O que é o LabVIEW e como fazer projetos elétricos básicos no LabVIEW?

Introdução ao LabVIEW e projetos elétricos básicos baseados em LabVIEW

Como uma ferramenta comprovadamente útil para prototipagem, a plataforma de desenvolvimento gráfico LabVIEW oferece inúmeras soluções para uma ampla variedade de aplicações, como controle de instrumentação, monitoramento embutido e sistemas de controle, aquisição de dados e processamento, testes de automação e sistemas de validação, etc.

O LabVIEW inclui centenas de bibliotecas pré-escritas que ajudam a criar sistemas flexíveis e escaláveis, desde sistemas integrados funcionais até sistemas de teste e medição de alto desempenho.

O que é LabVIEW?

LabVIEW significa L aboratório V virtual eu instrumento E engenharia W orkbench e é desenvolvido pela National Instruments. É uma poderosa ferramenta de programação que fornece soluções de software para sistemas científicos e de engenharia. LabVIEW é uma linguagem de programação gráfica na qual o fluxo de dados determina a execução do programa, em contraste com a linguagem de programação baseada em texto onde a instrução (linhas de texto) determina a execução do programa.

O LabVIEW permite construir uma interface de usuário conhecida como painel frontal usando um conjunto de ferramentas e objetos. E então permite que o usuário adicione código no diagrama de blocos usando a representação gráfica das funções. Assim, o código no diagrama de blocos controla os objetos do painel frontal dependendo da estrutura de controle implementada. Assim, o usuário pode criar soluções personalizadas de aquisição de dados, teste, medição e controle para uma variedade de necessidades de aplicação.

O LabVIEW é integrado para comunicação com vários dispositivos de aquisição de dados como GPIB, PXI, VXI, RS-232, RS-485 e dispositivos baseados em USB. E também oferece internet das coisas usando o servidor web LabVEW e padrões de software como TCP/IP e ActiveX.

Instrumentos virtuais

Os programas do LabVIEW são chamados de instrumentos virtuais ou simplesmente VIs, pois a operação e a aparência dos programas se assemelham a instrumentos físicos como multímetros e osciloscópios.

Um VI consiste em três componentes, a saber, painel frontal , diagrama de blocos e painel de ícones e conectores . O painel frontal consiste em controles e indicadores que servem como interface de usuário, e o diagrama de blocos contém o código-fonte do VI. O painel Ícone e conector é uma representação visual do VI consistindo de entrada e saídas. Este painel de ícones e conectores permite que o VI seja usado em outro VI como um subVI (um VI dentro de outro VI é chamado de subVI).

Painel frontal:

A figura abaixo mostra o painel frontal de um VI composto por vários controles e indicadores. Ele serve como a interface do usuário do VI para que os terminais interativos de entrada e saída possam ser desenvolvidos para uma aplicação. Os controles no LabVIEW incluem knobs, dials, push buttons, controles numéricos e switches booleanos. Os controles atuam como dispositivos de entrada que passam os dados para o diagrama de blocos.

Indicadores são terminais de saída de um VI, que exibe o valor de saída. Alguns dos indicadores incluem indicadores numéricos, medidor, LEDs, gráficos e outros displays. Os indicadores atuam como dispositivos de saída que adquirem os dados do diagrama de blocos e os exibem.

Tanto os controles quanto os indicadores podem ser selecionados na paleta de controle que está disponível apenas no painel frontal. Ao clicar com o botão direito do mouse em qualquer lugar do painel frontal, o painel de controle será exibido.

Diagrama de Blocos

A figura abaixo mostra o diagrama de blocos que acompanha o painel frontal acima. Ele contém o código-fonte gráfico para o VI usando representações gráficas de funções para controlar objetos do painel frontal. O diagrama de blocos consiste em objetos do painel frontal como terminais e, adicionalmente, várias funções (como numérica, booleana, comparar, array, temporização, etc.) e estruturas (como loop while, loop for, estrutura case, etc.).

Cada indicador ou controle no painel frontal consiste no terminal correspondente no diagrama de blocos. Portanto, eles são conectados com várias funções para implementar um aplicativo de controle.

Estas funções e estruturas podem ser selecionadas na paleta de funções que está disponível apenas no diagrama de blocos. Ao clicar com o botão direito do mouse em qualquer lugar na área de trabalho do diagrama de blocos, a paleta de funções será exibida.

No diagrama de blocos acima, a estrutura retangular externa representa um loop while e a interna é a estrutura case. As linhas laranja, azul e verde indicam os fios que passam os dados dos controles para os indicadores. Esses objetos e estruturas no diagrama de blocos representam o código do VI.

Este VI pode ser executado, pausado ou interrompido pressionando vários botões (como seta ou botão de execução, botões de pausa e parada) localizados na paleta na parte superior da janela.

Projetos do LabVIEW

O LabVIEW é uma plataforma ideal para prototipagem, design e desenvolvimento de diversos projetos relacionados a uma ampla variedade de domínios, incluindo elétrica, mecânica, processamento de sinais, eletrônica, instrumentação e controle, biomédica e aeroespacial.

O LabVIEW oferece flexibilidade para projetar soluções para vários projetos com o mínimo de tempo e esforço devido à vantagem da codificação gráfica e dos blocos de funções avançados. A seguir estão alguns dos projetos baseados em LabVIEW relacionados ao domínio elétrico.

Relé de sobrecarga térmica usando o LabVIEW

O objetivo deste projeto é monitorar e controlar o funcionamento de uma máquina elétrica contra sobrecarga térmica utilizando LabVIEW e módulo DAQ. Aqui no VI DAQ dado, as entradas e saídas são eliminadas para facilitar a compreensão do leitor e, portanto, apenas o modelo de simulação é desenvolvido.

A figura acima mostra o painel frontal do relé de sobrecarga térmica VI no qual os elementos do lado esquerdo são chamados de controles e os elementos do lado direito são chamados de indicadores.

Este painel frontal exibe os vários valores de parâmetros e temperatura ambiente da máquina. Dá a indicação de disparo do relé quando a temperatura ultrapassa o limite seguro (temperatura ambiente da máquina). O disparo do relé por excesso de temperatura ambiente é mostrado na figura abaixo.

O código gráfico para este VI é implementado no diagrama de blocos conforme mostrado abaixo. O diagrama de blocos representa a implementação real do projeto. Aqui, o aumento de temperatura é calculado com base na constante de temperatura (graus centígrados por quilowatt) da máquina.

Assim, a comparação de temperatura foi feita no diagrama de blocos para comparar as temperaturas reais e desejadas (limite definido para um valor seguro). Também é possível implementar este código utilizando sensores de corrente e temperatura juntamente com o módulo DAQ para ter o controle da máquina em tempo real.

Características de carga de um gerador de derivação DC auto-excitado no LabVIEW

É um dos projetos elétricos básicos do laboratório de máquinas elétricas virtuais que trata das características da máquina quando ela é carregada. A figura abaixo mostra o painel frontal do VI composto por controles, indicador e gráfico de forma de onda.

A tensão terminal, corrente de campo e corrente de carga (incluindo resistências de armadura e campo) estão atuando como entradas ou controles e, a partir desses dados, a corrente de armadura, queda de armadura e tensão induzida no gerador são calculados e exibidos no gráfico, bem como indicadores numéricos, conforme mostrado na figura abaixo.

O código-fonte para este VI é mostrado no diagrama bock abaixo, no qual várias funções matemáticas determinam os parâmetros de saída com base nos parâmetros de entrada. No diagrama de blocos, uma matriz de valores de dados (representada por linhas laranjas grossas) é passada para as diferentes funções matemáticas. Essas funções determinam a matriz apropriada de resultados que são então passados ​​para o gráfico e os indicadores de matriz.

Simulação do Circuito da Série RLC no LabVIEW

Este projeto implementa o circuito da série RLC e determina sua condição de ressonância usando o software LabVIEW. Os circuitos da série RLC são usados ​​em circuitos de sintonia, como circuitos osciladores, circuitos de filtro, circuitos de sintonia de rádio e televisão.

No circuito em série RLC, a frequência na qual a reatância indutiva é igual à reatância capacitiva é chamada de frequência ressonante. Na frequência ressonante, a reatância indutiva e a reatância capacitiva se cancelarão, o que torna a impedância igual à resistência e, portanto, a corrente será um valor máximo.

Esta afirmação é comprovada com o projeto LabVIEW abaixo. O painel frontal possui controles e indicadores que são responsáveis ​​pela entrada e aquisição de dados.

A figura abaixo fornece o código gráfico para o circuito RLC série no diagrama de blocos. Ao realizar as operações matemáticas para as entradas fornecidas (indutância, capacitância e tensão), parâmetros como reatância indutiva, reatância capacitiva, impedância e corrente são determinados no diagrama de blocos. Você também pode ler:

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