랩뷰의 이해

목차

1. VI 개념
　(1) LabVIEW 환경
　　1)VI 구성요소
　(2) 블록다이어그램

2. 배열과 클러스터 개념 비교 및 차이점
　(1) 배열
　　1) 배열 컨트롤과 인디케이터 생성
　　2) 다차원 배열
　　3) 2차원 배열 만들기
　　4) 배열함수
　(2) 클러스터
　　1) 특징
　　2) 클러스터 컨트롤과 인디게이터 생성
　　3) 클러스터 함수

3. While 루프와 For 루프 개념 비교
　(1) For 루프
　　1) 구성요소
　　2) For 루프 사용법
　(2) While 루프

4. DAQ 개념
　(1) DAQ 란?
　　1) DAQ System의 구성

5. 샘플링 이론 정리, 신호 컨디셔닝 개념
　(1) 샘플링 이론 정리
　　1) 샘플링의 원리
　　 2) 샘플링 정리 (샤논의 표본화 정리)
　　　<증명>
　　3) 샘플링의 방법
　(2) 신호 컨디셔닝(Signal Conditioning)

본문내용

컨디셔닝 모듈이라고 부른다. 또한 대부분의 센서는 작동전원이 필 요하며, 절연(Isolation) 등도 필요하므로 시그널 컨디셔닝 모듈은 센서전원공급과 Isoation의 역할도 수행한다. 그리고 DAQ 측정은 전압측정이므로 전류신호를 전압신 호로 바꾸어주는 것도 시그널 컨디셔닝에 속한다.
③ DAQ 하드웨어
DAQ 보드는 센서나 시그널 컨디셔닝 모듈을 통하여 출력되는 전압 값을 컴퓨터가 인 식할 수 있는 디지털 신호로 변환시켜주는 하드웨어이다. ADC(Analog to Digital Convertor)칩을 이용하며, PCI, PCIe, PXI, PXIe, PCMCIA, USB, Firewire 등의 다 양한 Bus 타입의 DAQ하드웨어들이 있다.
- DAQ 보드 선정 기준
㉠ 얼마나 빠른 신호를 측정할 것인가?
최대 Sampling rate (단위 S/s)
㉡ 얼마나 작은 신호까지 측정할 것인가?
Code Width = Max Input Range / (2resolution * inputgain)
㉢ 시그널컨디셔닝 기능을 내장하고 있는가?
Isolation, Low Pass 필터, Attenuator
④ 컴퓨터와 소프트웨어
Windows, Linux 그리고 RT 등의 다양한 OS가 설치된 데스크톱 PC, 노트북, PXI, 그 리고 PAC 등의 컴퓨터가 DAQ에 사용될 수 있다. 또한 DAQ하드웨어를 구동하는 하드 웨어 드라이버와 데이터 수집 프로그램을 작성할 수 있는 LabVIEW가 필요하다.
5. 샘플링 이론 정리, 신호 컨디셔닝 개념
(1) 샘플링 이론 정리
1) 샘플링의 원리
음성이나 영상과 같은 아날로그 신호를 전송하는 경우 여기에 포함되어 있는 정보를 전송하기 위해서는 연속적인 신호를 변조해서 아날로그로 전송하는 방법이 많이 사용되어 왔으나 오늘날에는 아날로그 통신보다 디지털 통신이 더욱 실용화되고 있다. 따라서 아날로그 신호를 디지털 통신을 하기 위해서는 그 신호를 반드시 디지털 형태로 변환되어야 한다. 이렇게 아날로그 신호를 디지털 통신에 맞게 변환하기 위해서는 적절한 시간간격으로 아날로그 신호의 값을 읽어내는 샘플링 과정이 절대적으로 필요하다. 이러한 과정을 표본화(sampling)라 부른다.
즉, 연속적인 시간의 신호에서 이산적인 시간의 신호를 얻기 위해서는 일정주기로 연속 신호를 추출하는 표본화라는 조작이 이용되어진다. 이 경우 얻어지는 이산적인 시간의 신호가 원래의 연속신호와는 어떠한 관계가 있는지가 중요하다.
2) 샘플링 정리 (샤논의 표본화 정리)
얼마나 빠른 속도로 표본화를 하여야 원래의 아날로그 신호가 가지고 있는 정보를 잃지 않고 그대로 보존할 수 있을까하는 것을 이론적으로 증명한 이론
“최대 주파수 성분이 f1 Hz인 아날로그 신호는 적어도 2f1 Hz이상의 샘플링율로 균일하게 샘플링된 샘플들에 의하여 완전히 표현될 수 있다.”
<증명>
“신호 s(t)가 fm (Hz)이하의 주파수 성분만을 갖도록 대역제한 ( I f I〈 Fm )된 신호라고 가정한다면, 다음과 같은 시간 Ts의 간격으로 표본화한 s(t)의 표본값만 전송하여도 주어진 원신호를 정확히 복원시킬 수 있다.”
혹은
이 때 을 Nyquist의 표본화 주파수 또는 나이퀴스트율(Nyquist rate)이라 부르며,
을 Nyquist의 표본화 주기 또는 간격이라 부른다.
― fm〈 f〈 fm 의 구간 밖에서는 0이 되도록 주파수 제한된 신호 s(t)를 주기적으로 단위 임펄스열로 표본화하면 임펄스열이 된다.
아날로그 신호 s(t)의 표본화 ss(t)는 다음과 같이 단위 임펄스열 을 곱함으로써 이루어진다.
여기서 Ts는 표본화 간격이며, 는 단위 임펄스 함수이다.
표본화된 신호 ss(t) 의 스펙트럼 를 구하기 위하여 푸리에 변환의 주파수 컨벌루션 정리를 이용하면 다음과 같은 식이 된다.
여기서 이다.
s(t)를 단위 임펄스열로 표본화한 신호 ss(t)의 스펙트럼 는 s(t)의 스펙트럼 의 크기는 로 감소하나 모양은 변하지 않으면서 의 주파수 간격으로 주기 적으로 반복되는 형태를 가지고 있음을 볼 수 있다.
따라서 를 만족하기만 하면 표본화된 ss(t)로부터 s(t)를 복원할 수 있다.
3) 샘플링의 방법
① 자연표본화 (natural sampling)
자연 표본화는 표본기(sampler)를 이용하여 표시하면 신호 s(t)에 펄스열 를 곱하는 장치이다. 표본화된 펄스의 정점(top)이 신호에 따라 변하기 때문에 각 펄스의 모양이 다르다. 즉, 표본화된 신호의 꼭대기가 평탄하지 않으며 신호의 파형에 따라 진폭이 변화하는 펼스열로 그성된다. 이러한 표본화를 자연 표본화라 한다.
이 방식은 사실상 통로상에 잡음이나 왜곡이 존재할 때 PAM 펄스의 꼭대기 모양을 유지해 나간다는 것은 대단히 어려우며 실제로는 잘 사용되지 않고 있다.
② 평탄 표본화 (flat-top sampling)
신호 s(t) 임펄스를 사용하여 변조된 파형을 발생시키기가 용이하므로 시스템에 자주 사용된다. 이 경우는 유한한 펄스를 사용하여 변조 후에 펄스 상단이 평평하다. 이것을 순시 표본화라 한다. 이 때 펄스의 높이는 그 펄스의 폭 중에 있는 시각 (보통 펄스의 시작 또는 중간)에 있어서 원래의 파형의 포본치에 의해서 정해진다. 이와같이 펄스의 머리를 평탄하게 하면 시스템 회로 그성에 융통성이 생기고 잡음과 왜곡에 대한 성능 저하를 감소시킬 수 있다. 꼭대기가 평탄한 PAM 파형은 원래의 파형을 대단히 좁은 임펄스로 표본화하고 유지 회로로 펄스폭을 줄인다.
(2) 신호 컨디셔닝(Signal Conditioning)
신호 컨디셔닝은 입력 신호 레벨을 아날로그 디지벌 변환기(ADC) 범위에 적합하도록 증폭시켜 측정 해상도와 신뢰성을 향상시키는 증폭 기술, ADC 입력 범위보다 전압이 클 경우 입력 신호 범위를 줄여 ADC 범위 내의 신호 측정 환경을 제공하는 감쇠 기술, 광학 또는 캐퍼서티 커플링(Capacitice Copuling) 기술을 이용해 신호 소스를 물리적 연결 없이 측정 디바이스에 적용하는 절연 기술 등을 통해 이루어지며 노이즈 제거, 안정성 및 정확도가 개선된 효과적인 신호 측정 환경을 구현한다.

키워드

랩뷰,   랩뷰개념,   인디게이터,   터미널,   DAQ,   샘플링