NI ELVIS (National Instruments Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite) – это комплект приборов компании National Instruments, предназначенный для построения лабораторных стендов в технических, физических и биологических лабораториях. На рис. 1.5 показан типовой комплект NI ELVIS, который содержит персональный компьютер с программой LabVIEW (1), специализированную плату ввода/вывода NI PCI-6251 (2), 68-штыръковый кабель серии Е (3), макетную плату NI ELVIS (4) и рабочую станцию NI ELVIS (5).
Комплект NI ELVIS используется совместно с программами, написанными в среде LabVIEW, что позволяет реализовать, так называемые, виртуальные приборы, обеспечивающие функциональные возможности следующих физических устройств: функциональный генератор; регулируемый источник питания; анализатор амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и фазочастотных характеристик (ФЧХ); цифровой мультиметр (вольтметр, амперметр); анализатор импеданса (комплексного сопротивления); осциллограф; анализатор вольт-амперных характеристик.
Рис. 1.5. Комплект приборов NI ELVIS
Передняя панель рабочей станции NI ELVIS показана на рис. 1.6.
Рис. 1.6. Рабочая станция NI ELVIS (вид спереди)
На передней панели рабочей станции NI ELVIS обозначены следующие элементы.
1) Индикатор включения питания рабочей станции (System Power), выключатель питания расположен на задней панели.
2) Кнопка включения/выключения питания макетной платы (Prototyping Board Power).
3) Переключатель Communications для изменения способа управления аппаратными средствами NI ELVIS (положение Normal – программное управление, положение Bypass – ручное управление).
4) Элементы управления регулируемыми блоками питания (Variable Power Supplies) – при ручном управлении (режим Manual) позволяют изменять отрицательное (от – 12 до 0 В) и положительное (от 0 до + 12 В) выходные напряжения с помощью ручек Voltage.
5) Элементы управления функциональным генератором (Function generator) – при ручном управлении (режим Manual) позволяют изменять форму (переключатель ), размах (ручка Amplitude) и частоту (ручки Coarse Frequency и Fine Frequency) генерируемого напряжения.
6) Разъемы цифрового мультиметра (DMM).
7) Разъемы осциллографа (Scope).
Макетная плата подключается к рабочей станции с помощью стандартного разъема PCI. На макетной плате размещают цепи, исследуемые в лабораторных работах. Макетная плата содержит контактные разъемы, через которые можно подключать к исследуемым цепям как виртуальные приборы, управляемые программой LabVIEW, так и внешние измерительные приборы, рассмотренные в предыдущих подразделах.
На рис. 1.7 показана макетная плата NI ELVIS с расположенными на ней электрическими цепями, характеристики которых исследуется в лабораторных работах. Для исключения влияния каскадов NI ELVIS на параметры исследуемых цепей на макетной плате размещены входные цепи, через которые напряжения с входа и выхода исследуемых цепей подаются на входы измерительных приборов NI ELVIS (ACH1 и ACH2). Входные цепи представляют собой два повторителя напряжения, реализованные на микросхеме AD823. Кроме того, входные цепи содержат два резистора сопротивлением 1 МОм (для исключения перегрузки повторителей и обеспечения нулевого напряжения на их входах при отсутствии входного напряжения) и два блокировочных конденсатора емкостью 100 нФ (для исключения влияния переменных напряжений на блок питания NI ELVIS).
Рис. 1.7. Макетная плата NI ELVIS
На макетной плате размещены исследуемые цепи, перечисленные ниже.
1) Гальванический элемент с резистивной нагрузкой R н. Для подключения нагрузки R н к гальваническому элементу необходимо замкнуть перемычку «вкл Rн ».
2) Четыре простейшие цепи: последовательные CR -, RC -, LR - и RL -цепи. Для подключения входа и выхода каждой из простейших цепей к измерительным приборам необходимо, во-первых, замкнуть пару соответствующих цепи перемычек «CR », «RC », «LR » или «RL », а во-вторых, замкнуть пару перемычек «ELVIS » или «Внешн ». Перемычки «ELVIS » позволяют подключить простейшую цепь к виртуальным измерительным приборам NI ELVIS, а перемычки «Внешн » – к разъемам «Вх » (BANANA A-B и BNC1) и «Вых » (BANANA С-D и BNC2). Разъемы «Вх » и «Вых » предназначены для подключения внешних измерительных приборов (SFG-2110, В7-38, В7-77 и GOS-620FG) соответственно к входу и выходу простейшей цепи.
3) Параллельный колебательный контур (КК). Для подключения колебательного контура к виртуальным измерительным приборам NI ELVIS необходимо, замкнуть пару перемычек «RLС ». При исследовании простого контура необходимо замкнуть перемычку «прост. », а при исследовании сложного контура – «сложн. ». Резисторы R 1 и R 2 служат для увеличения внутреннего сопротивления генератора, подключаемого к контуру. Перед исследованием контура необходимо выбрать значение дополнительного внутреннего сопротивления генератора, замкнув перемычку «R1 » или «R2 ».