A kísérletező oktatás támogatása, számítógéppel segített kísérletek

bemutatása

LabVIEW I és II

Mingesz Róbert

2012. november 16.http://www.inf.u-szeged.hu/~mingesz/Education/

tt2012nov/

v 1.0 2012.11.15.TÁMOP-4.1.2.A/1-11/1-2011-0013 projekt

2

Tartalom

• Tűz és munkavédelem• Bevezetés• A LabVIEW környezet bemutatása• Feladatok megoldása• Szorgalmi feladatok (haladóknak)

3

Tűzvédelem

• Tilos:– tűz és robbanásveszélyes anyagot behozni– nyílt láng használata– dohányozni– enni/inni

• Tűzveszély:– elektromos műszerek

Használat előtt meggyőződni hibátlan állapotukról!

4

Tűz esetén

• Szólni• Tűzoltók hívása (105 / 112)• Központi rendészeti ügyelet hívása (62 54-

5863)• Áramtalanítás• Tűz oltása (poroltó)

Elektromos tüzek esetén: áramütés veszélye

• Menekülés

5

Munkavédelem

• Nem nyúl semmihez• Munkavégzésre alkalmas állapot

(nem: betegség / tudatmódosítók)

• Berendezések ismerete(használati útmutatók)

• Működőképes a berendezés?Nem javít (csak villanyszerelő / villamos mérnök)

• Földelés!

6

Áramütés esetén

• Áramkört megszakít (főkapcsoló)• Elsősegély (lélegeztetés, stabil

oldalfektetés, ...)• Szólni• Mentők hívása (104 / 112)• 24 órás megfigyelés korházban– Szívritmuszavarok → halál– Szövetsérülés → vérrög → halál

7

Laborrend

• Csak az dolgozhat a laborban, aki ismeri a tűz és munkavédelmi szabályzatot, valamint a laborrendet, és ezt aláírásával igazolta is

• Felelősségvállalás a használt eszközökért• Tilos enni/inni• Óra végén mindent a helyére kell pakolni• Számítógép

– Csak engedéllyel szabad bármit telepíteni, átállítani– Óra végén: mindent visszaállítani eredeti állapotába

(saját fájlok törlése)

8

9

A LabVIEW környezet

• Fejlesztő: National Instrumentshttp://www.ni.com/labview/

• Oktatóanyagokhttp://www.ni.com/gettingstarted/labviewbasics/http://zone.ni.com/wv/app/doc/p/id/wv-3220http://zone.ni.com/wv/app/doc/p/id/wv-3221

• LabVIEW és az oktatáshttp://k12lab.com/

10

Miért pont a LabVIEW?

• Könnyű megtanulni és használni– Bárki megtanulhatja, nem szükség

programozónak lenni– Tudósokra és mérnökökre optimalizálva– Vizuális dizájn, egyszerű vizualizáció

• Gyors fejlesztés– Produktivitás növelése– Költségek csökkentése– Rapid development

11

Miért pont a LabVIEW?

• Teljes funkcionalitás– Beépített analízis funkciók– Jelanalízis és matematika– Számos beépített kommunikációs protokoll– Többszálú végrehajtás, eseményvezérlés,

objektumok, ...– Számos platform programozható egy nyelven

keresztül (PC, beágyazott rendszerek, valós idejű rendszerek, FPGA, mikrovezérlők)

12

Miért pont a LabVIEW?

• Ipari szabvány– Rengeteg kompatibilis hardver

• Tipikus felhasználások–Mérés, adatgyűjtés, adatok elemzése– Ipari vezérlés– Egyedi rendszerek, prototípusok fejlesztése– Komplex tudományos mérőrendszerek

vezérlése (Big Physics)– Oktatás

13

Hátrányok

• Nem nyílt szabvány• Magas ár• Futtatókörnyezet szükséges a

LabVIEWprogramok végrehajtásához• exe generálási lehetőség (külön vásárolható

opció)• Bonyolultabb programok fejlesztése

nehézkes• Nehézkes a kód karbantarthatósága• Visszafelé kompatibilitás korlátozott

14

Licenszelés – kereskedelmi verziók

• Base (300 eFt)– CsakWindows verzió, hiányzó funkciók

• Full (650 eFt)– Teljes funkciónalitás

• Professional (1100 eFt)– Forráskód verziók, exe és dll generálás,

forráskód eltávolítása

• Developer suite (1300 eFt)– CsakWindows verzió, még több funkció (pl.

MS Office jelentések)

15

Licenszelés – nonprofit verziók

• Student Install Option (9 eFt)• Education Edition (22 eFt)• College Teaching License (3500 eFt)• Academic Standard Suite (350 eFt)• Academic Premium Suite (460 eFt)

16

Induló képernyő

17

Virtual Instrument - VI

18

Projektek

19

Paletták, Context help

20

Adattípusok

• NumericInteger, Float, Complex

• Boolean• String (path)• Reference• Object• Array• Cluster

21

Adattípusok

22

Numerikus paletták

23

Ciklusok

24

Indexelés

25

Sequence

26

27

Szorgalmi feladat A)Ferde hajítás

• Analitikus megoldások is vannak• Légellenállás?

28

Numerikus szimuláció

• Differenciálegyenletek megoldása• Közelítés• Euler módszer

))(,(d

)(dtytf

t

ty

),(1

1

nnnn

nn

ytfdtyy

dttt

29

Differenciálegyenletek

m

tcm

mt

t

t

tt

t

vvgFa

v

vr

)()(

d

)(d

)(d

)(d

2eredő

30

Légellenállás nélkül

gF

av

vr

mt

t

t

tt

t

eredő)(d

)(d

)(d

)(d

)(d

)(d;)(

d

)(dtv

t

tytv

t

txyx

gt

tv

t

tv yx d

)(d;0

d

)(d

31

Légellenállás nélkül

)(d

)(d;)(

d

)(dtv

t

tytv

t

txyx

gt

tv

t

tv yx d

)(d;0

d

)(d

nynnnxnn vdtyyvdtxx ,1,1 ;

gdtvvvv nynynxnx ,1,,1, ;

sin;cos 00,00, vvvv yx

000 yx

32

Légellenállás

m

cC

vvcF

vvcF

vvv

c

yy

xx

yx

l

22

2

v

vvF

33

Légellenállással

nynlynxnlx vvCavvCa ,,,, ;

2,

2, nynxn vvv

nynnnxnn vdtyyvdtxx ,1,1 ;

gadtvvadtvv lynynylxnxnx ,,1,,,1, ;

34

Megvalósítás

35

A1. feladat

• Ferde hajítás útvonalának ábrázolása XY grafikonon

36

A2. feladat

• Négyzetes légellenállás figyelembe vétele• Trajektóriák a szög függvényében• Trajektóriák a légellenállás függvényében• Hatótávolság megjelenítése a szög

függvényében• Maximális hatótávolsághoz tartozó szög

megjelenítése a légellenállás függvényében

37

Példa: trajektóriák a szög függvényében

c: Tóth Edina

Mingesz Róbert

Szorgalmi feladat B)Karakterisztika mérés

Mérje ki és ábrázolja a következő eszközök karakterisztikáját!

• Ellenállás• Dióda• Zéner dióda• LED-ek (zöld, sárga, piros)A feszültségeket V-ban, az áramokat mA-ben

adja meg!Legalább 100 pontban mérjen!

38 oldal2011.10.10./12.

Mingesz Róbert

Ajánlott kapcsolás

39 oldal2011.10.10./12.

Mingesz Róbert

Várt eredmény

40 oldal2011.10.10./12.

Mingesz Róbert

Mérési összeállítás

41 oldal2011.10.10./12.

Mingesz Róbert

Mérőszoftver

42 oldal2011.10.10./12.

43

44

45

1. feladat: két komplex szám összege

46

2. feladat: másodfokú egyenlet megoldása

47

3. feladat: N!

48

4. feladat - Jelzőlámpa

49

50

Waveform Chart

• Új adatok hozzáfűzése a grafikonhoz

51

Waveform Graph

• Mintavételezett jelek megjelenítése

52

Waveform Graph

• Mintavételi időköz megadása

53

XY Graph

• Jelek ábrázolása egymás függvényében

54

XY Graph

• Express

55

XY Graph

• Jelek ábrázolása egymás függvényében

56

XY Graph

• Express

57

Lineárisan növekvő jel előállítása

58

Szinusz minta előállítása

59

CASE struktúra

60

TDS2002C

61

Képernyő

62

Képernyő

63

Mérőfej

64

Üzembe helyezés, működés tesztelése

65

Find examples

66

Generate sound

• Szükséges még:– „Help”/„Detailed help”– Angol nyelvtudás

67

5. feladat: Brown mozgás

iii xx 1

68

6. feladat

• Lissajous-görbék rajzolása• A Lissajous-görbék időben

változzanak, mint a régi scifik-ben!

69

7. feladat

• Készítsen egy olyan programot, mely két különböző fázisú és amplitúdójú szinuszjelet ad ki!

• Az oszcilloszkóp „Measure” lehetőségeit felhasználva, jelezze ki a jelek frekvenciáját, amplitúdóját, fázisszögét!