1

מצגת סופית לפרויקט :

מערכת אקוסטית לניתוח תכונותמערכת אקוסטית לניתוח תכונות פיזיות של מתכות פיזיות של מתכות

סמסטר א' תשס"ג

פואד חדאד :מבצעיםמבצעים סאלח סמארה

ד"ר מיכאל גנדלסמן : מנחהמנחה

הטכניון - מכון טכנולוגי לישראל

הפקולטה להנדסת חשמלהמעבדה למערכות ספרתיות מהירות

2

תיאור הפרוייקט.חומרה :

.מרכיבי מערכת האב טיפוס .דיאגרמת בלוקים .סכמה חשמלית

תוכנה : מבוא לתוכנת LABView..תרשים זרימת התוכנה .הסבר מרכיבי התוכנה

הדגמות .סיכום .

תוכן הענייניםתוכן העניינים

3

תיאור הפרויקטתיאור הפרויקטבניית מערכת אב טיפוס לניתוח תכונות פיזיות של

מתכות.

המערכת דוגמת את הגלים האקוסטיים והרעידות המתפתחים עקב פגיעה של כדור קשיח

בחומר המתכתי הנבדק ומאחסנת את הדגימות ופרמטרי הדגימה

בסיס הנתונים המאוחסן במערכת יאפשר ניתוח התכונות הפיזיות באמצעות אלגוריתמים ייעודיים.

4

מרכיבי מערכת האב טיפוס :מרכיבי מערכת האב טיפוס :

מתקן מיכני.

חיישני קלט.כרטיס הגבר וסינון

האותות. :PCמחשב

תוכנתLABView. כרטיס איסוף

.DAQcנתונים

5

דיאגרמת בלוקיםדיאגרמת בלוקים

אות אות אקוסטיאקוסטי

ויברציות ויברציות XXבציר בציר

ויברציות ויברציות YYבציר בציר

ויברציות ויברציות ZZבציר בציר

דרגת קלט

FilterFilter

FilterFilter

FilterFilter

FilterFilterx10x10

דרגת הגבר וסינון DAQcDAQcI/O I/O pinspins

AI AI channelchannel

AI AI channelchannel

AI AI channelchannel

AI AI channelchannel המ

גי ד

ת רג

)דD

AQ

c)

תרג

ד

הקר

הב

דרגת בקרהדרגת בקרה

קווי בקרהקווי בקרההצגתהצגת

הדגימותהדגימות

אחסון/איסוףהדגימות

לשדה נתונים

PCPC

6

דרגת הקלטדרגת הקלטדרגת הקלט מהווה ממשק לחיישנים המשמשים לקליטת האותות.דרגת הקלט מהווה ממשק לחיישנים המשמשים לקליטת האותות.

הכניסות לדרגת הקלט :הכניסות לדרגת הקלט :מיקרופון : מיקרופון :

ערוץ המיקרופון נדרש לקלוט את הרעש אקוסטי בתחום התדרים200 – 15000[ Hz] (תדרים צפויים), המיקרופון קולט תדרים

.[Hz ]18000 – 50בתחום

: : ((AccelerometerAccelerometer))מד תאוצה מד תאוצה ערוץ מד התאוצה נדרש לקלוט את הויברציות הנגרמות ממכת

הכדור בחומר הנבדק.תכונות :

± mV/g 100. רגישות :1 (g)±10 . טווח כניסות : 2

7

דרגת ההגבר והסינוןדרגת ההגבר והסינוןהדרגה מקבלת את האותות מדרגת הקלט,מבצעת הדרגה מקבלת את האותות מדרגת הקלט,מבצעת

הגברה וסינון לרוחב סרט הנדרש.הגברה וסינון לרוחב סרט הנדרש.

להתאמת גודל הסיגנל 10הגבר אותות המיקרופון פי : : הגברהגבר( .100mV~ המסננים (לכניסת

.25KHzדרגת הסינון ניתנת לכוונון עד לתדר אותות של : : סינוןסינון12KHzתדרים עד כ- אותות מהמיקרופון : 8KHz בתדרים עד כ- אותות ממד התאוצה:

מאפשר תדר קטעון Max291 מסוג LP Filters שימוש ברכיב - .מתכוונן, לפי תדר השעון המסופק

Cutt off Freq. = External Clock Frequency/100

8

דרגת הדגימהדרגת הדגימה

הדגימה נעשית בעזרת כרטיס איסוף נתונים הדגימה נעשית בעזרת כרטיס איסוף נתונים DAQcDAQc..

, בשימוש :NIמתוצרת 6035iהכרטיס מסוג ארבעה ערוצים אנלוגיים.

.שעון

I\O pins 2 לבקרה)Trigger In, Trigger Out(.מתח אספקה לכרטיס ההגבר והסינון.

9

דרגת הבקרהדרגת הבקרהלדרגת הבקרה שני תפקידים עיקריים. לדרגת הבקרה שני תפקידים עיקריים.

.I.I: דריכת הניסוי :דריכת הניסוי)from DAQc Trigger Out הפעלת (

לשחרור הכדור.Solenoidה-.II.II: סינכרון תחילת הדגימה :סינכרון תחילת הדגימה )Trigger Into DAQc מעבר הכדור בין (

Triggerהחיישנים האופטיים ייצר פולס – לתחילת הדגימה. DAQcל-

10

ממשק ממשק סכמה חשמליתסכמה חשמליתלדרגת לדרגת הקלטהקלט דרגת דרגת

הגבר הגבר וסינוןוסינון

ממשק ממשק לכרטיס לכרטיס הדגימההדגימה

אותות הבקרה

11

היבטים חשמלייםהיבטים חשמליים

12

תוכנהתוכנה Labview 6iLabview 6i מתפעלים דרך תוכנת מחשב כמו מתפעלים דרך תוכנת מחשב כמו DAQcDAQcאת ה-את ה-

הממשת את האפליקציה הממשת את האפליקציה Virtual InstrumentVirtual Instrumentבה בונים בה בונים שלנו.שלנו.

התוכנה נועדה ל :התוכנה נועדה ל :), הגדרת הערוצים DAQcהגדרת הכרטיס ( : : אתחולאתחול

)I/O) ,(D/A.(), שליטה בתדר השעון Triggeringסנכרון ( : : בקרהבקרה

שליטה בקצב הדגימה... המסופק,..Bufferשליטה בכמות הדגימות וגודל ה- : : איסוף נתוניםאיסוף נתוניםשמירת מערך הדגימות בקובץ או\ו הצגה : : הצגת נתוניםהצגת נתונים

גרפי.בממשק

13

- המשך- המשך תוכנהתוכנה

עליה Signal Flowהאפליקציה ממומשת בשיטת האפליקציה :האפליקציה : שאוספת Virtual Instrumentממשנו . LabVIEWמסתמכת ה-

מתבצע Signal Flowנתונים מערוץ כניסה אנלוגי אחד או יותר. ה- לפי הסדר הבא :

.בדיקת חוקיות הקלט START ברגע שחל Trigger.בכניסה הדיגיטלית תהליך הדגימה הואBuffered Acquisition המידע נשמר בשלב ,

.DAQcביניים בחוצץ בזיכרון אחרי שנדגם ע"י ה- .END תהליך איסוף הנתונים מופסק ברגע שמספר הנקודות

שנקבע על Number of scans to acquireשנדגמו משתווה ל-ידי מבצע הניסוי.

.Output – המידע נקרא מהחוצץ לפי הערך הרשום בשדה Number of scans to read.ומוצג גרפית ונכתב לתוך קובץ ,

14

מהלך הניסוימהלך הניסויהאפליקציה בסביבת פתיחת 1.

LabVIEW. קביעת פרמטרים לכרטיס הדגימה 1.1

ולקובץ הפלט .

התחלת ההרצה.2.דריכת ההרצה משחררת את 2.1

הכדור.

2 2

2RUNRUN

Generate a pulse so Generate a pulse so to activate the solenoidto activate the solenoid

Generate a clock signalGenerate a clock signalSo to activate the filtersSo to activate the filters

The ball is free to fallThe ball is free to fall

The ball falls in between the The ball falls in between the Opto-couplers which produces Opto-couplers which produces

a pulse (Trigger).a pulse (Trigger).

The ball hits the materialThe ball hits the material

InitializationInitialization1

2.1

2.2

2.3

סינכרון תחילת 2.2 הדגימה.

הכדור פוגע בחומר 2.3

הנבדק.

15

-המשך-המשךמהלך הניסוי מהלך הניסוי

גלים אקוסטיים וויברציות נקלטים 2.4ע"י מיקרופון ומד תאוצה הממירים

אותם לאותות חשמליים.

אותות אלה עוברים דרך 2.5וסינון.הגבר

DAQcהאותות נדגמים בכרטיס ה- 2.6על פי פרמטרים הנקבעים ע"י

המשתמש בתוכנה.

2.4

Acoustic waves and vibrationsAcoustic waves and vibrationsare received by Microphone and are received by Microphone and

AccelerometerAccelerometer

x10x10

FilteringFiltering

AcousticVibrations

OutputOutput

Text Text filefile

GraphGraph(Time)(Time)

GraphGraph(Freq.)(Freq.)

samplingsampling

2.5

2.6

16

-המשך-המשךמהלך הניסוי מהלך הניסוי

פלט 3. : התוכנה מציגה את תצוגהתצוגה 3.1

הדגימה בשני תוצאת גרפים (בתחןם התדר ותחום הזמן).

: התוכנה מאחסנת את אחסוןאחסון 3.2תוצאות המדידה

ההרצה בקובץ.ופרמטרי

Acoustic waves and vibrationsAcoustic waves and vibrationsare received by Microphone and are received by Microphone and

AccelerometerAccelerometer

x10x10

FilteringFiltering

AcousticVibrations

OutputOutput

Text Text filefile

GraphGraph(Time)(Time)

GraphGraph(Freq.)(Freq.)

samplingsampling

3 3.13.2

17

LabVIEWLabVIEWהמימוש ב-המימוש ב-

בדיקת קלט

18

תצוגה וממשק : תצוגה וממשק :המשךהמשך - -LabVIEWLabVIEW- - המימוש בהמימוש ב

19

קובץ הפלטקובץ הפלט

20

הדגמות...הדגמות...למשל על אלומיניום נצפו התוצאות הבאות :למשל על אלומיניום נצפו התוצאות הבאות :

מןהז

ר צי

רדתהר

צי

21

המשךהמשךהדגמות...הדגמות...למשל על פלדה נצפו התוצאות הבאות :למשל על פלדה נצפו התוצאות הבאות :

מןהז

ר צי

רדתהר

צי

22

המשךהמשךהדגמות...הדגמות...למשל על פליז נצפו התוצאות הבאות :למשל על פליז נצפו התוצאות הבאות :

מןהז

ר צי

רדתהר

צי

23

סיכוםסיכוםדרישות מול ביצוע :

בוצע

בוצע

בוצע

בוצע

בוצע

הרכבת כרטיס ממשק (הגבר וסינון) .

מימוש אפליקציית LabVIEW.

הדגמות.

מדריך למשתמש.

בניית מתקן מכני.

24

תודה ל...תודה ל...

ד"ר מיכאל גנדלסמן.ד"ר מיכאל גנדלסמן.

אלי שושן.אלי שושן.

ברוריה זוהר.ברוריה זוהר.

ולכל מי שנתן לנו עצה ולו הקטנה ביותר.ולכל מי שנתן לנו עצה ולו הקטנה ביותר.