Цель работы
1. Осуществить связь между программными средствами NI MultiSim 10.1 и NI LabVIEW 8.5 с помощью дополнения Multisim Automation with the LabVIEW Multisim Connectivity Toolkit (beta);
2. Ознакомиться и научиться пользоваться инструментами добавления Multisim Automation with the LabVIEW Multisim Connectivity Toolkit (beta);
3. Собрать исследуемую модель лабораторного макета «входная цепь бытовых радиоприемников» – «схема с внутриемкостной связью с антенной и внутриемкостной связью с нагрузкой» по дисциплине «устройства приема и обработки сигналов» в программной среде NI LabVIEW, с использованием Multisim Automation with the LabVIEW Multisim Connectivity Toolkit (beta).
Введение
В современном мире, мире компьютеризации, человек уже не может обходиться без компьютеров и специального программного обеспечения для достижения каких-либо целей. Все производство требует участие компьютерных технологий. Другими словами, компьютер – облегчает жизнь человека, а именно ускоряет требуемое время, экономит денежные средства и увеличивает качество и количество производимых товаров в производстве.
Но по сей день появляются некоторые трудности, связанные со спецификой программного обеспечения.
В предприятиях, которые занимаются разработкой различных РЭС, используют множество программных пакетов, позволяющие ускорить проектируемый процесс, устранить множество ошибок, возникшие при проектировании, и т.п. эти программные средства известны как САПР – система автоматического проектирования.
В процессе обучения, для исследования различного рода схем, в отсутствии реальных, мы использовали их виртуальные аналоги, с помощью САПР Electronics Workbench. Спустя некоторое время, эта САПР развивалась и переросла уже в САПР NI MultiSim. И на данный момент, исследования схем проводятся с помощью этой программного средства.
MultiSim разработана компанией National Instrument. Ею так же разработан ряд других программных средств, таких как Ultiboard, LabVIEW, Signal Express и т.д. Одной из особенностей этих программных средств является способность обмениваться между собой различными данными. Что позволяет сделать проектирование универсальным в своей области.
Что такое MultiSim?
Multisim – это уникальная возможность разработки схемы и ее тестирования/эмуляции из одной среды разработки. У такого подхода есть множество преимуществ. Новичкам в Multisim не нужно беспокоиться о сложном синтаксисе SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis – программа эмуляции со встроенным обработчиком схем) и его командах, а у продвинутых пользователей есть возможность настройки всех параметров SPICE.
Благодаря Multisim описание схемы стало как никогда простым и интуитивно понятным. Представление в виде электронной таблицы позволяет одновременно изменять характеристики любого количества элементов: от схемы печатной платы до модели SPICE. Безрежимное редактирование – это наиболее эффективный способ размещения и соединения компонентов. Работать с аналоговыми и цифровыми составными элементами интуитивно просто и понятно.
Кроме традиционного анализа SPICE, Multisim позволят пользователям подключать к схеме виртуальные приборы. Концепция виртуальных инструментов – это простой и быстрый способ увидеть результат с помощью имитации реальных событий.
Также в Multisim есть специальные компоненты под названием «интерактивные элементы" (interactive parts), вы можете изменять их во время эмуляции. К интерактивным элементам относятся переключатели, потенциометры, малейшие изменения элемента сразу отражаются в имитации.
При необходимости более сложного анализа Multisim предлагает более 15 различных функций анализа. Некоторые примеры включают использование переменного тока, Монте-Карло, анализ наиболее неблагоприятных условий и Фурье. В Multisim входит Grapher – мощное средство просмотра и анализа данных эмуляции.
Функции описания и тестирования схемы, представленные в Multisim помогут любому разработчику схем, сэкономят его время и спасут от ошибок на всем пути разработки схемы.
Что такое LabVIEW?
До недавних нор специалисты при решении задач в собственной предметной области были вынуждены прибегать к помощи профессиональных программистов, как правило, не являющихся носителями знаний в этой области. Такое посредничество чаще всего увеличивало материальные и временные издержки, а самое главное, снижаю качество исследований и разработок. Даже использование специализированных программных средств лишь частично снимало эту проблему. Появление программных продуктов последнего поколения с весьма дружественными интерфейсами, адаптированных к менталитету и профессиональным навыкам специалистов, сделало возможным их использование специалистами напрямую, не прибегая к помощи посредников. К таким новым программным продуктам относится LabVIEW имеющий весьма удобный пользовательский интерфейс и мощные средства графического программирования. С каждой последующей версией LabVIEW возрастает уровень интеллектуализации интерфейса пользователя и удобство его использования.
LabVIEW является идеальным программным средством для создания систем измерения, а также систем автоматизации управления на основе технологии виртуальных приборов. LabVIEW – программа в комплексе с такими аппаратными средствами, как встраиваемые в компьютер многоканальные измерительные аналого-цифровые платы, платы захвата и синхронизации видеоизображения для систем машинного зрения, платы управления движением и исполнительные механизмы, а также измерительные приборы, подключаемые к компьютеру через стандартные интерфейсы RS-232, RS-485, USB, GPIB (КОП), PXI, VXI, позволяет разрабатывать системы измерения, контроля, диагностики и управления практически любой сложности.
LabVIEW имеет собственную мощную математическую поддержку. Кроме того, LabVIEW может интегрировать в себя программы, написанные в среде MatLab. Большое количество встроенных алгоритмов цифровой обработки одномерных и двумерных сигналов позволяет осуществлять весьма сложную обработку сигнала, изображения и экспериментальных данных во временной, пространственной и спектральной областях. Программная среда LabVIEW постоянно расширяется новыми средствами обработки сигналов на основе вейвлет-анализа, алгоритмов нечеткой логики, сетевых технологий и т.д.
Роль программных сред, подобных LabVIEW, в научных исследованиях и технических экспериментах весьма велика. В настоящее время в науке наблюдается своего рода «ренессанс» эксперимента. Вызвано это развитием и совершенствованием измерительной техники и появлением нового поколения высокоточных и высокочувствительных измерительных приборов и автоматизированных измерительных систем, с помощью которых регистрируются тонкие эффекты 3-4-го порядка малости. Несмотря на свою «малость», эти эффекты часто играют ключевую роль в формировании основного явления, влияния на качество конечной продукции и т.д. Анализ подобных эффектов, как правило, оказывается вне досягаемости теоретических моделей. Поэтому в большинстве случаев эксперимент является единственным источником качественно новой и надежной информации. При этом результат достигается гораздо быстрее, чем методами «чистой» теории. Зачастую это выгодно и экономически, так как рядовой экспериментатор, вооруженный современным инструментарием, подобным LabVIEW, может достаточно скоро получить нужную информацию.
Традиционно для исследователя функции моделирования и экспериментирования разделены. Моделирование осуществляется в среде математических программных пакетов, а эксперименты поддерживаются другими программными средствами, что отнюдь не повышает эффективность исследований. Эффективность использования среды LabVIEW в научных исследованиях состоит в том, что, оставаясь в ее рамках, можно разрабатывать как математическую модель объекта, так и снабжать эту модель экспериментальными данными с помощью аппаратных средств ввода-вывода, сопряженных с реальным объектом.
Перспектива использования LabVIEW для продления испытаний и проверки
1. Инженер проектировщик, имея теоретические знания в различных областях, может производить различные анализы, получать, вычислять, преобразовать и сравнивать необходимые данные. Т.е. LabVIEW гибкий в своем использовании, за счет обширного набора функций.
2. Проведение испытаний и проверки проводится большей точностью и скоростью, по сравнению с MultiSim.
3. Позволяет пользователю делать лицевую панель удобную для регулировки и визуализации.
4. Существует онлайн режим, благодаря чему пользователю предоставляется возможность проводить испытания с использованием специального высокопроизводительного оборудования посредством интернет обмена.
Имея эти и другие достоинства, LabVIEW идеально подходит для проведения испытаний и проверки РЭС.
До октября 2008 года пользователь мог осуществлять связь между
MultiSim и LabVIEW только посредством экспорта данных через «Grapher», и интегрировать созданные виртуальные приборы (ВП) LabVIEW в MultiSim вручную. Это и многое другое затрудняло работу пользователя. 7 октября 2008 года вышла статья An Introduction to Multisim Automation with the LabVIEW Multisim Connectivity Toolkit (beta) [1], в которой рассказывается о осуществления связи LabVIEW и MultiSim посредством дополнительных инструментов. Благодаря этому дополнению устранены выше упомянутые недостатки.
СВЯЗЬ «MULTISIM + LABVIEW»
Используя дополнение An Introduction to Multisim Automation with the LabVIEW Multisim Connectivity Toolkit (beta) инженеру достаточно собрать схему РЭС в MultiSim, согласно определенному правилу (см. ниже) и произвести моделирование в LabVIEW в зависимости от того, что хочет получить сам инженер.
Каким образом происходит эта связь?
MultiSim Automation API позволяет производить и получать данные моделирования MultiSim через COM-интерфейс. Т.е. API позволяет программно управлять моделированием MultiSim без необходимости просмотра в MultiSim. Таким образом, клиенты, написанные на любом COM-Aware языке программирования, таких как NI LabVIEW, могут получать доступ к MultiSim через этот интерфейс, а так же управлять и получать данные моделирования движка.
Через API можно:
1. Открывать и закрывать существующие схемы MultiSim/