LabVIEWとは何ですか？LabVIEWで基本的な電気プロジェクトを作成する方法は？

LabVIEWおよび基本的なLabVIEWベースの電気プロジェクトの概要

プロトタイピングに役立つことが証明されているツールとして、LabVIEWグラフィカル開発プラットフォームは、計装制御、組み込み監視および制御システム、データ取得、処理、自動化テストおよび検証システムなど。

LabVIEWには、機能的な組み込みシステムから高性能のテストおよび測定システムまで、柔軟でスケーラブルなシステムを作成するのに役立つ、何百もの事前に作成されたライブラリが含まれています。

LabVIEWとは何ですか？

LabVIEW Lの略です 忌まわしいV irtual私 楽器E ngineering W orkbench NationalInstrumentsによって開発されました。これは、科学および工学システム向けのソフトウェアソリューションを提供する強力なプログラミングツールです。 LabVIEWは、命令（テキスト行）がプログラムの実行を決定するテキストベースのプログラミング言語とは対照的に、データフローがプログラムの実行を決定するグラフィカルプログラミング言語です。

LabVIEWを使用すると、ツールとオブジェクトのセットを使用して、フロントパネルと呼ばれるユーザーインターフェイスを構築できます。次に、ユーザーが関数のグラフィック表現を使用してブロック図にコードを追加できるようにします。したがって、ブロックダイアグラムのコードは、実装されている制御構造に応じてフロントパネルオブジェクトを制御します。したがって、ユーザーは、さまざまなアプリケーションのニーズに合わせて、カスタムデータの取得、テスト、測定、および制御ソリューションを構築できます。

LabVIEWは、GPIB、PXI、VXI、RS-232、RS-485、USBベースのデバイスなどのさまざまなデータ取得デバイスと通信するために統合されています。また、LabVEWWeb​​サーバーとTCP/IPやActiveXなどのソフトウェア標準を使用したモノのインターネットも提供しています。

仮想楽器

LabVIEWのプログラムは、仮想計測器または単にVIと呼ばれます。これは、プログラムの動作と外観がマルチメータやオシロスコープなどの物理計測器に似ているためです。

VIは、フロントパネルの3つのコンポーネントで構成されています。 、ブロック図 およびアイコンとコネクタペイン 。フロントパネルは、ユーザーインターフェイスとして機能するコントロールとインジケーターで構成され、ブロック図にはVIのソースコードが含まれています。アイコンとコネクタペインは、入力と出力で構成されるVIを視覚的に表したものです。このアイコンとコネクタペインを使用すると、VIを別のVIでサブVIとして使用できます（別のVI内のVIはサブVIと呼ばれます）。

フロントパネル：

次の図は、さまざまなコントロールとインジケーターで構成されるVIのフロントパネルを示しています。これはVIのユーザーインターフェイスとして機能するため、アプリケーション用にインタラクティブな入力および出力端子を開発できます。 LabVIEWのコントロールには、ノブ、ダイヤル、プッシュボタン、数値コントロール、ブールスイッチが含まれます。コントロールは、データをブロック図に渡す入力デバイスとして機能します。

インジケーターはVIの出力端子であり、出力値を表示します。一部のインジケーターには、数値インジケーター、ゲージ、LED、グラフ、その他のディスプレイが含まれます。インジケータは、ブロック図からデータを取得して表示する出力デバイスとして機能します。

コントロールとインジケーターの両方は、フロントパネルでのみ使用できるコントロールパレットから選択できます。フロントパネルの任意の場所を右クリックすると、コントロールパネルが表示されます。

ブロック図

次の図は、上記のフロントパネルに付属するブロック図を示しています。これには、フロントパネルオブジェクトを制御するための関数のグラフィック表現を使用したVIのグラフィックソースコードが含まれています。ブロック図は、端末としてのフロントパネルオブジェクトと、さらにさまざまな機能（数値、ブール、比較、配列、タイミングなど）および構造（whileループ、forループ、ケース構造など）で構成されます。

フロントパネルのすべてのインジケータまたはコントロールは、ブロックダイアグラムの対応する端子で構成されています。したがって、これらは制御アプリケーションを実装するためにさまざまな機能と結び付けられています。

これらの関数と構造は、ブロックダイアグラムでのみ使用できる関数パレットから選択できます。ブロックダイアグラムワークスペースの任意の場所を右クリックすると、ファンクションパレットが表示されます。

上記のブロック図では、外側の長方形の構造はwhileループを表し、内側の長方形の構造はcase構造を表しています。オレンジ、青、緑の線は、コントロールからインジケーターにデータを渡すワイヤーを示します。ブロック図上のこれらのオブジェクトと構造は、VIのコードを表しています。

このVIは、ウィンドウの上部にあるパレットにあるさまざまなボタン（矢印や実行ボタン、一時停止ボタン、停止ボタンなど）を押すことで、実行、一時停止、または停止できます。

LabVIEWプロジェクト

LabVIEWは、電気、機械、信号処理、電子機器、計装および制御、生物医学、航空宇宙。

LabVIEWは、グラフィカルコーディングと高度な機能ブロックの利点により、最小限の時間と労力でさまざまなプロジェクトのソリューションを設計する柔軟性を提供します。以下は、電気ドメインに関連するLabVIEWベースのプロジェクトの一部です。

LabVIEWを使用した熱過負荷リレー

このプロジェクトの目的は、LabVIEWとDAQモジュールを使用して、熱過負荷に対する電気機械の動作を監視および制御することです。ここでは、読者が理解しやすいように、与えられたVI DAQの入力と出力が削除されているため、シミュレーションモデルのみが開発されています。

上の図は、左側の要素がコントロールと呼ばれ、右側の要素がインジケーターと呼ばれる熱過負荷リレーVIのフロントパネルを示しています。

このフロントパネルには、マシンのさまざまなパラメータ値と周囲温度が表示されます。温度が安全限界（機械の周囲温度）を超えると、リレートリップを示します。周囲温度を超えた場合のリレーのトリップを下図に示します。

このVIのグラフィカルコードは、以下に示すようにブロック図に実装されています。ブロック図は、プロジェクトの実際の実装を表しています。ここで、温度上昇は、マシンの温度定数（1キロワットあたりの摂氏温度）に基づいて計算されます。

したがって、実際の温度と望ましい（安全な値の制限を設定）温度を比較するために、ブロック図で温度比較が行われました。電流センサーと温度センサーをDAQモジュールとともに使用してこのコードを実装し、マシンをリアルタイムで制御することもできます。

LabVIEWの自励式DCシャントジェネレータの負荷特性

これは、仮想電気機械研究所の基本的な電気プロジェクトの1つであり、ロードされたときの機械の特性を扱います。次の図は、コントロール、インジケーター、波形チャートで構成されるVIのフロントパネルを示しています。

端子電圧、界磁電流、および負荷電流（電機子および界磁抵抗を含む）は入力または制御として機能し、このデータから、電機子電流、電機子降下、および誘導電圧が下の図に示すように、ジェネレータが計算され、グラフと数値インジケータに表示されます。

このVIのソースコードを下の図に示します。この図では、さまざまな数学関数が入力パラメーターに基づいて出力パラメーターを決定します。ブロック図では、データ値の配列（太いオレンジ色の線で表されています）がさまざまな数学関数に渡されます。これらの関数は、結果の適切な配列を決定し、グラフと配列インジケーターに渡されます。

LabVIEWでのRLCシリーズ回路のシミュレーション

このプロジェクトは、RLC直列回路を実装し、LabVIEWソフトウェアを使用してその共振状態を決定します。 RLC直列回路は、発振回路、フィルター回路、ラジオ、テレビのチューニング回路などのチューニング回路で使用されます。

RLC直列回路では、誘導性リアクタンスが容量性リアクタンスと等しくなる周波数は、共振周波数と呼ばれます。共振周波数では、誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスが互いに打ち消し合い、インピーダンスが抵抗と等しくなるため、電流が最大値になります。

このステートメントは、以下のLabVIEWプロジェクトで証明されています。フロントパネルには、データ入力とデータ取得を担当するコントロールとインジケータがあります。

次の図は、ブロック図の直列RLC回路のグラフィカルコードを示しています。与えられた入力（インダクタンス、静電容量、電圧）に対して数学的な操作を実行することにより、誘導性リアクタンス、容量性リアクタンス、インピーダンス、電流などのパラメーターがブロック図で決定されます。 次のようにも読むことができます：

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