MATLAB to nie tylko program do obliczeń numerycznych ale również narzędzie umożliwiające budowę zaawansowanych systemów kontrolnopomiarowych. Dzięki dostępnym sterownikom i dużej integracji ze sprzętem, MATLAB daje możliwość kontrolowania aparatury pomiarowej, systemów mikroprocesorowych i innych urządzeń peryferyjnych. Ten artykuł otwiera nowy cykl publikacji, który będzie dotyczył szerokorozumianego programowania sprzętu pomiarowego. Jesteście zainteresowani? Dajcie znać w komentarzach! Czas na MATLAB system pomiarowy.
Sytuacja z jaką inżynierowie powszechnie spotykają się w praktyce, dotyczy budowy systemu kontrolnopomiarowego, w skład którego wchodzić może od kilku do kilkunastu elementów takich jak zasilacze, generatory, multimetry, oscyloskopy i inna aparatura konieczna do wykonania eksperymentów. Zazwyczaj mamy do czynienia z koniecznością synchronizacji wymuszeń działających na układ oraz pomiarów realizowanych za pomocą kart akwizycji danych (DAQ). Czasami do tego dochodzą pomiary długotrwałe, polegające na obserwacji danego zjawiska bądź na żmudnym wyznaczaniu charakterystyk obiektów. W takiej sytuacji ręczna kontrola dwóch lub trzech przyrządów jest możliwa, jednak może to być bardzo uciążliwe. A co w sytuacji gdy mamy do czynienia z zaawansowanymi badaniami i koniecznością sterowania dziesięcioma urządzeniami na raz?
MATLAB system pomiarowy
Rozwiązaniem jest programowalny MATLAB system pomiarowy z nadrzędną jednostką sterującą (zazwyczaj komputerem). MATLAB oferuje narzędzia przeznaczone do tego celu, dzięki czemu w relatywnie prosty sposób można zbudować zaawansowane systemy pomiarowe odciążające eksperymentatora w procesie kontroli całego procesu.
W programie MATLAB do obsługi sprzętu pomiarowego służą funkcje zawarte w dwóch toolboxach:
Instrument Control Toolbox – służy do komunikacji z przyrządami pomiarowymi takimi jak multimetry, generatory czy oscyloskopy. Toolbox obsługuje najpopularniejsze interfejsy takie jak USB, GPIB, SPI, I2C i inne. Komunikacja komputer – urządzenie odbywa się za pomocą standardów VISA, TCP/IP czy na przykład UDP. Innymi słowy, MATLAB umożliwia sterowanie każdym współcześnie wyprodukowanym przyrządem pomiarowym. W najprostszym przypadku może odbywać się to za pomocą poleceń tekstowych SCPI, które mają czytelną składnie.
Data Acquisition Toolbox – funkcje zawarte w tym toolboxie służą, do kontroli procesu akwizycji danych pomiarowych za pośrednictwem urządzeń typu DAQ, czyli na przykład kart pomiarowych. Biblioteka obsługuje urządzenia komunikujące się za pomocą takich interfejsów jak USB, PCI, PCI Express i inne. Dzięki zestawowi predefiniowanych funkcji obsługa sprzętu jest prosta i sprowadza się do napisania bardziej lub mniej rozbudowanego skryptu.
Niezależnie od rodzaju sprzętu który chcemy kontrolować, jest kilka podstawowych kroków, które należy wykonać po fizycznym podłączeniu urządzenia do komputera. Aby zbudować MATLAB system pomiarowy należy w kolejności:
- Sprawdzić czy urządzenie jest widoczne w systemie operacyjnym i czy zainstalowane są niezbędne sterowniki do jego obsługi,
- Utworzyć aktywne połączenie z urządzeniem z poziomu MATLABa,
- Skonfigurować sprzęt.
Następnie można przejść do właściwych czynności zazwyczaj polegających na:
- Odczycie lub zapisie danych,
- Wizualizacji danych pomiarowych i ich analizie,
- Zapisaniu danych pomiarowych i/lub powtórzeniu eksperymentów.
Obydwa wspomniane powyżej toolboxy mają predefiniowane funkcje służące do obsługi różnego rodzaju urządzeń. Jak ich używać i jak napisać programy do obsługi multimetrów i kart pomiarowych, będzie mowa w kolejnych wpisach na naszym blogu. Dajcie znać w komentarzach jeżeli chcecie abym rozwijał wątek "MATLAB system pomiarowy". Jeżeli jednak już teraz chcecie rozpocząć prace ze sprzętem można zacząć od użycia dwóch gotowych aplikacji, które znajdują się w zakładce APPS: Test & Measurement Tool oraz Analog Input Recorder. Obydwa programy umożliwiają konfiguracje i prostą komunikacje z aparaturą pomiarową.