Laboratóriumi munkaállomás és NI Akadémiai Program

Átírás

1 NI ELVIS II Laboratóriumi munkaállomás és NI Akadémiai Program Kapcsolat Telefon: Fax: ni.hungary@ni.com Web: hungary.ni.com National Instruments Magyarország Neumann János utca 1/E E-épület, 2. emelet 1117 Budapest 1 INFOPARK

2 Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék... 2 A National Instruments rövid bemutatása... 3 A National Instruments Kelet-Európai Értékesítési és Marketing Központja... 4 NI Akadémiai Program: A műszaki tudományok gyakorlati oktatása... 5 LEGO Mentor Program... 5 LabVIEW adaptációs verseny... 6 NI pályázat... 6 LabVIEW Akadémia... 6 Szakmai rendezvények NIDays... 6 Gyárlátogatás... 7 Az oktatás szerepe hosszú távon... 7 Számítógép alapú műszerezés... 8 Az NI ELVIS II munkaállomás bemutatása... 9 A LabVIEW grafikus fejlesztői környezet Oktatási anyagok NI ELVIS Kiegészítő Panelek Quanser QNET DC Motor Control Board for NI ELVIS Quanser QNET HVAC Trainer Board for NI ELVIS QNET Vertical Take-Off and Landing (VTOL) Trainer Quanser QNET Mechatronics Sensors Board for NI ELVIS NI Digital Electronics FPGA Board Emona ETT-211 FOTEX-Fiber Optic Comm Trainer for NI ELVIS Emona SIGEx Signals & Systems Experimenter - NI ELVIS Emona HELEx Green Engineering Board for ELVIS ELVIS II - Specifikációk (angol nyelven)

3 A National Instruments rövid bemutatása A National Instruments 1976 óta olyan eszközöket fejleszt a mérnökök és kutatók számára, amelyek elősegítik a termelékenység, innováció és felfedezések fejlődését. Az NI mérnöki megközelítése a grafikus rendszerfejlesztésen keresztül egy olyan integrált szoftver és hardver platformot kínál, amely bármely mérés-, illetve irányítástechnikai rendszer fejlesztési idejét lerövidíti. A vállalat hosszú távú célja az, hogy segítse a társadalmi fejlődést az NI technológiák segítségével és egyúttal hozzájáruljon a vállalat vevőkörének, alkalmazottainak, beszállítóinak és a részvényeseinek sikeréhez ben a National Instruments 18. helyezést ért el a világ legjobb multinacionális munkahelyeinek listáján. A FORTUNE magazin 2013-ban sorban 14. alkalommal választotta az NI-t a 100 legjobb amerikai munkahelyek egyikének. A National Instruments 2011-ben elért globális szintű éves bevétele meghaladta az egymilliárd dollárt, amely 17%-os növekedést jelent a megelőző évhez képest. A vállalat a 2012-es évet pedig rekord, 1,14 milliárd dollár éves bevétellel zárta, amely 12%-os éves növekedésnek felel meg. A National Instruments eszközei az iparágak széles körében megtalálhatóak, a főbb üzleti szegmensek a: közlekedés és autóipar; félvezető ipar; energetika, megújuló energiaforrások; telekommunikáció; orvostudomány; tudományos kutatások, nagy fizikai berendezések; akadémia; hadipar és repülőgép ipar. 3

4 A National Instruments Kelet-Európai Értékesítési és Marketing Központja A National Instruments 2001-ben Magyarországon, Debrecenben nyitotta meg az első tengerentúli gyártó egységét. Tíz év alatt a gyár több mint 1200 ember munkahelyévé vált Magyarországon és mára az NI hardverek több mint 95%-a is ebben a gyárban készül. A vállalat Kelet-Európában először a Cseh Köztársaságban képviseltette magát 1999-ben, és azóta további 5 országgal bővült a kelet-európai régióban ben Budapest, és így Magyarország vált a kelet-európai értékesítési, marketing és technikai támogatás központjává, és jelenleg összesen 13 országot támogat: Lengyelországot, Csehországot, Szlovákiát, Magyarországot, Szlovéniát, Horvátországot, Szerbiát, Montenegrót, Macedóniát, Albániát, Bosznia-Hercegovinát, Romániát és Bulgáriát ben az NI megalapította az Európai Rendszermérnöki Kiválósági Központját Budapesten: a magasan képzett és tapasztalt mérnökök csapata professzionális technikai szolgáltatásokat nyújt a National Instruments vásárlóinak, illetve az értékesítő mérnököknek Európa szerte a rádiófrekvenciás technológiákra fókuszálva. Az említett szolgáltatások magukban foglalják a professzionális szakmai tanácsadást projektindítási, megvalósíthatósági, hardver és szoftver rendszertervezési és fejlesztési területen. A National Instruments-et a FORTUNE folyóirat az amerikai munkahelyek egyik legjobbjának ismerte el az elmúlt 14 évben, tavaly a vállalat a Great Place to Work Institute listáján az előkelő 6. helyezést érte el. A National Instruments magyarországi leányvállalata az ötödik helyen végzett a világvezető emberi erőforrás és outsourcing tanácsadó vállalat, az Aon Hewitt éves Legjobb Munkahely Felmérésében 2012-ben. National Instruments Kelet-Európai Értékesítési és Marketing Központja 1117 Budapest, INFOPARK Neumann János utca 1/E E-épület, 2. emelet NI Hungary Kft. (NI Debrecen) Gyártó egység 4031 Debrecen Határ út 1/A. Tel: Tel: Fax: ni.hungary@ni.com Web: hungary.ni.com Belvárosi iroda: 4024 Debrecen Vár utca 3., III. és IV. emelet Tel: Web: hungary.ni.com/debrecen 4

5 NI Akadémiai Program: A műszaki tudományok gyakorlati oktatása A műszaki tudományok területén dinamikus fejlődés tapasztalható, amelyet az oktatásban is szükséges követni, hogy a hallgatók versenyképes tudással rendelkezzenek, amikor a munkaerő piacra lépnek. Az oktatásból kikerülő hallgatók csekély része tekinthető felkészültnek műszaki szempontból a XXI. század kihívásaira. A műszaki tudományok iránti érdeklődés hiánya egyre gyakoribb a középiskolás hallgatók körében. Az érdeklődés felkeltésében és folyamatos fenntartásában fontos szerepe van a gyakorlati képzésen alapuló, tapasztalati úton történő tanulási folyamatnak. A National Instruments felismerte ennek fontosságát és elindította az Akadémiai Programját. Az NI Akadémiai Program több mint 6000 iskolában van jelen több mint 110 országban, a program keretében a vállalat szakközépiskoláknak és felsőfokú intézményeknek nyújt megoldást műszaki tárgyak gyakorlati képzéseihez. Az NI világszerte elhivatottan segíti a mérnöki és tudományos oktatást olyan szoftverekkel és hardverekkel, amelyekkel az oktatók és a hallgatók egyaránt összeköthetik elméleti tanulmányaikat valósmérésekkel, alkalmazásokkal. Az NI kiemelt ügyként kezeli a felnövekvő generáció sorsát; a mérnöki pályát választó diákok számának csökkenő tendenciájára reagálva az eddigieknél is hangsúlyosabban tekint erre a területre. Az óvodától kezdve egészen az egyetemig kíséri a fiatalokat, olyan eszközöket adva a kezükbe, melyek használatával mélyebben megismerkedhetnek a természettudományokkal, és ennek következményeként később nagyobb eséllyel választanak ezzel kapcsolatos pályát. Az alábbiakban egy összefoglaló áttekintést nyújtunk az NI-nak a magyarországi oktatás területén mutatott felelősségvállalásáról, gyakorlati tevékenységéről és ezek eredményeiről. LEGO Mentor Program Az NI egyik önálló kezdeményezése a közel három éve indult LEGO Mentor Program, melynek keretében a fiatalok egy LEGO robot programozásán keresztül, játékosan tanulhatják meg a LabVIEW programozói nyelvet (a LabVIEW az NI által fejlesztett grafikus rendszertervező szoftver). A program elsődleges célja a LabVIEW és annak egyszerűsített változata, az NXT-G nyelvvel való grafikus programozás és ennek keretében a mérnöki szemlélet átadása az általános és középiskolások számára a megszokott tanórai oktatástól eltérő módon, 5

6 kötetlenebb és intenzívebb formában. A program ma országszerte 30 középiskolában zajlik az NI közel 40 kollégájának (mentorának) részvételével. LabVIEW adaptációs verseny A LabVIEW grafikus rendszertervező szoftver megismertetése, alkalmazásának elsajátítása, majd a gyakorlatban való használatának átadása volt a célja a 2012 tavasszal Debrecenben első alkalommal megrendezett LabVIEW adaptációs versenynek. A rendezvényen 13 csapatban 39 középiskolás diák mérte össze programozói ismereteit. A fiatalok a délelőtt folyamán megismerkedtek a LabVIEW alkalmazással, délutánra pedig már gyakorlatban tudták bemutatni programozói tudásukat. NI pályázat Az egyetemi és főiskolás korcsoportot a vállalat a korosztály számára specifikus pályázattal keresi meg. Az először 2004-ben meghirdetett NI pályázatot a vállalat olyan felsőoktatási intézmények hallgatóinak szánta, akik a cég szoftver és/vagy hardver termékeivel új mérési, illetve adatgyűjtési eljárást dolgoztak ki, amit ezt követően a gyakorlatban is megvalósítottak. LabVIEW Akadémia Az NI LabVIEW Akadémia egy átfogó képzési program felsőoktatási intézmények számára. A programban résztvevő felsőoktatási intézmények a LabVIEW-ban történő programozást tantárgyként oktathatják kredites és nullkredites, illetve kötelező, választható vagy kötelezően választható kurzusként, melynek sikeres teljesítésével a hallgatók térítésmentesen tehetnek hivatalos vizsgát. A képzési ciklus végére a hallgatók rendelkeznek a megfelelő tudásanyaggal és eszközökkel, hogy sikeres Okleveles LabVIEW Társfejlesztői Vizsgát (CLAD - Certified LabVIEW Associate Developer) tegyenek. Minden, a tárgyat felvevő hallgató ingyenes hozzáférést kap a teljes LabVIEW Student Edition licenchez. Szakmai rendezvények NIDays Az NI rendszeresen szervez szakmai szemináriumokat, kurzusokat és konferenciákat, melyek célja, hogy megismertessék a mérnök kollégákat az NI termékeivel és technológiáival, bemutatva a grafikus rendszertervezésben rejlő lehetőségeket, továbbá a legújabb mérési, tesztelési, vezérlési és automatizálási eljárásokat. E rendezvények közül a legrangosabb az évente megrendezett NIDays szakmai konferencia, ahol mind az ipar, mind a kutatás és 6

7 oktatás képviselőinek részére elméleti és gyakorlati előadások, termékdemonstrációk, illetve technológiai kiállítás keretében mutatják be a legújabb trendeket. Gyárlátogatás Az NI annak érdekében, hogy a fiatal generáció közelebbről is megismerkedhessen az oktatási célokra használt, és az azt segítő termékeivel, a vállalat rendszeresen szervez gyárlátogatást mind tanulóknak, mind már gyakorló mérnököknek. A gyárlátogatás során az érdeklődők megismerhetik a gyártási folyamatokat, a termékek elkészülésének folyamatát, valamint betekintést nyerhetnek a szakma rejtelmeibe a Debrecenben található gyáregységben. Az oktatás szerepe hosszú távon Az NI oktatásban vállalt szerepe, illetve a fenti kezdeményezései a vállalat hosszú távú céljait szolgálják. A cél, hogy a vállalat a felnövekvő generáció minél szélesebb körével ismertesse és szerettesse meg a mérnöki pályát, munkájukhoz a legmodernebb technológiát nyújtsa, a közös munka eredményeképpen pedig mind a technológia, mind a társadalom területén elősegítse a fejlődést. Az Akadémiai Program keretében a vállalat középiskoláknak és felsőoktatási intézményeknek kínál - az iparban és kutatásban elterjedt számítógép alapú műszerezésre épülő - eszközrendszert a gyakorlati laborok komplett felszereléséhez. A laborhoz szükséges eszközök mellett tanulmányi tematikával és oktatási segédanyagokkal segítjük az intézményeket. A National Instruments által fejlesztett és gyártott laboratóriumi munkaállomás, az NI ELVIS (Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite) a piacon egyedülálló, kifejezetten a természettudományi és a műszaki tantárgyak gyakorlati oktatására tervezett számítógép alapú tervező-, és prototípus készítő munkaállomás. További információ a National Instruments Akadémiai Programjáról Magyar nyelvű oldalak: Angol nyelvű oldal: 7

8 Számítógép alapú műszerezés A számítógép alapú műszer egy olyan műszerpark, amely úgy határozható meg, mint a mérésnek és a mérőeszköznek azon kombinációja, amit a számítógépes technológia felhasználásával a felhasználó önmaga készített el. Ezt a számítógép alapú mérőműszerezést nevezzük virtuális mérőműszerezésnek, ami fizikai mérési feladatok elvégzését teszik lehetővé a felhasznált hardver és szoftver kombináció segítségével. A virtuális, azaz a számítógép alapú műszerezés lehetősége ideális és rugalmas felületet ad oktatási és kutatási célokra egyaránt: laboratóriumi oktatásban, hallgatók által készített mérésekben, számtalan kísérletben kombinálható a mérés és az automatizálás. Az ilyen célokra használt eszközöknek és rendszereknek rugalmasnak, és könnyen adaptálhatónak kell lenniük. A számítógép alapú műszerezés lehetővé teszi a platform rugalmas használatát, mivel a projektek során (pl. kutatómunka) gyakran előre nem látható igények merülnek fel, amelynek megfelelően módosítani kell az alkalmazott rendszert. A kutatásban és oktatásban is fontos, hogy az alkalmazott műszerek gazdaságosak legyenek. Mivel a virtuális mérőrendszer elemei újra felhasználhatóak egy másik mérés során (újabb szoftver vagy eszköz beszerzése nélkül), így a virtuális műszerezés nagyon költséghatékony megoldás. Az ideális mérőrendszer továbbfejleszthető, hogy a jövőbeni fejlesztési igények szerint lehessen alakítani. A rendszer moduláris jellegéből adódóan könnyen bővíthetjük a meglévő számítógép alapú mérőrendszerünket új funkciókkal is. 8

9 Az NI ELVIS II munkaállomás bemutatása A National Instruments által fejlesztett és gyártott NI ELVIS II (Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite) termékcsomag a piacon egyedülálló, kifejezetten a fizika és a műszaki tantárgyak gyakorlati oktatására tervezett számítógép alapú tervező, és prototípus készítő munkaállomás. A kifejezetten oktatási célokra fejlesztett termék egy eszközben egyesíti az összes olyan méréstechnikai funkciót, amely egy méréstechnikai laboratóriumban elengedhetetlenül szükséges. Az NI ELVIS egy multidiszciplináris, számítógép alapú oktatóeszköz, amely az alábbi területek gyakorlati oktatására használható: Elektronika/elektrotechnika Vezérlés és szabályozás áramkör tervezés és szimuláció Érzékelők és szenzorok Mechatronika/robotika Megújuló energia Méréstechnika Telekommunikáció Automatizálás Bioelektronika Beágyazott rendszerek Fizika Az NI ELVIS rendszere a képernyőn megjelenő a LabVIEW grafikus fejlesztői környezetben gyárilag elkészített - virtuális műszer felületét kapcsolja össze az adatgyűjtő eszköz valós 9

10 funkcióival, és a próbapanel megfelelő csatlakozásaival. Az NI ELVIS alkalmazásával lecsökkenthetjük a laboratóriumok felszerelésének költségeit, mivel minden olyan eszközt tartalmaz, amelyre az oktatólaborokban szükségünk lehet. A rendszer egy költséghatékony elektronikai mérőlaboratórium kialakítását teszi lehetővé, mivel az eszköz 12 különböző, nagy értékű mérőműszert tartalmaz: 1. Digitális multiméter 2. Oszcilloszkóp 3. Függvénygenerátor 4. Szabályozható tápegység 5. Bode analizátor 6. Dinamikus jel-analizátor, spektrumanalizátor 7. Hullámforma-generátor (+ hullámforma szerkesztő) 8. Digitális jelgenerátor 9. Digitális vonal író 10. Digitális vonal olvasó 11. Impedancia analizátor vezetékes áram-feszültség analizátor, 3 vezetékes áram-feszültség analizátor Az eszköz a virtuális és valós világ látványos összekapcsolásával felkelti a fiatal hallgatók érdeklődését a mérnöki tudományok iránt. Az NI ELVIS munkaállomás a cserélhető kiegészítő paneljeinek segítségével számos témakör gyakorlati oktatására alkalmas: a megújuló energia forrásoktól egészen a telekommunikációig. Az eszköz a LabVIEW grafikus fejlesztőkörnyezettel és a Multisim áramkör tervező és szimuláló szoftverrel együtt, teljes körű adatgyűjtést és prototípus kifejlesztést tesz lehetővé, ideális eszközt jelent egyszerűbb és bonyolult oktatási feladatok megoldásához. További információ az NI ELVIS-ről (angol nyelven): 10

11 A LabVIEW grafikus fejlesztői környezet A LabVIEW egy grafikus fejlesztő környezet, amelyet ma a mérnökök és kutatók az elsőszámú fejlesztőeszközként tartanak számon mérő-, adatgyűjtő, automatizálási és tudományos kutatási feladatok megoldásához. A LabVIEW 1986-os megjelenését követően rohamléptekben hódította meg a mérnökvilágot. A National Instruments által kifejlesztett LabVIEW sikere a szoftver sokoldalúságában és hatékonyságában rejlik. A PC alapú adatgyűjtő és automatizálási feladatok megoldásához kifejlesztett LabVIEW egy olyan grafikus fejlesztőkörnyezet nyújt, amely segítségével egyszerű és komplex projekteket is gyorsan elkészíthetünk: a Lego Robot vezérléstől a világ legnagyobb részecskegyorsítójáig (CERN). A grafikus rendszertervezés a mérnökök és kutatók számára egy olyan gyorsabb megoldási lehetőség, amivel a valós életben is működő rendszereket tervezhetnek. Eltérően a matematikai modellezést megcélozó modell-alapú tervezéstől, a grafikus rendszertervezés segít a mérnököknek abban, hogy inkább az alkalmazásra koncentrálhassanak, mintsem a számításokon való munkára. 11

12 A LabVIEW és a grafikus rendszertervezés segítségével a mérnökök a rendszer elképzelésétől gyorsabban jutnak el a megvalósításig, mert a szoftver elvonatkoztat a rendszer komplexitásától és széles körű I/O és hardver platformmal is integrálható. A LabVIEW sikerének titka a szoftver grafikus fejlesztőfelületében rejlik. A szöveges programozási nyelvek összes funkcionalitásának megtartása mellett nyújt magas szintű grafikus fejlesztőeszközt mérnöki feladatok gyors megoldásához. A grafikus blokkokból felépülő LabVIEW alkalmazás egy blokkdiagramot és egy hozzá szorosan kapcsolódó egyéni kialakítású vezérlőpanelt tartalmaz, ami a felhasználó által egy palettából kiválasztott függvényekből összeállított algoritmust hajt végre. 1. ábra LabVIEW blokk diagram 2. ábra LabVIEW felhasználói felület A LabVIEW-t ma már mérnökök és kutatók a világ minden táján számtalan iparágban használják az autók, telekommunikációs eszközök, félvezetők tervezésén és gyártásán át egészen a biológiai, kémiai és fizikai kutatásokig. Az akadémia területén a LabVIEW grafikus fejlesztői környezet lehetőséget ad a hallgatóknak arra, hogy vizualizálják, majd végrehajtsák mérnöki koncepcióikat. A LabVIEW alkalmazása a tanórákon egy hatékony és dinamikus tanulási környezetet teremt, miközben az NI ELVIS használata során szabadon alakíthatják saját felhasználói felületüket. A National Instruments minden segédeszközt és oktatási segédanyagot biztosít a hallgatóknak, hogy rövid időn belül magabiztosan használják a LabVIEW grafikus fejlesztőkörnyezet. További információ a LabVIEW-ról: Magyar nyelven: Angol nyelven:

13 Oktatási anyagok A National Instruments világszerte elhivatottan segíti a mérnöki és tudományos oktatást olyan szoftverekkel és hardverekkel, amelyekkel az oktatók és a hallgatók egyaránt összeköthetik elméleti tanulmányaikat valós mérésekkel, alkalmazásokkal. A vállalat elkötelezett aziránt, hogy a középiskolákban és a felsőoktatás intézményeiben színvonalas gyakorlati szemináriumok, innovatív kutatások, hallgatói tehetséggondozó programok, valamint versenyek segítsék a jövő mérnökeinek oktatását. Így született meg az a kezdeményezés, hogy egy olyan tananyag kidolgozására kerüljön sor, melyet alapvetően műszaki jellegű tudományok oktatását végző intézményekben tudnak majd alkalmazni, hogy a hallgatók már a tanulmányaik alatt versenyképes tudást sajátítsanak el, és megfelelően képzett szakemberré váljanak már az iskolapadban. Az NI ELVIS laboratóriumi munkaállomáshoz oktatási anyagot is biztosítunk: az eszközről megjelent egy tankönyv a Miskolci Egyetem gondozásában, ami részletesen bemutatja az NI ELVIS konfigurálását, műszaki leírását, a rendszer hardveres és szoftveres hátterét, valamint az eszköz kiegészítő paneljeinek használatát. A tankönyv mérési gyakorlatokat is tartalmaz: megismertet a tranzisztoros kapcsolások, műveleti erősítő mérések, FET-es kapcsolások, digitális áramkörök vizsgálatának mérésével is. 13

14 NI ELVIS Kiegészítő Panelek Quanser QNET DC Motor Control Board for NI ELVIS A QNET DC Motor Control Trainer célja, hogy bemutassa a DC motor szabályozásának alapjait, ehhez az NI ELVIS Workstation platformot, valamint a LabVIEW programot használja. A rendszer gyorsan és egyszerűen konfigurálható a motorszabályozás egyes aspektusainak bemutatására. A kompakt rendszer egyszerűen tárolható, a kísérletek előkészítésének ideje és komplexitása elhanyagolható a hasonlóan összetett kísérletekhez viszonyítva. A csomag része a DC motor, a tápegység, különböző tehetetlenségi nyomatékú terhelések illetve egy nagy felbontású optikai enkóder a pozíció megállapítására. Ezzel a rendszerrel a tananyag megannyi különböző témaköre lefedhető így megfoghatóvá és könnyen érthetővé téve azt a hallgatók számára. A témák között megjelenik a sebesség és pozíció szabályozás, a PID szabályozás, a rendszeridentifikáció, a visszacsatolás szerepe vagy éppen a frekvencia analízis. A lista bővítésének csak az oktató kreatívitása szabhat határt. Quanser QNET HVAC Trainer Board for NI ELVIS A Quanser Engineering Trainers (QNET) HVAC Trainer termék ideális a folyadék dinamikai, illetve a termodinamikai vezérlések illusztrációjához. A diákok egy hőkamra vezérlésének megtervezése során megismerhetik a valós vezérlések implementációja során felmerülő feladatokat: hőmérséklet vezérlés, relé vezérlés tervezése, rendszer modellezés, parameter identifikáció, model validáció, szabályozás tervezés. Az eszköz része egy hőkamra, amely integrált hőmérésklet szenzorral, 12 V-os, változattható intenzitású halogén lámpával, és ventillátorral van felszerelve. 14

15 A QNET hardware-in-the-loop implementációival, a mérnök hallgatók nem csak gyakorlati tapasztalatokat szerezhetnek, hanem motivációjuk, érdeklődésük is fokozható. A QNET trainerek és az NI ELVIS minden elemet tartalmaznak, ami egy laboratóriumi termodinamikai vezérlés tervezéshez szükséges, illetve szimulációkra is lehetőséget biztosítanak. A QNET trainer-ek NI ELVIS vagy NI ELVIS II platfromokkal is kompatibilisek, valamint kiegészülnek a NI LabVIEW Control Design and Simulation Modullal. A trainer-ek egyszerűen csatlakoztathatóak az ELVIS munkaállomáshoz, így oktatási célú kísérletek széles választékát teszik lehetővé, kibővítve az NI platform funkcionalitását. Az NI ELVIS egy olyan integrált eszközpalettával rendelkezik, amely magában foglalja a laboratóriumokban leggyakrabban használt műszereket: oszcilloszkóp, digitális multiméter, függvény generátor, szabályozható tápegység és bode analizátor. Ezekhez társul egy olyan kompakt kialakítás, amely lehetővé teszi az oktatási célú demonstrációkat. QNET Vertical Take-Off and Landing (VTOL) Trainer Az eszközt az irányítástechnika és mechatronika gyakorlatorientált oktatásához fejlesztettük ki. A Quanser Engineering Trainers (QNET) Vertical Take- Off and Landing (VTOL) Trainer-e (vertikális felszállás és landolás) egy 1 szabadság fokú helikopter, amely bevezetést nyújt a mozgás vezérlésbe, repülőgép dinamikába, kinematikába és vezérlésbe. A rendszer alapja egy konzolos kar végére szerelt, változtatható sebességű ventillátor (védő burkolattal ellátva). A ventillátor és a kar emelkedése a tengelybe szerelt enkóderrel mérhető. A QNET hardware-in-the-loop implementációival, a mérnök hallgatók nem csak gyakorlati tapasztalatokat szerezhetnek, hanem motivációjuk, érdeklődésük is fokozható. A QNET trainerek minden elemet tartalmaznak, ami egy laboratóriumi termodinamikai vezérlés tervezéshez szükségesek, illetve szimulációkat is biztosítanak. A QNET trainer-ek NI ELVIS vagy NI ELVIS II platfromokkal is kompatibilisek, valamint kiegészülnek a NI LabVIEW Control Design and Simulation Modullal. A trainer-ek egyszerűen csatlakoztathatóak az ELVIS munkaállomáshoz, 15

16 így oktatási célú kísérletek széles választékát teszik lehetővé, kibővítve az NI platform funkcionalitását. Quanser QNET Mechatronics Sensors Board for NI ELVIS Az eszköz bevezeti a tanulókat a napjainkban leggyakrabban használt érzékelők világába. Segítségével megismerhetők a szenzorok használatának előnyei és azok korlátai. A csomagban található tíz érzékelő közül négy digitális (pl.: optikai kapcsoló, nyomógombos kapcsoló, mágneses Halleffektus kapcsoló, egypólusú egyáramkörös mikro kapcsoló (SPDT)) és hat analóg (pl. potenciométer, hőmérséklet, nyomás, távolság érzékelők). Quanser QNET Myolectric Board for NI ELVIS QNET Myoelectric Trainer A berendezés használatával a tanulók betekintést nyerhetnek a biomérnökség világába. Az eszköz segítségével valós idejű mérés és irányítás végezhető ugyanabban a szoftver környezetben. A berendezésben található egy PWM szervó motor, amelyet elektromiográfiás (EMG) elvek alapján, izomösszehúzódások segítségével lehet vezérelni. A motor egy művégtagot szimuláló marokhoz kapcsolódva szemlélteti a megvalósított vezérlést. Az EMG gyakorlati alkalmazásai közé tartozik többek között az izom- és idegrendellenességek diagnosztikai kiértékelése, a művégtagok használata, valamint kerekesszékek irányítása. 16

17 NI Digital Electronics FPGA Board A Xilinx Spartan-3E FPGA-ra épülő NI Digital Electronics FPGA Board egy kiváló oktatási platform, amely segítséget nyújt a digitális elektronikai eszközök tervezésének elsajátításában. Az alaplap teljes mértékben programozható mind az NI LabVIEW, mind a Xillinx ISE környezetből, így az oktatók minden megközelítési módot könnyedén demonstrálhatnak. Az alaplap tartalmaz egy próbapanelt, ahol a tanulók megépíthetik saját áramköreiket. Az NI EVIS II/II+ integrációs lehetőség egy teljes körű eszközkörnyezetet biztosít: LED-ekkel, kapcsolókkal, nyomógombkkal, kijelzőkkel és enkóderekkel. Az oktatók számára szabadon hozzáférhető segédanyagok tölthetőek le az ni.com/nielvis oldalról. Freescale NI ELVIS Microcontroller Prototype Board (Freescale HCS12 MCU) Mikrokontrolleres rendszerek tervezésének és tesztelésének oktatásához fejlesztették ki az NI ELVIS II/Freescale HCS12 oktatási platformot, mely minden elemet tartalmaz ami a gyakorlati megközelítéshez elengedhetetlen. Bundle a következőket tartalmazza: NI ELVIS II, plug-and-play USB, 12 integrált eszközzel Freescale HCS12 modul, NI ELVIS II adapterrel Freescale CodeWarrior, HCS12-höz NI LabVIEW software NI LabVIEW SignalExpress software 17

18 Vernier Green Engineering Sensor Kit for NI ELVIS II ph szenzor: Ag-AgCl elektróda, mellyel 0-14 ph egység közötti mérések végezhetőek. Szén-dioxid szenzor: Ideális eszköz növények fotoszintézise, vagy akár emberi légzés hatására bekövetkező szén-dioxid szint változások mérésére. Mérési tartomány: ppm. A csomag tartalmaz kisebb növényekkel, vagy állatokkal végzett kísérletekre alkalmas mérőkamrát is. Rozsdamentes acél hőmérsékletmérő szonda: Strapabíró, rozsdamentes acélból készült szonda, mely alkalmas többek között szerves folyadékok, sóoldatok, savak és lúgok hőmérsékletének mérésére. Vezetőképesség-mérő: Kiváló eszköz sótartalom, teljes oldottanyag tartalom (Total Dissolved Solids - TDS), illetve vezetőképesség mérésére vízmintákban. Segítségével demonstrálható az iondiffúzió membránokon keresztül, vagy követhető a folyadékok ion-szint változása. Kémia szakos tanulók vizsgálhatják a különbséget molekuláris és ionos elegyek, illetve erős és gyenge savak között. Differenciális feszültségmérő szonda: Alacsony, (±6V) egyen-, vagy váltakozó feszültségű hálózatok mérhetőek az eszköz segítségével. Az árammérő szondával együtt alkalmazva, megismerhető többek közt Ohm törvénye, illetve fázis viszonyok vizsgálhatók reaktív elemekben. A szonda egyik kivezetése sem csatlakozik földhöz. Árammérő szonda: Gyengeáramú (±0.6A), egyen, vagy váltakozó feszültségű hálózatok mérhetők az eszköz segítségével. A feszültségmérő szondával együtt alkalmazva, megismerhető többek közt Ohm törvénye, illetve fázis viszonyok vizsgálhatók reaktív elemekben. Elektrokémiai vizsgálatokra is alkalmas eszköz. Analóg Proto Board csatlakozó: Segítségével a Vernier analóg BTA csatlakozói használhatóak a National Instruments ELVIS prototípus fejlesztő rendszereihez. 18

19 Vernier Bioinstrumentation Sensor Kit for NI ELVIS II EKG Szenzor: Az izmok összehúzódásakor fellépő feszültséget érzékeli. Használható standard 3 csatlakozós EKG-, vagy felületi elektromiográfiás (EMG) mérésekhez. A szenzor mindhárom kivezetése eldobható elektródákhoz csatlakozik. EKG görbét is rajzol, mellyel szemléltethető az izmok összehúzódása és elernyedése. A csomag 100 eldobható elektródát tartalmaz. Kézi pulzusmérő: Mozgó, vagy nyugvó ember pulzusa is mérhető az eszköz segítségével (akár testedzés közben is). A mérőeszköz vezeték nélküli fogantyúkból és egy vevőegységből áll. A vevőegység bármelyik Vernier adatgyűjtő modulhoz csatlakoztatható. Marokerősség-mérő: Nyúlásmérő bélyeg elvű mérőeszköz, mellyel marokerősség-mérésen kívül izomfáradás vizsgálatok végezhetők. Használható önmagában, vagy EMG mérésekkel kombinálva izom aktivitás részletes tanulmányozásához. Mérési tartomány: N. Pontosság: ±0,06 N. Oxigénszint mérő: Az eszköz segítségével a levegő oxigénszintje mérhető. Nem igényel beállítást vagy kalibrációt, csatlakoztatás után rögtön üzemkész. Felületi hőmérsékletmérő szenzor: Rendkívül gyors működésű termisztoros mérőeszköz, mely ideális olyan helyzetekben, melyekben alacsony termikus tömeg, vagy flexibilitás szükséges, például felületek hőmérsékletének méréséhez. Csak levegőben használható. Vérnyomásmérő szenzor: Nem invazív mérőeszköz, mely segítségével szisztolés és diasztolés vérnyomás mérhető. A csomag tartalmaz egy felnőtt méretű (27-39 cm) mandzsettát, pumpát, valamint jelátalakítót. Légzésmérő: Légáramlással, illetve tüdőkapacitással kapcsolatos mérések széles köre végezhető az eszközzel. A légzésmérővel nyugalomban, illetve közepes terhelés mellett végezhetünk méréseket. Tartozik hozzá egy könnyen tisztítható, leszerelhető áramlásmérő-fej (22 mm ID / 30 mm OD) és egy differenciális jelátalakító. A készlet tartalma ezen kívül egy fogantyú, 5 db eldobható fújó szonda, 1 db eldobható baktériumszűrő, illetve egy orrcsipesz. 19

20 Analóg Proto Board csatlakozó: Segítségével a Vernier analóg BTA csatlakozói használhatóak az NI ELVIS prototípus fejlesztő rendszereihez. Emona DATEx Telecommunication Board for ELVIS Az Emona DATEx az NI ELVIS, NI ELVIS II és NI ELVIS II+ eszközöket kiegészítő panel, amely az analóg és digitális kommunikáció alapjainak oktatását segíti elő. A DATEx panelen a kommunikációs rendszerekben megtalálható blokkok jól elkülönítve megtalálhatók, olyan egységekben, mint ahogy az a tankönyvekben megjelenik. A tanulók az egyes blokkok összekötésével teljes kommunikációs renszereket építhetnek fel, az előre szerelt patch kábelek segítségével. A DATEx oktatási segédanyagokat is tartalmaz, amelyet tapasztalt, telekommunikációt oktató tanárok készítettek. Emona ETT-211 FOTEX-Fiber Optic Comm Trainer for NI ELVIS Az Emona FOTEX az NI ELVIS, NI ELVIS II és NI ELVIS II+ eszközöket kiegészítő panel és a hozzátartozó gyakorló példák gyűjteménye, amely lehetővé teszi az üvegszálas digitális kommunikáció gyakorlati oktatását. Az EMONA Instruments által gyártott panel hatékony és moduláris gyakorlati személeletet alkalmaz, amellyel a tanulók gyorsan képesek üvegszálas összeköttetésekre épülő alapsávi áramkörök építésére, üvegszálas és vezetékes szerelt (patch) kábelek segítségével. Emona SIGEx Signals & Systems Experimenter - NI ELVIS Az Emona SIGEx (SIGnals & Systems Experimenter Jelek és rendszerek kísérlet) az első olyan NI ELVIS platformra épülő kísérlet, ami segítségével gyakorlati 20

21 megközelítésben tanítható a jelek és rendszerekről, illetve a jelfeldolgozó rendszerekről szóló témakör, akár egyetemi szinten, akár középiskolai szinten. A gyakorlati, kísérleteket használó laborgyakorlatok megkönnyítik a témakör absztrakt matematikai módszereinek megértését, és segíti az elmélet összekapcsolását a valós alkalmazásokkal. A készlet tartalmazza az ELVIS kártyát, 16 darab kidolgozott kísérlet leírását és a szükséges szoftvereket melyek az NI LabVIEW grafikus programozási környezetre épülnek. Az oktatható témakörök között szerepel a lineáris és nemlineáris rendszerek karakterizációja, a konvolúció, a pólus-zérus, a komplex- frekvencia tartomány (s-tartomány) vagy a mintavételezés és átlapolódás fogalmai. A készletben minden szükséges kábel és kiegészítő megtalálható, így a kísérletek gyorsan összeállíthatók és azonnal hasznáhatóak. Emona HELEx Green Engineering Board for ELVIS Az Emona HELEx kártya az NI ELVIS platformhoz kialakított teljes körű oktatási készlet, mely a megújuló energiaforrások oktatását segíti. Az NI ELVIS kártyára épülő készlet tartalmaz napelemet, vízbontó készüléket és üzemanyag cellát, továbbá kidolgozott tananyagokat a megújuló energiaforrások oktatására(kezdő és haladó szinten.) Az oktatható témakörök között szerepel a napelemcella karakterisztikája, konfigurálása és teljesítménye, az elektrolízis, az üzemanyagcellák használata és egy megújuló energiát használó erőmű modellezése. A készlet minden laborgyakrolathoz tartalmaz egy, az NI LabVIEW programban elkészített megjelenítő felületet is, melyeket az oktató könnyedén módosíthatja a tananyag és a saját igényei szerint. 21

22 ELVIS II - Specifikációk (angol nyelven) Specifications >> For complete specifications, see the NI ELVIS II series user manual at ni.com/manuals. Performance is typical at 25 C unless otherwise specified. ELVIS II Specifications Analog Input Channels ADC resolution Absolute accuracy Maximum sampling rate Input range Maximum working voltage for analog inputs (signal + common mode) Device on AI+ or AI- to AIGND Device off AI+ or AI- to AIGND Small signal bandwidth (-3 db) 8 differential or 16 single-ended 16 bits Refer to NI ELVIS II 1.25 MS/s single channel, 1.00 MS/s multichannel aggregate) ±10, ±5, ±2, ±1, ±0.5, ±0.2, and ±0.1 V ±11 V of AIGND Input impedance >10 G½ 100 pf 820 ½ 1.2 MHz Analog Triggers Number of triggers 1 Source AI<0..15>, and available on NI ELVIS II only, ScopeCH0, ScopeCH1 Functions Start trigger, reference trigger, pause trigger, sample clock, convert clock, sample clock timebase Source level ±Full scale Resolution 10 bits Modes Analog edge triggering, analog edge triggering with hysteresis, and analog window triggering Arbitrary Waveform Generator/Analog Output 22

23 Channels 2 DAC resolution 16 bits Maximum update rate 1 channel MS/s 2 channels MS/s Timing resolution 50 ns Output range ±10 V, ±5 V Slew rate 20 V/μs Digital I/O and PFI Channels Direction control 24 DIO,15 PFI Each line individually programmable as input or output Pull-down resistor 50 k½ typ, 20 k½ min General-Purpose Counter/Timers Counter/timers 2 Resolution 32 bits Counter measurements Edge counting, pulse, semiperiod, period, two-edge separation Position measurements X1, X2, X4 quadrature encoding with Channel Z reloading; two-pulse encoding Output applications Pulse, pulse train with dynamic updates, frequency division, equivalent time sampling External base clock frequency 0 to 20 MHz Base clock accuracy 50 ppm Maximum frequency 1 MHz Inputs Gate, source, HW_Arm, Aux, A, B, Z, Up_Down Frequency Generator Channels 1 Base clocks 10 MHz, 100 khz Divisors 1 to 16 23

24 Maximum frequency Base clock accuracy 1 MHz 50 ppm External Digital Triggers Source TRIG BNC or any PFI Polarity Software-selectable for most signals Analog input function Start trigger, reference trigger, pause trigger, sample clock, convert clock, sample clock timebase Analog output function Start trigger, pause trigger, sample clock, sample clock timebase Counter/timer function Gate, source, HW_Arm, Aux, A, B, Z, Up_Down Digital Multimeter (DMM) Isolated functions Isolation level Resolution Input impedance Nonisolated functions DC voltage, AC voltage, DC current, AC current, resistance, diode 60 VDC/20 Vrms, Installation Category I 5 ½ digits 11 M½ Capacitance, inductance Voltage Measurement DC ranges AC ranges Accuracy 100 mv, 1 V, 10 V, 60 V 200 mvrms, 2 Vrms, 20 Vrms Refer to NI ELVIS II Current Measurement DC range AC ranges Shunt resistor Burden voltage Accuracy Input protection 2 A 500 marms, 2 Arms 0.1 ½ <0.6 V Refer to NI ELVIS II F 3.15 A 250 V, fast-acting userreplaceable fuse 24

25 Resistance Measurement Ranges 100 ½, 1 k½, 10 k½, 100 k½, 1 M½, 100 M½ Accuracy Refer to NI ELVIS II Diode Measurement Range Nominal test current 10 V 100 μa (10 V range) Capacitance Measurement Range 50 pf to 500 μf Accuracy 1% Inductance Measurement Range 100 μh to 100 mh Accuracy 1% Function Generator Channels 1 Output waveform type Sine, square, triangle Frequency range Hz to 5 MHz (sine) Hz to 1 MHz (square and triangle) Frequency resolution Hz Waveform amplitude range 10 Vpp Waveform amplitude resolution 10 bits Waveform amplitude accuracy 1% ±15 mv Waveform offset range ±5 V Duty cycle range 0 to 100% Output impedance 50 Maximum output current 100 ma Modulation Inputs 2 (AM and FM) 25

26 Modulation input range Amplitude modulation factor Frequency modulation factor ±10 V 10%/V 20%/V Oscilloscope (NI ELVIS II+) Channels 2 Input coupling AC, DC, GND Input impedance 1 M½ 21 pf Bandwidth (-3 db) 35 MHz (40 mvpp range) 50 MHz (all other ranges) Optional noise filter 20 MHz AC coupling cutoff frequency (-3 db) 12 Hz Resolution 8 bits Maximum sampling rate 100 MS/s (two channels) Timebase accuracy 50 ppm Waveform memory samples per channel DC accuracy Refer to NI ELVIS II/II+ Dynamic Signal Analyzer Frequency resolution Software-controllable (200, 400, 800, 1600, 3200 lines) Accuracy Refer to NI ELVIS II Bode Analyzer Frequency range Accuracy 1 Hz to 200 khz (ELVIS II); 1 Hz to 5 MHz (ELVIS II+) Refer to NI ELVIS II Two-Wire Current-Voltage Analyzer Current range Voltage sweep range ±40 ma ±10 V Three-Wire Current-Voltage Analyzer Supported devices Minimum base current increment NPN and PNP transistors 0.48 μa 26

27 Maximum collector current Maximum collector voltage ±40 ma ±10 V Impedance Analyzer Measurement frequency range 1 Hz to 35 khz Power Supplies +15 V Supply Output voltage (no load) +15 V ±5% Maximum output current 500 ma Short circuit protection Resettable circuit breaker -15 V Supply Output voltage (no load) -15 V ±5% Maximum output current 500 ma Short circuit protection Resettable circuit breaker +5 V Supply Output voltage (no load) +5 V ±5% Maximum output current 2 A Short circuit protection Resettable circuit breaker Positive Variable Supply Output voltage Voltage setpoint resolution Voltage accuracy (no load) 0 to +12 V 10 bits 100 mv Maximum output current Short circuit protection 500 ma Self-resetting current limiter Negative Variable Supply Output voltage Voltage setpoint resolution Voltage accuracy (no load) 0 to -12 V 10 bits 100 mv 27

28 Maximum output current Short circuit protection 500 ma Self-resetting current limiter Calibration Recommended warm-up time Calibration interval 15 minutes 1 year Communication Bus interface Hi-Speed USB Physical Dimensions Weight (with prototyping board) 34.3 by 28.0 by 7.6 cm (14.5 by 11 by 3 in.) 1.9 kg (4.2 lb) Environmental Operating temperature 10 to 35 C Storage temperature 65 C Humidity 10 to 90% relative humidity, noncondensing Maximum altitude 2000 m Pollution degree (indoor use only) 2 National Instruments Hungary Kft Budapest, Neumann János u. 1/E. 2. em. Telefon: Fax: Szakmai tanácsadás: ni.hungary@ni.com Web: hungary.ni.com 28