A LabVIEW használata az oktatásban

1. A LabVIEW használata az oktatásban A LabVIEW alapjainak oktatása Spektrum számolása Mingesz Róbert, Vadai Gergely 2013. május 24.

2. Tartalom • A LabVIEW alapjainak oktatása • Szorgalmi feladat • Spektrum számolása • Feladatok megoldása • Jegyzőkönyv

3. A LabVIEW alapjainak oktatása

4. Közösen elmutogatós módszer Előnyök: • Egyszerű Hátrányok: • Mindenki más sebességgel haladna • Ha valaki lemarad, nem tudja behozni • Többiek unatkoznak Felhasználás: • Környezet bemutatása, alap feladatok

5. Lépésenként példák • Írásban, részletesen leírva + közös megvalósítás Előnyök: • Nem gond, ha valaki lemarad • Mindenki haladhat a maga ritmusában Hátrányok: • Néha nehéz összeegyeztetni, ha a tanár más ütemben halad • Nehéz új feladatokra alkalmazni a tudást • Tananyag hosszú előkészítése

6. Projektek / feladatok • Kiadott projektek/feladatok önálló megoldása Előnyök: • Mindenki a saját ütemében haladhat • Rengeteg kihívás → mélyebb megértés Hátrányok: • Tananyag előkészítése • A hallgatók számára mindig könnyű megtalálni a szükséges eszközöket, módszereket

7. Online oktatóvideók • Önálló feldolgozáshoz Előnyök: • Bármilyen témára megtalálhatjuk Hátrányok: • Unalmasak • Sokszor olyan eszközöket kíván, amik nem érhető el

8. Online leírások, példák, fórum • Önálló feldolgozáshoz, problémamegoldáshoz Előnyök: • Bármilyen témára megtalálhatjuk Hátrányok: • Nehéz megtalálni amit keresünk • Nem egyenletes színvonal

9. Beépített példák • Egy új funkció megismeréséhez Előnyök: • Minden funkcióhoz van • Működőképesek Hátrányok: • Néha túl bonyolultak • Olyan elemeket is használhatnak, amiket egyébként nem lehet megtalálni

10. Könyvek • Önálló tanuláshoz Előnyök • Koherens, jól követhető Hátrányok • Unalmas (sok részét már ismerni fogjuk) • Nehezen hozzáférhetők

11. Hivatalos LabVIEW tanfolyamok • LabVIEW Core1 (370 eFt) • LabVIEW Core2 (370 eFt) • LabVIEW Core3 (370 eFt) • LabVIEW Connectivitycourse (250 eFt) • LabVIEW Performance course (250 eFt) • LabVIEW Real-Time 1 és 2 (250 eFt/db) • Data Acquisition and SignalConditioning • Tananyagok: 70 eFt/db

12. NI hivatalos vizsgák • NI LabVIEW Certificationshttp://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/hu/nid/201888 • Certified LabVIEW AssociateDeveloper • Certified LabVIEW Developer • Certified LabVIEW Architect

13. NI Certified LabVIEW AssociateDeveloper • CLAD • LabVIEW Core 1 és 2 anyaga • Fél év LabVIEW fejlesztési gyakorlat • Teszt, 1 óra • NI Days: Ingyen vizsgalehetőség • 2 évente meg kell újítani

14. LabVIEW és az oktatás

15. K12Lab • http://k12lab.com/ • Kész feladatok • Videók, felhasználók alkotásai

16. LabVIEW versenyek • http://hungary.ni.com/labview-verseny • Ságvári: 2. helyezés

17. Szorgalmi feladat

18. Spektrum számolása

19. Jelek mintavételezése • dt: – mintavételi időköz • fs = 1/dt – mintavételi frekvencia

20. Fourier reprezentációk

21. Spektrum • f0 – DC jelszínt • df – frekvencia felbontás • fi = i ∙ df – kiválasztott frekvencia

22. DFT • – mintavételezett jel • – frekvenciatartománybeli reprezentáció (spektrum, az amplitúdó fele) • Teljesítménysűrűség spektrum:

23. Négyszög ablakfüggvény

24. Hanning ablakfüggvény

25. Waveform • Kezdőidő (dátum/relatív idő) ( t0 ) • Mintavételi időköz ( dt ) • Kitérés ( Y ) • Clusterrel helyettesíthető

26. Waveform paletta

27. Waveform generálása • Signalprocessing / WfmGeneration

28. Mintavételezés paraméterei (Samplinginfo) • Mintavételi frekvencia ( Fs ) • Minták száma ( #s , tipikusan kettő hatvány)

29. PSD számolása • Signalprocessing / WfmMeasure

30. Teljesítménysűrűség spektrum • Kezdő frekvencia ( f0=0 ) • Frekvencia-feloldás ( df ) • Amplitúdó ( magnitude )

31. Amplitúdó spektrum számolása • Signalprocessing / WfmMeasure

32. Tömb feldarabolása

33. IntensityGraph • Fogadott adattípus: 2D tömb

34. 1. feladat • Hozzon létre egy háromszögjelet, majd számolja ki a négyzetét! • A jel paraméterei: frekvencia: 10 Hz, mintavételi frekvencia: 10 kHz, minták száma 65536. Ábrázolja mindkét jelet egy grafikonon, úgy, hogy jól látszódjon az eredmény! • Számolja ki mindkét jel amplitúdó-spektrumát (magnitude), és ábrázolja őket egy grafikonon 0 és 100 Hz között.

35. 1. feladat • Mi a különbség a két jel között? Milyen különbséget látunk, ha az y tengely (magnitúdó) logaritmikus? Miért nem csak 10 Hz-nél látunk bármit a spektrumban? Mit jelent a spektrum 0-nál felvett értéke? Miért nem éles vonalakat látunk? Hogy lehetne ezen segíteni? • A vi előlapot megfelelően alakítsa ki, a feliratok legyenek informatívak (a tengelyfeliratok is)!

36. 2. feladat • A mellékelt LVO8.SampleSignal.vi egy minta jelet ad vissza, valamint a hozzá tartozó paramétereket (mintavételi frekvencia, minták száma). Készítsen olyan programot, amely kiszámolja a jel teljesítménysűrűség-spektrumát (PSD).

37. 2. feladat • A program előlapján lehessen választani, hogy milyen ablakfüggvényt használunk, valamint azt, hogy decibel (logaritmikus) vagy normál (lineáris) skálán szeretnénk-e látni az eredményt. A program előlapját megfelelően feliratozza! • Magyarázza meg, a látott spektrumot! Milyen különbséget lát a lineáris és a logaritmikus skálán való megjelenítés között? Történt-e „hiba” a mintavételezés során?

38. 3. feladat • Egy ciklusban darabolja fel a teljes jelet 1024 mintából álló darabokra. Számolja ki az egyes darabok spektrumát, majd az (időfüggő) eredményt jelenítse meg egy IntensityGraph-on!

39. 3. feladat • A program legyen képes mind lineáris, mind decibeles skálán megjeleníteni az eredményt! (Megjegyzés: lineáris skála esetén célszerű ha a z tengely autoskálán van, decibeles skála esetén pedig – 60 db min és 0 db max az ideális beállítás). • Miben különbözik a kép lineáris és decibeles skálán? Magyarázza meg mit lát a spektrumban!

40. 4. feladat • Kíváncsiak vagyunk, hogyan változik a jel teljesítménye az 1024 Hz-hez tartozó frekvencián. • Hogyan kaphatjuk meg a jel teljesítményét az adott pontban? • Készítsen (a hármas feladaton alapuló) programot, mely ábrázolja ennek időbeli változását. • Hogyan magyarázza ez a jel a korábbi spektrumokat?