Detail předmětu

Řízení experimentu počítačem

FSI-9PEXAk. rok: 2020/2021

Hlavní důraz je kladen na technické problémy spojené s použitím počítače jako řídicího prvku experimentální sestavy a na programové prostředky pro ovládání přístrojů, vytváření soustav virtuálních přístrojů a vyhodnocení výsledků experimentu. V oblasti technických prostředků je věnována pozornost A/D a D/A převodníkům, normalizovaným rozhraním a sběrnicím (RS232, USB, GPIB, FireWire,Ethernet), měřicím zásuvným modulům a základnám. V oblasti programové podpory řízení, sběru dat a vyhodnocení experimentu je podán přehled o existujících systémech, podrobněji je pak pojednáno o vývojovém prostředí LabVIEW.
V rámci praktických cvičení se studenti blíže seznámí se základními charakteristikami rozhraní, sběrnic a měřicích modulů včetně senzorů hluku, vibrací a polohy. Pro návrh a realizaci některých jednoduchých automatizovaných experimentů se využívá převážně vývojové prostředí LabVIEW s měřicími moduly National Instrument, v rámci projektů rovněž programové prostředí Matlab a Simulink.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

0

Garant předmětu

doc. RNDr. Miroslav Doložílek, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Realizace experimentu řízeného počítačem prostřednictvím standardních rozhraní a programovacích nástrojů. Podrobnější znalost rozhraní RS232, GPIB a USB pak umožní řešit i méně standardní situace. Realizace jednoduchých virtuálních přístrojů v prostředí LabVIEW.

Prerekvizity

Číselné soustavy (decimální, hexadecimální, binární). Základy propgramování v některém z programovacích jazyků (Pascal, Visual Basic,C). Technické vybavení PC.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny a laboratorního měření.

Způsob a kritéria hodnocení

Pro absolvování předmětu je třeba změřit dle vlastního výběru 2 úlohy související s připojením a ovládáním přístrojů a zařízení pomocí PC, odevzdat protokoly o měření a vypracovat závěrečný projekt.

Učební cíle

Cílem kursu je seznámit studenty se základními prvky automatizovaného měření s počítačovou podporou na takové úrovni, aby byli schopni vybrat a připojit detektory a měřící přístroje k počítači přes standardní rozhraní a ovládat je pomocí standardních programovacích nástrojů. Pozornost je věnována také využití sériového portu PC a DI/O signálů měřicích karet pro generování a detekci binárních signálů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na praktických měřeních kontroluje vyučující. Způsob náhrady za zmeškanou výuku stanoví učitel po dohodě se studentem.

Základní literatura

National Instruments. Austin, TX, USA. Technical support. http://www.ni.com/cs-cz/support.html . (EN)
Bishop, R.H.: LabWIEW Student Edition. Pearson Prentice Hall 2007 (EN)
Tan, L; Diang, J.: Digital Signal Processing. Academic Press, 2019 (EN)

Doporučená literatura

DEWETRON GmbH catalogs and technical brochures. https://pdf.directindustry.com/pdf/dewetron-gmbh-25786.html (EN)
Staudenmaier,H.M.: Physics Experiments Using PCs. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1995 (EN)
Kainka B., Berndt H.-J.: Využití rozhraní PC pod Windows. Nakladatelství HEL, Ostrava, 2000. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program D-ENE-P doktorský, 1. ročník, zimní semestr, doporučený

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

20 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. RNDr. Miroslav Doložílek, CSc.

Osnova

1. Obecné principy použití počítače v experimentu. Návrh experimentu, stimulace systému, měření a záznam odezvy.
2. Technické prostředky. D/A a A/D převodníky, multiplexery, FPGA, měřicí karty, měřicí základny.
3. Způsoby komunikace měřicích přístrojů s PC. Ovladače. Sériový a paralelní přenos dat. Signály a způsob komunikace pro RS232.
4. Normalizované sběrnice, význam, používané systémy. Signály a způsob komunikace pro USB, GPIB (IEEE-488), FireWire (IEEE-1394), Ethernet.
5. Programovací nástroje pro řízení experimentu. Tradiční a virtuální přístroje.
6. LabVIEW. Členění systému, programování, komunikace s přístroji, virtuální instrumentace.

Praktická měření:
1. Ovládání rozhraní RS232, nastavení linek Digital I/O multifunkční měřicí karty v prostředí LabVIEW.
2. Měřicí systém s multifunkční měřicí kartou, měření multimetrem Metex.
a) Určení časové konstanty termočlánku.
b) Charakteristika fotodiody.
c) Nabíjení a vybíjení kondenzátoru.
3. DAQ a zvukové karty pro analýzu signálů v prostředí LabView. Měření akustických charakteristik dutinových rezonátorů.
4. Měření vibrací elektrického motoru.
5. Měření s tenzometry.

Vlastní projekt.