Institutionen för elektroteknik 1999-03-23 Inledning Med hjälp av kan vi inte bara samla in och sända ut data via in/utkort monterade i datorn utan även kontrollera vanliga mätinstrument, som t ex multimetrar, funktionsgeneratorer och oscilloskop, under förutsättning att dessa instrument är försedda med lämpligt interface, dvs lämplig kommunikationsport. De vanligaste interfacen är serieport och GPIB-port (General Purpose Interface Port). Den senare är mer flexibel och vi skall därför koncentrera oss på denna och använda GPIB för att konfigurera en funktionsgenerator, dvs ställa in dess kurvform och signalnivåer. Vi skall dessutom konfigurera och samla in mätdata från en multimeter både via GPIB och voia serieporten samt lära oss att lagra dessa data till hårddisk på ett format som kalkylprogram som Excel förstår. Decimaltecken Vid kommunikation med instrument via GPIB eller via serieport överförs kommandon och data som textsträngar. För att kunna tolka decimaltal rätt måste man då hålla rätt på vilket decimaltecken (punkt eller komma) som används. Våra instrument är avsedda för en internationell marknad och det betyder att de använder decimalpunkt i stället för decimalkomma. Vi måste alltså ställa om vår applikation så att den använder denna standard. Vi kan göra detta på två sätt. Ett sätt är att gå in på Windows startmeny och starta Inställningar/Kontrollpanelen/Nationella inställningar och under fliken Tal ändra Decimaltecken till punkt. För att inställningen skall verka så måste startas om, däremot måste inte Windows startas om. Det andra sättet är att ändra decimaltecken inne i. Vi gör då en ändring som bara gäller inne i. Starta en applikation, ny eller gammal spelar ingen roll, gör menyvalet Edit/Preferences och gå in på rullgardinsmenyvalet Front Panel och stäng av Use localized decimal point. kommer då att ignorera inställningen i Windows kontrollpanel och använda decimalpunkt. CHALMERS LINDHOLMEN Sida 1 Institutionen för elektroteknik Sven Knutsson Box 8873 402 72 Göteborg Besöksadress: Hörselgången 4 Telefon: 031-772 57 27 Telefax: 031-772 57 31 E-post: svenk@ios.chalmers.se Web: www.ios.chalmsers.se/ svenk
GPIB GPIB är ett allmänt accepterat interface för att kommunicera mellan i första hand datorer och mätinstrument och standarden anger egentligen bara hur de överförda signalerna skall se ut elektriskt. Kommandon översänds som vanlig ASCII-kod och för att förenkla programmeringen har ett antal stora instrumenttillverkare kommit överens om ett språk för att tala med mätinstrumenten. Språket kalls SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments). Porten innehåller dessutom ett antal styrsignaler som via ett standardiserat protokoll kontrollerar överföringen via så kallad handskakning. Ett enkelt GPIB-system kan innehålla 15 enheter (en dator och 14 instrument). Seriekommunikation De flesta datorer har två serieportar som kan användas för kommunikation. På äldre datorer är den ena (COM1) oftast upptagen av musen men på nyare maskiner har musen en speciell anslutning (PS/2) varför båda portarna finns tillgängliga. Serieportarna är mera generella interface än vad GPIB-portarna är och de kan ha ett antal olika arbetsmoder som inte är så standardiserade viket gör dom lite svårare att använda. Vid överföringen kan man använda sig av styrkommandon som ingår i den vanliga dataströmmen (mjukvarustyrning, XON/XOFF) eller av styrsignaler via de kontrolledningar som ingår i interfacet (hårdvarustyrning, handskakning). Själva dataöverföringen är seriell och sker via en sändnings- och en mottagningsledare. Överföringshastigheten kan ställas in till ett antal fördefinierade värden som anges i Baud, vilket enklast kan tolkas som antalet överförda bitar per sekund. Vi måste också ange antalet bitar i varje ord, eventuell paritet och antalet stoppbitar. I kan vi konfigurera serieporten för ett antal olika överföringsmoder och valet av mod förutsätter studium av manualen för den enhet man vill kommunicera med. Mätkoppling Instrument och dator kopplas ihop via sina GPIB-interface och speciella GPIB-kablar. Funktionsgeneratorn ligger på GPIB-adress 10 medan multimetern har GPIB-adress 22. Laborationsuppgifter Hur ser GPIB-kommandon ut? Inled med att låta funktionsgeneratorn returnera aktuell konfigurering hos funktionsgeneratorn som en lång textsträng bara för att se hur en GPIB-sträng är uppbyggd. Konfigurering av funktionsgenerator Bygg upp en -koppling där vi via GPIB-interface kan ställa in en funktionsgenerators kurvform (sinus, fyrkant, triangel, ramp, brus eller likspänning), signalfrekvens, signalamplitud samt likspänningsnivå. Kurvform väljs via en ringkontroll medan frekvens, amplitud och likspänningsnivå väljs via vrid- eller skjutreglage. Se till att de olika inmatningsorganen har vettiga värden och områden från början. Sida 2
Konfigurering av multimeter Konfigurera multimetern så att den mäter likspänning. Insamling av mätdata via GPIB Bygg vidare på föregående uppgift genom att lägga till ett steg efter konfigureringen. I detta steg skall vi via en multimeter med GPIB-interface samla in ett antal mätvärden från samma mätkoppling (temperatur) som vi använde vid förra laborationstillfället. Antalet mätvärden samt tiden mellan två mätvärden anges via inmatningsrutor på frontpanelen. Mätresultatet visas fortlöpande via ett visarinstrument på frontpanelen och det totala resultatet samlas i en array efter mätningens slut. Lagra resultatet på kalkylarksformat Lagra den insamlade arrayen på ett format som kan förstås av kalkylprogram, i detta fall Excel. Använd en fildialog för att ange filnamn samt placering i biblioteksstrukturen. Ge t ex F:\LABVIEW som default lagringsbibliotek. Låt en omkopplare på frontpanelen avgöra om vi skall skapa en ny fil (eller skriva över en gammal) eller om data skall läggas till i slutet av en befintlig fil. Behandla resultatet i Excel Läs in mätresultatet i Excel och beräkna (inne i Excel) medelvärdet för mätserien samt rita kurva över mätserien. Insamling av mätdata via serieinterface Använd ytterligare en mutimeter för att via seriekommunikation samtidigt med ovanstående temperaturmätning mäta ljusstyrkan från samma koppling. Visa även detta mätresultat fortlöpande via visarinstrument. Skala resultaten Skala mätresultaten så att de blir i Celsius respektive µw/cm 2 Överför båda mätserierna till Excel Samla ihop de två mätserierna i en tvådimensionell array efter avslutad mätning och lagra denna array pä ett format som Excel förstår på samma sätt som ovan. Kontrollera resultatet inne i Excel. Referenser till kompendium GPIB... 182-197 Seriekommunikation... 197-199 Stränghantering... 127-136 Arrayfunktioner... 136-140 Sida 3
HP33120A Generator Quick Reference Front-Panel Menu Reference A: MODulation MENU 1: AM SHAPE väljer form på AM-modulerande vågform 2: AM SOURCE aktiverar eller deaktiverar intern AM-moduleringskälla 3: FM SHAPE väljer form på FM-modulerande vågform 4: BURST CNT anger antalet perioder per burst (1 50000) 5: BURST RATE anger burstfrekvens (i Hz) för intern burstkälla 6: BURST PHAS anger en bursts startfas (-360 - + 360 grader) 7: BURST SRC väljer intern eller extern gate för burstmodulation 8: FSK FREQ anger hoppfrekvensen vid FSK 9: FSK RATE anger FSK-förhållandet mellan bärvåg och FSK-frekvens 10: FSK SRC anger intern eller extern källa för FSK-förhållandet B: SWP (sweep) Mode 1: START F anger startfrekvens (i Hz) för svepet 2: STOP F anger stoppfrekvens (i Hz) för svepet 3: SWP TIME anger repetiotionstid (i sekunder) för svepet 4: SWP MODE väljer linjärt eller logaritmiskt svep C: EDIT MENU 1: NEW ARB initierar ny arbitrary vågform eller laddar angiven vågform 7: DELETE raderar angiven vågform D: SYStem MENU 1: OUT TERM väljer utimpedans (50 Ω eller högimpedans) 2: POWER ON anger om generatorn skall starta med senaste konfigurering 3: ERROR hämtar fel från felkön (upp till 20 fel) 4: TEST utför fullständig självtest 5: COMMA anger om tusental skall delas av med komma 6: REVISION visar programvarans versionsnummer Sida 4
E: Input/Output MENU 1: HPIB ADDR anger GPIB-adress (0 30) 2: INTERFACE väljer GPIB- eller RS232-interface 3: BAUD RATE anger överföringshastighet vid seriekommunikation 4: PARITY anger jämn, udda eller ingen paritet vid seriekommunikation 5: LANGUAGE visar interfacespråket SCPI F: CALibration MENU 1: SECURED generatorn är skyddad mot kalibrering 3: CAL COUNT anger antalet gånger generatorn har kalibrerats 4: MESSAGE läser kalibreringssträng (max 11 tecken) GPIB-kommandon The APPLy Commands APPLy :SINusoid [<frekvens> [,<amplitud> [,<offset>]]] :SQUare [<frekvens> [,<amplitud> [,<offset>]]] :TRIangle [<frekvens> [,<amplitud> [,<offset>]]] :RAMp [<frekvens> [,<amplitud> [,<offset>]]] :NOISe [<frekvens DEF> [,<amplitud> [,<offset>]]] :DC [<frekvens DEF> [,<amplitud> [,<offset>]]] APPLy? Output Configuration Commands FUNCtion:SHAPe {SIN SQU TRI RAMP NOIS DC USER} FUNCtion:SHAPe? FREQuency {<frekvens> MIN MAX} FREQuency? [MIN MAX] Sida 5
VOLTage {<amplitud> MIN MAX} VOLTage? [MIN MAX] VOLTage:OFFSet {<offset> MIN MAX} VOLTage:OFFSet? [MIN MAX] VOLTage:UNIT {VPP VRMS DBM DEF} VOLTage:UNIT? OUTPut:LOAD {50 INF MIN MAX} OUTPut:LOAD? OUTPut:SYNC {OFF ON} OUTPut:SYNC? Modulation Commands AM:DEPTh {<modulationsgrad i procent> MIN MAX} AM:DEPTh? [MIN MAX] AM:INTernal:FUNCtion {SIN SQU TRI RAMP NOIS USER} AM:INTernal:FUNCtion? AM:INTernal:FREQuency {<frekvens> MIN MAX} AM:INTernal:FREQuency? [MIN M>X] AM:SOURce {BOTH EXT} AM:SOURce? AM:STATe {OFF ON} AM:STATe? FM:DEViation {<maximal avvikelse i Hz> MIN MAX} FM:DEViation? [MIN MAX] FM:INTernal:FUNCtion {SIN SQU TRI RAMP NOIS USER} FM:INTernal:FUNCtion? FM:INTernal:FREQuency {<frekvens> MIN MAX} FM:INTernal:FREQuency? [MIN MAX] FM:STATe {OFF ON} FM:STATe? BM:NCYCles {<# perioder> MIN MAX} BM:NCYCles? [MIN MAX] BM:PHASe {<grader> MIN MAX} BM:PHASe? [MIN MAX] BM:INTernal:RATE {<frekvens> MIN MAX} BM:INTernal:RATE? [MIN MAX] BM:SOURce {INT EXT} BM:SOURce? BM:STATe {OFF ON} BM:STATe? Sida 6
FSK Commands FSKey:FREQuency {<frekvens> MIN MAX} FSKey:FREQuency? [MIN MAX] FSKey:INTernal:RATE {{<frekvens> MIN MAX} FSKey:INTernal:RATE? [MIN MAX] FSKey:SOURce {INT EXT} FSKey:SOURce? FSKey:STATe {OFF ON} FSKey:STATe? Sweep Commands FREQuency:STARt {<frekvens> MIN MAX} FREQuency:STARt? [MIN MAX] FREQuency:STOP {<frekvens> MIN MAX} FREQuency:STOP? [MIN MAX] SWEep:SPACing {LIN LOG} SWEep:SPACing? SWEep:TIME {<sekunder> MIN MAX} SWEep:TIME? [MIN MAX] SWEep:STATe {OFF ON} SWEep:STATe? Arbitrary Waveform Commands FUNCtion:USER {<namn på vågform> VOLATILE} FUNCtion:USER? FUNCtion:SHAPe USER FUNCtion:SHAPe? DATA VOLATILE, <värde>,<värde>,... DATA:DAC VOLATILE, {<binärt block> <värde>,<värde>,...} DATA:ATTRibute:AVERage? [<namn på vågform >] DATA:ATTRibute:CFACtor? [<namn på vågform >] DATA:ATTRibute:POINts? [<namn på vågform >] DATA:ATTRibute:PTPeak? [<namn på vågform >] DATA:CATalog? Sida 7
DATA:COPY <namn på destinationsvågform> [,VOLATILE] DATA:DELete <namn på vågform> DATA:DELete:ALL DATA:NVOLatile:CATalog? DATA:NVOLatile:FREE? FORMat:BORDer {NORMal SWAPped} FORMat:BORDer? System-Related Commands DISPlay {OFF ON} DISPlay? DISPlay:TEXT < textsträng > DISPlay:TEXT? DISPlay:TEXT:CLEar SYSTem:BEEPer SYSTem:ERRor? SYSTem:VERSion? *IDN? *RST *TST? *SAV {0 1 2 3} *RCL {0 1 2 3} Triggering Commands TRIGger:SOURce {IMM EXT BUS} TRIGger:SOURce? *TRG Status Reporting Commands SYSTem:ERRor? Sida 8
*CLS *ESE <aktiveringsvärde> *ESR? *OPC *OPC? *PSC {0 1} *PSC? *SRE <aktiveringsvärde> *SRE? *STB? *WAI Calibration Commands CALibration? CALibration:COUNt? CALibration :SECure:CODE <ny kod> :SECure:STATe {OFF ON},<kod> :SECure:STATe? CALibration:SETup <0 1 2 3... 84> CALibration:SETup? CALibration:STRing < sträng > CALibration:STRing? CALibration:VALue <värde> CALibration:VALue? Sida 9
HP34401A Multimeter Quick Reference Front-Panel Menu Reference A: MEASure MENU 1: AC FILTER väljer långsamt, medium eller snabbt AC-filter 2: CONTINUITY sätter nivå för kontinuitetstestens summer (1 1000 Ω) 3: INPUT R anger ingångsresistans för spänningsmätningen 4: RATIO FUNC aktiverar dcv:dcv-kvotfunktionen 5: RESOLUTION anger mätningens upplösning B: MATH MENU 1: MIN-MAX läser lagrat max, min, medelvärde och antal mätningar 2: NULL VALUE läser eller sätter referensvärde (null value) 3: DB REL läser eller sätter värdet lagrat i db-relativregistret 4: DBm REF R väljer referensresistansvärde för dbm-mätning 5: LIMIT TEST aktiverar eller deaktiverar gränstest 6: HIGH LIMIT sätter övre nivån för gränstest 7: LOW LIMIT sätter undre nivån för gränstest C: TRIGger MENU 1: READ HOLD anger hållfunktionens känslighetsband 2: TRIG DELAY anger en fördröjning före mätning 3: N SAMPLES anger antalet sampel per trigger D: SYStem MENU 1: RDGS STORE aktiverar eller deaktiverar läsning från minne 2: SAVED RDGS återläser mätvärden från minne (max 512 läsningar) 3: ERROR hämtar fel från felkön (upp till 20 fel) 4: TEST utför fullständig självtest 5: DISPLAY aktiverar eller deaktivear frontpaneldiplayen 6: BEEP aktiverar eller deaktiverar summern 7: COMMA anger om tusental skall delas av med komma 8: REVISION visar programvarans versionsnummer Sida 10
E: Input/Output MENU 1: HP-IB ADDR anger GPIB-adress (0 31, 31 = talk only 2: INTERFACE väljer GPIB- eller RS232-interface 3: BAUD RATE anger överföringshastighet vid seriekommunikation 4: PARITY anger jämn, udda eller ingen paritet vid seriekommunikation 5: LANGUAGE väljer interfacespråk (SCPI, HP 3478 eller Fluke 8840/42) F: CALibration MENU 2: SECURED generatorn är skyddad mot kalibrering 5: CAL COUNT anger antalet gånger generatorn har kalibrerats 6: MESSAGE läser kalibreringssträng (max 11 tecken) GPIB-kommandon Measurement Configuration Commands MEASure :VOLTage:DC? {<område> MIN MAX DEF}, :VOLTage:DC:RATio? {<område> MIN MAX DEF}, :VOLTage:AC? {<område> MIN MAX DEF}, :CURRage:DC? {<område> MIN MAX DEF}, :CURRage:AC? {<område> MIN MAX DEF}, :RESistance? {<område> MIN MAX DEF}, :FRESistance? {<område> MIN MAX DEF}, :FREQuency? {<område> MIN MAX DEF}, :PERiod? {<område> MIN MAX DEF}, :CONTinuity? :DIODe? Sida 11
CONFigure :VOLTage:DC {<område> MIN MAX DEF}, :VOLTage:DC:RATio {<område> MIN MAX DEF}, :VOLTage:AC {<område> MIN MAX DEF}, :CURRage:DC {<område> MIN MAX DEF}, :CURRage:AC {<område> MIN MAX DEF}, :RESistance {<område> MIN MAX DEF}, :FRESistance {<område> MIN MAX DEF}, :FREQuency {<område> MIN MAX DEF}, :PERiod {<område> MIN MAX DEF}, :CONTinuity :DIODe [SENSe:] FUNCtion: VOLTage:DC FUNCtion: VOLTage:DC:RATio FUNCtion: VOLTage:AC FUNCtion: CURRent:DC FUNCtion: CURRent:AC FUNCtion: RESistance FUNCtion: FRESistance FUNCtion: FREQuency FUNCtion: PERiod FUNCtion: CONTinuity FUNCtion: DIODe [SENSe:] VOLTage:DC:RANGe {<område> MIN MAX DEF} VOLTage:AC:RANGe {<område> MIN MAX DEF} CURRent:DC:RANGe {<område> MIN MAX DEF} CURRent:AC:RANGe {<område> MIN MAX DEF} RESistence:RANGe {<område> MIN MAX DEF} FRESistsnce:RANGe {<område> MIN MAX DEF} FREQuency:VOLTage:RANGe {<område> MIN MAX DEF} PERiod:VOLTage:RANGe {<område> MIN MAX DEF} Sida 12
[SENSe:] VOLTage:DC:RANGe:AUTO {OFF ON} VOLTage:AC:RANGe:AUTO {OFF ON} CURRent:DC:RANGe:AUTO {OFF ON} CURRent:AC:RANGe:AUTO {OFF ON} RESistence:RANGe:AUTO {OFF ON} FRESistsnce:RANGe:AUTO {OFF ON} FREQuency:VOLTage:RANGe:AUTO {OFF ON} PERiod:VOLTage:RANGe:AUTO {OFF ON} [SENSe:] VOLTage:DC:RESolution {<upplösning> MIN MAX} VOLTage:AC:RESolution {<upplösning> MIN MAX} CURRent:DC:RESolution {<upplösning> MIN MAX} CURRent:AC:RESolution {<upplösning> MIN MAX} RESistance:RESolution {<upplösning> MIN MAX} FRESistance:RESolution {<upplösning> MIN MAX} [SENSE:] VOLTage:DC:NPLCycles {0.02 0.2 1 10 100 MIN MAX} CURRent:DC:NPLCycles {0.02 0.2 1 10 100 MIN MAX} RESistance:NPLCycles {0.02 0.2 1 10 100 MIN MAX} FRESistance:NPLCycles {0.02 0.2 1 10 100 MIN MAX} [SENSE:] FREQuency:APERture {0.01 0.1 1 MIN MAX} PERiod:APERture {0.01 0.1 1 MIN MAX} [SENSE:]DETector:BANDwidth {3 20 200 MIN MAX} [SENSE:]ZERO:AUTO {OFF ONCE ON} INPut:IMPedance:AUTO {OFF ON} ROUTe:TERMinals? Math Operation Commands CALCulate: :FUNCtion [{NULL DB DBM AVERage LIMit} :STATe {OFF ON} CALCulate :AVERage:MINimum? :AVERage:MAXimum? :AVERage:AVERage? :AVERage:COUNt? CALCulate:NULL:OFFSet {<värde> MIN MAX} Sida 13
CALCulate:DB:REFerence {<värde> MIN MAX} CALCulate:DBM:REFerence {<värde> MIN MAX} CALCulate :LIMit:LOWer {<värde> MIN MAX} :LIMit:UPPer {<värde> MIN MAX} DATA:FEED RDG_STORE { CALCULATE } Triggering Commands INITiate READ? TRIGger :COUNt {<värde> MIN MAX INFinite} :DELay {<sekunder> MIN MAX} :DELay:AUTO {OFF ON} :SOURce {BUS IMMediate EXTernal} SAMPle:COUNt {<värde> MIN MAX} System-Related Commands FETCh? READ? DATA:FEED RDG_STORE { CALKCULATE } DATA:POINts? DISPlay {OFF ON} DISPlay:TEXT < textsträng > DISPlay:TEXT:CLEar SYSTem:BEEPer SYSTem:BEEPer? {OFF ON} SYSTem:ERRor? SYSTem:VERSion? Sida 14
*RST *TST? *IDN? RS-232 Interface Commands SYSATem :LOCal REMote RWLock TRIGger:SOURce {IMM EXT BUS} TRIGger:SOURce? IEEE-488.2 Common Commands *CLS *ESE <aktiveringsvärde> *ESE? *ESR? *IDN? *OPC *OPC? *PSC {0 1} *PSC? *RST *SRE {aktiveringsvärde} *SRE? *STB? *TRG *TST? Sida 15
Status Reporting Commands SYSTem:ERRor? STATus :QUEStionable:ENABle <värde> :QUEStionable:ENABle? :QUEStionable:EVENt? STATus :PRESet *CLS *ESE <aktiveringsvärde> *ESE? *ESR? *OPC *OPC? *PSC {0 1} *PSC? *SRE <aktiveringsvärde> *SRE? Sida 16