Исследование радиоэлектронных схем с использованием их виртуальных аналогов (стр. 2 из 2)
2. Изменить сигнал в месте установленного источника тока или напряжения.
3. Управлять запуском, остановкой, паузой и т.п. моделирования.
4. Получать результаты моделирования от установленного «пробника».
5. Получить перечисления компонентов схемы.
6. Заменить компоненты компонентами из базы данных.
7. Получить и установить значения резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности.
8. Перечислять варианты.
9. Получить и установить активный вариант для моделирования.
10. Создать отчет по схеме, включая перечень элементов и список соединений.
11. Получить изображение схемы.
12. Изменять и заменить компоненты схемы на верхнем уровне проектирования, компоненты подсхем и иерархические блоки не могут быть изменены.
Подготовка схемы в MultiSim
Настройка входов
Используя API можно менять значение источника сигнала (питания). Для этого необходимо в схеме установить этот источник. В зависимости от надобности, источников может несколько, и нужно установить их там где понадобится их контролирование.
Установка источника:
1. Выберите Place → Component
2. Database установите Master Database
3. Group установите Sources
4. В Family выберите POWER_SOURCES
5. Здесь выбираем AC_POWER или DC_POWER
Настройка выходов
Для того чтобы API понял с какой ветви схемы нужно брать сигнал необходимо установить «Пробник» (Probe). Каждый «Пробник» в схеме должен иметь свое индивидуальное имя.
Установка «Пробника»:
1. Выберите Simulate → Instruments → Measurement Probe
2. Подключите «Пробник» к интересующей ветви
3. Дважды щелкните по «Пробнику»
4. Выберите вкладку «Monitor»
5. В разделе RedDes введите имя «Пробника». Для ветви, которое является выходом, используют имя «output».
Multisim Automation with the LabVIEW Multisim Connectivity Toolkit (beta)
Как было сказано выше, Multisim Automation with the LabVIEW Multisim Connectivity Toolkit (beta) позволяет связывать схему в MultiSim с LabVIEW через Multisim Automation API. Инструменты Multisim Automation API, такие как открытие, закрытие, просмотр схемы, запуск, пауза и т.п., представлены в LabVIEW как ВП.
Данное дополнение можно найти по адресу ni.com/labs.
После установки Multisim Automation with the LabVIEW Multisim Connectivity Toolkit (beta) новую палитру ВП можно найти в Functions → Connectivity → Multisim, а так же в Functions → Addons → Multisim (см. рис.1).
Рис.1. Палитра MultiSim Automation API
Подключаемые функции
| Подключаемые функции | Описание |
 | Эти ВП позволяют подключать и отключать движок Multisim. |
 | Эти ВП позволяют открыть, сохранить, создать новый пустой файл Multisim, увидеть имя файла и схемы. |
 | Для моделирования существуют различные элементы ввода/вывода. Эти ВП ввода/вывода позволяют получить, установить и удалить элементы ввода/вывода при моделировании. |
 | Эти ВП позволяют контролировать процесс моделирования: запуск, пауза, остановка, возобновление и т.п. Также производить частотные характеристики и контролировать процесс с помощью команд командной строки (SPICE). |
 | Эти ВП позволяют изменять значения компонентов схемы. |
 | Здесь часть ВП позволяют обрабатывать ошибки и часть ВП – утилиты, которые позволяют LabVIEW согласовываться с automation API. |
Полиморфные функции
Для облегчения многие из функций LabVIEW являются полиморфными, т.е. один блок имеет несколько функций. Например, если рассмотрим функцию Log File (Файл Журнала), то можем увидеть что он может иметь одно из трех подфункций:
· Get the Log File Path (Получить путь к Файлу Журналу);
· Set the Log File Path (Установить путь к Файлу Журналу);
· Disable the Log File Path (Отключить путь к Файлу Журналу).
Имеющиеся полиморфные функции и связанные с ними подфункции:
| Функция | Подфункция |
| Enum Inputs | · 1D String Array· Variant |
| Enum Outputs | · 1D String Array· Variant |
| Set Input Data | · Raw· Sampled |
| Clear Input | · Input· All Inputs |
| Clear Output | · Output· All Outputs |
| AC Sweep | · String· 1D String Array· Variant |
| Save | · Save· Save As… |
| Enum Components | · 1D String Array· Variant |
| Active Variant | · Get· Set |
| RLC Value | · Get· Set |
| Last Error Message | · From Application· From Circuit |
| Report | · BOM (Real, Virtual, Txt, Csv)· Netlist (Probes, No Probes, Txt, Csv) |
| Log File | · Get · Set· Disable |
| Multisim Path | · Get· Set |
Модель лабораторного макета «входная цепь бытовых радиоприемников» – «схема с внутриемкостной связью с антенной и внутриемкостной связью с нагрузкой»
Используя вышеупомянутые инструкции соберем схему с внутриемкостной связью с антенной и внутриемкостной связью с нагрузкой входной цепи бытовых радиоприемников (см. рис.2). На вход реального лабораторного макета подается синусоидальный сигнал с ВЧ генератора амплитудой 50 мВ и частотой, изменяемой в пределах 600…1400 кГц. Поэтому в схеме собранной в Multisim установим источник переменного напряжения – DC_POWER. Конечно, далее, уже в LabVIEW значение источника будем менять по частоте в заданном диапазоне, но для правильной синхронизации программных средств, нам нужно установить любое значение. Поэтому выбрано значение чатоты 1 МГц. R3 является нагрузкой схемы, поэтому выбор ветви пал на ветвь «output». Куда и устанавливаем «пробник». Изменим имя пробника с «Probe1» на «output». На этом подготовка в среде Multisim закончена.
Рис.2. Схема в Multisim
Переходим к сборке модели исследования в LabVIEW. Связь будет осуществляться таким образом:
Рис.3. Обмен данными между MultiSim и LabVIEW модели
Сборку модели начнем с установкой необходимых ВП в окне Block Diagram LabVIEW. Расположим блоки по их надобности (см. рис.4).
1. Включаем «движок» Multisim;
2. Открываем файл cхемы в MultiSim;
3. Определяем входной источник входного сигнала;
4. Включаем блок, с помощью которого можно подавать сигнал из LabVIEW в исследуемую схему в MultiSim, через источник V1;
4'. Генератор, с помощью которого подается сигнал на блок синхронизации с MultiSim;
5. Устанавливаем значение ферровариометра L1;
6. Определяем местоположение «Пробника»;
7. Определяем какие данные нужно получить из «Пробника»;
8. Запускаем моделирование в MultiSim (кстати, в этот момент начинает работать MultiSim в фоновом режиме);
9. Получаем данные после моделирования;
10. Смотрим, изменилось ли значение ферровариометра L1;
11. Выводим необходимые данные для контроля сигнала, в нашем случае на осциллограф и на вольтметр;
12. Останавливаем моделирование;
13. Отключаем «движок» MultiSim;
14. Осциллограф.
Далее переходим в окно Front Panel в LabVIEW. Здесь установим и разместим необходимые инструменты контроля (см. рис.5)
Полученная виртуальная модель лабораторного макета полностью соответствует реальному лабораторному макету.
Рис.4. Блок диаграммы лабораторного макета
Рис.5. Лицевая панель лабораторного макета
Заключение
Проделанная работа позволяет с уверенностью сказать
1. Проектирование занимает меньшее время, сил и денежных средств.
2. С помощью данного дополнения инженер с легкостью может продемонстрировать функциональность разрабатываемого устройства.
3. Студенты могут выполнять лабораторные работы используя виртуальные лабораторные макеты, например как представленный в данном докладе. И т.к. этот любой виртуальный макет можно размножить, то за одно занятие все студенты могут выполнять одну и ту же лабораторную работу, используя каждый свой макет. А это позволяет лучше понять лекционный курс, т.к. студент уже имеет все необходимые знания. А так же студент может выполнить лабораторную работу дома, используя при этом свой ПК.
4. Если рассматривать второй и третий пункты достоинств, то при исследовании устройства, можно выявить еще одно достоинство: выход из строя виртуального устройства–макета невозможен.
5. В [2] предложены модели исследования по дисциплине «Электродинамика и распространение радиоволн». Смею предположить, что благодаря дополнению можно исследования передатчика, передачи и прием сигнала объединить в единое целое.
И еще можно выявить ряд не перечисленных выше достоинств…
Список использованной литературы
1. http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/7785 An Introduction to Multisim Automation with the LabVIEW Multisim Connectivity Toolkit (beta).
2. Евдокимов Ю.К., Линдваль В.Р., Щербаков Г.И. LabVIEW для радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора. Практическое руководство для работы в программной среде LabVIEW. – М: ДМК Пресс, 2007. – 400 с.
3. National Instruments. Введение в Multisim. Трехчасовой курс.