利用labview為太陽(yáng)能車開(kāi)發(fā)遙測(cè)系統(tǒng)
概述：使用1組NI CompactRIO控制器與8槽式機(jī)箱，監(jiān)控車輛的電壓、電流、溫度，與速度，再透過(guò)2.4 GHz數(shù)據(jù)機(jī)，將資訊無(wú)線傳送至太陽(yáng)能車后方的追蹤車輛。

遙測(cè)(Telemetry)
WSC 與其他太陽(yáng)能車賽不同之處，乃是團(tuán)隊(duì)完成達(dá)爾文(Darwin) 到阿德雷得(Adelaide) 共3,000 公里的距離；亦表示比賽期間可能隨時(shí)發(fā)生問(wèn)題，甚至影響車輛能否完成賽事。使用CompactRIO 可重設(shè)機(jī)箱與NI LabVIEW 軟體，我們開(kāi)發(fā)的搖測(cè)系統(tǒng)可監(jiān)控、記錄，并傳輸資料，以隨時(shí)反應(yīng)太陽(yáng)能電池的狀態(tài)(如上圖1 )。受監(jiān)控的資料可觸發(fā)警示，在問(wèn)題發(fā)生之前避免之；因此該筆即時(shí)資料可協(xié)助團(tuán)對(duì)隨時(shí)擬定佳對(duì)策，以縮短除錯(cuò)時(shí)間。同時(shí)系統(tǒng)亦將監(jiān)控并記錄駕駛的動(dòng)作，以利賽后分析。
研發(fā)
雖然太陽(yáng)能車本身的機(jī)械與電力資料，即為搜集與分析要點(diǎn)，但由于電子資料才是打造車輛的關(guān)鍵比賽要素，所以我們額外注重電子資料。我們所搜集的資料，包含設(shè)計(jì)階段的電池與太陽(yáng)能電池，還有電池的體積與其效能曲線均有。在賽程中搜集到的即時(shí)資料，有助于我們佳化車輛的性能，亦可比較車輛實(shí)際規(guī)格與設(shè)計(jì)規(guī)格之間的差異。另外，策略團(tuán)隊(duì)則使用此資料搭配天氣預(yù)測(cè)，以計(jì)算出理想的賽程速度。我們并透過(guò)CompactRIO 內(nèi)建記憶體而記錄所有資料，以利賽后分析并供未來(lái)改進(jìn)之用。
使用CompactRIO 與可重設(shè)機(jī)箱
因?yàn)镃ompactRIO能在可客制化輸入通道上整合即時(shí)資料擷取功能，亦可記錄并傳輸資料，所以我們選用CompactRIO。而NI cRIO-9104 - 8槽式機(jī)箱可安裝任何必要模組，以滿足我們的監(jiān)控需求。透過(guò)多款NI模組，我們可隨著專案發(fā)展而調(diào)整機(jī)箱，并著重于太陽(yáng)能車的不同面向。NI cRIO-9014 - Real-Time控制器另內(nèi)建記憶體與多種I/O，可提供彈性介面與次要的資料儲(chǔ)存媒體。
我們的客制化機(jī)箱包含1組SEA cRIO-GPS+模組，可即時(shí)提供車輛位置；1組NI 9870序列介面模組，具備RS232介面，可擷取電池監(jiān)控系統(tǒng)的資料；1組NI 9401數(shù)位I /O模組，可透過(guò)馬達(dá)控制器端點(diǎn)取得車輛速度，并輸出資料；4個(gè)NI 9219類比I/O模組，可監(jiān)控火星塞、剎車、電流，與太陽(yáng)能電池陣列的電壓；還有1個(gè)NI 9211熱電偶模組，可感測(cè)車輛周圍的溫度。我們另透過(guò)NI 9219通用類比I/O模組，以高度與解析度監(jiān)控多種資料，包含電壓、電流、溫度，與電阻。
利用LabVIEW FPGA Module 進(jìn)行程式設(shè)計(jì)
使用LabVIEW FPGA Module即可迅速且輕松設(shè)計(jì)此系統(tǒng)。另外，Express VI具備捷徑功能，可讓使用者迅速變更程式以滿足需求。此外，我們?cè)趩?dòng)CompactRIO時(shí)隨即執(zhí)行程式，讓整個(gè)系統(tǒng)成為無(wú)線架構(gòu)，而不需實(shí)際接至系統(tǒng)再手動(dòng)開(kāi)始程式。我們雖屬業(yè)余團(tuán)隊(duì)且程式設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)有限，但直覺(jué)且圖形化的圖示與接線，都讓我們能加快程式設(shè)計(jì)的速度且趣味盎然。因?yàn)椴⒎撬心＝M都支援CompactRIO的Scan Mode，所以我們透過(guò)FPGA程式設(shè)計(jì)模式，整合了共8個(gè)模組。我們檢視由追蹤車即時(shí)搜集的資料，再根據(jù)公式化的程式擬定比賽策略(圖2)。

圖2. 追蹤車上的即時(shí)資料
應(yīng)用
在專案設(shè)計(jì)階段，我們使用CompactRIO 控制器記錄太陽(yáng)電池的效能，以建立電池于不同氣候條件下的效能曲線。我們連接電池與系統(tǒng)，以了解不同溫度下的放電情形，并于每次試駕時(shí)記錄駕駛的動(dòng)作，以協(xié)助團(tuán)隊(duì)判別駕駛行動(dòng)是否正確。
因?yàn)檐囕v完全由太陽(yáng)能供電，我們將電子設(shè)備的耗電量降至低，讓馬達(dá)獲得大部分的電力，才能完成賽程。客制化的8 槽式機(jī)箱可擷取如GPS、電池資訊、太陽(yáng)能電池狀態(tài)、馬達(dá)效能，與駕駛動(dòng)作的資料。接著將所有資料儲(chǔ)存于cRIO-9014 – Real-Time 控制器內(nèi)建的2 GB 記憶體，同時(shí)透過(guò)LabVIEW VI 將資料格式化為字串，再透過(guò)低耗電的2.4 GHz 無(wú)線電數(shù)據(jù)機(jī)，將資料傳輸?shù)阶粉欆嚿?圖3)。

圖3. 遙測(cè)系統(tǒng)的程式區(qū)塊圖

Real-Time 控制器具備足夠的儲(chǔ)存空間，追蹤車上亦裝備1 組筆記型電腦。策略團(tuán)隊(duì)在追蹤車上分析資料，并參考如道路、駕駛，與天候狀況的外部因素，以決定車行速度。
完成所有試駕之后，我們接著分析資料并微調(diào)太陽(yáng)能車的機(jī)械元件，如調(diào)整車輪、轉(zhuǎn)向靈敏度、懸吊，與胎壓，以提升太陽(yáng)能車的性能。透過(guò)LabVIEW，我們可模擬澳洲所有的可能天候狀況，這樣我們更能有效評(píng)估太陽(yáng)能陣列所提供的電力與功率。此外，我們也會(huì)在賽事過(guò)后分析所得的資料，以進(jìn)一步強(qiáng)化新一代的太陽(yáng)能車。
結(jié)論
因?yàn)槲覀冊(cè)谶@個(gè)專案使用即時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，且太陽(yáng)能車所能提供的資料范圍太過(guò)廣泛，所以我們初并無(wú)法確定主要的焦點(diǎn)為何。隨著專案的進(jìn)展，我們于競(jìng)賽與設(shè)計(jì)階段，均透過(guò)CompactRIO 繪制出電池在不同溫度下的放電率圖表，并借以了解自制太陽(yáng)能矩陣的效能。本專案從設(shè)計(jì)、實(shí)際比賽，到后續(xù)分析的所有階段，CompactRIO 實(shí)在助益良多。我們成功使用CompactRIO 為太陽(yáng)能車開(kāi)發(fā)了監(jiān)控系統(tǒng)，且針對(duì)未來(lái)的更多太陽(yáng)能專案，我們亦準(zhǔn)備繼續(xù)使用相同的機(jī)箱與控制器。

使用 NI TestStand、LabVIEW 與 PXI 開(kāi)發(fā)植入式助聽(tīng)器測(cè)試系統(tǒng)
概述：使用 NI LabVIEW、PXI 電腦式儀器與 NI TestStand，建立一套自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，能以 70% 的開(kāi)發(fā)時(shí)間提供更多更靈活的功能。
我們針對(duì)內(nèi)部研發(fā)使用了新的 PXI 架構(gòu)功能測(cè)試系統(tǒng)，從電路板到組裝完成的產(chǎn)品，測(cè)試了 8 種不同的應(yīng)用。我們也使用這套系統(tǒng)在公司內(nèi)部以及不同的代工廠中進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)試。系統(tǒng)需要執(zhí)行眾多的動(dòng)作，包括捕捉、儲(chǔ)存與分析 5 MHz 信號(hào)的波形，將電力與資料穿越皮膚，傳送到植入物中。我們使用聲音測(cè)量、電壓參數(shù)測(cè)量、在不同負(fù)載情況下的電流測(cè)量，同時(shí)通過(guò)數(shù)字 I / O及 GPIB與外部設(shè)備溝通。我們使用 USB 通訊設(shè)備來(lái)控制定制電路板上的繼電器、開(kāi)關(guān)與其他的硬件。系統(tǒng)也能夠準(zhǔn)確調(diào)整共振電路并測(cè)試 I2C 通訊。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行存貯，供日后統(tǒng)計(jì)分析之用。

NI TestStand 成果斐然
新的功能測(cè)試系統(tǒng)協(xié)助我們?cè)诰o迫的時(shí)間壓力下完成工作，將新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)從概念階段帶入制造階段。NI TestStand 為我們的 LabVIEW 測(cè)試模塊制造了一個(gè)模塊化、可重復(fù)使用的測(cè)試架構(gòu)，NI TestStand 對(duì)我們來(lái)說(shuō)非常實(shí)用。從的角度來(lái)看，我們現(xiàn)在可以在的短時(shí)間內(nèi)就開(kāi)發(fā)完成測(cè)試系統(tǒng)，因?yàn)榕c軟硬件開(kāi)發(fā)有關(guān)的大部分風(fēng)險(xiǎn)都被移除了。我們初期的訓(xùn)練投資成本也因?yàn)殚_(kāi)發(fā)這個(gè)的時(shí)間縮短，而且收回了成本。在未來(lái)的開(kāi)發(fā)中，因?yàn)槲覀兊墓こ處熞呀?jīng)習(xí)慣使用這些工具，所以我們預(yù)期開(kāi)發(fā)的時(shí)間會(huì)縮短 30 %。

CompactRIO模塊
渦輪增壓器性能中重要的變量包含溫度、壓力和轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)組件包含多個(gè)NI C系列模塊，包括NI 9217 RTD模擬輸入模塊測(cè)量電阻溫度傳感器（RTD）溫度、NI 9211熱電偶輸入模塊測(cè)量熱電偶溫度、NI 9203數(shù)據(jù)采集模塊測(cè)量壓力和電流、NI 9423漏極數(shù)字輸入模塊測(cè)量轉(zhuǎn)速。此外，還采用了NI 9265同步更新模擬輸出模塊作為系統(tǒng)和模擬輸出值的外部接口，NI 9425漏極數(shù)字輸入模塊和NI 9476源數(shù)字輸出模塊用于數(shù)字I/O值。檢測(cè)系統(tǒng)由系統(tǒng)操作員通過(guò)用戶界面進(jìn)行控制。監(jiān)視外部系統(tǒng)使得用戶可以控制和管理整個(gè)系統(tǒng)。
結(jié)論
渦輪增壓器是車輛引擎的重要部分，其性能直接影響整個(gè)引擎的性能。對(duì)渦輪增壓器性能進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)試是確保終產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。以前的PLC系統(tǒng)無(wú)法提供所需的精度。使用基于CompactRIO的全新檢測(cè)系統(tǒng)替換PLC系統(tǒng)節(jié)省了空間，并且提供了更高的精度、更高的分辨率和更好的性能。此外，由于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)員熟悉CompactRIO的開(kāi)發(fā)方法，可以在短時(shí)間內(nèi)讓系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，這樣節(jié)省了時(shí)間和開(kāi)發(fā)資源。

透過(guò)LabVIEW，我們可量測(cè)香蕉的電容而決定水果的成熟度。而且平行電容板之間的距離，將高度影響量測(cè)結(jié)果。后我們發(fā)現(xiàn)，若電容板之間達(dá)4公分將可產(chǎn)生正確的結(jié)果。電容與電壓量測(cè)作業(yè)，既且不會(huì)損壞水果，實(shí)為合適的量測(cè)技術(shù)
使用LabVIEW 與DAQ 監(jiān)控人體于動(dòng)態(tài)平臺(tái)上的擺動(dòng)
概述：使用NI LabVIEW軟體搭配NI資料擷取(DAQ)硬體建構(gòu)平臺(tái)，其表面具備122組應(yīng)力感測(cè)電阻器(FSR)并能以200 Hz進(jìn)行取樣，以量測(cè)人體擺動(dòng)與平衡的控制情形。

人體即使在直立時(shí)，亦需隨時(shí)保持著穩(wěn)定性。人體整合多種機(jī)制，才能避免身體在靜、動(dòng)態(tài)的條件下跌倒。測(cè)力板(Force platform) 與Stabilogram 均為量測(cè)、量化人體平衡度的標(biāo)準(zhǔn)。另根據(jù)時(shí)間概念而搜集壓力中心(COP)，以呈現(xiàn)姿勢(shì)控制的結(jié)果?；旧鲜且员砻嬷稳梭w中心，再垂直投射相關(guān)應(yīng)力。主機(jī)電腦將根據(jù)FSR 的訊號(hào)而執(zhí)行一系列的計(jì)算作業(yè)，以取得COP (如圖1)。

圖1. 負(fù)責(zé)計(jì)算人體足部擺動(dòng)的程式圖區(qū)塊
大多數(shù)的姿勢(shì)與平衡計(jì)量技術(shù)，均是主動(dòng)操作姿勢(shì)或平衡狀態(tài)，再計(jì)算出人體的反應(yīng)。在此系統(tǒng)中，我們是讓人體于不穩(wěn)定的支撐表面上保持平衡，達(dá)到自我反應(yīng)的效果。若讓人體站在可移動(dòng)的支撐表面上，亦可達(dá)到相同的變數(shù)。針對(duì)任何測(cè)試點(diǎn)，我們的平臺(tái)可達(dá)到不同方向的平衡紊亂(如圖2)。
在銜接儀器之后，此平臺(tái)可隨時(shí)追蹤人體COP 的移動(dòng)，再顯示各種狀態(tài)下的人體穩(wěn)定程度。此時(shí)如BOSU Balance Trainer 的動(dòng)態(tài)表面就極其重要，可完整補(bǔ)償姿勢(shì)控制器統(tǒng)，而模擬動(dòng)態(tài)條件。與僅能模擬靜態(tài)條件的靜態(tài)平臺(tái)相較，動(dòng)態(tài)表面更能呈現(xiàn)病理學(xué)方面的問(wèn)題。
儀器控制
此堅(jiān)固平臺(tái)的直徑為635 mm，非平面的圓頂直到動(dòng)態(tài)平臺(tái)之處均為柔軟材質(zhì)(如圖2)。另有薄薄一層FSR 排列為陣列，固定于平臺(tái)之上。我們另于平臺(tái)之上安裝感測(cè)器，以捕捉不同的站立姿勢(shì)，并達(dá)到更大的儀控面積(如圖2)。此系統(tǒng)好能盡量減少各種限制。