E-Book, Deutsch, 264 Seiten
Reihe: Programmieren
Plötzeneder Praxisbuch Labview
1. Auflage 2013
ISBN: 978-3-7723-4588-3
Verlag: Franzis-Verlag
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Eine Einführung in die Praxis in 12 Experimenten
E-Book, Deutsch, 264 Seiten
Reihe: Programmieren
ISBN: 978-3-7723-4588-3
Verlag: Franzis-Verlag
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Dieses Buch führt Anfänger und Fortgeschrittene Schritt für Schritt mit vielen Praxisbeispielen in die führende Programmiersprache für Messtechnik „LabVIEW" ein.
Der erste Teil des Buchs erklärt ausführlich und umfassend die Programmiersprache LabVIEW. Die Kapitel schließen jeweils mit instruktiven Beispielen. Aufgrund des Umfangs von LabVIEW, das mehr als tausend ausprogrammierte Algorithmen hat, beschränkt sich das Buch auf die wichtigsten Algorithmen und Sprachelemente, sodass Sie sich nicht mit unnötigem Ballast befassen müssen.
Der zweite Teil des Buchs zeigt, wie leicht man mit LabVIEW technische, physikalische und mathematische Probleme unterschiedlichster Bereiche lösen kann. Die Experimente sind mit einfacher, oft bereits vorhandener Ausrüstung möglich. Praxis-relevante Themen wie Messdatenerfassung, serielle Schnittstelle und Soundkartenprogrammierung werden ausführlich besprochen. Anhand von einfach durchzuführenden Experimenten wie dem Messen eines EKGs, der Ansteuerung eines Schrittmotors oder dem Bau eines 3-D-Scanners werden wichtige Kenntnisse für die Realisierung eigener Projekte vermittelt. Sie können ohne große Investition durchgeführt werden und sind hinsichtlich der Durchführung und Mathematik vollständig beschrieben und erprobt.
Die Experimente sind auch als Laborübung an Hochschulen sowie für Auszubildende, Ingenieure und Autodidakten, die mit LabVIEW arbeiten, geeignet.
Praktische Experimente
•EKG
•Schrittmotoransteuerung
•Wechselrichter - Drehstrom aus dem Laptop
•Dehnungsmessstreifen
•Terminalprogramm
•Signalverarbeitung in der Praxis
•Akustisches GPS
•Bildverarbeitung mit zweidimensionaler Fourier-Transformation
•Temperaturverteilung in einem Ring
•3-D-Scanner mit Laptop und Beamer
•Praktische Bildverarbeitung
•und viele mehr
Autoren/Hrsg.
Fachgebiete
- Technische Wissenschaften Technik Allgemein Mess- und Automatisierungstechnik
- Technische Wissenschaften Elektronik | Nachrichtentechnik Nachrichten- und Kommunikationstechnik Regelungstechnik
- Mathematik | Informatik EDV | Informatik Programmierung | Softwareentwicklung Funktionale, Logische, Parallele und Visuelle Programmierung
Weitere Infos & Material
3Datentypen und ein erstes Programm Das Frontpanel, das der spätere Benutzer bei der Bedienung des Programms sieht, muss Möglichkeiten zur Eingabe und Ausgabe von Daten bieten. Diese findet man in der Elementpalette (Rechtsklick), die Eingabeelemente und Anzeigeelemente bereitstellt, nach Datentypen und Kommunikationsrichtung geordnet. Die Daten werden entsprechend auf verschiedene Weisen gespeichert und verarbeitet, von denen hier die elementaren und für Einsteiger relevanten vorgestellt werden. Abb. 3.1: Datentypen von Frontpanelelementen 3.1Numerische Datentypen Je nach Verwendung werden numerische Daten in verschiedenen Formaten gespeichert: •EXT: Kommazahl mit besonders großer Genauigkeit •DBL: Kommazahl mit normaler Genauigkeit •SGL: Kommazahl mit geringer Genauigkeit •I8-I64: Integerzahlen (ohne Komma), die positiv und negativ sein können •U8-U64: Unsigned Integer, die nur positive Zahlen sein können •CXT, CDB, CSG: komplexe Zahlen Welche Werte können mit den verschiedenen Datentypen abgebildet werden? Tabelle 3.1: Wertebereiche einiger numerischer Datentypen U8 0 bis 255 I8 -27 bis + 27 – 1 -128 bis 127 U16 0 bis + 216 – 1 0 bis 65535 I16 -215 bis + 215 – 1 -32768 bis 32767 DBL -10+308 bis +10+308 Es ist immer darauf zu achten, dass man bei einer Rechnung den Wertebereich nicht überschreitet. Verwendet man den Typ U8, ergibt die Rechnung 100 – 101 = 255, was aber falsch ist. Tabelle 3.2: Numerische Datentypen 3.1.1Erzeugen eines Eingabeelements Ein Eingabeelement erhält man aus der Elementpalette durch Rechtsklick im Frontpanel und Auswählen eines entsprechenden Bedienelements. Es stehen verschiedene Optionen zur Verfügung. Typische wurden bereits in der ersten Grafik angezeigt. Abb. 3.2: Erzeugung eines Eingabeelements Bei der Erstellung können Sie nicht auswählen, ob ein Eingabe-/Anzeigeelement für eine numerische Eingabe den Datentyp DBL oder U8 hat. Sie müssen nachträglich den Datentyp festlegen. Abb. 3.3: Kontextmenü-Darstellung zur Auswahl des Datentyps Die Entscheidung, ob es sich um eine Eingabe oder Ausgabe handelt, kann man auch nachträglich über die rechte Maustaste >> In Bedienelement/Anzeigeelement umwandeln ändern. 3.1.2Darstellung der Symbole der Frontpanelelemente im Blockdiagramm Im Blockdiagramm sind zwei Darstellungen für Ein- und Anzeigeelemente möglich. Die größere Darstellung enthält mitunter noch zusätzliche Informationen, z. B. über den Typ der Ausgabe (Zeigerinstrument ...). Über das Kontextmenü (rechte Maustaste) kann man die gewünschte Darstellung wählen. Abb. 3.4: Symbole für Ein- und Anzeigeelemente 3.1.3Einfache Berechnungen Die grundlegenden mathematischen Funktionen lassen sich im klassischen Menü unter Programmierung >> Numerisch finden. Die Programmierung dieser Funktionen ist einleuchtend. Links wird mit Eingabevariablen verbunden, rechts erhält man das Ergebnis. Abb. 3.5: Auswahl der Funktion Addieren In Abb. 3.6 wurde das am Beispiel der Addition ausgeführt, die einfach mit Ein- und Anzeigeelementen verbunden wird. Das Programm in diesem Bild ist bereits lauffähig. Die Verbindung (mit der Drahtspule) und das Starten des Programms werden am Ende des Kapitels erläutert. Abb. 3.6: Ausführbares Programm zur Addition von zwei Zahlen 3.2Strings oder Zeichenketten Ein weiterer wichtiger Datentyp ist ein String. Strings sind Zeichenketten und können Buchstaben, Sonderzeichen oder Ziffern enthalten. Strings werden ähnlich erzeugt wie numerische Datentypen, und so sehen sie auch im Programm aus. Abb. 3.7: Erzeugung, Strings im Programm Im Bild oben werden auf der rechten Seite ein Programm mit einer String-Ausgabe und eine Pfadanzeige dargestellt. Ein Pfad ist ein spezieller Datentyp, der die typische Formatierung eines Dateipfads aufweist. Die besondere Eigenschaft dieses Elements zeigt sich erst (später) im Blockdiagramm: Man kann diesen Pfad konkret zur Dateibearbeitung verwenden. Mit dem, was bis hier vorgestellt wurde, kann bereits die „Hallo, Welt!“-Übung am Ende des Kapitels durchgeführt werden. 3.3Boolesch Binäre Daten (true/false) werden in der deutschen Version von LabVIEW als boolesch (wahr/falsch) bezeichnet. Sie können z. B. damit den Zustand eines Schalters zeigen. Abb. 3.8: Bedienen des Schalters mit dem Finger aus der Werkzeugpalette 3.4Weitere Datentypen Es gibt noch mehr Datentypen, die aber nicht hier besprochen werden. Einer davon ist der Typ dynamische Daten, der beim Einsatz der Expresstechnik vorkommt. Ein Signal enthält nicht nur die (Mess-)Daten, sondern auch die Startzeit und ein dt, das den zeitlichen Abstand der Werte angibt. Weiterführender Hinweis: Im Kap. 17 („Soundkarte“) wird die Verwendung von Arrays >> Signalverlauf >> Dynamische Daten erläutert. 3.5Umwandlung von Daten in einen anderen Datentyp Numerische Daten können in einen anderen numerischen Datentyp umgewandelt werden. Dafür stehen schon Funktionen im Menü Konvertierung zur Verfügung. Abb. 3.9: Konversion vom Typ Double in Integer Da ein Integer ganze Zahlen darstellt, geht der Wert nach dem Dezimalpunkt verloren. Die Umwandlungsfunktionen finden Sie unter Programmierung >> Numerisch >> Konvertierung. Abb. 3.10: Konversionsfunktion für die Umwandlung in einen U32 (vorzeichenlos und 32 Bit) 3.6Konstanten Eine Konstante ist im Blockdiagramm zu finden und hat einen Wert, den der Programmierer festgelegt hat. Der Benutzer kann diesen Wert nicht verändern. Eine Konstante kann man auf zwei Arten erzeugen: im Menü, durch Wahl bei den entsprechenden Funktionen oder indem man mit der Drahtspule an einen Eingang geht und sie über das Kontextmenü erstellt. Abb. 3.11: Erstellen einer Konstante über das Kontextmenü Abb. 3.12: Erstellen einer Konstanten vom Typ Numerisch, Binär oder String 3.7Hallo, Welt! An dieser Stelle folgt das meistgeschriebene Programm der Welt in der LabVIEW-Version: An einer String-Konstante ist eine Ausgabe angeschlossen, sodass nach dem Programmstart der Text ausgegeben wird. Fügen Sie zunächst in ein leeres VI eine String-Anzeige (aus der Elementpalette) ein. Drücken Sie auf ausführen, Wiederholt ausführen oder Ausführung abbrechen. Der Unterschied zwischen den ersten beiden ist, ob ständig auf Änderungen gewartet wird oder ob nur der Zustand vor dem Starten abgefragt wird. Abb. 3.13: Ausführen und Stoppen eines Programms Hier passiert aber nichts – wo nichts programmiert wurde, kann nichts angezeigt werden. Stoppen Sie Ihr Programm und klicken Sie im Frontpanel doppelt auf die Ausgabe. Sie wechseln dadurch ins Blockdiagramm und finden so den zugehörigen Block. Das funktioniert auch umgekehrt. Im Blockdiagramm wird nun der Anzeige ein konstanter Wert zugewiesen. Dazu klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Block und folgen dem Bild: Abb. 3.14: Erzeugung einer String-Konstanten Es entsteht ein kleines Feld, das mit dem Block verbunden ist. Wenn keine Verbindung besteht, haben Sie versehentlich ein Eingabeelement gewählt. Ändern Sie dies (z. B. mit Rechtsklick, in Anzeigeelement umwandeln). Tippen Sie „Hallo, Welt!“ in dieses Feld. Wenn Sie den Cursor im Feld verlieren, können Sie mit dem Schreibwerkzeug aus der Werkzeugpalette wieder dorthin gelangen. Wechseln Sie jetzt zum gewöhnlichen Mauszeiger (aus der Werkzeugpalette) und starten Sie das Programm. 3.7.1Hinweis zur Drahtspule Die Drahtspule ist eines der wichtigsten Werkzeuge in LabVIEW. Mit ihr kann man verschiedene Blöcke im Blockdiagramm verbinden, wie es schon ohne ihr Zutun zwischen der Konstante (Hallo, Welt!) und dem Anzeigeelement geschehen ist. Klicken Sie mit dem Mauszeiger auf die Verbindung und löschen Sie diese....
