Detail předmětu

Počítače v experimentu

FSI-TPEAk. rok: 2020/2021

Hlavní důraz je kladen na hardwarové problémy spojené s použitím počítače jako řídicího prvku experimentální sestavy a na speciální software 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 (GPIB, MXI, USB, FireWire), sériovému portu, měřicím zásuvným modulům. V oblasti programové podpory řízení, sběru dat a vyhodnocení experimentu je podán přehled o existujících systémech, podrobněji je pak pojednáno o LabVIEW.
V rámci praktických cvičení se studenti seznámí se základními charakteristikami normalizovaných rozhraní. Pro návrh a realizaci některých jednoduchých automatizovaných experimentů se využívá zvuková karta PC a multifunkční měřicí moduly National Instrument. Z progaramovacích protředí se využívá převážně systému LabVIEW, v rámci projektů také prostředí Matlab.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

Ing. Jakub Zlámal, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

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

Prerekvizity

Číselné soustavy - dekadická, binární, hexadecimální. Základy programování v některém programovacím jazyce (Pascal, Visual Basic, C). Technické prostředky počítače.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Povinné absolvování všech zadaných experimentálních úloh. Zpracování závěrečného projektu. Výsledná klasifikace je dána úrovní závěrečného projektu (70%) a zpracování experimentálních úloh (30%).

Učební cíle

Cílem kursu je seznámit studenty se základními prvky automatizovaného měření s počítačovou podporou na takové úrovni, aby byli schopni připojit měřící přístroje k počítači přes standardní rozhraní a ovládat je pomocí standardního programovacích nástrojů a také využít seriového portu PC pro generování a testování binárních signálů.

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

Účast na cvičení je povinná a je kontrolována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky stanoví vyučující a to zpravidla vykonáním náhradního měření.

Základní literatura

IEE 488 and VXIbus Control, DA and Anal. National Instruments. Austin TX, USA.
National Instruments: Instrumentation Ref. and Catalogue, 2012-2017. National Instruments, Austin TX, USA
Vlach, J; Havlíček, J; Vlach, M.: Začínáme s LabVIEW, Nakladatelství BEN, Praha 2008.

Doporučená literatura

Horák,J.: Hardware. Computer Press, Praha, 2000.
http://czech.ni.com/akademicka-oblast
Kainka B.: Měření, řízení a regulace pomocí PC. BEN - technická literatura, Praha, 2003.
Matoušek,D.: USB prakticky. BEN - technická literatura, Praha 2003

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2A-P magisterský navazující

    obor M-PMO , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program N-FIN-P magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. RNDr. Miroslav Doložílek, CSc.

Osnova

Obecné principy použití počítače v experimentu. Návrh experimentu, stimulace systému, měření a záznam odezvy. Analýza, interpretace a prezentace výsledků. Základní obecné zásady pro přípravu experimentu.
Technické prostředky. Č/A převodníky, A/Č převodníky, multiplexery, časovače. Zásuvné moduly do PC pro komunikaci s reálným prostředím.
Způsoby komunikace měřicích přístrojů s PC. Sériový a paralelní přenos dat. Signály a způsob komunikace pro RS232, GPIB (IEEE-488), VXI, MXI,USB, FireWire (IEEE-1394).
Software pro řízení experimentu. Přehled používaných programů pro komunikaci a programovacích prostředí pro virtuální instrumentaci. Hlavní rysy a charakteristiky.
LabVIEW. Členění systému, způsob práce. Základní prostředí, způsob programování. Komunikace s měřicími přístroji v prostředí LabVIEW.

Cvičení s počítačovou podporou

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. RNDr. Miroslav Doložílek, CSc.

Osnova

1. Programování rozhraní RS232 v prostředí LabVIEW
a) Rozsvěcování svítivek linkami rozhraní RS232
b) Ovládání multimetru Metex
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.
4. Vlastní projekt