Сарафанов А.В. Компьютерные технологии в приборостроении

2. РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Лабораторная работа № 4 Разработка виртуального измерительного прибора с применением технологий National Instruments



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -31-

13. Выбрать канал АО0, на экране отобразятся опции вывода аналого-

вых сигналов (рис. 2.15

).

Рис. 2.15. Настройка опций вывода

14. Нажать кнопку ОК.

15. Соединить на блок-диаграмме вход data экспресс-ВП DAQ-Assistant

с выходом sine экспресс-ВП Simulate Signal (рис. 2.16

).

Рис. 2.16. Блок-диаграмма генератора сигналов на основе платы сбора данных

2. РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Лабораторная работа № 4 Разработка виртуального измерительного прибора с применением технологий National Instruments



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -32-

16. Сохранить новый виртуальный прибор.

17. Разместить на одной блок-диаграмме разработанные блок-

диаграммы осциллографа и анализатора спектра.

18. Разместить на данной блок-диаграмме генератора сигналов экс-

пресс-ВП DAQ-Assistant.

19. Щелкнуть на Analog Input (аналоговый ввод) и выбрать Voltage (на-

пряжение). На экране появится список каналов аналогового ввода плат уст-

ройств, установленных на ПЭВМ (рис. 2.17

).

.

Рис. 2.17. Список каналов ввода

20. Выбрать канал АI0. На экране отобразятся опции ввода аналоговых

сигналов (рис. 2.18

).

21. Нажать кнопку ОК.

22. Соединить на блок-диаграмме выход data экспресс-ВП DAQ-

Assistant с входом индикаторов ваших приборов.

23. Запустить оба ВП на непрерывное исполнение (Run Continuously),

используя инструментальную панель. На экране измерительных приборов

должны отображаться результаты измерения сигнала, генерируемого платой

сбора данных (рис. 2.19

).

2. РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Лабораторная работа № 4 Разработка виртуального измерительного прибора с применением технологий National Instruments



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -33-

Т

р

е

б

о

в

а

н

и

я

к

о

ф

о

р

м

л

е

н

и

ю

о

т

ч

е

т

а

п

о

л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

о

й

р

а

б

о

т

е

Отчет должен быть подготовлен в ви

де файла, сформированного в ре-

дакторе MS Word, и содержать следующие обязательные разделы: цель и за-

дачи лабораторной работы, задание для выполнения лабораторной работы,

краткую информацию о порядке выполнения лабораторной работы, описание

результатов выполнения лабораторной работы.

Рис. 2.18. Настройка опций ввода

Описание результатов лабораторной работы должны содержать:

• часть 1: копии экранов разработанных блок-диаграмм (с описанием)

виртуальных приборов, копии экранов лицевых панелей разработанных вир-

туальных приборов;

• часть 2: копию экрана блок-диаграммы, содержащей связь разрабо-

танных ВП с платой сбора данных, а также копии экранов с результатами

эксперимента.

2. РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Лабораторная работа № 4 Разработка виртуального измерительного прибора с применением технологий National Instruments



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -34-

Рис. 2.19. Результаты эксперимента

К

о

н

т

р

о

л

ь

н

ы

е

в

о

п

р

о

с

ы

1. Какие измерительные преобразователи (датчики) используются для

измерения следующих физических величин: температура, свет, звук, сила,

давление, местоположение, поток жидкости?

2. Какова разрешающая способность АЦП с входным динамическим

диапазоном ±10 В, разрядностью 16 и 18 бит?

3. Каков критерий выбора частоты дискретизации (оциф

ровки) вводи-

мого сигнала?

4. Что такое среднеквадратическое, среднее и средневыпрямленное

значения переменного напряжения?

5. Сигнал какой максимальной частоты можно сгенерировать при по-

мощи плат сбора данных M-6221 и M-6251?



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -35-

3

.

П

Р

О

Е

К

Т

И

Р

О

В

А

Н

И

Е

П

Е

Ч

А

Т

Н

Ы

Х

П

Л

А

Т

Лабораторные работы № 5–7

направлены на приобретение студентами

навыков работ в области топологического проектирования печатных плат

(ПП) при помощи современных автоматизированных систем.

Математические и методические аспекты автоматизированного проек-

тирования ПП подробно изложены в [12

].

Л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

а

я

р

а

б

о

т

а

№

5

С

о

з

д

а

н

и

е

п

р

о

е

к

т

а

в

с

и

с

т

е

м

е

A

L

T

I

U

M

D

E

S

I

G

N

E

R

Ц

е

л

ь

л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

о

й

р

а

б

о

т

ы

Целью лабораторной работы является приобретение навыков в проек-

тировании печатных плат при помощи стандартных систем.

З

а

д

а

ч

и

л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

о

й

р

а

б

о

т

ы

Основной задачей лаборат

орной работы является освоение системы

сквозного проектирования ПП Altium Designer в части создания проекта ПП для

дальнейшего решения задач размещения ЭРЭ и трассировки печатного монта-

жа.

К

р

а

т

к

и

е

т

е

о

р

е

т

и

ч

е

с

к

и

е

с

в

е

д

е

н

и

я

Си

стема Altium Designer представляет собой специализированную про-

граммную среду для полного цикла проектирования печатных плат – от базо-

вой концепции до подготовки к производству [13

].

Ядро системы Altium Designer, разработанное компанией Altium, пред-

ставляет собой модульную среду проектирования Design Explorer, к которой

подключаются все стандартные модули. Открытая архитектура системы по-

зволяет пользователю самостоятельно обновлять функционал системы.

Минимально возможная конфигурация компьютера для установки и

запуска системы Altium Designer 6.6: процессор Pentium III с тактовой часто-

той 2 ГГц; оперативная память 512 Мб; графический адаптер SVGA с видео-

памятью 16 Мб; привод CD-ROM; сво

бодное пространство на жестком диске

не менее 4 Гб; манипулятор типа «мышь». Минимально допустимые версии

ОС: Windows 2000; SP2$; Windows XP SP1.

Система Altium Designer содержит несколько подпрограмм-менеджеров.

Менеджер ввода проектов (Projects) позволяет редактировать докумен-

ты и проекты, в нём отображаются все начатые проекты разделами, а в них

находятся созданные или открытые документы. Для обеспечения св

язи доку-

ментов их необходимо переносить в один проект.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 5 Создание проекта в системе ALTIUM DESIGNER



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -36-

Менеджер схемотехнических библиотек (SCH Library) позволяет: на-

ходить элемент по маске; производить действия над компонентами и выпол-

нять функции «Добавить» (Add), «Разместить» (Place), «Удалить» (Delete),

«Редактировать» (Edit).

Менеджер библиотек посадочных мест (PCB Library) позволяет найти

компонент по маске.

Менеджер подключенных библиотек (Libraries) позволяет открывать

список доступных библиотек (Libraries…), производить поиск библиотек

(Search…) и неп

осредственно размещать (Place) ЭРЭ на схеме или

топологии ПП.

Проект Altium Designer [13

] является текстовым файлом с расширени-

ем, например PrjPCB, который представляет собой специальный служебный

файл. Он содержит ссылки на все используемые в проекте документы, обес-

печивающие доступ к ним в рамках среды проектирования Design Explorer, а

также необходимые установки для работы: настройки печати, настройки

листа ПП, вывода CAM-файлов и т. д.

Документы, находящиеся вне проекта, называются «свободными» – Free

Documents. Добавление в проект ссылки на такой документ, например на лист

принципиальной схемы, означает добавление этого документа в проект. После

компиляции проекта становится возможной его верификация и синхронизация,

что позволяет оперативно использовать одну информацию в разных редакторах.

Таблица 3.1

Принятые сокращения множителей

Обозначение

Множитель

Обозначение

Множитель

Полное Сокращенное Полное Сокращенное

Терра T

12

10

Мили m

3

10

−

Гига G

9

10

Микро u или (µ)

6

10

−

Мега Meg

6

10

Нано n

9

10

−

Кило K

3

10

Пико p

12

10

−

Mil Mil

6

2,54 10

−

⋅

Фемто f

15

10

−

Принципиальная схема представляет собой набор условно графических

обозначений ЭРЭ и связей между ними. После создания принципиальной схе-

мы Altium Designer позволяет провести схемотехническое моделирование бу-

дущего прибора. Для этого надо правильно задать множитель номинала дис-

кретного компонента (резистора, конденсатора, катушки индуктивности). Для

обозначения таких элементов в системе Altium Designer используют сокраще-

ния, перечень которых при

веден в табл. 3.1.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 5 Создание проекта в системе ALTIUM DESIGNER



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -37-

З

а

д

а

н

и

е

д

л

я

в

ы

п

о

л

н

е

н

и

я

л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

о

й

р

а

б

о

т

ы

В качестве задания преподавателем выдается студенту схема электри-

ческая принципиальная прибора в целом или его функционального узла, ее

(его) энергетически

е и частотные характеристики, а также класс точности из-

готовления печатной платы. Как один из вариантов исходных данных может

выступать схема электрическая принципиальная прибора, а также результаты

ее анализа, полученные в рамках выполнения лабораторной работы № 2

.

П

о

р

я

д

о

к

в

ы

п

о

л

н

е

н

и

я

л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

о

й

р

а

б

о

т

ы

1. Запустить программу Altium Designer.

2. Создат

ь проект печатной платы (рис. 3.1

): File > New > Project >

> PCB Project.

Рис. 3.1. Создание проекта

3. Сохранить проект под индивидуальным именем. Для этого необхо-

димо правой кнопкой манипулятора «мышь» на иконке созданного проекта в

панели управления во вкладке Project выбрать позицию Save Project A. В

стандартном окне проводника Windows необходимо указать путь хранения

проекта и присвоить ему имя. В рассматриваемом примере – «Усилитель

НЧ» (рис. 3.2

).

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 5 Создание проекта в системе ALTIUM DESIGNER



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -38-

Рис. 3.2. Altium Designer – сохранение проекта

4. Добавить лист принципиальной схемы в проект (рис. 3.3

)

File > New > Schematic. На рабочем столе появится пустой лист принципи-

альной схемы (автоматически добавиться в проект с именем по умолчанию

Sheet1.SchDoc), а интерфейс системы Altium Designer переключится в редак-

тор принципиальных схем.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 5 Создание проекта в системе ALTIUM DESIGNER



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -39-

Рис. 3.3. Добавление листа принципиальной схемы в проект

5. Сохранить лист принципиальной схемы аналогично процедуре 3

или

File > Save As. Для примера присвоить листу имя «Усилитель НЧ».

6. Настроить параметры листа принципиальной схемы в соответствии с

принятыми по ЕСКД условными графическими обозначениями ЭРЭ на

принципиальных электрических схемах.

7. Выполнить команду меню Design > Document Option. Откроется диа-

логовое окно Document Option (рис. 3.4

), в котором настраиваются размер

листа и шаг координатной сетки.

Рис. 3.4. Фрагмент окна Document Options

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 5 Создание проекта в системе ALTIUM DESIGNER



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -40-

8. Перейти на вкладку Units, выбрать метрическую систему единиц, ус-

тановив «флажок» в соответствующей позиции.

9. Вернуться на вкладку Sheet Options. Установить значения видимой

сетки Visible Grid и дискретности перемещения курсора Shap Grid равными

2,5 мм, значение дискретности поля схемы электрической принципиальной

Electrical Grid равным 1мм.

10. Активизировать кнопку ОК для сохранения всех настроек. Для ото-

бражения всего листа схемы электрической принципиальной в окне редакто-

ра схем выполнить команду View > Fit

Document (горячие клавиши V, D).

11. Сохранить результат с помощью команды File > Save (горячие кла-

виши F, S).

12. Сформировать схему электрическую принципиальную (процедуры

13–21 данной работы), выбрать компоненты в библиотеках системы. При от-

сутствии компонента в стандартных библиотеках Altium Designer необходи-

мо создание его интегрированной библиотеки.

Пример – схема усилителя звуковых частот (рис. 3.5

).

R1

1М

R2

22k

C2

0,1

+

C4

100,0

+Епит

-Епит

Вход

R3

20k

R4

1k

+

C6

22,0

R5

1

C7

0,22

BA1

4/8 Ом

4

1

2

+

C3

0.1

C5

100,0

C1

2,2

DA1

LM1875

Рис. 3.5. Схема электрическая принципиальная 20-ваттного усилителя звуковых частот

Сарафанов А.В. Компьютерные технологии в приборостроении

Подождите немного. Документ загружается.