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.

A kurzus időpontja és helyszíne:

2014. március 14 - április 25. között minden pénteken 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.

Milyen alkalmakon vehetsz részt?

Március 14.: bevezető foglalkozás a Labview használatáról, érdekes példákkal 1.

Március 21.: bevezető foglalkozás a Labview használatáról, érdekes példákkal 2.

Március 28.: önálló program készítése, ami a mérőkártya ki- és bemeneteit vezérli

Április 4.: nyomtatott áramkör készítése: maratás és forrasztás

Április 11.: az elkészült nyomtatott áramkörhöz vezérlőprogram készítése

Április 25.: tárlatvezetés a Szilárdtestfizika Laboratóriumban

A foglalkozások egymásra épülnek, így olyanok jelentkezését várjuk, akik minden alkalmon részt tudnak venni.

Az általunk biztosított eszközök

• a nyomtatott áramkör elkészítéséhez szükséges eszközök (ellenállás, forrasztópáka, stb.)
• National Instruments myDAQ mérőkártya
• Labview tanulói licensz mindenkinek (így akár otthoni gépre is telepíthető, vagy a foglalkozások során saját laptop használható)

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:

A BME fizikusképzés keretein belül lehetőség van a Labview programnyelv elsajátítására. Az itt bemutatott programokat ezen a kurzuson készült házi feladatokból válogattuk.

Hőmérséklet-szabályozás: 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.

Napraforgó: Egy ideális napraforgó feje mindig a nap felé fordul, hogy minél több fényt összegyűjtsön. Ezt a viselkedést utánozhatjuk a következő képen. Tegyünk a virág tányérjára két fényérzékelőt, egymástól a lehető legtávolabbra. Ha valamilyen véletlen szögből megvilágítjuk, akkor az egyik detektoron több fény fog esni, mint a másikon. Azonban ha a virág feje a fényforrással pont szemben helyezkedik el, akkor mind a két érzékelő ugyan annyi fényt gyűjt be. A napraforgót utánozó eszköz addig forog, amíg a detektorok egyforma fényintenzitást nem mutatnak, azaz végül a papírvirág feje szembefordul a fényforrással.

Kopogásfelismerés: 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.

Hangszín szabályozás: egy előre hangfájl, vagy mp3 lejátszó kimenete megy a mérőkártyára, ennek manipulálása, állítható frekvenciaszűrők, és utána vissza lehet hallgatni

Oszcilloszkóp: mér egy jelet, ábrázol, hány pontot jelenítsen meg, trigger, szórás, frekvencia, stb meghatározása

Ultrahangos távolságmeghatározás: van egy ultrahang adó és vevő, adó: rövid imp., vevő: mennyi idő múlva érkezik, így azt határozza meg, milyen messziről verődött vissza a hang (érzékeny arra, hogy frontálisan verődjön vissza és az első visszaverődést határozza meg)

és még nagyon sok más...