LED特性の自動計測
テキストの変更追加と実験手順の詳細が記載してあります。
必ず事前に確認してから実験を始めること。
2013.04.26実験の目的
データを
解析
する
実際に経験して
電子計測を理解する
電子計測用プログラム
で
測定機器
を操作して
今回の実験のあらまし
LabVIEW
でプログラムを作成して
オシロスコープ
を操作して
データから
LEDのＩ－Ｖ特性、Ｉ－Ｐ特性を解析
テキストの要約
実験手順を再確認してください実験全体の流れ
l
準備
l
プログラムの作成
l
プログラムの試験
l
Ｉ－Ｖ特性の測定
l
光出力特性の測定
l
後始末
l
データ処理
5LED毎に繰り返し
（２測定/ＬＥＤ）
準備
}パソコンの起動
}電源を入れてWindowsの起動を確認
}ディジタルオシロの起動
}電源を入れてオシロの起動を確認
}ファンクションジェネレータ（ＦＧ）の起動
}電源を入れる
}設定
}周波数
１００Ｈｚ
}波形
正弦波
}出力
最大（ATT：０ｄｂ、VR：Mａｘ）
なお、半完成の骨格のプログラムが提供されている場合は下記手順でプログ ラムを完成させること。 • サーバーの「実験のソースファイル」を実験用のフォルダにコピー、解 凍する。 • 次にLabVIEWを立ち上げて、実験用フォルダ内の骨格プログラム（標準 は骨格プログラム６）をクリックすると • 「フロントパネル」のウィンドウが現れる。 • ファイルメニューの「別名で保存」でVIウィンドウの名称を「実験年月 日＋実験者名前」に変更して、実験用のフォルダに保存する。 • VIウィンドウの名称を変更した後、制御器を追加してプログラムを完成 させる。 • （制御器の追加方法はテキスト末尾の添付資料４「制御器を接続する便 利な方法」を参照） • （注意）プログラムはステップ毎に保存してPCのフリーズなどに備えて ください。
5-3-1 LabVIEWプログラムの作成
（テキストP25)
7 今回の実験では作成途中の骨格プログラム６を使ってプログラムするプログラムの作成
l準備
lディスクトップに実験用のフォルダを作成
l「実験用のソースファイル」をダウンロードして解凍する
l解凍した「実験用のソースファイル」の内容を
実験用のフォルダにすべてコピーする
lLabVIEWを起動
l 起動後、骨格プログラム６を開き、「別名で保存」でプログラム名を変更する lプログラムの作成
l制御器を追加してプログラムを完成させる
lテキスト記載の 添付資料４ 制御器を接続する便利な方法 を
参照して作成する
（参考）
制御器を接続する便利な方法
9 ① 端子を選択してマウスを右クリックする。 ・・・端子の名前が表示される。（詳細ヘルプ内の端子も明滅します。） LａｂＶＩＥＷVer8X基本操作説明ver2.pdf 12. ＶＩの端子に制御器を接続する便利な方法から抜粋 ② メニューの「作成」をポイントしてサブメニューを表示する。11
③ サブメニューの「制御器」をクリックすると制御器が作成・接続される。
④ 制御器を右クリックしてメニューを表示する。
⑤ 「アイコンとして表示」 を クリックしてチェックを外す。
13
⑥ 見やすい配置になるように移動する。
（参考）完成したブロックダイアグラム
（テキストP26）l
レイアウトの整理
lブロックダイアグラムの整理
l ブロックダイアグラムが完成したら、見やすいレイアウトに整理する l 配線が正しいか、制御器や表示器の名称は正しいか、最終的な確認をする lフロントパネルの整理
l フロントパネルに必要な要素がすべてそろっているか、確認する l 見やすく、操作しやすいレイアウトに整理する l 測定はフロントパネルを使って行うので「見易さ」「操作のしやすさ」が 大切です lレイアウト整理のポイント
① 制御器や配線を重複しないように配置する ② 配線は接続先が分かりやすく配置する 見易いレイアウトは実験中の操作ミスやプログラムの間違い防ぎます 155-3-2
LabVIEWプログラムの動作確認（デバッグ）
（テキストP27,P38）
lテキストの添付資料２ デバッグの手順 を参照
2-1(2)② 制御器の設定
次ページを参照
lプログラムの動作試験（デバッグ）
２-2(1) 単純動作試験
（複合動作試験は省略）
２-2(4) 計測ファイルへの書き込み試験
l確認ポイント
l 較正信号の波形が正しく表示されているか？ l 計測データが正しく実験用フォルダに保存されているか？ lデバッグ結果の保存
lブロックダイアグラムとフロントパネルの画面をコピーして保存する
lコピーしたブロックダイアグラム、フロントパネルは報告書に記載する
l 記載趣旨は測定に使ったプログラムの動作証明デバッグ時の設定値
（テキストP38）
2-1(2)② 制御器の設定
A) Channel A Channel 1 B) Channel B Channel 2 C) Vertical range 全て 12 VD) Probe Attenuation 全てDefault （倍率：×10） E) Vertical Coupling 全てDefault （DC)
F) Vertical Offset 全てDefault （0 divs) G) Time base 0.0005 s
H) Trigger Source Default （Channel 1) I) Trigger level １V
J) Trigger Slope Default （rising） K) Trigger Mode Normal
L) Position Default （0.0 s） 17
（参考）デバッグ試験回路のプローブ接続詳細
（テキストP38）
ディジタル・オシロスコープ 図1 デバッグ試験回路 ディジタル・オシロスコープ プローブ補正 ５V １ｋHz 倍率SW (ｘ10）（参考）プローブ補正（校正）信号の波形
19 DC結合にすると直流成分を含んだ 信号が表示される Y軸スケールに注意 プローブ補正（校正）信号のポイント ① 電圧 ０V と ５V のパルス波 ② 周波数 １KHｚ ③ 波形は １：１の方形波 この波形が 正しく表示されれば プログラムは正常（参考）計測ファイルの名前を入力する
（テキストP40 2-2 (4)）
① 「ファイル名」のテキストボックス内でマウスをクリックする。 （文字の入力が可能になる。） ② エクセルで読み込めるように、エクセルの拡張子（ .xls 半角英数字）をつけて 計測ファイルの名前.ｘｌｓ と入力する。 ③ 「コメント」のテキストボックスに実験の条件などを入力する。 （注意）計測ファイルのファイル名とコメントの入力制御器はフロントパネルに配置さ れますので、ｌａｂＶＩＥＷを実行するとき、他の制御器の設定に合わせて入力するよう にしてください。重要！
「有効」にする！（参考）画面のコピー方法
（テキストP27 5-3-2 ⑤）
lプリントスクリーンでは一部分しかコピーできないので
LabVIEWの機能を使って全画面をコピーする
lコピー手順
1.予めエクセルのファイルを作成しておく
2.コピーするブロックダイアグラムまたはフロントパネルを開く
3.「編集」メニューをプルダウンして、「すべて選択」をクリック
4.再度、 「編集」メニューをプルダウンして、 「コピー」をクリック
5.エクセルのファイルを開いて「貼り付け」をクリック
6.貼り付けた画像を確認してエクセルのファイルを保存する
21Ｉ－Ｖ特性の測定（１）
（テキストP29,41）
l
測定回路の組み立て
Ｉ－Ｖ特性
測定用の配線
５ ４ ３ ２ １ X Y A CＩ－Ｖ特性の測定（２）
l
制御器の設定
l Vertical Coupling はDC（直流結合） Trigger Levelは１V に設定 l Time Base は1サイクル程度の波形が表示される値 (0.001s) l その他・・・添付資料３ 測定の手順 l
予備測定
l 「計測ファイルへの書き込み」ボタンを無効にする l 波形が滑らかな曲線で表示されるように CH1 CH2のVertical Rangeの値を調整 l本測定
l ファイル名とコメントをボックスに入力し、 「計測ファイルへの書き込み」ボタンを有効にする l プログラムを実行 l フロントパネルの画面をコピーして、ファイルに保存する 23フロントパネルのコピー例
光出力特性の測定（１）
（テキストP31,42）
l
測定回路の接続変更
25こちらに変更
５ ４ ３ ２ １ X Y A C光出力特性の測定（２）
l予備測定
l「計測ファイルへの書き込み」ボタンを無効にする
l波形が滑らかな曲線で表示されるように
CH1,CH2のVertical Rangeの値を調整
l他の制御器はそのまま
l本測定
lファイル名とコメントをボックスに入力し、
「計測ファイルへの書き込み」ボタンを有効にする
lプログラムを実行
lフロントパネルの画面をコピーして、ファイルに保存する
フロントパネルのコピー例
27
複数のLEDの測定
l
LEDを差し替える
後始末（１）
（テキストP31,32）
実験用フォルダ内のデータ確認
①
デバッグした結果
•ブロックダイアグラムのコピー
1
•フロントパネルのコピー
1
•測定データ（計測ファイル）
1
②
電流電圧特性の測定データ
•フロントパネルのコピー
LEDの数
•測定データ（計測ファイル）
〃
③
電流光出力の測定データ
•フロントパネルのコピー
LEDの数
•測定データ（計測ファイル）
〃
29後始末（２）
l実験用のフォルダをUSBメモリに保存する
lUSBメモリの内容を確認後、
教官の指示に従ってフォルダを削除する
lパソコンの停止
lディジタルオシロ、FG の電源を切る
lケーブル、パーツ類の整理
データ処理（１）
（テキストP32）
lデータ換算
l計測ファイルのデータを使って
① LEDの電流
＝CH1/R1
② LEDの端子間電圧
＝CH2-CH1
③ PDの電流
＝CH2/R2
④ LEDの光出力
＝PD電流/PD受光感度
を計算する
31データ処理（２）
l時間波形グラフの作成
l①②④のデータを使って作成
l横軸
時間
l
縦軸
LED電流 LED端子間電圧 LED光出力
l
LED特性グラフの作成
l①②④のデータを使って作成
l横軸
LED電流
l縦軸
LED端子間電圧 LED光出力
lグラフの形式は実験室内の掲示を参照
l作成したグラフはLED毎にまとめて報告書に記載
実験結果には LED特性グラフを 添付する基礎知識・・・・
33 実験に必要なオシロスコープ、LabVIEW、パソコンの基礎知識を 各人で再確認してください基礎知識
（続き）
・・・・
今回の実験に必要な知識の大部分は実験Ⅰのテーマですが、 今回の実験では実際に装置を操作する知識が必要です（実験Ⅰの復習が必須） オシロスコープ 入力結合（DC,AC） ・・・Vertical Coupling掃引速度（ｍｓ/div） ・・・Time Base 水平同期 ・・・Trigger Level
・・・Trigger Slope 垂直感度（V/div） ・・・Vertical Range LabVIEW ディジタルオシロ用VI
・・・Tektronix TDS 200 1000 2000 Series パソコン プログラムの作成・保存 ・・・オペレーティングシステム
Vertical Coupling と表示波形
35 AC結合で測定すると 信号の交流成分だけが 表示される DC結合にすると 直流成分を含んだ 信号が表示される Y軸スケールの違いに注目Time Base と表示波形
Time Base の設定が適切Ch1 Ch2
水平同期 に関係する設定
37 Trigger点Trigger
Level と表示波形
適正なTrigger Level 不適切な Trigger Level （同期はずれ）Vertical Range で測定精度が変わる
39 Rangeの設定が適切 Rangeの設定が過大 Rangeの設定が過小(頭の体操）3bitsで量子化すると測定波形はどうなる？
Vertical Rangeの設定を変えると・・・・・・・LabVIEWの表示は
1V 1V 2V この刻みが量子化誤差 1Vオシロの計測範囲と自動スケール後の表示
41 V e rt ic al R an ge Time Base×10 0 V オシロの計測範囲 LabVIEWによる波形の表示 Vertical Rangeを２５６に分割して ディジタル化する （量子化誤差0.4%） 自動スケールで波形を表示 （計測波形の最大値と最小値でY軸の範囲を決定する） Ch1 Ch1基礎知識を実験に反映すると・・・
設定の方向が見えてくる
lVertical Couplingの設定
直流成分を含んだ信号を
測定する必要があるので
DC結合に設定すべし
lTrigger Levelの設定
正弦波の＋半波を使うので
Trigger Levelは
＋電圧に設定すべし
lVertical Rangeの設定
測定信号の最大電圧×２＋α
に設定すると
量子化誤差が少ない
V e rti cal R a n ge Ch1 Time Base×10 Trigger Level 0 V↓ 計測プログラムを作成する
