Agilent VEE Pro in der Ingenieurausbildung

Agilent VEE Pro
in der Ingenieurausbildung
Anwendungen
in den Lehrgebieten
Elektronik und Messtechnik
mit Demonstrationen
Mitteilungen aus dem Agilent Referenzlabor
an der Hochschule Merseburg
Hochschule Merseburg
University of Applied Sciences
Fachbereich Informatik und Angewandte Naturwissenschaften
Prof. Dr. rer. nat. habil. Albrecht Rost
Hochschule Merseburg
University of Applied Sciences
Fachbereich Informatik und Angewandte Naturwissenschaften
Prof. Dr. rer. nat. habil. Albrecht Rost
Studiengänge:
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Physikalische Technik und Informationsverarbeitung
Mechatronik
Studienergänzung Mechatronik
Physik (Universität Riga)
Anwendung von Hard- und Software:
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Simulation und Darstellung komplexer Zusammenhänge
Messung physikalischer Parameter und Eigenschaften
Demonstration und Erläuterung von Verfahren der Messtechnik
Steuerung von Messabläufen
Erfassung, Verarbeitung und Darstellung von Messergebnissen
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University of Applied Sciences
Fachbereich Informatik und Angewandte Naturwissenschaften
Prof. Dr. rer. nat. habil. Albrecht Rost
Bsp. 1: Theoretische Grundlagen
Das Grundgesetz der Nachrichtentechnik formuliert einen Zusammenhang zwischen der Dauer tp einer zeitbegrenzten Signalfunktion
f(t) und der Bandbreite B der zugehörigen Spektralfunktion f(ω).
Benutzt man als Maß für die Leistungsbandbreite B einer einmaligen,
zeitbegrenzten Zeitfunktion f(t) die Frequenz f0=1/tp der ersten Nullstelle der Spektralfunktion f(ω), dann ergibt sich
tpB = const
.
Die Signalform der Zeitfunktion beeinflusst nicht die Bandbreite, sondern nur die Form der Spektralfunktion.
Beispiel 1
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Prof. Dr. rer. nat. habil. Albrecht Rost
Beispiel 1
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Bsp. 2: Verfahren der Messtechnik
Phasenempfindliche Gleichrichtung
Ein wichtiges messtechnisches Verfahren beruht auf der Anwendung
des phasenempfindlichen Gleichrichters (Lock-In Verstärker). Er kann
angewendet werden für
• die Messung stark verrauschter Signale,
• die schmalbandige Messung kleiner Wechselspannungen und
• die phasenselektive Messung von Wechselspannungen.
Dabei wird wird die Korrelation des Messsignals mit einem Referenzsignal untersucht. Die Abbildung zeigt das Grundprinzip.
Fref (t)
S
U in (t)
U2(t)
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R
Mean Value
Calculator
Beispiel 2
Fachbereich Informatik und Angewandte Naturwissenschaften
Prof. Dr. rer. nat. habil. Albrecht Rost
Beispiel 2
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Bsp. 3: Gerätesteuerung und Messdatenerfassung
mittels SCPI und DirectIO
(Funktionsgenerator 33120A, Oszilloskop MSO6054A)
Ein Standard der Messtechnik ist immer noch die IEEE488Schnittstelle, auch als GPIB bezeichnet. In Verbindung mit der
Norm SCPI gestattet sie eine sichere und schnelle Kommunikation
zwischen dem Rechner und Messgeräten über DirectIO unter
Verwendung von allgemeinen und Standard-Gerätekommandos.
Diese Technologie ist eine Basis für die Virtuelle Instrumentierung
mit Standardinstrumenten oder VXI-Geräten. Dabei gestattet der
Bus-Monitor die Anzeige der Kommunikation auf dem Datenbus.
Beispiel 3
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Prof. Dr. rer. nat. habil. Albrecht Rost
Beispiel 3
Fachbereich Informatik und Angewandte Naturwissenschaften
Prof. Dr. rer. nat. habil. Albrecht Rost
Bsp. 4: Virtuelle Instrumentierung 1
(Funktionsgenerator 33120A, Oszilloskop MSO6054A;
Geräteprogrammierung mittels DirectIO)
Ein Virtuelles Instrument ist definiert als Kombination aus messtechnischer Hardware und Anwendungssoftware mit Computerhardware
zu einem benutzerdefinierten Messsystem. Es bewirkt, dass der
Messablauf - und damit die zur Messung erforderliche Hardware - von
einem Computer gesteuert wird, der gleichzeitig die gemessenen
Daten erfasst, verarbeitet und visualisiert; die Bedienung erfolgt über
eine grafische Benutzeroberfläche (GUI).
Im Beispiel wird die komplexe Übertragungsfunktion eines Tiefpasses
gemessen und im Bodediagramm grafisch dargestellt; aus den Messwerten wird die Grenzfrequenz fg bestimmt.
Beispiel 4
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Prof. Dr. rer. nat. habil. Albrecht Rost
Beispiel 4
Fachbereich Informatik und Angewandte Naturwissenschaften
Prof. Dr. rer. nat. habil. Albrecht Rost
Bsp. 5: Virtuelle Instrumentierung 2
(steuerbares Netzgerät AGE3640A;
Geräteprogrammierung mittels VXIplug&play Treiber)
Eine weitere Möglichkeit zur Gerätesteuerung bietet die Verwendung
von VXIplug&play Treibern. Sie bieten dem Anwender die Gerätefunktionen in Form von tab controls an, auf denen z.B. Parametereinstellungen leicht vorgenommen werden können; Kenntnisse zu
den Gerätekommandos sind nicht erforderlich.
Das vorgestellte Programm dient zur Messung von Zweipolkennlinien. Im Beispiel wird die Kennlinie einer Halbleiterdiode gemessen
und grafisch dargestellt; aus den Messwerten kann der differentielle
Widerstand Rdiff in frei wählbaren Arbeitspunkten bestimmt werden.
Die Messergebnisse werden in ein Excel-Arbeitsblatt gespeichert.
Beispiel 5
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Fachbereich Informatik und Angewandte Naturwissenschaften
Prof. Dr. rer. nat. habil. Albrecht Rost
Beispiel 5
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Prof. Dr. rer. nat. habil. Albrecht Rost
Bsp. 6: Virtuelle Instrumentierung 3
(steuerbares Netzgerät AGE3640A;
Geräteprogrammierung mittels IVI-COM Treiber)
VEE Pro 7.5 bietet mit der Verwendung von IVI-COM Treibern eine
ganz neue Möglichkeit zur Gerätesteuerung. Diese Treiber stellen
dem Anwender die Gerätefunktionen als Objekte ebenfalls in Form
von tab controls zur Verfügung, auf denen u.a. Parameter oder
Variable eingestellt werden können. Kenntnisse zu den Gerätekommandos sind auch dabei nicht erforderlich, dafür aber solche zur
objektorientierten Programmierung.
Das vorgestellte Programm dient ebenfalls zur Messung von Zweipolkennlinien; im Beispiel wird die Kennlinie einer Glühlampe (Kaltleiter) gemessen und grafisch dargestellt.
Beispiel 6
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Prof. Dr. rer. nat. habil. Albrecht Rost
Beispiel 6
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