Virtuelle Instrumentierung II

2 Semester MMIP- SS 20102.Semester MMIP SS 2010Erläuterung der Lehrveranstaltung

Was erwartet mich?

Instrumentierung im Wandel der Zeitg

Embedded PCs, Echtzeit, modularemodulare Instrumentierung (VXI, PXI)

Die Software wird zum Messinstrument

GPIB

Herkömmliche Instrumentierung

Virtuelle Instrumente im gesamten gDesign- und Produktionsprozess

Virtuelle Instrumentierungg

Modulbeschreibungg

Was erwartet Sie?Moderne TechnikVielfältige AufgabenEine ziemlicheEine ziemliche „Breite“ …

Was erwarte ich?Was erwarte ich?SelbständigkeitK ti itätKreativitätZuverlässigkeit

Modulbeschreibung (2)g ( )

Statt einer einzigen großen Prüfung gibt es viele kleine …

Praktikum (Eindruck und (Protokolle)Belegthema e egt e a(Zwischen- und Abschlussvorträge)g )

Voraussetzungeng

Informatik (I )IVInformatik (I-)IVhttp://www.inw.hs-merseburg.de/~uheuert/index-Dateien/Page5311.html

M t h ikMesstechnikOder: Virtuelle Instrumentierung I

http://www.inw.hs-merseburg.de/~uheuert/index-p gDateien/Page1322.html (MIP5P:P5PIM)

(Steuerungs- und Regelungstechnik)

ein Blick lohnt sich: MessplatzautomatisierungDiplomstudiengang PHT, 7.Semester

// / /http://www.inw.hs-merseburg.de/~uheuert/index-Dateien/Page1389.html

Wie läuft die Veranstaltung?g

Kein Frontal nterricht!Kein Frontalunterricht!V-Termin (Freitag) wird im Wesentlichen für Belegthemen genutztBelegthemen genutzt

Die Show machen die Studenten.P-Termine (Donnerstag):

Grundkurse für Agilent VEE, National Instruments LabVIEW, Instrumentierung mittels .NETPraktika gemäß Aufgabenstellunga a ge äß u gabe s e u gKonsultationen / Selbständiges ArbeitenDie Show mache im Wesentlichen ich.

B T iB-Termine:In Eigenregie und nach Vereinbarung mit den Betreuern.

ZeitplanpTermin Inhalt

01 04 2010 Einführungsveranstaltung und Verteilung der Projektthemen01.04.2010 Einführungsveranstaltung und Verteilung der Projektthemen

02.04.2010 Entfällt (Karfreitag)

08.04.2010 Konsultationen / Selbständige Recherchen

09 04 2010 Konsultationen / Selbständige Recherchen09.04.2010 Konsultationen / Selbständige Recherchen

15.04.2010 Konsultationen / Selbständige Recherchen

16.04.2010 1. Projektmeeting – Vorstellung & Diskussion der Lösungswege (1)

22 04 2010 Praktikum Programmieren und Messen mit VEE22.04.2010 Praktikum – Programmieren und Messen mit VEE

23.04.2010 Konsultationen / Selbständiges Arbeiten

29.04.2010 Praktikum – Programmieren mit LabVIEW

30 04 2010 1 Projektmeeting Vorstellung & Diskussion der Lösungswege (2)30.04.2010 1. Projektmeeting – Vorstellung & Diskussion der Lösungswege (2)

06.05.2010 Praktikum – Messen mit LabVIEW

07.05.2010 1. Projektmeeting – Vorstellung & Diskussion der Lösungswege (3)

13 05 2010 E tfällt (Ch i ti Hi lf h t)13.05.2010 Entfällt (Christi Himmelfahrt)

14.05.2009 Entfällt (Christi Himmelfahrt++)

Weitere Termine zum selbständigen Arbeiten im Labor nach Absprache möglich !!!Weitere Termine zum selbständigen Arbeiten im Labor nach Absprache möglich !!!

Zeitplan (2)p ( )Termin Inhalt

20.05.2010 Praktikum – Messen unter .NET

21.05.2010 Konsultationen / Selbständiges Arbeiten

27.05.2010 Konsultationen / Selbständiges Arbeiten

28.05.2010 2. Projektmeeting – Design und Implementierung (1)

03.06.2010 Konsultationen / Selbständiges Arbeiten

04.06.2010 2. Projektmeeting – Design und Implementierung (2)

10.06.2010 Konsultationen / Selbständiges Arbeiten

11.06.2010 2. Projektmeeting – Design und Implementierung (3)

17.06.2010 Praktikum – Versuche gemäß Aufgabenstellung

18.06.2010 Verteidigung der Arbeiten (1)

24.06.2010 Praktikum – Versuche gemäß Aufgabenstellung

25.06.2010 Verteidigung der Arbeiten (2)

01.07.2010 Praktikum – Versuche gemäß Aufgabenstellungg g g

02.07.2010 Verteidigung der Arbeiten (3)

08.07.2010 Reserve

09.07.2010 Reserve

Praktika

Einführ ngs eranstalt ngenEinführungsveranstaltungenAgilent VEE (1x)National Instruments LabVIEW (2x)at o a st u e ts ab ( )Instrumentierung unter .NET (1x)

PraktikumsversucheSelbständig in ZweiergruppenInstrumentierung einfacher MessaufgabenNatürlich bearbeiten die „P“s Aufgaben, die sie noch nichtNatürlich bearbeiten die „P s Aufgaben, die sie noch nicht bearbeitet haben (in LV „Virtuelle Instrumentierung I“).

BenotungJJa1/3 der Gesamtnote (Eindruck und Protokolle)

Belegeg

B b itBearbeitungi.d.R. in Dreierteamsselbständigselbständig

Vorträgedie Studenten (abwechselnd alle Gruppenmitglieder!)die Studenten (abwechselnd alle Gruppenmitglieder!) halten jeweils 3 kurze Vorträge

Themenvorstellung, Lösungsansätze, Planung (10-15min)Design Implementierung Test (10-15min)Design, Implementierung, Test (10-15min)Abschluss, Übergabe (15-20min)

BenotungJa2/3 der Gesamtnote

Labore & TechnikLabor „Virtuelle Instrumentierung“

Moderne Messtechnik (computergestützt bzw. mit üblichen Schnittstellen i USB LAN IEEE488)wie USB, LAN, IEEE488)

Hochwertige Messtechnik (u.a. Oszilloskope, Signalgenerator, Logic-Analyzer, Network Analyzer, Spectrum Analyzer, Power Meter, LCR Meter)3x VXI MainframesPXIPXI3xCompactRIO (Programmable Automation Controller)CompactVision30x programmierbare IEEE488 Geräte (Multimeter, Funktionsgeneratoren, Spannungsversorgungen Frequenzzähler Oszilloskope etc )Spannungsversorgungen, Frequenzzähler, Oszilloskope, etc.)Messkarten (PCI und USB), High-Speed DigitizerFPGA Messkarten (RIO) und Entwicklungsboard (Xilinx)Diverse Mikrocontrollersysteme als Entwicklungsboards (AVR32, C-Control, NI Elvis, …)…)

xyz-Tisch der Fa. IselModerne PC-Technik; 15 ArbeitsplätzeDepartment Lizenzen für Software von Agilent Technologies und N ti l I t tNational InstrumentsDas Labor wurde von der Firma Agilent Technologies als „Agilent Referenzlabor“ ausgezeichnet.

Belege - RückblickgLehrveranstaltung „Messplatzautomatisierung“, 7.Semester Diplomstudiengang Physikalische Technik und I f ti b itInformationsverarbeitung

02PHTK l f R llb h “„Kugel auf Rollbahn“

„Balancierender Stab 1D“„Bobby Car“„NMR Gradientensystem“„NMR Gradientensystem

03PHT„CompactRIO“„FPGA“„PXI“„NMR Gradientensteuerung“

04PHTc‘t Lab (Modulares Messsystem im Eigenbau)c‘t Lab (Modulares Messsystem im Eigenbau)Ultraschallfeld (Schnelle Datenerfassung)Rührer-Versuchsstand (Bilderkennung/-auswertung)NMR Konsole mit FPGA (Messen und Steuern mit harter Echtzeit)o so e t G ( esse u d Steue t a te c t e t)

„Kugel auf Rollbahn“„ g

Aufgabenstellung:K t i d I l ti Si i S t l h lb tä diKonstruieren und Implementieren Sie ein System, welches selbständig die Lage einer Kugel auf einer Rollbahn nach Positionsvorgaben regelt.

„Balancierender Stab 1D“„

A f b t llAufgabenstellung:Konstruieren und Implementieren Sie ein System, welches selbständig einen frei beweglichen Stab (1D) balanciertbeweglichen Stab (1D) balanciert.

„Bobby Car“„ y

Video:VEE TV „Special Report“

„Bobby Car“„ yAufgabenstellung:Konstruieren und Implementieren Sie ein autonomes System bei Verwendung moderner IT-Systeme.

GPS

Bilderkennungg

Antrieb

Lenkung

Geo-Informationssystem

„NMR Gradientensystem“„ y

Aufgabenstellung:Konstruieren und Implementieren Sie einen Messplatz zur 3DKonstruieren und Implementieren Sie einen Messplatz zur 3D Vermessung und Visualisierung von Magnetfeldern, wie sie von NMR Gradientensystemen bzw. NMR Shimsystemen erzeugt werden.

Real-TimeMessen, Steuern und Regeln

CompactRIOp

PAC“ Programmable Automation Controller„PAC … Programmable Automation Controllerthe successor of SPS !FPGA plus Real-Time Controller mit „PC“-Schnittstellen (LAN, RS232 )RS232, …)Konkret:

8-Channel 12-Bit AI (500kS/s)4-Channel 16-Bit Simultaneos Sampling AI (100kS/s)4-Channel 16-Bit AO (100kS/s)8-Channel TTL I/O2-Port CAN

PXI

Konkret:Real-Time PXI Controller (dual boot)( )Multifunction DAQFunction GeneratorFunction GeneratorMultimeterMultiplexerMultiplexerScopeVi i (A l C M d l )Vision (Analog Camera Module)

c‘t Lab

Projekt: Bausteine zum Messen, Steuern und Regeln mit dem PC „Mess- und Steuerelektronik zum Anschluss an den PC ist entweder horrend teuer oder von begrenztem Gebrauchswert. Wer mehr verlangt als eine Relaiskarte zum Anschluss an den Druckerport, lässt g pfür industrielle Lösungen schnell einige Monatsgehälter beim Händler. Für unsere leistungsfähigen Mess- und Steuerungsmodule zum Selbstbau lohnt es durchaus, den Lötkolben noch einmal anzuheizen.“

c‘t Lab - Artikel

't 10/07 S 124 B t i M St d R lc't 10/07, S. 124, Bausteine zum Messen, Steuern und Regeln mit dem PCc't 10/07, S. 130, PC-Interface und Stromversorgungc't 11/07, S. 212, A/D-, D/A- und Port-Motherboard ADA-IOc't 12/07, S. 194, Schaltstufen für die I/O-Portsc't 13/07 S 202 A/D nd D/A Wandler für Port Mod l ADA IOc't 13/07, S. 202, A/D- und D/A-Wandler für Port-Modul ADA-IOc't 15/07, S. 188, DDS-Funktionsgenerator-Modulc't 16/07, S. 176, Bedienpanel und Stromversorgung, , p g gc't 18/07, S. 186, Grafische Programmierumgebung LabVIEW richtig einsetzenc't 19/07 S 212 Programmierbares Netzteil Modul DCGc t 19/07, S. 212, Programmierbares Netzteil-Modul DCGc't 20/07, S. 196, Leistungsstufe für das Labornetzteil-Modul

Ultraschallfeld

Physikalische Aufgabenstellung von Prof. Rosenfeld3D Vermessung eines Ultraschallfeldes

Rührer

Ziel:Ziel:Ziel des Versuches ist die Ermittlung des Mischungsverhaltens einer Flüssigkeit in Abhängigkeit vom Rührer und der Drehzahl.

Problem:ü (ä Ö ) üEine schwer mischbare Flüssigkeit (ähnlich Öl und Wasser) soll durch Rühren

homogenisiert werden.Dies soll mit einer Webcam aufgenommen werden und das Bild ausgewertet werden. Bei gleichmäßiger Verteilung der Grauwerte (oder Farbwerte) ist der Versuch zu beendenbeenden.Problem: Hierbei habe ich (Ramhold) mit Mathcad (*.bmp) experimentiert und gute Erfolge gehabt. Eine Steuerung aus Mathcad war mir jedoch nicht möglich.

Aufgabe:Das Misch ngs erhalten soll mittels Video anal siert erden Die Anal se soll überDas Mischungsverhalten soll mittels Video analysiert werden. Die Analyse soll über Auslesen der Graustufen im Video erfolgen. Dies ist möglich, da die Farbunterschiede im Behälter Konzentrationsunterschieden entsprechen.Zu hohe Drehzahl des Rührers muss begrenzt werden können. Der Versuch soll Videogestützt beendet werden Abbruchkriterium und schwelle istDer Versuch soll Videogestützt beendet werden. Abbruchkriterium und –schwelle ist skalierbar zu gestalten (Zeit, Anzahl der Mittelwerte, Änderung der Graustufen …).

Projekte SS2009j

Projekte SS2010jRechnernetze und Virtuelle Instrumentierung/Prof. Heuert:

Ultraschall A-Bild mit NI PXI - DöhlerCompactRIO (FPGA) Harfe (Instrumentierter Kerbschlag-Biege-Versuch) - PunkCompactVision (balancierende Kugel auf Rollbahn) - HeuertSmart Metering M BUS Bridge und Funkübertragung (ATmega32 DevBoard)Smart Metering M-BUS Bridge und Funkübertragung (ATmega32 DevBoard) -PunkIsel-Tisch mit Joystick - DöhlerVXI (SS2009) - HeuertS (SS2009) H tScope (SS2009) - Heuert

Automatisierungstechnik/Dipl.-Ing. (FH) Seela:Steuern eines Roboterarmes mittels Wii Controller

Verfahrenstechnik/Dipl Ing Ramhold:Verfahrenstechnik/Dipl.-Ing. Ramhold:Messtechnische Erweiterung eines Versuchstandes zur Wärmeübertragung

Mechanische Verfahrenstechnik/Dipl.-Ing. Müller (Uni Halle):Justierung/Kalibrierung von speziellen MesskamerasJustierung/Kalibrierung von speziellen MesskamerasHilfsmittel zur Vorverarbeitung von StrömungsmessbildernKonturanalyse – unregelmäßig verformte Tropfen zur Ermittlung des Schwerpunkts und der Schichtdicke eines Tropfens

Teams

P j ktl itProjektleiterN.N.

TeamkoordinatorArchitekt

Aufgaben und ZeitplanungReport

ModultestsSystemtests

IngenieurN N

ProgrammiererN NN.N.

Mechanik, Elektrotechnik…

N.N.Messen, Steuern, Regeln

…

Teambildungg

Erfolgt möglichst bei Beachtung der für das Projekt notwendigen Skills!Einteilung: heute (allerspätestens per email bis 04 04 2010)bis 04.04.2010)

1. Projektmeeting - Lösungswegej g g g

Jedes Projektteam stellt in einer kurzen Präsentation (10-15min) mögliche Lösungswege

d Alt ti i P j ktund Alternativen zu seinem Projekt vor.Dabei ist im Vorfeld die Verfügbarkeit und A db k it i ti d T h ik kläAnwendbarkeit existierender Technik zu klären.Falls spezielle Technik angeschafft bzw. hergestellt

d i d di t t h d K t dwerden muss, sind die entstehenden Kosten und Aufwände zu klären.Ei Z i l (MS P j ) i iEine Zeitplanung (MS Project) sowie eine Risikoanalyse sind zu erstellen.

Projektmeeting – Design und j g gImplementierung

Jedes Projektteam stellt in einer kurzen Präsentation (10-15min) die gewählte Designentscheidung zu seinem Projekt vor.Technologien und Produkte werden vorgestellt.g gProgrammablaufpläne und Schnittstellen werden erläutert.erläutert.Probleme und Lösungswege werden erläutert.Die Zeitplanung und die Risikoanalyse werdenDie Zeitplanung und die Risikoanalyse werden angepasst.

Verteidigungg g

Jedes Projektteam stellt in einer Präsentation (15-20min) sein Projekt vor.