AC-723 – MÉTODOS EXPERIMENTAIS PARA TURBINA A GÁS – aulas 24-27

1. AC-723 – MÉTODOS EXPERIMENTAIS PARA TURBINA A GÁS – aulas 24-27 Prof.(a) Cristiane Martins Instituto Tecnológico de Aeronáutica Divisão de Eng. Aeronáutica / Dept. de Propulsão 10/2010

2. Mapa do Curso Introdução ao LabVIEW Arrays, Graphs, & Clusters Criar, Editar, & Debugar uma VI Local Variable & Property Node Case & Sequence Structures e Formula Nodes Criar SubVI Data Acquisition & Waveforms Loops & Charts Strings & File I/O Projeto VI

3. Introdução ao LabView Semana 11–aula 11 Revisão – Assunto a tratar PROJETO AQUISIÇÃO DE DADOS

4. Projetos - • Cada grupo deverá fazer apresentação em classe dos passos e da VI construída. • Todos os projetos serão testados no Laboratório. • Três projetos – dois com maior dificuldade. • Seleção dos alunos foi de acordo com a dificuldade do projeto – alunos com maior facilidade projetos com maior dificuldade.

5. Projeto 1 – Motor Foguete • Parte 1 – Previsão de comportamento do motor • Parte 2 – Aquisição de dados

6. Projeto 1 – Motor Foguete • Frederico Della Bidia • Bruno Goffert • André Fernando • Ana Maria • Lincoln Tolomelli

7. Projeto 2 – Turbina a Gás • Parte 1 – Aquisição de dados • Parte 2 - Controle da turbina

8. Projeto 2 – Turbina a Gás • Eduardo Maiello • Bruno Machado • Bruno Goulart • Jocicley Jamaguiva • Alexandre Damião

9. Projeto 3 – Temperatura estática • Parte 1 – Equacionar o problema • Parte 2 – Aquisição de dados

10. Projeto 3 - Temperatura estática • Daniel Yiuji • Lina Augusta • Juliana Mara • Andrei Silva Souza

11. Topo - abaixo Base- subida Planejamento e Projeto Processo Teste & Ajuste Final Definir Projeto Feedback Fluxograma Integrar SubVIs no Projeto Implementar Nodes como VIs Teste SubVIs

12. Arquitetura Simples VI • VI que produz resultados quando roda • Nenhuma opção de “start” ou “stop” • Adequado para testes de lab, cálculos • Exemplo: Convert C to F.vi

13. Arquitetura Geral VI • Três passos principais • Startup • Main application • Shutdown

14. Arquitetura com Loops Paralelos • Vantagens • Manuseio simultâneo de processos múltiplos independentes • Desvantagens • Sincronização • Troca de dados

15. Arquitetura com Multiplos ‘Cases’ • Vantagens • Sincronização e troca de dados simplificadas • Desvantagens • Loop pode ser grande demais e dificultar visualização • Manuseio de um evento pode bloquear outros eventos • Todos os eventos são manuseados a mesma taxa

16. Arquitetura Máquina de Estado ‘State Machine Architecture’ States: 0: Startup 1: Idle 2: Event 1 3: Event 2 4: Shutdown • Vantagens • Pode ir para qualquer estado a partir de um outro • Fácil de modificar e debugar • Desvantagens • Pode perder eventos se ambos ocorrem ao mesmo tempo

17. State Machine • Cada estado em um ‘State Machine’ faz algo único e chama outros estados. Estado de comunicação depende de alguma condição ou sequência. Para variar o diagrama de estado no LabVIEW, preciso as seguintes infraestruturas: • While loop – continuamente executa os vários estados • Case structure – cada caso contém código a ser executado para cada estado • Shift register – contém informação de estado de transição • Transition code – determina o próximo estado na sequência

18. Um diagrama de estados representa um estado de máquina. Estados de um estado de máquina são ativos ou passivos. Somente um estado está ativo em determinado tempo. O estado de máquina sempre parte de um estado particular definido como estado inicial e finaliza (pára) após o estado final.

19. Associado com um estado pode existir uma ou mais ações. Uma ação pode ser uma ação de controle executada por um controlador. Ações podem ser listadas como abaixo: • Estado 1 ações: • Acão 1: Valvula V1 is open; • Acão 2: Motor M1 runs; • Estado 2 ações: • Ação 1: Valvula V1 is closed; • Ação 2: Aquecedor H1 is on;

20. Ações para dado estado pode ser listadas em uma caixa fixada ao simbolo do estado, como mostra a Fig. ou de forma mais detalhada, dependendo da complexidade do programa.

21. Máquina de estado é uma estrutura conveniente do LabVIEW onde uma case construct where a case structure está contida em while loop. Execução de cases (em particular) na estrutura é determinada pela saída proveniente de um of particular cases in the structure is determined by the output from the previous case (or in the instance of the first execution) by the control selector input. • Controle da ordem de execução de case é através do uso de shift register. The control of the order of case execution is controlled through the use of a shift register. By wiring the output from one case as the determinate to the subsequent case (wiring to the shift register on the right hand side) and wiring the input to the case selector from the left hand side shift register, operations can be ordered according to which state is executed.

22. Exercise 1-3 on Page 1-22Students examine the Timed While Loop and State Machine template VIs.Approximate time to complete: 20 min.

23. RESUMO • O processo de construção de uma aplicação pode ser dividido em três fases — planejamento, implementação e testes • Ao planejar, assegure que máxima informação possível sobre a aplicação • Faça fluxogramas • Planeje a hierárquia de seu projeto • Implemente sub componentes com subVIs onde for possível • Desenvolva cada subVI e teste • Combine todas as subVIs na aplicação completa • Use técnica de masuseio de erros • As arquiteturas mais comuns de VIs são Simples, Geral, Parallel While Loops, Multiple Cases, e State Machine

24. Data Acquisition • A. Sobre placa de aquisição plug-in (DAQ). • B. Sobre organização das DAQ VIs. • C. Como adquirir e mostrar sinais analógicos • D. Como adquirir dados de múltiplos canais analógicos

25. INFORMAÇÃO • Representação da informação • QUAL? • Números, caracteres, imagem e som. • COMO? • Analógica ou digital. • Analógica • Os números são representados por medidas de grandezas físicas por ex. intensidade da corrente elétrica, valor de flutuação de pressão. • Digital • Números representados por uma sequência de dígitos. Por exemplo, base de numeração binária.

26. Tipos de dados

27. Sequência

28. Instale e configure seu hardware Aprenda conceitos básicos de aquisição de dados Siga para sua aplicação específica Veja exemplos de aplicação do LabVIEW Aprenda como debbugar sua aplicação Passos a seguir antes de rodar sua aplicação

29. Sequência de ligações Símbolos DAQ board

30. Visão Geral • Bibliotecas DAQ suportam todas placas DAQ • LabVIEW usa o softaware NI-DAQ driver • Placas DAQ para: • Analog I/O • Digital I/O • Counter/timer I/O • Componentes sistema aquisição de dados

31. 16-Bit Versus 3-Bit Resolution (5kHz Sine Wave) 10.00 111 8.75 16-bit 110 7.50 101 6.25 3-bit Amplitude (volts) 100 5.00 011 3.75 010 2.50 001 1.25 000 0 | | | | | 0 50 100 150 200 Time (ms) Considerações sobre Entrada Analógica • • Range (Faixa) • Ganho • Single-Ended vs. Differential • Resolução

32. Considerações sobre entradas analógicas Não basta simplesmente você dizer ‘quero medir tensão’, você deve definir que tipo de sinal você tem • O sinal analógico pode ser dividido em três categorias:- DC • Domínio do tempo • Domínio da frequência

33. Quão rápida a amostragem? • Taxa de • amostragem • Média Amostragem adequada Aliased devido a subamostragem

34. Sinal de referência • Sinais podem vir em duas formas: referenced e non-referenced. • Muitas vezes fontes referenciadas são ditais sinais aterrados ou grounded signals, e fontes não referenciadas são chamadas floating signals. Grounded Signal Source Floating Signal Source

35. Limites do sinal • Ajuste de limites são os valores máximo e mínimos do sinal que você quer medir. Um ajuste preciso permite que o ADC use mais divisões digitais para representar o sinal. Figura mostra um exemplo desta teoria. Usando ADC de 3 bits e um device que permite ajuste entre 0 e 10 volts. Observe efeito de ajuste entre 0 e 5 volts e 0 e 10 volts. Com um limite ajustado de 0 a 10 volts, o ADC usa somente 4 das 8 divisões na conversão. Mas usando 0 a 5 volts, o ADC agora tem acesso a todas as 8 divisões digitais. Isto torna a representação digital mais precisa.

36. 1 0 2 0 = 2 . 4 m V = 4 . 8 m V 1 2 1 2 1 * 2 1 * 2 Limites do sinal – largura de código • Largura de código: Quanto menor a largura de código mais preciso será a representação do sinal ****Se seu sinal é menor do que o range do device, você deverá ajustar os valores limites para valores que mais precisamente refletem seu range.

37. Sinal Unipolar ou Bipolar • Sinal pode ser unipolar ou bipolar. Sinal Unipolar a faixa inicia no 0 até valor positivo (i.e., 0 to 5 V). Sinal Bipolar é aquele que varia do negativo ao positivo (i.e., –5 to 5 V). • Tabela ao lado mostra como a Largura de Código 12-bit DAQ varia com faixas e ajuste de limites.

38. Aquisição – DIFF, RSE ou NRSE • DIFF - diferencial • Entrada diferencial: • 1. Sinal de entrada baixo (< do que 1 V). • 2. Distância entre sinal fonte e entrada hardware longa (mais que 15 feet). • 3. Cabo não shielded

39. Aquisição – DIFF, RSE ou NRSE (cont) • Configuração single-ended • configuration permite o dobro de canais de medida e á aceitável quando a magnitude dos erros induzida é menor do que a precisão dos dados. Critérios: • Sinal de entrada maior do que 1 V. • 2. Distância entre sinal fonte e entrada hardware curta (menos 15 feet). • 3. Todas as entradas dividem terra comum de referência.

40. Aquisição – DIFF, RSE ou NRSE (cont) Referenced single-ended (RSE) usado para medir sinal flutuante, porque ele aterra o sinal com relação a um terra construído. NRSE todas as medidas são feitas com relação a referência comum, porque todas os sinais de entrada já estão aterrados.

41. RESUMO - Aquisição – SE ou DIFF • Quando medir sinais com uma placa de aquisição você deve considerar inúmeros fatores. • Single-ended (SE) versus differential (DIFF): • Três condições deve ser satisfeitas para o usos de SE: • 1. Sinal de entrada maior do que 1 V. • 2. Distância entre sinal fonte e entrada hardware curta (menos 15 feet). • 3. Todas as entradas dividem terra comum de referência. Se os sinais não satisfazem estes critérios, entradas DIFF devem ser utilizadas. • Entradas DIFF tem dois canais de medida em referência um ao outro e reduzem ou eliminam os erros devido a ruídos.

42. Visão geral – entradas / saídas

44. DAQmx Create Virtual Channel.vi • • Analog Input • • Analog Output • • Digital Input • Digital Output • • Counter Input • Counter Ouput

45. DAQmx Create Virtual Channel.vi NI-DAQmx Create Virtual Channel function possui diferentes possibilidades correspondentes ao tipo específico de medida ou geração de desempenho de canal virtual.

46. As entradas da NI-DAQmx Create Virtual Channel function diferem para cada exemplo. • Entretanto certas entradas são comuns para todas. Por exemplo, entrada é exigida especificar se serão usados: • physical channels (analog input and analog output), • lines (digital), ou • counter that the virtual channel(s) • Analog input, analog output e counter utilizam minimum value e maximum value

47. Adquirir uma Amostra

48. Adquirir uma Amostra

49. Adquirir uma Amostra – Painel Frontal

50. Fazer vi para adquirir sinal de um termopar