Detail předmětu

Počítače v experimentu

FSI-TPEAk. rok: 2022/2023

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

2

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 N-FIN-P magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program N-PMO-P magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Zdeněk Nováček, Ph.D.
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

Ing. Zdeněk Nováček, Ph.D.
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