Virtuális műszerek a mérnöki gyakorlatban

Virtual Instrumentation for Engineering

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Virtuális műszerek a mérnöki gyakorlatban

Virtual Instrumentation for Engineering

Tantárgykód

BMEVIEEAV04

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	2	0	2
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	—	kapcsolt

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

vizsga

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

Dr. Ender Ferenc

beosztás: egyetemi docens

elérhetőség: ender.ferenc@vik.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

Elektronikus Eszközök Tanszéke

Kar

Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Tantárgy weboldala

—

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

1. hét: Bevezetés a virtuális műszerek koncepciójába, felhasználási példák. Ismerkedés a LabVIEW programmal: műszer előlap, blokkdiagram készítés és az alapvető adattípusok áttekintése. A félév menetét érintő információk kihirdetése.

2. hét: Műszerek előlapján található beavatkozó és kijelző modulok, blokkok áttekintése és használatuk elsajátítása. A mérési adatok reprezentálására, feldolgozására alkalmas adattípusok megismerése: Numerikus értékek, karakterláncok, logikai értékek, tömbök, stb.

3. hét: Programvégrehajtást meghatározó ciklusok használatának elsajátítása, lokális, globális és megosztott változók alkalmazása, feltételek kezelése. Eseményvezérelt grafikus felület készítése, működés analízise.

4. hét: Virtuális műszerekre (VI) jellemző, specifikus programozási paradigmák áttekintése, alkalmazása gyakorlatban. Mérési adatok reprezentálása különböző formátumban: hullámforma, bináris, egyszerű ASCII, CSV, XML, stb. I/O műveletek segítségével adattárolás. Mérési adatok előkészítése MATLAB, Excel, Calc programban történő feldolgozáshoz.

5. hét: Távoli elérésű fizikai műszerek vezérlésének alapvető módszerei. Ethernet hálózaton keresztül vezérelt berendezések, protokollok használata: RS232, GPIB buszon keresztül vezérelt tápegység, ethernetes elérésű függvénygenerátor, moduláris adatgyűjtő (compactRIO) ismertetése esettanulmányon keresztül. A különböző műszerek vezérelhetőségének, mérésbe integrálhatóságának vizsgálata, különböző lehetőségek összehasonlítása.

6. hét: Távoli, automatizált mérésvezérlés megvalósítása LabVIEW-ban. TCP/UDP alapú adatkapcsolat, szinkronizálás (mutex, szemafor), üzenetváltás lehetőségei. VI Server beállításainak megismerése, egy egyszerű mérési összeállítás megtervezése és megvalósítása.

7. hét: Hibakezelés fontossága, metodikája, követelményrendszere és mindezek alkalmazása LabVIEW környezetben. Dialógus ablakok készítése a falhasználó tájékoztatására. Hibakeresési funkciók, a mérés tesztelhetőre tervezése, töréspontok elhelyezésének stratégiája. Gyakran előforduló esetek, típuspéldák megvitatása.

8. hét: Szoftvertervezési minták, azok alkalmazása virtuális műszer környezetében. Egyszerű állapotgép megvalósítása, termelő/fogyasztó minta, eseménysorok alapján végrehajtott programok. Globális változók és helyes használatuk.

9. hét: Hierarchikus programtervezés. A LabVIEW sajátosságainak megismerése, subVI létrehozása, programrészek szegmentálása, újrafelhasználható blokkok identifikálása és tervezése. Polimorfizmus kihasználása a programtervezés közben.

10. hét: Valós és virtuális műszerek dokumentálásának kérdései. A jól szerkesztett fejlesztői és felhasználói dokumentáció tulajdonságai, felépítése. Automatikus dokumentációgenerálás. A moduláris és hierarchikus programok felépítéséből adódó dokumentálással kapcsolatos speciális igények figyelembevétele. Interfészek, csatlakozó felületek definiálása.

11. hét: A mérési összeállítások optimalizálásának lehetőségei: memória, számítási kapacitás és kiszámítható reakcióidőt figyelembe véve. Determinisztikus programvégrehajtás fontossága és sajátosságai, amiket a tervezés közben figyelembe kell venni. Programozási stratégiák, best practice alkalmazása. A mérésautomatizálási feladatot ellátó programunk kulcsfontosságú blokkjainak azonosítása, szűk keresztmetszetek feltárása, kapacitás méretezése esettanulmányon keresztül.

12. hét: Adatgyűjtési feladatok ellátása PC hangkártyájának segítségével. A módszer előnyeinek, hátrányainak összefoglalása és alkalmazhatóságának vizsgálata. Mintafeladatok elvégzése, ami alapján mind a lehetőségek, mind a korlátok egyértelműen azonosíthatók.

13. hét: Adatgyűjtés célhardver segítségével: compactRIO, USB DAQ, vagy MyDAQ műszert használva. Félvezető alkatrészek termikus vizsgálatára alkalmas mérési összeállítás megtervezése és demonstrációs mérések elvégzése. A félév során tanultak áttekintése.

14. hét: Kitekintés a saját fejlesztésű, alkalmazás orientált adatgyűjtő fejlesztési lehetőségei felé. Lehetőségek áttekintése, osztályozása és összehasonlítása a félév során használt professzionális high-end és low-end megoldásokkal.

A kurzus célja, hogy a mérnökhallgatóknak bemutassa a mai modern műszerkezelés és virtuális műszerezés alapjait és felkészítse őket önállóan összeállított mérések elvégzésére. Így olyan általános műszerkezelési és mérésvezérlési alapra tesznek szert, amit a tanulmányaik és később ipari munkáik során alkalmazni tudnak. Az előadások során áttekintjük, hogyan lehet olyan alkalmazásokat készíteni, amikkel mérési adatokat tudunk gyűjteni, tárolni és feldolgozni, illetve a mérőberendezéseket szakszerűen vezérelni. Ismertetjük a fizikai műszerek vezérlési lehetőségeit, adatgyűjtők, mérőkártyák használatát és mindezek integrálási lehetőségeit virtuális környezetbe. A laboratóriumi mérések gyakorlat orientáltak, lehetőség szerint minden hallgatónak külön mérőkártya áll majd rendelkezésre.

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

Előadás és laborgyakorlat. A laborgyakorlatokon az előadáson elhangzottakat gyakoroltatjuk be.

Tanulástámogató anyagok

Online források

· NI LabVIEW Core 1 és LabVIEW Core 2 kurzus jegyzet és feladatgyűjtemény ; · John Essick – „Hands-On Introduction to LabVIEW for Scientists and Engineers”, (ISBN: 0195373952) ; · Robert H. Bishop - LabVIEW 2009 Student Edition (ISBN: 0132141299) ; · Elektronikusan elérhető előadás fóliák

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

Matematika, Fizika, Programozás

Képesség típusú kompetenciák

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

Matematika, Fizika, Programozás

Általános szabályok

Követelmények: 1. Jelenlét a. A tárgy teljesítéséhez az előadások és laborok 70%-án kell részt venni. 2. Szintfelmérő értékelés a. A laboratóriumok elején a hallgatók beugrót (szintfelmérő értékelés) írnak, melynek pontszáma az év végi jegybe 15%-ban számít be. 3. Részteljesítmény értékelés a. Féléves nagyházi feladat elkészítése LabVIEW környezetben. A projekt a hallgató által a 8. héten kiválasztott önálló feladat, amely egy komplex mérésadatgyűjtő-kiértékelő vagy jelfeldolgozó LabVIEW szoftver megvalósítása és dokumentálása. A nagy házi feladat 15%-ban számít az év végi jegybe. 4. Összegző értékelés a. A vizsgaidőszakban írásbeli vizsga szóbeli javítási lehetőséggel. Megjegyzés: A tárgyat jeles eredménnyel teljesítő hallgatók jogosultak a tanszéken egyszeri alkalommal CLAD (Certified LabVIEW Associated Developer) minősítési vizsgát tenni. A vizsgát sikeresen teljesítők hivatalos CLAD minősítést kapnak. Pótlási lehetőségek: a) Sikertelen laboratórium beugrók a félév során egy alkalommal, egyszerre pótolhatók b) A házi feleladat késedelmes beadására van lehetőség. Késedelmes beadás esetén a pontszám 10%-a elveszik.

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Nincs megadva.

Ajánlott tantárgyak

Ajánlott: Programozás, vagy A programozás alapjai I-II, vagy Programozás I-II. A tárgyat nem veheti fel, aki kreditet kapott a VIVEAV22 és VIVEJV22 tárgyakból.

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.