Detail předmětu

Počítače v experimentu

FSI-TPEAk. rok: 2009/2010

Hlavní důraz je kladen na hardwarové problémy spojené s použitím počítače jako řídícího 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), sériovým a paralelním portům, měřícím 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 elektronickými vlastnostmi obvodů rozhraní. Pro návrh a realizaci některých jednoduchých automatizovaných experimentů se využívá systému ISES, multifunkčních měřicích karet Axiom, National Instrument a systému LabVIEW.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. RNDr. Miroslav Doložílek, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Realizace experimentu řízeného počítačem pomocí standardních rozhraní a programovacích nástrojů. Podrobnější znalost rozhraní RS232, Centronics 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

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

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 a paralelního 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

National Instruments: Instrumentation Ref. and Catalogue, 2012-2017. National Instruments, Austin TX, USA
IEE 488 and VXIbus Control, DA and Anal. National Instruments. Austin TX, USA.

Doporučená literatura

Kainka B.: Měření, řízení a regulace pomocí PC. BEN - technická literatura, Praha, 2003.
Horák,J.: Hardware. Computer Press, Praha, 2000.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M5I-P magisterský

    obor M-PMO-5 , 2. ročník, zimní semestr, povinný

  • Program M2A-P magisterský navazující

    obor M-FIN , 2. ročník, zimní semestr, povinný
    obor M-PMO , 2. 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 presentace 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, CENTRONICS, 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

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. RNDr. Miroslav Doložílek, CSc.

Osnova

Ovládání rozhraní RS232 nebo Centronics pomocí knihovny PORT.DLL nebo v prostředí LabVIEW. a) Rozsvěcování svítivky. b) Ovládání 8bitového převodníku datovými linkami rozhraní Centronics.
Měřicí systéme ISES, měření multimetrem Metex. a) Určení časové konstanty termočlánku. b) Charakteristika fotodiody pomocí ISES, případně LabVIEW.
DAQ karty a signálová analýza. Frekvenční spektrum akustického signálu pomocí ISES s měřicí kartou AX5411 nebo LabVIEW s měřicí kartou NI-AT-MIO-16E-10.
LabVIEW. Seznámení se systémem, sestavení zvoleného virtuálního přístroje.
Individuální projekt.