基于Multisim和LabVIEW的虛擬電子稱
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將放大電路的兩輸入端接地，調(diào)節(jié)滑動變阻器Rw3，使電路的輸出近似為零，將電路中模擬物體重量的電壓源的值設為零，調(diào)節(jié)Rw1，使萬用表的示數(shù)為零，完成電路調(diào)零。在Multisim中，改變模擬實際重量的電壓源V，相當于被測質量發(fā)生變化，虛擬電壓表的電壓也隨之變化，掃描的范圍為0～0．2 V，每隔0．02 V記錄一次，得到10個電壓數(shù)據(jù)，同時根據(jù)式(5)得到相應的電阻變化量的大小，數(shù)據(jù)如表1所示。
使用最小二乘法對以上數(shù)據(jù)進行擬合，所得擬合直線方程為：
U0=270．2×△R (6)
代入式(4)，得到質量的表達式為：
3 LabVIEW的虛擬電子稱
LabVIEW是美國NI公司推出的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺，在測控領域已得到迅速而廣泛的應用。將虛擬儀器技術引入實驗教學是高校進行實驗室建設、改革實驗教學的一個新的發(fā)展方向。在虛擬儀器軟件系統(tǒng)中做各種傳感器實驗，在一定程度代替了實驗室的硬件傳統(tǒng)儀器設備，真正體現(xiàn)了虛擬儀器技術“軟件即儀器”的獨特魅力，有助于學生深刻理解傳感器的測試功能，提高學生的實驗興趣和實驗效率。
3．1 前面板設計
在LabvIEW平臺下，一個虛擬儀器由兩部分組成：前面板和框圖程序。前面板的功能等效于傳統(tǒng)測試儀器的面板，是程序與用戶交流的窗口，用于設置各種輸入控制參數(shù)和觀察輸出量。本系統(tǒng)的前面板由輸入控件和輸出顯示控件組成。輸入控件用來輸入仿真電路獲得的電壓值和重物的單價數(shù)值，將數(shù)據(jù)傳送給VI的程序框圖，為VI的程序框圖提供數(shù)據(jù)。顯示控件則模擬儀器的輸出裝置，用以顯示程序框圖獲取或生成的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)參數(shù)模塊的幾個固定參數(shù)以及電子稱功能模塊中的△R和質量m及其總金額顯示模塊均為數(shù)值顯示控件。除此之外，前面板的設計中還包括了儀表盤顯示面板和超重指示燈顯示控件。電子稱的前面板如圖3所示。
3．2 程序框圖設計
程序框圖相當于程序的源代碼，是實現(xiàn)程序的核心，程序框圖由節(jié)點、端口和連線等要素組成。
首先從數(shù)值函數(shù)選板中選取“數(shù)值常量”節(jié)點，設置系統(tǒng)的固定常數(shù)，在各常量上點擊右鍵選擇創(chuàng)建指示器，并相應改變名稱，如彈性模量E、應變片面積S，電阻尺，靈敏度k0等。測量電路的輸出電壓U0是非常重要的一個量，通常的虛擬電子稱是利用數(shù)據(jù)采集卡來獲得該電壓值的。在本設計中由于在前面的Multisim電路仿真中已獲得了輸出電壓，因此在函數(shù)選板中選擇數(shù)值輸入控件，即可在前面板中由鍵盤手動輸入。而系統(tǒng)的電子稱功能模塊的運算函數(shù)則通過函數(shù)選板中的“數(shù)值選板”，根據(jù)公式(6)和(7)的關系式，選擇相應的運算函數(shù)，完成連線即可。最后在函數(shù)模板中選取編程一數(shù)值一比較節(jié)點，系統(tǒng)設定重量大于500 g報警指示燈變紅。系統(tǒng)的程序框圖如圖4所示。
4 結語
基于Multisim對應變測量電路進行仿真設計，獲得仿真結果，繼而在LabVIEW虛擬儀器平臺上實現(xiàn)了簡易電子稱。使學生加深對理論內(nèi)容的理解和掌握，使得原本枯燥的理論教學和驗證性實驗轉化為貼近工業(yè)生產(chǎn)實際的一體化教學。大大拓展了學生的知識面，增加學生動手機會和創(chuàng)新能力的同時，其直觀有趣的交互界面更激發(fā)了學生的學習興趣和探索精神。
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