Đồ án Thiết kế hệ thống điều khiển bám cho module pin năng lượng mặt trời

1m2. Việc định hướng Pin Mặt Trời là công việc cần được quan tâm đặc biệt vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến điện năng do dàn Pin phát ra hàng ngày. Như chúng ta đã biết, Trái Đất phải thực hiện cùng một lúc hai chuyển động, một chuyển động quanh chính trục của nó và một chuyển động xung quanh mặt trời. Vì vậy, từ Trái Đất ta có thể coi Mặt Trời “chuyển động” hàng ngày trên bầu trời từ Đông sang Tây và lệch theo hướng Bắc – Nam so với đường Xích Đạo theo một đường hình sin, đạt vị trí cực bắc ở vĩ độ 23,45 vào ngày Hạ Chí(21-6) và đạt vị trí cực nam ở vĩ độ -23,45 vào ngày Đông Chí(21-12) hàng năm. Do vậy phương tới của Mặt Trời đối với một mặt cố định nào đó đặt trên mặt đất biến thiên liên tục và phức tạp. Về mặt lý thuyết, để thu được năng lượng Mặt Trời một cách triệt để, tức là làm cho lượng bức xạ Mặt Trời chiếu vào dàn Pin là tối đa ở mọi thời điểm trong ngày thì ta phải làm cho dàn Pin luôn hướng về phía Mặt Trời. Muốn vậy dàn Pin phải quay theo hai trục: trục Bắc-Nam để hướng tấm Pin Mặt Trời từ Đông sang Tây tương ứng với vị trí hàng ngày của Mặt Trời trên bầu trời; trục Đông-Tây để quay tấm Pin Mặt Trời lên xuống theo hướng Bắc- Nam. Hơn thế nữa, khi trời mưa, hệ thống có thể tự nghiêng một góc để nước mưa có thể “tự vệ sinh” cho Panel Pin. Một hệ thống có thể tự động định hướng dàn Pin như vậy được gọi là “Hệ thống điều khiển bám cho modul pin năng lượng Mặt Trời”. 3.2 Ý tưởng thiết kế và thiết bị hiện có 3.2.1 Ý tưởng thiết kế Mục tiêu của hệ thống điều khiển bám cho panel pin năng lượng Mặt Trời là thiết kế làm sao cho panel này luôn luôn chuyển động tương đối so với hướng của ánh sáng Mặt Trời, có nghĩa đơn giản là khi Mặt Trời mọc ở hướng Đông vào buổi sáng thì panel phải quay về hướng Đông, khi Mặt Trời ở đỉnh 12h trưa thì panel cũng phải tự động quay theo sao cho hướng của tia bức xạ là vuông góc với panel pin năng lượng Mặt Trời…nhằm thoả mãn mục tiêu duy nhất là làm sao cho lượng bức xạ thu được ở mọi thời điểm trong ngày là lớn nhất và cường độ là tương đương nhau. Như vậy, muốn thoả mãn mục đích này, panel trong hệ thống điều khiển bám này cần có được hai chuyển động: chuyển đông thứ nhất theo trục Bắc-Nam để hướng tấm Pin Mặt Trời từ Đông sang Tây tương ứng với vị trí hàng ngày của Mặt Trời trên bầu trời từ sáng đến tối. Chuyển động thứ hai là chuyển động theo trục Đông-Tây để quay tấm Pin Mặt Trời lên xuống theo hướng Bắc- Nam. Bên cạnh việc thoả mãn yêu cầu về công nghệ, nhóm đồ án đã chú ý thiết kế đến tính thẩm mĩ, dựa trên việc tham khảo nhiều hình ảnh và đã đưa ra hình ảnh ngôi nhà với mái màu xanh lá cây, gợi nên hình ảnh của môi trường xanh, sạch, biểu tượng của các nguồn năng lượng mới - năng lượng hạt nhân, năng lượng gió và năng lượng Mặt Trời. 3.2.2 Thiết bị hiện có Thiết bị hiện có của nhóm là một panel pin Mặt Trời đa tinh thể Projecta, có hình dạng tròn, được sản xuất từ các tế bào quang điện đúc bằng silicon, các tế bào này có khả năng phát điện nhiều hơn tế bào của pin Mặt Trời vô định hình trên cùng một diện tích với cùng một cường độ bức xạ ánh sáng. Trên cùng của Panel được phủ một lớp kính gia cường trong suốt giúp bảo vệ tấm pin trong mọi thời tiết, đồng thời do có lượng sắt thấp nên cho phép ánh sáng xuyên qua tốt hơn, giảm thiểu lượng ánh sáng phản xạ lại môi trường. Thông số kĩ thuật: Công suất phát 10 W Điện áp ra Max 18 V Điện áp ra Min Đường kính panel 420 mm Độ dày 4mm 3.3 Mạch điều khiển, nguyên tắc hoạt động 3.3.1 Giới thiệu vi chíp LM339 OUTPUT ĐẦU RA Vcc NGUỒN CUNG CẤP INVERTING INPUT ĐẦU VÀO ĐẢO NON-INVERTING INPUT ĐẦU VÀO KHÔNG ĐẢO Nguồn đơn hoặc kép có dải điện áp rộng.(từ 2V đến 36V với nguồn đơn và từ ±1V đến ±18V Dòng cung cấp rất nhỏ (1,1mA) độc lập với điện áp nguồn(1,4mW/một cầu so sánh ở điện áp 5V). Dòng vào thuận nhỏ:25nA Dòng lệch đầu vào thấp:±5nA Điện áp lệch đầu vào thấp:±1mV Dải điện áp đầu vào ở chế độ thường bao gồm cả mass(nối đất). Điện áp bão hòa đầu ra thấp:250mV(I0=4mA). Điện áp vi phân đầu vào bằng điện áp nguồn. Đầu ra tương thích với các chế độ TTL,DTL, ECL, MOS, CMOS. Những thiết bị này bao gồm 4 bộ so sánh điện áp chính xác với thông số điện áp lệch nhỏ, lớn nhất chỉ 2mV với LM339A. Tất cả những bộ so sánh này đều được thiết kế đặc biệt để làm việc được ở nguồn áp đơn với dải điện áp rộng. Chúng cũng có thể hoạt động với nguồn chia áp. Những bộ so sánh này cũng có đặc tính duy nhất, trong đó dải điện áp đầu vào ở chế độ thường bao gồm cả mass mặc dù hoạt động với nguồn áp đơn. 3.3.2 Thiết kế mạch điều khiển Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ mạch đổ đồng board mạch Sơ đồ bố trí linh kiện Trước khi cho mạch hoạt đông ta cần điều chỉnh một số thông số sau: + Điều chỉnh biến trở VR1 sao cho: khi PC1 và PC2 cùng nhận được lượng ánh sáng như nhau thì Led2 bắt đầu tắt(điện áp đầu vào 4 lớn hơn điện áp đầu vào 5 một chút). Như vậy, khi PC1 và PC2 có cùng lượng ánh sáng thì động cơ sẽ dừng quay. + Điều chỉnh VR2 sao cho: khi Mặt Trời lặn động cơ sẽ tự động quay về hướng Đông nhờ RL2 và dừng lại khi gặp công tắc hành trình SW2(Chuẩn bị cho ngày hoạt động mới bắt đầu). Và cũng đảm bảo rằng ban ngày điện áp đầu số 8 lớn hơn đầu số 9 nên Q2 luôn bị khóa. Động cơ không thể quay sang hướng Đông mà chỉ có thể quay từ Đông sang Tây. Chú ý: Trong mạch ta thay IC1d bằng một trasistor Q5. Nguyên tắc hoạt động: - Khi PC1 được chiếu sáng nhiều hơn PC2, điện áp đầu vào 5 lớn hơn đầu vào 4 dẫn đến đầu ra 2 (+)led2 sáng, C3 được nạp từ từ qua R5R6 và r7 được phân cực sao cho đầu 7 lớn hơn đầu 6đầu 1(+) Q1 dẫnrơle RL1 tác động làm động cơ quay chậm từ Đông sang Tây - Động cơ sẽ dừng quay khi ánh sáng chiếu vào PC1 và PC2 bằng nhau hoặc khi tấm Panel Mặt Trời chạm vào công tắc hành trình SW1. Như vậy để đảm bảo là Panel sẽ luôn nhận được ánh sáng Mặt Trời một cách trực diện(Nghĩa là đã đảm bảo yêu cầu điều khiển bám) - Khi trời bắt đầu tối hoặc khi trời có mưa, âm u thì điện áp ở chân số 9 lớn hơn chân số 8 nên động cơ sẽ tự động quay về phía Đông chuẩn bị cho chuyển động bám của một ngày mới. Các sự cố của hệ thống và cách khắc phục: - Vì một lý do nào đó mà PC2 có lượng ánh sáng lớn hơn PC1(như mưa có sấm chớp, do đèn chiếu...) thì động cơ vẫn cứ đứng yên vì RL1 và RL2 không bị tác động. - Vào ban đêm, khi có ánh sáng vào PC1 mà không chiếu vào PC2 thì cũng không ảnh hưởng gì(nghĩa là giữ nguyên trạng thái) vì trước đó ta đã điều chỉnh cho VR2 để Q5 dẫn, dòng điện từ chân 1 sẽ qua Q5 mà không qua Q1 động cơ không thể quay sang Tây 3.4. Thiết kế mạch cấp nguồn hệ thống hoạt động Khi đặt ngoài trời, “Hệ thống điều khiển bám” sẽ phải tự cung cấp năng lượng cho mình. Muốn vậy thì năng lượng thu được từ pin đặt ngoài trời sẽ nạp cho ắc quy. Năng lượng được tích trữ này, một phần được cung cấp cho mạch điều khiển thông qua mạch cấp nguồn, một phần thì cấp trực tiếp cho động cơ hoạt động. Sơ đồ mạch nguyên lý Sơ đồ board mạch: Sơ đồ bố trí linh kiện: 3.5 Bộ tích trữ năng lượng(Ắc quy) Trong hệ thống nguồn pin năng lượng Mặt Trời có một thành phần rất quan trọng góp phần tạo nên hệ thống nguồn năng lượng Mặt Trời hoàn chỉnh đó là bộ tích trữ năng lượng. Vào ban ngày, khi có nắng thích hợp, điện năng thu được từ tấm pin sẽ được tích vào bộ tích trữ này, vào ban đêm hoặc khi trời mưa không có ánh nắng(nghĩa là không có năng lượng phát ra từ tấm pin) năng lượng này được lấy ra cung cấp cho tải tiêu thụ. Trong hệ thống nguồn pin năng lượng Mặt Trời độc lập phổ biến hiện nay thì năng lượng phát ra từ tấm pin chủ yếu được tích trữ vào các bộ ắcquy có dung lượng phù hợp. Trên thực tế có rất nhiều loại ắcquy khác nhau với cấu tạo, chủng loại, mẫu mã đa dạng phù hợp với các hệ thống khác nhau. Tuy nhiên loại ắc quy hay được sử dụng nhiều nhất là ắc quy Chì/ Acid(ắc quy nước). 3.5.1 Quá trình hoá học trong ắc quy Chì/ Acid. Trong một ắcquy có các hệ thống bản cực dương và âm. Bản cực dương được phủ một lớp bề mặt là PbO2, còn bản cực âm thì được phủ lớp chì xốp nguyên chất Pb. Dung dịch điện phân là axit sunfuric H2SO4 Khi ắcquy làm việc, tức là khi nó được nạp hoặc phóng điện sẽ tạo ra các phản ứng hóa học : Ở bản cực âm xảy ra các phản ứng: Ở bản cực dương xảy ra các phản ứng: Kết quả chung của các phản ứng trên là 3.5.2 Các sự cố thường gặp ở ắcquy và cách khắc phục - Nạp quá no: Sự nạp điện quá no cho ắcquy gây ra sự ăn mòn cực điện và sự tạo khí quá mạnh làm bong, rung hoạt chất ở các bản cực. Các hoạt chất bị bong ra, rơi xuống đáy bình làm đoản mạch các bản cực. Trong quá trình nạp sẽ gây ra sự tạo khí(H2 và O2 ) vì thế nếu thường xuyên nạp quá no mà không có thiết bị cảnh báo hoặc tự động dừng thì rất có thể gây cháy, nổ. Sự nạp quá no cũng gây sự tăng nhiệt độ ắcquy làm hư hỏng các bản cực và các tấm cách điện và làm hơi nước bị bay hơi nhiều, dẫn đến giảm dung lượng của ắcquy. - Nạp chưa đủ: nếu ắcquy thường xuyên bị nạp chưa đủ no, mà biểu hiện của hiện tượng đó là trọng lượng riêng của dung dịch thấp và màu của các bản cực ngày càng sáng hơn , cong vênh, bị sunfat hoá...sẽ nhanh chóng làm hỏng ắcquy và phải thay thế. Vì vậy, khi sử dụng phải chú ý đến quá trình nạp sao cho ắcquy đủ điện 100% dung lượng mới dùng hoặc cất dữ. - Các cực và đầu dây nối bị han gỉ, ăn mòn: Hiện tượng này rất hay xảy ra đối với các đầu cực của ắcquy nối với các dây dẫn do không được bảo quản cẩn thận. Chỗ han gỉ này gây ra các sự cố như không tiếp xúc điện khi nạp và phóng điện của ắcquy. Khi phát hiện sự cố này phải dùng bàn chải sắt đánh sạch sau đó rửa bằng dung dịch amoniac loãng để trung hoà acid sau đó rửa lại bằng nước sạch, lau khô, sau đó đấu nối dây và phủ lên nó một lớp dầu mỡ cách điện - Sự mất nước: Trong quá trình nạp điện, đặc biệt là ở giai đoạn cuối, khi dung lượng của ắcquy đã đạt gần 100% thì các phản ứng hoá học xảy ra rất mạnh. ở bản cực âm có phản ứng tạo khí H2 thoát ra như sau: 2H+ +2e- H2 Còn ở cực dương xảy ra các phản ứng tạo oxy: SO42- + 2H2O H2SO4 + 2e- + 1/2 O2 Kết quả của hai phản ứng trên là: H2OH2 + 1/2 O2 Như vậy nước bị mất đi trong quá trình nạp điện và ta thấy dung dịch trong ắc quy cạn dần vì thế trong quá trình sử dụng nên chú ý tra dung dịch định kỳ đồng thời trong quá trình nạp ắc quy nên chú ý đến phương pháp nạp điện cho phù hợp như nạp bằng hai bước, nạp chậm, thiết kế bộ điều khiển nạp,... 3.5.3 Bộ điều khiển nạp cho ắc quy Như đã nói ở trên, để có thể điều tiết được quá trình nạp điện của ắcquy sao cho phù hợp, tăng tuổi thọ của ắc quy thì người ta phải thiết kế một bộ điều khiển nạp điện. Bộ điều khiển này có thể tự động nạp cho ắcquy. Khi dung lượng đầy thì tự động ngắt hoặc khi ắc quy phóng điện dưới mức cho phép(phóng điện sâu)thì cũng tự động dừng lại. Đối với hệ nguồn điện pin Mặt Trời độc lập thì bộ thiết kế bộ điều khiển nạp lại càng cần thiết hơn do năng lượng Mặt Trời thu được ở từng thời điểm là không đồng đều, có lúc rất mạnh có thể đạt công suất nạp cực đại nhưng cũng có lúc lại xuống thấp do có mây mù hoặc mưa giông... Vì vậy bộ điều khiển nạp sẽ điều tiết điện áp sao cho phù hợp với điện áp cần nạp cho ắcquy. Khi thiết kế bộ điều khiển nạp cho ắcquy thì cần quan tâm những thông số sau: + Ngưỡng điện thế cắt trên Vmax: Là giá trị điện thế trên hai cực của ắcquy đã được nạp điện no, dung lượng đã đạt 100%. Khi đó nếu ta tiếp tục nạp điện mà không có thiết bị cảnh báo hoặc khoá tự động thì ắcquy sẽ bị nạp quá no, dung dịch sẽ bị sôi, bay hơi nước và có khả năng còn bị nổ ắcquy..Vì thế khi có dấu hiệu ăcquy đã được nạp no, hiệu điện thế trên các bản cực đạt giá trị V=Vmax thì bộ điều khiển sẽ tự động cắt hoặc hạn dòng từ dàn pin Mặt Trời, sau đó khi hiệu điện thế của ắcquy giảm xuống dưới ngưỡng Vmax thì bộ điều khiển lại khép mạch cho phép nạp vào ắcquy. + Ngưỡng điện thế cắt dưới Vmin: Tương tự như trên với Vmin là giá trị điện thế trên hai cực của ắcquy khi nó phóng điện đến giá trị cận dưới của dung lượng ắcquy(ví dụ đối với ăcquy chì/acid thì ngưỡng Vmin =30%V) Thiết kế sơ đồ nguyên lý Board mạch đổ đồng Hoạt động: Khi điện áp ra của ắc quy thấp hơn điện áp định mức(Uđm=12V), Diode Zenner 14,2V chưa bị đánh thủng lúc đó cực B của Transistor T1 không có dòng điện chạy qua làm cho T1 bị khóa lại. Lúc này có dòng qua R7, R6 T2 phân cực thuậncó dòng qua R4, R3, Tranzitor B633 được phân cực thuận, cho phép năng lượng thu từ panel pin năng lượng Mặt Trời được nạp vào ắcquy. Lúc này Led D2 sáng, biểu thị ắc quy đang được nạp. Khi ắc quy được nạp đầy, điện áp trên hai đầu của ắcquy vào khoảng 14,2V. Hai diode zenner bị đánh thủng T1 được phân cực thuận và dẫn. T2 bị phân cực ngược và khóa, lúc này Led D2 sẽ tắt. Tranzitor B633 bị phân cực ngược và khóa lại, bảo vệ pin năng lượng Mặt Trời không bị ảnh hưởng khi có dòng phóng ngược từ ắcquy. 3.6 Bộ nghịch lưu điện áp. Nghịch lưu điện áp độc lập viết tắt là NLĐL là thiết bị biến đổi nguồn điện một chiều thành nguồn điện xoay chiều với tải độc lập không phụ thuộc vào lưới điện. Dòng xoay chiều có thể biến đổi được với tần số mong muốn nên cũng gọi là thiết bị biến tần gián tiếp. Gián tiếp vì thường để có được nguồn một chiều phải có một khâu chỉnh lưu. Sơ đồ nguyên lý 3.6.1 Tính toán và thiết kế mạch lực +Thiết kế máy biến áp Máy biến áp có những thông số sau U1=24V, U2=220V,I1=13A,I2 =1,4A n1 = 90 vòng ; n2 = 825 vòng d1 = 1.9 mm ; d2 = 0.7 mm h = 7,5 cm ; c = 2 cm a = 3 cm ; b = 4 cm +Lựa chọn phần tử làm khóa chuyển mạch: Lựa chọn van đóng mở: Ta lựa chọn IGBT vì IGBT có những ưu điểm sau: + Tốc độ chuyển mạch cao và tổn hao chuyển mạch thấp + Làm việc được với điện áp cao +Mạch biến đổi sử dụng IGBT đơn giản môđun hoá, điều khiển đơn giản Ta chọn IGBT dựa vào các thông số sau: Dòng làm việc qua van: Ta có: I=26 A dòng làm việc ghi trên van >=(Ta chọn phương thức làm mát bằng cánh tản nhiệt cùng với quạt thông gió) Điện áp ngược đặt lên van: U=220V tránh trường hợp hở mạch phía thứ cấp chọn IGBT có những thông số sau: Imax=50A Umax=600V Ta chọn IGBT FM2G50S60 có hình dạng và cấu trúc như sau: Thông số của IGBT là: Lựa chọn phần tử bảo vệ IGBT Để chống xung ngược tác động trở lai van ta mắc một Diode ngược với van, do trong IGBT đó tích hợp sẵn cú Diode bảo vệ nên ta không cần thiết bị bảo vệ là Diode. 3.6.2Tính toán và thiết kế mạch điều khiển Để tạo ra khối phát xung ta sử dụng vi mạch CD4047B có các thông số sau :Sơ đồ chân của vi mạch như sau: Đặc điểm của vi mạch như sau: - Công suất tiêu thụ thấp - Hoạt động ở trạng thái đơn là chế độ không ổn định - Các đầu ra ổn định ở mức cao, có thể bù bổ xung chỉ yêu cầu một tín hiệu duy nhất ngoài R hoặc C các đầu vào có điểm kiểm tra tĩnh ở điện áp 20Vđược chuẩn hoá đặc tính, đặc tính ở đầu ra chuẩn và đối xứng - Mạch cách ly Điện áp đầu ra của 4047 là 11V ở mức cao và 0.05 V ở mức thấp. Dòng điện và điện áp làm việc của IC nhỏ, còn ở mạch động lực dòng làm việc lớn. Để cách ly giữa mạch điều khiển và mạch động lực ta sử dụng PC817. Điện áp vào làm việc của PC lớn nhất là 6V và thế khi nối giữa đầu ra Q và của 4047 và PC ta nối qua điện trở để gây sụt áp trên điện trở. Suy ra ta chọn R=4.7k. Sơ đồ kết nối giữa mạch điều khiển và PC817 như sau: -Mạch khuyếch đại: Để tạo ra điện áp đối xứng đặt vào chân G của IGBT ta sử dụng mạch khuyếch đại . IC khuyếch đại được chọn ở đây là IC HA17741/PS Sơ đồ chân của HA17741/PS như sau: Vậy ta có sơ đồ đầy đủ của IC trong mạch như sau: Thiết kế nguồn nuôi IC Ta cần tạo nguồn 12 V và -12 V để cung cấp nguồn cho ICHA 17741 U1=220V, f=50Hz, I= 0.3 (A) Sơ đồ mạch như hình sau: Lựa chọn phần tử bảo vệ: Bảo vệ sự cố quá tải và ngắn mạch bằng cầu chì +Lựa chọn cầu chì ở mạch động lực:Chon cầu chì có U = 220 V ICẮT = 30 A + Lựa chọn cầu chì ở mạch điều khiển U = 220 V I cẮT = 1 A + Bảo vệ quá nhiệt bằng Rơle nhiệt Qua tính toán ở phần trên, để đảm bảo tuổi thọ tốt nhất cho thiết bị ta thiết bị làm việc tới 85C rồi cắt mạch điều khiển ra khỏi điện nguồn từ đó sẽ cắt toàn bộ đầu ra. Chọn rơle nhiệt KSD 301 85C PHẦN 4TÌM HIỂU PHÀN MỀM LABVIEW, CARD PCI-1710, ỨNG DỤNG CÔNG CỤ ĐO LƯỜNG ẢO - LABVIEW ĐO BỨC XẠ MẶT TRỜI, ĐO SỨC GIÓ, ĐO ĐỘ ẨM… 4.1 Tổng quan hệ thống đo lường ảo Labview LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) là một phần mềm được viết ra nhằm mục đích phát triển những ứng dụng rộng lớn trong đo lường và điều khiển giống như ngôn ngữ lập trình C hoặc Basic cũng như là Windows, tuy nhiên LabVIEW khác so với các ngôn ngữ trên là các trình ứng dụng của nó đặt trong các VI(Virtual Intrument) nằm trong thư viện của LabVIEW, một số ứng dụng đặc biệt của LabVIEW là tạo các giao diện để người dùng quan sát một cách trực quan các hiện tượng vật lý trên thực tế. Khác với những ngôn ngữ lập trình hệ thống được viết trên nền văn bản để tạo ra các dòng lệnh hoặc mã lệnh. Trong khi đó LabVIEW lại sử dụng một ngôn ngữ lập trình đồ hoạ G để tạo ra những chương trình ứng dụng đặc biệt. LabVIEW có rất nhiều công dụng để tạo ra một trình ứng dụng theo ý của người sử dụng nó, trong LabVIEW chứa đựng nhiều khối đã tạo sẵn được đặt trong thư viện, đặc biệt nó còn bao gồm các thư viện của các hàm và các chương trình con cho một nhiệm vụ nào đó. LabVIEW còn có những hướng dẫn và những ví dụ. LabVIEW là một ngôn ngữ lập trình đồ hoạ mà sử dụng các biểu tượng thay vì các hàng văn bản để tạo ra các ứng dụng. Trái với các ngôn ngữ lập trình văn bản cơ sở, nơi mà hướng dẫn xác định mệnh lệnh thực hiện chương trình, LabVIEW sử dụng lập trình lưu đồ, ở đó luồng dữ liệu xuyên qua các nút trên sơ đồ khối xác định mệnh lệnh thực hiện của các VI và các hàm chức năng. Các VI, hay các thiết bị ảo, là các chương trình LabVIEW mà bắt chước các dụng cụ vật lý. Trong LabVIEW, các bạn xây dựng một giao diện người dùng bằng việc sử dụng một tập hợp các dụng cụ và các đối tượng. Giao diện người dùng được biết đến như là giao diện người - máy (Faces-machine). Sau khi bạn thêm mã sử dụng trình bày đồ hoạ của các hàm chức năng tới điều khiển các đối tượng giao diện. Mã nguồn đồ hoạ này cũng được biết đến như mã G hoặc mã sơ đồ khối. Sơ đố khối chứa đựng mã này. Các ứng dụng quen thuộc của LabVIEW trong đo lường và điều khiển bao gồm: + Kiểm tra quá trình sản xuất. + Kiểm tra sự hợp thức môi trường. + Kiểm tra thời gian thực đáng tin cậy. + Kiểm tra hiện trường di động. + Kiểm tra RF và truyền thông. + Thu nhận dữ liệu. + Thu nhận hình ảnh. LabVIEW được kết hợp chặt chẽ với phần cứng, thêm vào hàng ngàn kết nối với các thiết bị vào/ra với hàng trăm thiết bị khác nhau. LabVIEW có thể được sử dụng dành cho nhiều thiết bị như: + GPIB, Serial, Ethernet, VXI, PXI Instruments. + Data Acquisition (DAQ). + PCI Extensions for Instruments (PXI). + Image Acquisition (IMAQ). + Motion Control. + Real – Time (RT) PXI. + PLC (through OPC Server). Phân tích ở LabVIEW: Đây là hệ thống phân tích đo lường khá mạnh được xây dựng trên một môi trường phát triển LabVIEW. Nó bao gồm khá nhiều các công cụ trợ giúp người dùng để phân tích dữ liệu như : - Hơn 400 mẫu hàm phân tích đo lường trong các biểu thức khác, tối ưu, lọc, toán học, chuỗi số học, thống kê,…vv. - Với 12 VI Express mới đặc biệt được thiết kế dành cho phân tích đo lường, bao gồm bộ lọc và phân tích quang phổ. - Các VI xử lý tín hiệu dành cho Filtering, Windowing, Transforms, Peak Detection, Harmonic Analysis, Spectrum Analysis,..vv 4.2 Các thành phần của Labview ứng dụng LabVIEW bao gồm các thư viện của các hàm chức năng và các công cụ phát triển được thiết kế đặc biệt dành cho thiết bị điều khiển. Các chương trình LabVIEW được gọi là những dụng cụ ảo bởi vì sự xuất hiện và hoạt động của chúng mô phỏng các dụng cụ thực tế. Tuy nhiên, chúng là tương tự tới các hàm chức năng từ các chương trình ngôn ngữ truyền thống. Các VI có cả 2 tương tác đó là: một tương tác giao diện người dùng và một mã nguồn tương đương, và truy nhập các tham số từ các VI tầng cao. LabVIEW gồm có 3 thành phần chính đó là: Bảng giao diện(The Front Panel), Sơ đồ khối(The Block Diagram), Biểu tượng và đầu nối(The icon/connect) 4.2.1 Bảng giao diện (The Front Panel) Front Panel là mặt mà người sử dụng hệ thống nhìn thấy. Các VI bao gồm một giao diện người dùng có tính tương tác, mà được gọi là bảng giao diện, vì nó mô phỏng mặt trước của một dụng cụ vật lý. Bảng giao diện có thể bao gồm các núm, các nút đẩy, các đồ thị và các dụng cụ chỉ thị và điều khiển khác. Bạn nhập vào dữ liệu sử dụng bàn phím và chuột rồi sau đó quan sát các kết quả trên màn hình máy tính. Vào Start >> All Programs >> National Instruments LabVIEW một cửa sổ Labview xuất hiện >> valuate và cửa sổ Getting Started sẽ xuất hiện ngay sau đó >> Blank VI để hiển thị bảng giao diện hoặc bạn có thể chọn New và sau đó hộp thoại New xuất hiện và trong hộp thoại đó mặc định con trở ở danh mục Blank VI. Để hiển thị bảng giao diện bạn chỉ cần kích vào nút OK ở phía góc phải dưới. Cả 2 cách trên đều để mở bảng giao diện mới để bạn có thể xây dựng một VI mới hoàn toàn. Ngoài ra bạn có thể mở một bảng giao diện có sẵn trong LabVIEW bằng cách trong hộp thoại New, từ mục Create New, lựa chọn VI>>From template>>Tutorial (Getting Started)>>Generate and Display. Và sau đó kích nút OK để hiển thị bảng giao diện. Bảng giao diện sẽ xuất hiện như hình sau: Ta cũng có thể mở bảng giao diện của một VI có sẵn trong thư viện LabVIEW bằng cách trong hộp thoại bảng giao diện vào File>>Open sau đó kích đúp vào các ví dụ có sẵn. Trong bảng giao diện bao gồm một thanh công cụ của các nút lệnh và các dụng cụ chỉ báo trạng thái mà bạn sử dụng cho quá trình chạy và xử lý các VI. Nó cũng bao gồm những tuỳ chọn phông và các tuỳ chọn phân phối và sắp thành hàng cho việc soạn thảo các VI. Thanh công cụ giao diện giống như hình vẽ dưới Các nút từ trái qua phải có ý nghĩa như sau: 1. Nút chạy chương trình(có mũi tên sang phải) (thanh không sáng – bị vỡ: lỗi, phải sửa lại chương trình) 2. Nút chạy lặp 3. Nút dừng cưỡng ép chương trình 4. Nút tạm dừng 5. Text setting (định dạng kích thước, màu sắc font) 6. Gióng đều đối tượng theo hàng dọc và ngang 7. Phân bố các đối tượng 8. Thay đổi kích thước các đối tượng 9. Lệnh bổ sung 10. Cửa sổ trợ giúp 4.2.2. Sơ đồ khối (The Block Diagram) Sơ đồ khối chứa đựng mã nguồn đồ thị, thường biết như là mã G hoặc mã sơ đồ khối, cho đến VI chạy như thế nào. Mã sơ đồ khối sử dụng đồ thị biểu diễn các chức năng để điều khiển các đối tượng trên giao diện. Các đối tượng trên giao diện xuất hiện như biểu tượng các thiết bị trên sơ đồ khối. Kết nối điều khiển và các đầu của dụng cụ chỉ thị tới Express VIs, VIs, và các chức năng. Dữ liệu chuyển thông qua dây dẫn từ các điều khiển đến các VI và các hàm chức năng, từ các VI và các hàm chức năng đến các VI và các hàm chức năng khác, và từ các VI và các hàm chức năng đến các dụng cụ chỉ thị. Sự di chuyển của dữ liệu thông qua các nút trên sơ đồ khối xác định mệnh lệnh thực hiện của các VI và các hàm chức năng. Sự di chuyển dữ liệu này được biết như lưu đồ lập trình. 1. Mở sơ đồ khối của một hệ thông nào đó bằng cách chọn Window>>Show Block Diagram. Hoặc cũng có thể gọi tới sơ đồ khối bằng cách trên bảng giao diện nhấn . Sơ đồ khối có nền màu trắng như hình vẽ dưới đây 2. Nghiên cứu các đối tượng trên sơ đồ khối Mỗi bảng giao diện có kèm theo một sơ đồ khối, là VI tương đương của một chương trình. Bạn xây dựng sơ đồ khối sử dụng ngôn ngữ lập trình đồ thị, còn gọi là ngôn ngữ G. Các thành phần của sơ đồ khối đại diện cho các nút chương trình chẳng hạn như các vòng lặp For, các cấu trúc Case và các hàm chức năng nhân. các thành phần là dây cùng để thể hiện luồng dữ liệu bên trong sơ đồ khối. 3. Sự phân cấp Sức mạnh của LabVIEW định vị trong bản chất sự phân cấp của các VI. Sau khi bạn tạo ra một VI, bạn sử dụng nó như một VI con trong sơ đồ khối của một VI tầng cao hơn. Bạn có thể có một số vô tận bản chất của các tầng trong sự phân cấp. 4. Các dạng dây nối trên sơ đồ khối 4.2.3. Biểu tượng và ô vuông đầu nối Sau khi xây dựng một VI, ta phải tạo icon và connector pane cho nó có thể sử dụng được như một subVI. Mỗi VI đều có một icon, nó nằm ở góc trên bên phải của cả hai cửa sổ Front panel và Block diagram. 4.3 Những công cụ lập trình LabVIEW Các công cụ lập trình trên LabVIEW bao gồm các công cụ để tạo ra các thiết bị ảo. Nó bao gồm các công cụ trong bảng giao diện (The Front Panel) và các công cụ trong sơ đồ khối (Block Diagram) 4.3.1. Tools Palette LabVIEW sử dụng một bảng Tools nổi, bảng mà bạn có thể sử dụng để soạn thảo và gỡ lỗi các VI. Bạn sử dụng phím tới bảng thông qua các công cụ sử dụng thông thường trên bảng mẫu. Nếu bạn có đóng Tools palette, chọn View\Show\Tools Palette để hiển thị bảng mẫu. Tools palette được minh hoạ như hình dưới đây 4.3.2 Bảng điều khiển (Controls Palette) Bảng Controls bao gồm một đồ thị, bảng nổi mà tự động mở ra khi bạn khởi động LabVIEW. Bạn sử dụng bảng này để đặt các điều khiển và các dụng cụ chỉ thị trên bảng giao diện của một VI. Mỗi biểu tượng lớp trên chứa đựng các bảng mẫu con. Nếu bảng Controls không xuất hiện, bạn có thể mở bảng bằng cách lựa chọn View>>Show Controls