10.2. Instrumente pentru proiectarea filtrelor digitale
Lecția 6 a introdus Vi-urile Digital Filter disponibile în biblioteca LabVIEW/BridgeVIEW Advanced Analysis. Folosirea acestor VI-uri este o modalitate de a proiecta filtrele digitale. Totuși, National Instruments oferă, de asemenea, setul de instrumente Digital Filter Design (DFD), care este un instrument complet de proiectare și analiză a filtrelor, pe care îl puteți utiliza pentru a proiecta filtre digitale pentru a vă satisface specificațiile precise ale filtrului. Puteți proiecta în mod grafic filtre IIR și FIR, revizui interactiv răspunsurile filtrelor, salva lucrările de proiectare a filtrelor și încărca lucrările de proiectare din sesiunile anterioare. Dacă aveți un dispozitiv (DAQ) de achiziție de date de la National Instruments, puteți efectua teste de filtrare în lumea reală din cadrul aplicației DFD. Puteți vizualiza forme de undă de timp sau spectrele semnalului de intrare și ale semnalului de ieșire filtrat, în timp ce modificați simultan filtrele digitale.
După ce proiectați filtrul digital, puteți salva coeficienții filtrului într-un fișier de pe unitatea dvs. Fișierele coeficienților de filtrare pot fi apoi încărcate pentru o implementare ulterioară de către LabVIEW, BridgeVIEW, LabWindows/CVI sau orice altă aplicație. Următoarea diagramă vă prezintă prezentarea conceptuală a DFD Toolkit.
Meniu principal
Când lansați aplicația DFD, primiți următorul panou, denumit Meniu principal:
Opțiuni de proiectare
Din meniul principal, puteți alege oricare dintre următoarele patru metode de proiectare a filtrelor digitale:
• Classical IIR Design - pentru proiectarea filtrelor IIR prin specificarea caracteristicilor de răspuns în frecvență.
• Classical FIR Design - pentru proiectarea filtrelor FIR prin specificarea caracteristicilor de răspuns în frecvență.
• Pole-Zero Placement - pentru proiectarea fie a filtrelor IIR sau FIR prin ajustarea locației polilor și zerourilor (în planul-z) ale funcției de transfer a filtrului.
• Arbitrary FIR Design - pentru proiectarea filtrelor FIR prin specificarea câștigului filtrului la frecvențele selectate (două sau mai multe).
Dacă faceți dublu clic pe una din cele patru selecții de proiectare (sau faceți un singur click pe o selecție și apoi clic pe butonul Open) din meniul principal, aplicația DFD încarcă și execută panoul de proiectare selectat, în care puteți proiecta filtrul.
Încărcarea specificațiilor salvate anterior
De asemenea, puteți încărca un fișier specificat anterior pentru filtru proiectat direct din meniul principal, făcând clic pe butonul Load Filter Spec. Apoi vi se va solicita să selectați fișierul cu specificațiile filtrului pe care l-ați salvat în timpul unei lucrări de proiectare anterioare.
Personalizarea aplicației DFD
Făcând clic pe butonul Preferences... din Meniul Principal, puteți edita preferințele aplicației DFD pentru viitoarele sesiuni de proiectare.
Selecțiile din fereastra de mai sus indică aplicației DFD să preîncărcați unul sau mai multe panouri de proiectare a filtrelor în memorie atunci când este pornită.
Preîncărcarea proiectelor de filtru mărește timpul necesar pentru deschiderea meniului principal. Totuși, când selectați un anumit panou de proiectare din meniul principal, panoul corespunzător se deschide aproape imediat. Dacă aveți o cantitate limitată de memorie pe computer, poate doriți să reconsiderați câte (dacă există) dintre panourile de proiectare le preîncărcați în memorie.
Renunțarea la aplicația DFD
Alegeți butonul Quit pentru a ieși din aplicația DFD.
Manipularea afișajului grafic
Fiecare panou de proiectare are un afișaj grafic care vă arată răspunsul în frecvență al filtrului pe care îl proiectați. Afișajele grafice vă oferă o flexibilitate considerabilă în ajustarea răspunsului la magnitudinea pe care o vedeți. Înainte de a trece la următoarea secțiune (Proiectarea filtrelor IIR), trebuie să vă familiarizați cu opțiunile de afișare.
Opțiuni Panning și Zooming
Paleta graph are comenzi pentru panoramare (derularea zonei de afișare a unui grafic) și pentru mărirea și micșorarea secțiunilor din grafic. Paleta graph este inclusă în multe grafice DFD. Un grafic cu paleta graph însoțitoare este prezentat mai jos.
Dacă apăsați butonul x autoscale, afișat în stânga, aplicația DFD autoscalează datele X din grafic.
Dacă apăsați butonul y autoscale, afișat în stânga, aplicația DFD autoscalează datele Y din grafic.
Dacă doriți ca graful să se autoscaleze pe oricare dintre scale continuu, faceți clic pe comutatorul de blocare, afișat la stânga, pentru a bloca pe autoscalare.
Butoanele pentru formatul scalei, afișate la stânga, vă oferă controlul timpului de execuție pe formatul marcatorilor de scală X și Y, respectiv.
Utilizați celelalte trei butoane rămase pentru a controla modul de funcționare pentru grafic.
În mod normal, sunteți în modul de funcționare standard, indicat de plus sau hașurat. În modul de funcționare, puteți face clic pe grafic pentru a muta cursorul în jurul valorii.
Instrumentul de panoramare trece într-un mod în care puteți defila datele vizibile făcând click și trăgând secțiuni ale graficului.
Instrumentul de mărire face zoom într-o secțiune a graficului prin glisarea unui dreptunghi de selecție în jurul acelei secțiuni. Dacă faceți clic pe instrumentul de zoom, obțineți un meniu pop-up pe care îl puteți utiliza pentru a alege alte metode de zoom. Acest meniu este prezentat mai jos.
O descriere a fiecărei dintre aceste opțiuni urmează.
Zoom cu dreptunghi.
Zoom cu dreptunghi, cu zoom limitat la date x (scala y rămâne neschimbată).
Zoom cu dreptunghi, cu zoom limitat la date y (scala x rămâne neschimbată).
Anulați ultimul zoom. Se resetează graficul la setarea anterioară.
Măriți aproximativ cu un punct. Dacă mențineți apăsat mouse-ul pe un anumit punct, graficul face zoom continuu până când eliberați butonul mouse-ului.
Micșorează cu un punct. Dacă mențineți apăsat mouse-ul pe un anumit punct, graficul se micșorează continuu până când eliberați butonul mouse-ului.
Notă: pentru ultimele două moduri, puteți mări și micșora aproximativ un punct.
Cursoarele Graph
Shift-click face zoom în altă direcție.
Puteți să mutați un cursor pe un grafic sau într-o diagramă trăgându-l cu Operating tool sau utilizând comanda de mișcare a cursorului. Dacă faceți clic pe săgețile de pe comanda de mișcare a cursorului, toate cursoarele selectate se vor fi deplasa în direcția specificată. Selectați cursoare deplasându-le pe grafic cu instrumentul de operare.