Detail předmětu
Počítače v experimentu
FSI-TPE Ak. rok: 2023/2024 Zimní semestr
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
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Číselné soustavy – dekadická, binární, hexadecimální. Základy programování v některém programovacím jazyce (Pascal, Visual Basic, C). Technické prostředky počítače.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Povinné absolvování všech zadaných experimentálních úloh. Zpracování závěrečného projektu. Výsledná klasifikace je dána úrovní závěrečného projektu (70%) a zpracování experimentálních úloh (30%).
Účast na cvičení je povinná a je kontrolována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky stanoví vyučující a to zpravidla vykonáním náhradního měření.
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.
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.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program N-PMO-P: Přesná mechanika a optika, magisterský navazující, povinný
Program N-FIN-P: Fyzikální inženýrství a nanotechnologie, magisterský navazující, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
13 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
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
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