Számítógépes mérésvezérlés szakkör középiskolásoknak
Szakkörünkön szívesen látunk minden olyan középiskolást, akit érdekel a programozás, a mérésvezérlés és a nyomtatott áramkörök készítése. A mérési alkalmak résztvevői alapszintű Labview programozási ismeretekre tesznek szert melynek segítségével mérőprogramot írnak az általuk készített áramkör működtetésére. A nyomtatott áramkört filctollas írással, maratásos technikával készítjük, a megfelelő áramköri elemeket mindenki saját kezűleg forraszthatja a panelra. Az elkészült remekmű hazavihető.
A Labview programnyelv előnye, hogy grafikus felületen készíthető el a programkód, így használata intuitív és a szöveges programozással szemben sokkal gyorsabban megtanulható. A programozás elsajátításához a National Instruments rendelkezésünkre bocsájtotta világszerte széles körben használt oktatási anyagait, valamint oktatási célú szoftverhasználatot biztosít.
A résztvevők által írt programok NI myDAQ mérőkártyát fognak vezérelni. Azok, akik ősszel jártak a "Nobel-díjas kísérletek középiskolásoknak" mérési szakkörre, már használtak ilyen adatgyűjtő kártyát és hozzá íródott mérésvezérlő programot. Ezen a kurzuson ízelítőt kaphatnak abból, hogyan kell egy ilyen programot elkészíteni. A kurzus azoknak is tartalmaz új információt, akik tavaly részt vettek a "Mérési adatgyűjtés labor középiskolásoknak" szakkörön, mivel most egy másik programnyelvvel ismerkedhetnek meg. A maratással készítendő áramkör a tavalyival egyezik.
2014. március 14 - április 11. között péntekenként 14:00 - 18:00.
BME Fizika Tanszék, F épület III. lépcsőház II. em., F3213-as terem
1111 Budapest, Budafoki út 6-8.
A szakkör ingyenes, azonban a regisztráció kötelező.
A szakkörrel kapcsolatban felmerülő további kérdésekre szívesen válaszolunk, ezeket Gubicza Ágnesnek a gubicza kukac dept.phy.bme.hu email címre kérjük elküldeni.
Tartalomjegyzék |
Milyen alkalmakon vehetsz részt?
|
Március 14.: bevezető foglalkozás a Labview használatáról, érdekes példákkal 1. 1 óra Március 21.: a mérőkártya ki- és bemeneteinek vezérlése LED IV görbéjének mérése Március 28.: nyomtatott áramkör készítése: maratás és forrasztás Április 4.: az elkészült nyomtatott áramkörhöz vezérlőprogram készítése Április 11.: laborlátogatás a BME Fizika Intézet laboratóriumaiban, ahol bonyolult mérésvezérlő programokat és alkalmazásaikat mutatjuk be A foglalkozások egymásra épülnek, így olyanok jelentkezését várjuk, akik minden alkalmon részt tudnak venni. Az általunk biztosított eszközök
|
 |
Milyen előismeretekre van szükséged?
Minden 9-12. osztályos diákot szívesen látunk. A szakkör az egyenáramú áramkörök ismeretére épít. Nem szükséges semmilyen programozói előképzettség vagy forrasztási gyakorlat, de a szakkör azok számára is érdekes lehet, akik rendelkeznek ilyesmivel.
Néhány példa arra, hogy mire is használható a LabVIEW:
 Ha melegünk van, kinyitjuk az ablakot, ha fázunk, felveszünk egy pulóvert. Mindegyik esetben a testhőmérsékletünket szeretnénk állandó értéken tartani. A tárgyak nem fáznak és nincs melegük, mégis előfordulnak olyan esetek, hogy szeretnénk valaminek a hőmérsékletét beállítani, vagy jól meghatározott módon változtatni. Ilyenkor arra van szükség, hogy mérjük a hőmérsékletet, valamint szükség szerint tudjuk hűteni és fűteni a tárgyat. Ha a hőmérséklet alacsonyabb a kívánt értéknél, akkor fűtünk, ha magasabb, akkor hűtünk, azonban az sem mindegy, hogy milyen mértékben. Ugyan akkora teljesítmény mellett egy pohár vizet sokkal könnyebben felforralunk, mint egy kondérnyit. Így egy hőmérséklet-szabályozó program amellett, hogy méri az aktuális hőmérsékletet, annak függvényében fűti vagy hűti a tárgyat, hogy mennyire vagyunk távol a kívánt értéktől, és hogy korábban milyen mértékben sikerült hűtenünk vagy fűtenünk azt. |
 Távolságot sokféleképpen lehet mérni, hogy mit használunk, az attól is függ, hogy mekkora távolságról van szó. Két tévétorony közti távolságot nem célszerű vonalzóval mérni, egy hajszál átmérőjét pedig nem olvashatjuk le a radarképekről. Egy távolságmeghatározó módszer az ultrahanggal történő mérés. Tegyük fel, hogy két tárgy távolságát szeretnénk meghatározni. Ebben az esetben az egyik tárgyal egyvonalban, szorosan mellé helyezünk egy ultrahang adót és egy vevőt. Az adóval kiadott rövid jel a másik tárgyról visszaverődik és bizonyos idő múlva a detektorra jut. Azt tudjuk, hogy milyen sebességgel terjed az általunk kiadott hang a levegőben, így a keltés és a detektálás közti idő mérésével azt is meg tudjuk határozni, hogy mekkora távolságot tett meg. Ezt már csak el kell osztanunk kettővel, hiszen odafelé és visszafelé is megtette a mérni kívánt utat a hang. |
 Egy ideális napraforgó feje mindig a nap felé fordul, hogy minél több fényt összegyűjtsön. Ezt a viselkedést utánozhatjuk a következőképpen. Tegyünk a virág tányérjára két fényérzékelőt, egymástól a lehető legtávolabbra. Ha valamilyen véletlen szögből megvilágítjuk, akkor az egyik detektorra több fény fog esni, mint a másikra. Azonban ha a virág feje a fényforrással pont szemben helyezkedik el, akkor mind a két érzékelő ugyanannyi fényt gyűjt be. A napraforgót utánozó eszköz addig forog, amíg a detektorok egyforma fényintenzitást nem mutatnak, azaz végül a papírvirág feje szembefordul a fényforrással. |
 Reggel álmosan fekszel az ágyadban, az ébresztő csörög, a szoba sötét. Egyet tapsolsz, és felgyullad a lámpa, kettőt tapsolsz és elhallgat az óra. Hármat tapsolsz és már hallgathatod is a kedvenc reggeli rádióműsorod. Mindehhez arra van szükség, hogy az általad használt dolgok felismerjék, ha nekik tapsolsz. A kopogásfelismerő egy ilyen program, képes felismerni azt, hogy az általad kiadott ritmus egyezik-e egy korábban mutatott ritmussal. Csak megnyomsz egy gombot, aztán kopogsz valamit, majd egy másik gomb megnyomása után újra kopogsz. Végül a program kiírja, hogy egyezik-e a két ritmus. Innen már csak egy ugrás, hogy a lámpa kapcsolóját rákösd a vezérlőre, és az akkor kapcsoljon fel, ha a programod egyetlen tapsot érzékel. |
 A héliumos lufitól viccesen magas lesz a hangunk, a kén-hexafluoridostól pedig dörmögően mély. Hogy miért? Mert ezekben a közegekben eltérő sebességgel terjed a hangunk, úgy is mondhatnánk, hogy más a frekvenciája. A magas hangok nagyobb, míg az alacsonyak kisebb frekvenciával terjednek. Akkor is érdekes hangokat hallhatsz, ha egy zenéből kiszűröd, esetleg kiemeled valamelyik frekvencia-tartományt. Vannak, akik szeretik erősebben hallani a basszust, vannak, akik a lágy zenét kedvelik. Ebben az esetben ideális egy hangszínszabályozó. Elég rákötni az mp3 lejátszó kimenetét a mérőkártyára, majd a vezérlő programban megfelelő frekvenciaszűrőt kell beállítani és a számítógép hangszóróján máris hallható a személyre szabott muzsika. |
 Lehet, hogy fizikaóráról már ismerős az oszcilloszkóp. Ez egy olyan műszer, ami mér egy elektromos jelet és azt a képernyőjén ábrázolja. Számos dolgot lehet rajta beállítani, és a mért jelről is sok mindent megtudhatunk. Például megadhatjuk, hogy mikor kezdje mérni a jelet, milyen sűrűn vegye fel az adatpontokat, mekkora feszültségtartományban legyen érzékeny, stb. Az ábrázolt jelnek aztán meghatározhatjuk a maximális, minimális, átlagos értékét, szórását, ismétlődő jel esetén annak frekvenciáját, és így tovább. Egy oszcilloszkóp vezérlése összetett feladat, de myDAQ mérőkártyával és Labview programkóddal megvalósítható. |
