MUSTAFA KEMAL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE LABORATUVARI II DENEY FÖYÜ LABVIEW PROGRAMLAMA DİLİ VE DAQ KARTI UYGULAMASI Hazırlayan Arş. Gör. Vedat YEĞİN
1. AMAÇ Bir sistemden alınana verilerin dijital ortama aktarılmasını ve bu sinyallerin işlenerek istenilen şekilde kullanılmasına olanak sağlayan LabVIEW programına genel bir giriş yapmak. Ve sinyalleri işlemek için kontrol ünitesi ile sensör arasındaki bağlantının DAQ kartı vasıtasıyla yapılması hususunda uygulamalı olarak gerekli temel bilgileri vermektir. 2. TEORİ Geleneksel programlama dillerindeki komut veya değişkenlerin satırlarca yazılması yerine, yapılmak istenen işlem için kullanılabilir sanal enstrümanların (VI) blok diyagrama yerleştirilip, veriyi iletecek bağlantılar oldukça kolay bir şekilde yapılmaktadır. Veri işleme ve izlenmesinde kullanılan LabVIEW, içeriğinde bulunan otomasyon ve ölçme devre elemanları fonksiyonlarının ekranda birbirlerine bağlanması şeklinde kullanılır. LabVIEW programı, kullanıcı ara yüzü olan ön panel ve blok diyagramdan oluşur. Ön panel, LabVIEW ile oluşturulacak uygulama için sisteme değerler girilmesine ve çıkışların görülmesine yardımcı olur. Blok diyagram ise ana işlemlerin yapıldığı kısımdır. Ön panelde bir taraftan kontrol sağlanırken, diğer taraftan blok diyagramda sanal enstrümanlar kullanılmaktadır. LabVIEW programının geliştiricisi National Instrument firmasının geliştirdiği donanımlar ile gerçek sistemler de çalıştırılabilmektedir. Ölçme yapılan her yerde, veri izlenmesin de özellikle otomotiv sektöründen enerji sektörüne, uzay çalışmalarından su altı çalışmalarına, elektrik ve elektronik teknolojisine kadar birçok alanda LabVIEW programı kullanılmaktadır. Ayrıca farklı alanlarda birçok çözümler sunmasının yanında araştırma geliştirme çalışmalarında da kullanılmaktadır. LabVIEW, bilgisayar ve enstrümantasyon donanımına yapılan parasal yatırımı korumaktadır. Böylece
üretkenliği arttırarak geliştirmeye harcanan zamanı azaltmakta ve kullanıcılarına kendi çözümlerini geliştirebilmeleri için fırsatlar sunmaktadır. Araştırma geliştirme çalışmalarında karmaşık araçlara gerek kalmadan bütün işlemleri tamamlayabilme esnekliğine sahiptir. Programa ilave edilen güçlü araçlar ile karmaşık geliştirme işlemleri çok daha basit hale gelebilmektedir. 2.2 LabVIEW Kullanımı Labview programı sanal enstrüman ( Virtual Instruments VI ) olarak adlandırılır. Çünkü görünümü ve işlemleri osiloskop, multimetre gibi fiziksel elemanları örnek alır. Her VI kullanıcı arayüzünden veya diğer kaynaklardan ve bilgi aktarımı sağlayan diğer dosya veya bilgisayarlardan oluşan girişleri fonksiyonları kullanarak ustalıkla yönetebilir. Bir VI aşağıdaki üç bileşenden meydana gelir: Front Panel à Kullanıcı arayüzünü oluşturur. Block Diagram VI ların fonksiyonlarını tanımlayan grafiksel kaynak kodlarını içerir. Icon ve Connector Pane VI ları tanımlayarak diğer VI ların bir başka VI içinde kullanılmasını sağlar. Başka bir VI daki VI subvi olarak adlandırılır. Yani yazım tabanlı programlama dillerindeki altprograma denk düşer. 2.3 LabVIEW uygulama alanları Dondurma yapım sürecini kontrol etme Uzay mekiğinde hidrojen gazı sızıntısını kontrol etme Bebek deve kuşlarının beslenme alışkanlıklarının izlenmesi Güç kalitesini analiz etmek için güç sistemlerini modelleme
Laboratuvar farelerinde deneyin fiziksel etkilerini ölçme Servo ve step motor hareketini kontrol etme Bilgisayardaki ve diğer elektronik cihazlardaki devre kartlarını test etme Sanal gerçeklik sistemlerinde hareketi simüle etme Helyum doldurulmuş bir zeplini web üzerinden uzaktan kontrol etme 2.4 Labview Kullanımının Avantajı LabVIEW kullanmamızın en büyük avantajı kodların hazırlanması için ayrılan süreden daha az bir sürede işi gerçekleştiren fonksiyonların blok diyagramları halinde tasarlanabilmesidir. LabVIEW, üretkenliği arttırarak geliştirmeye harcanan zamanı azaltmakta, bilgisayar ve enstrümantasyon donanımına yapılan parasal yatırımı korumaktadır. Ayrıca, kendi çözümlerini geliştirebilmeleri için daha geniş kullanıcı kitlesini yetkilendirmektedir. Daha karmaşık geliştirme araçlarına gerek kalmadan bütün işlemleri tamamlayabilme esnekliğine sahiptir. Eklenen güçlü araçlar ile karmaşık geliştirme işlemlerini basitleştirir. Ölçme yapılan her yerde, veri izleme istenen her yerde LabVIEW kullanılabilir. Endüstride otomotiv sektöründen enerji sektörüne, uzay çalışmalarından su altı çalışmalarına, elektrik ve elektronik teknolojisine kadar birçok alanda çözümler sunarken her sektörden birçok firma araştırma ve geliştirme çalışmaları ile üretimlerinde programdan faydalanmaktadır. 3. DENEY DÜZENEĞİ VE DENEYİN YAPILIŞI Devre elemanları anlatıldıktan sonra bunların bilgisayara bağlanıp LabVIEW arayüzünden nasıl kontrol edildiği gösterilecektir.
a. Veri Toplama Kartı (DAQ Kartı) Şekil 1 Veri Toplama (DAQ) Kartı (Ni, 2010) DAQ donanımları, bilgisayar ile deney sırasında oluşan fiziksel olayların birbiri ile bağlantısını sağlayan yardımcı ekipmanlardır. Gelen analog sinyalleri bilgisayarın anlayabileceği dijital sinyallere çevirirler ve dijital sinyalleri zamana bağlı olarak ölçüp aktarabilirler. Günümüzde gelişen bilgisayar ve DAQ sistemleri USB portundan haberleşebilmektedirler. Veri toplama işlemi, test ve ölçümün ilk aşamasıdır. Bu veriler, basınç, kuvvet, açı gibi gerçek şartlarda oluşan fiziksel büyüklüklerin ölçülmesi ya da incelenmesi maksadıyla elde edilirler. Ölçüm ortamında elde edilen analog işaretlerin sayısallaştırılması (Analog to Digital Conversion - ADC) gerekir. Günümüzde bu işlemin kolay, etkin ve esnek şekli bilgisayar ortamında yapılmaktadır. Uygulamaya bağlı olarak, farklı PC tabanlı DAQ türleri vardır. Bunlar; Analog Giriş/Çıkış ve Dijital Giriş/Çıkış olarak sınıflandırılabilir. Son yıllarda hızlı bir gelişim içinde bulunan bilgisayarlar ile veri toplama ve işleme uygulamaları yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Birçok uygulamada, özellikle veri toplama ve işleme için, bilgisayarların gücü ve esnekliği göz ardı edilemez. Bilgisayarların bu uygulamalarda tercih edilmesinin sebebi, özel bir
veri toplama işleminin belirli şartlarının mevcut yazılım ve donanımla uyum sağlamasıdır. Veri toplama, gerçek dünyadaki fiziksel büyüklüklerin ölçülerek, dijital bir forma dönüştürülmesi ve bilgisayara aktarılmasıdır. Bu aktarılan bilgiler bilgisayar tarafından işleme, analiz edilme için kullanılabilir veya saklanabilir. Uygulamaların büyük bir çoğunluğunda, veri toplama sistemi (DAQ), sadece veri elde etmek için değil ayrıca üzerinde çalışmak için tasarlanmaktadır (Ni, 2010). b. Linear potansiyometre Doğrusal bir düzlem üzerine montaj edilmiş direnç türüdür. Direnç değeri 0 dan itibaren doğrusal bir şekilde artar. Bu artım sayesinde elektronik bir devrede doğrusal bir şekilde voltaj kontrolü sağlanabilir. Mantığını daha iyi anlayabilmek için eklediğim resimleri inceleyiniz. Soldaki resim doğrusal sistemli bir potansiyometrenin iç yapısını göstermektedir. Sağdaki resim de ise bu potansiyometrenin hareketli milinin pozisyonuna göre verdiği çıkışı sembolize eden bir grafik yer almaktadır. c. DC güç kaynağı
Potansiyometrenin bağlantısının yapılabilmesi için 28V luk bir gerilime ihtiyaç duyulmaktadır. Bu yüzden 0-30V çalışan bir DC güç kaynağı gerekmektedir. Elemanlar tanıtıldıktan sonra kullanılan potansiyometrenin ne şekilde bilgisayara bağlanacağı şekil 2 de gösterilmektedir. Burada potansiyometre yerine faklı sensörler de kullanılabilmektedir. Şekil 2 DAQ kartı vasıtasıyla sensörlerden alınan sinyallerin bilgisayara aktarılması 4. Sonuçlar ve İstenenler LabVIEW ve DAQ kartı yardımıyla dış dünyada kullandığımız sensörler den aldığımız sinyallerin dijital ortama aktarılarak bu sinyallerin işlenmesi ve yorumlanması gerçekleştirmek. Rapor genel rapor yazma kuralları dikkate alınarak yazılması gereken raporunuzda bulunması gerekenler; Deneyden anladıklarınızı ve deneyin amaçlarını yazın. Size göre deneyin daha iyi yapılması için neler yapılabilir yazınız.