В поле Plot Style Control важно отметить параметр Interpolation, определяющий вид интерполяционной функции для графика.

Поле View Control определяет вид шаблона сигнала:

Waveform – отображает весь шаблон сигнала.

Segment – отображает первую часть сегмента, который Вы выбрали.

Component – отображает только выделенный Вами компонент.

В поле управления осью Х (X Axis Control) параметр Time отвечает за представление шаблона сигнала, как функции времени, а Frequency отвечает за представление спектра шаблона сигнала.

Sample Rate – частота дискретизации. Она определяет временной интервал межу точками. Высокая частота дискретизации означает, что система генерирует больше точек для фиксированной длины шаблона сигнала. Выбирайте частоту дискретизации по крайней мере в два раза превышающую максимальную частоту в спектре сигнала (теорема Котельникова-Шеннона). Например, если необходимо генерировать сигнал с максимальной частотой 10 кГц, необходимо использовать частоту дискретизации, по крайней мере, 20 кГц во избежание эффекта наложения частот.

Segment Listbox Conrol – сегмент или компонент для редактирования. Сегмент предваряется числом и обозначает уникальную часть шаблона сигнала. Значение в скобках определяет длину сегмента. Текст с отступом вправо представляет компонент шаблона сигнала.

New Segment Duration – длительность выборки в секундах. Значение по умолчанию 10 секунд.

Function Selection Control – определение операции, которую Вы хотите использовать для выбранного сегмента (+ сложение, - вычитание, x умножение, / деление,

FM частотная модуляция). Например, можно выбрать пункт FM для модуляции частоты второго шаблона сигнала с частотой модуляции первого шаблона сигнала).

 

Аппаратные компоненты NI ELVIS II

 

Рис.1. Состав лаборатороного комплекса ELVIS II

1 – Ноутбук(Компьютер,моноблок)

2 – USB кабель

3 – Настольная рабочая станция NI ELVIS II

4 – Макетная плата

5 – Блок питания (поставляется вместе с NI ELVIS II)

6 – Сетевой шнур питания