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本系統(tǒng)架構(gòu)包含了硬體架構(gòu)與軟體設(shè)計(jì)兩部分。圖一所示為本套太陽能模組特性參數(shù)量測系統(tǒng)之系統(tǒng)硬體架構(gòu)圖，是由個(gè)人電腦、可程式環(huán)境狀態(tài)產(chǎn)生源、各種感測裝置、電子負(fù)載、示波器、攝影機(jī)、資料影像輸出入介面卡、測試機(jī)架與待測太陽能電池模組所構(gòu)成，各單元之功能分述如下：
? 個(gè)人電腦(PC)：個(gè)人電腦為整個(gè)太陽能模組量測系統(tǒng)之大腦，與人機(jī)界面軟體(LabVIEW)配合做為本系統(tǒng)之控制器，它控制整個(gè)系統(tǒng)之運(yùn)作。在軟體規(guī)劃下，系統(tǒng)控制器控制資料流程、指揮系統(tǒng)中儀器之操作、接收量測資料、執(zhí)行計(jì)算與分析、驗(yàn)證量測讀值是否有效、作資料儲(chǔ)存管理、以即將測試結(jié)果顯示在螢?zāi)换蜉敵鲋疗渌苓呇b置。
? 可程式環(huán)境狀態(tài)產(chǎn)生源(Programmable Environment Conditioner，簡稱PEC)：可程式環(huán)境狀態(tài)產(chǎn)生源用來產(chǎn)生待測太陽能模組所需之人造環(huán)境測試源，如照度、溫度、傾斜角與方位角等主要影響太陽能模組輸出特性之主要環(huán)境因素，內(nèi)部包含調(diào)光電路、溫度偵測與控制電路、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，調(diào)光電路用來產(chǎn)生不同強(qiáng)度的模擬日照，溫度偵測與控制電路根據(jù)所偵測到的實(shí)際溫度，與所設(shè)定的溫度作一比較，當(dāng)超過所設(shè)定的溫度時(shí)，則啟動(dòng)風(fēng)扇以進(jìn)行降溫；馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路可控制方位角、傾斜角與燈源位置，除了Z軸方向之控制外，亦接受傾斜角、方位角命令來控制步進(jìn)馬達(dá)，以調(diào)整整個(gè)測試機(jī)架之傾斜角與方位角，以作追日控制特性量測。電腦根據(jù)照度計(jì)與熱電偶之感測讀值，經(jīng)計(jì)算后送出正確測試命令給PEC，以形成閉回路控制，確?？沙淌江h(huán)境狀態(tài)產(chǎn)生源之準(zhǔn)確性。
? 各種感測裝置：有照度計(jì)與熱電偶，用來感測光源所產(chǎn)生之照度，以及目前測試環(huán)境之溫度，感測裝置為系統(tǒng)可構(gòu)成閉回路控制之重要設(shè)備，其精度愈準(zhǔn)愈可控制量測準(zhǔn)確度。當(dāng)熱電偶回傳溫度值進(jìn)入電腦后，若超過所設(shè)定的保護(hù)溫度，電腦即會(huì)下命令透過資料擷取卡來控制風(fēng)扇是否開啟，以達(dá)到散熱的效果。照度計(jì)與熱電偶分別透過RS-232與資料擷取卡與電腦連接，以作即時(shí)照度與溫度感測顯示。
? 電子負(fù)載(E-Load)：電子負(fù)載作為太陽能模組之輸出負(fù)載，透過GPIB(General Purpose Interface Bus，簡稱GPIB)通訊介面與電腦連接，利用程式設(shè)定方式，可使自動(dòng)化改變電子負(fù)載之負(fù)荷值，以提供不同負(fù)載給待測太陽能模組，如此便可連續(xù)測的特性曲線上之不同工作點(diǎn)之電壓與電流。
? 示波器：示波器用來量測太陽能模組在接不同負(fù)載下之輸出電壓與電流，示波器亦透過GPIB通訊介面與電腦連接，所量到的值回送回電腦，在做完所有測試點(diǎn)后，所儲(chǔ)存之讀值數(shù)據(jù)，即可畫出太陽能模組之IV特性曲線。所儲(chǔ)存之?dāng)?shù)據(jù)資料，還可做之后不同的分析利用。
? 攝影機(jī)：數(shù)位攝影機(jī)用來監(jiān)控整個(gè)量測系統(tǒng)之硬體設(shè)備是否正常運(yùn)作，要是有突發(fā)狀況產(chǎn)生時(shí)，使用者從電腦畫面上即可作緊急處理，以免發(fā)生災(zāi)害；另外若系統(tǒng)作為太陽能模組品質(zhì)管控時(shí)，數(shù)位攝影機(jī)透過網(wǎng)路與電腦連接，可檢測出瑕疵產(chǎn)品。

文字內(nèi)容均在附件Word中，同時(shí)上文中提到的例子和資料，均在word中的附件里，可點(diǎn)擊下載。登錄www.bjcyck.com可以查看更多詳細(xì)信息。這里只是簡略的介紹，有任何關(guān)于LabVIEW、LabVIEW開發(fā)、LabVIEW編程、LabVIEW程序相關(guān)問題，請與我們聯(lián)系。
測試機(jī)架與待測太陽能電池模組：本測試機(jī)架為根據(jù)太陽能電池模板之尺寸特別訂作，可作三軸控制，包含光源高度、太陽能模組傾斜角、與方位角，電腦經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生所要控制之脈波，即可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)，根據(jù)步進(jìn)角很容易就可計(jì)算出所要送之脈波數(shù)，本系統(tǒng)利用資料擷取卡(DAQ)之?dāng)?shù)位I/O埠，來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)之脈波訊號。

圖一系統(tǒng)硬體架構(gòu)圖
圖二所示為本套系統(tǒng)之操作流程圖，系統(tǒng)開機(jī)后會(huì)先作初始化與自我檢測，為求量測資料之可靠度與準(zhǔn)確性，需等到系統(tǒng)內(nèi)所有儀器設(shè)備皆正常后，才允許進(jìn)入?yún)?shù)量測鑒別程序。系統(tǒng)正常后接下來為在人機(jī)界面上設(shè)定測試程序，包含幾個(gè)測試點(diǎn)之設(shè)定，測試點(diǎn)多寡會(huì)影響整個(gè)測試時(shí)間，不同特性曲線量測設(shè)定，主要有兩類：IV特性曲線、PV特性曲線，接著是所要測試之環(huán)境條件設(shè)定，包含照度、溫度與角度之設(shè)定。測試程序設(shè)定好后，可程式環(huán)境狀態(tài)產(chǎn)生源就會(huì)根據(jù)命令產(chǎn)生所要的測試源，若所產(chǎn)生之測試源是不正確的，需重新作計(jì)算再一次作修正到測試源準(zhǔn)確為止，短暫延遲使太陽能電池模組輸出響應(yīng)穩(wěn)定后，接著就可一點(diǎn)一點(diǎn)的量測輸出電壓與電流，后就可畫出該設(shè)定照度、角度、溫度下之IV特性曲線，并在人機(jī)界面上作顯示或儲(chǔ)存列印。

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本系統(tǒng)以圖控程式LabVIEW所設(shè)計(jì)的，主要可以分為三個(gè)主要的人機(jī)介面，分別為系統(tǒng)設(shè)定頁面、系統(tǒng)測量頁面與系統(tǒng)讀取頁面，使用者可以透過在系統(tǒng)上方中間的三個(gè)按鈕，即可切換不同的頁面。在系統(tǒng)設(shè)定頁面部分，包含了系統(tǒng)時(shí)間、現(xiàn)場畫面、儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn)資料相關(guān)設(shè)定、環(huán)境產(chǎn)生源相關(guān)設(shè)定與所使用儀器的相關(guān)通訊設(shè)定；而在系統(tǒng)測量頁面，包含了可輸入待測模組型號與相關(guān)資料、量測系統(tǒng)相關(guān)環(huán)境參數(shù)與量測結(jié)果及相關(guān)計(jì)算數(shù)值的呈現(xiàn)；后使用者可在系統(tǒng)讀取頁面，將所儲(chǔ)存的實(shí)驗(yàn)資料，直接讀取顯示在螢?zāi)簧?，而不需重新再做一次?shí)驗(yàn)。此系統(tǒng)采用視覺化的人機(jī)介面，可使操作人員方便清楚的了解系統(tǒng)中之各種功能，而快速輕易的熟悉系統(tǒng)操作。以下針對各個(gè)人機(jī)介面做一介紹：
1. 系統(tǒng)設(shè)定頁面
圖三為本系統(tǒng)之設(shè)定頁面，在此人機(jī)介面中包含系統(tǒng)時(shí)間顯示、選擇測量資料儲(chǔ)存方式與路徑、設(shè)定并顯示現(xiàn)場畫面、方位角與入射角的調(diào)整、光源位置高低調(diào)整、照度計(jì)通訊協(xié)定設(shè)定與光源調(diào)整參數(shù)設(shè)定。

圖三系統(tǒng)設(shè)定頁面
2. 系統(tǒng)測量頁面
圖四為本系統(tǒng)之測量頁面，在此人機(jī)介面中包含LeCroy LT342示波器測量值顯示、系統(tǒng)環(huán)境條件、太陽能模組溫度監(jiān)控與保護(hù)、所待測太陽能模組型號與尺寸大小的輸入、PRODIGIT 3254高功率交直流電子負(fù)載設(shè)定與操控、顯示實(shí)驗(yàn)所測量之模組相關(guān)特性曲線與計(jì)算后之相關(guān)特性參數(shù)。

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圖五為本系統(tǒng)之讀取頁面，在此人機(jī)介面中系統(tǒng)操作者只需選擇所要讀取的檔案來源，按下開啟檔案，系統(tǒng)即會(huì)將所選擇的檔案資料，讀取處理后，將該次實(shí)驗(yàn)所測試的模板型號顯示于人機(jī)介面上，并且繪制出該次實(shí)驗(yàn)所測量之太陽能模組相關(guān)輸出特性曲線，在此介面中加入了PIV 特性曲線繪制。

圖五系統(tǒng)讀取頁面
將虛擬儀控的技術(shù)應(yīng)用在量測太陽能模組的輸出特性與計(jì)算上，發(fā)展出一套自動(dòng)化量測太陽能模組特性參數(shù)的系統(tǒng)，們可以利用虛擬儀控，設(shè)計(jì)出人性化的監(jiān)控畫面，使得整個(gè)量測系統(tǒng)在操控上變得更容易、簡單，只需透過鍵盤與滑鼠在人機(jī)介面上即可操作整個(gè)系統(tǒng)，而且使用者也可自行增添所需的功能，使系統(tǒng)更為多樣化。

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監(jiān)控系統(tǒng)將持續(xù)量測0 ~ 50 Hz 頻率范圍內(nèi)的參數(shù)，并穩(wěn)定進(jìn)行資料擷取、儲(chǔ)存，與傳輸作業(yè)。針對梅雅薩球場，團(tuán)隊(duì)即以CompactRIO 平臺(tái)為架構(gòu)，并搭配使用NI LabVIEW 圖形化程式設(shè)計(jì)環(huán)境所開發(fā)的多層次軟體程式。
感測器的功用十分單純，即提供高量測品質(zhì)的資料；傳感器與所屬訊號處理單位之間的連接線，亦為精簡的長度。從網(wǎng)路架構(gòu)與經(jīng)濟(jì)效益的觀點(diǎn)來看，要能以少的訊號處理單位達(dá)到所需的效能。團(tuán)隊(duì)即基于上述條件構(gòu)成完整的量測方案。由于是以加速規(guī)進(jìn)行量測作業(yè)，因此ICP 標(biāo)準(zhǔn)為量測主力。
主機(jī)電腦位于安全地點(diǎn)，并做為系統(tǒng)主體。在正常的作業(yè)條件下，電腦將搜集并分析儲(chǔ)存于周邊節(jié)點(diǎn)(Peripheral node) 的資料，且以同樣方式處理后續(xù)資料。在設(shè)定階段，電腦就如同節(jié)點(diǎn)組態(tài)與感測器校準(zhǔn)的使用者介面。電腦亦為可透過網(wǎng)際網(wǎng)路而遠(yuǎn)端存取系統(tǒng)的閘道。
量測系統(tǒng)所預(yù)設(shè)的主要功能，即是要能分配擷取節(jié)點(diǎn)，以達(dá)成符合邏輯與經(jīng)濟(jì)效益的解決方案。而上述目的則縮短訊號連接線的長度，以期能于數(shù)萬支行動(dòng)電話、數(shù)百組電視訊號天線，與數(shù)不清電線的環(huán)境中，提升整體的量測品質(zhì)。
透過CompacRIO節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的網(wǎng)路，量測系統(tǒng)可達(dá)分散式資料擷取節(jié)點(diǎn)的優(yōu)勢，并可立于網(wǎng)路狀態(tài)之外，分配資料儲(chǔ)存的相關(guān)作業(yè)。正常情況下，主機(jī)電腦將整合節(jié)點(diǎn)，并控制資料的檢索與儲(chǔ)存作業(yè)。若重要的訊號處理單位或網(wǎng)路失去功能，每組CompactRIO節(jié)點(diǎn)均可立檢索并儲(chǔ)存資料達(dá)數(shù)天之久。
CompactRIO亦可達(dá)到的運(yùn)算與儲(chǔ)存效能，并以精巧體積承受嚴(yán)苛的環(huán)境條件。

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視頻測試解決方案
我們使用具有高數(shù)據(jù)吞吐能力的PXI Express和具有處理能力的NI FlexRIO開發(fā)了FlexMedia VA-01視頻分析儀和FlexMedia VG-01高清視頻發(fā)生器，為自動(dòng)視頻測試提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)合算的解決方案。FlexMedia V系列視頻測試模塊可以以超過20G比特每秒的速率測試3D和高清電視以及電腦顯示器主板，從而使電子制造商顯著減少測試時(shí)間，同時(shí)繼續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)品。
這套經(jīng)濟(jì)合算的FlexMedia V系列產(chǎn)品適用于高容量視頻生產(chǎn)測試，為高清和3D屏幕測試提供了全面、低功耗的理想解決方案。用戶將受益于其人工立、全自動(dòng)測量，比人工操作快30秒。因?yàn)楫a(chǎn)品是基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PXI平臺(tái)的，故新系統(tǒng)有助于降低輸出制造缺陷，并提供良好的支持和維護(hù)。
FlexMedia V系列產(chǎn)品
VA-01視頻分析儀具有利用高速LVDS信號采集來執(zhí)行實(shí)時(shí)的全高清視頻像素和比特誤碼率分析的特點(diǎn)。它可同時(shí)測試多達(dá)8個(gè)HDTV（包括刷新率為240Hz的1080p視頻和新的刷新率為60Hz的4Kx2K超寬顯示器）和多達(dá)30位色深。除了多個(gè)被測設(shè)備的并行處理能力和高視頻分辨率，VA-01分析儀還與單槽PXI設(shè)計(jì)相適應(yīng)，工程師也可以使用諸如LabVIEW函數(shù)庫等來實(shí)現(xiàn)軟件集成。
VG-01高清視頻發(fā)生器提供的多復(fù)合、分量視頻生成和數(shù)字接口。VG-01發(fā)生器可以生成高達(dá)30Hz/48位色深的1080p高清視頻或60Hz/36位色深的3D視頻，并支持HEC、ARC、CEC、DDC以及編碼標(biāo)簽比特傳輸。該系統(tǒng)可支持7+1音頻，擁有YPbPr、RGB、RGBS、YC以及CVBS等模擬視頻，和6通道視頻矩陣視頻輸出觸發(fā)器。
結(jié)論
FlexMedia VA-01視頻分析儀和VG-01高清視頻發(fā)生器為自動(dòng)化視頻測試提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)合算的解決方案。通過創(chuàng)建基于PXI和NI FlexRIO的產(chǎn)品，我們開發(fā)了一個(gè)解決方案，它可以為用戶提供很高的性能和數(shù)據(jù)吞吐率，而由于利用了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，故其易于支持和維護(hù)。后，我們使用相對于完全定制解決方案明顯更少的時(shí)間和更小的團(tuán)隊(duì)，完成了這個(gè)視頻測試產(chǎn)品。