Aktuelle Informationen im Sommersemester 2022
Vorbesprechung und Anmeldung
Die Vorbesprechung findet am Dienstag, 03.05.2022 um 13:15 Uhr online statt.
Weitere Informationen zur Vorbesprechung und Anmeldung stehen im ILIAS.
Praktikumsbeginn
Gruppe 1: Montag 09.05.2022, 08:00 - 11:00 Uhr
Gruppe 2: Mittwoch 11.05.2022, 15:30 - 18:30 Uhr
Praktikumsort
Westhochschule, Gebäude 6.41, Raum 101
Die Versuche sollten alle, aufgrund der Pandemie, Zuhause programmiert werden.
Versuchsbearbeitung
Die Versuchsbearbeitung umfasst das Durcharbeiten der Versuchsunterlagen, das Ausfüllen des Vorbereitungsformulars und das Programmieren der Aufgabenstellung. Bei 2er-Gruppen sollte dies in Zusammenarbeit erfolgen.
Zur Programmierung stehen über bwLehrpool virtuelle PCs (virtuelle Maschinen; kurz VMs) zur Verfügung. Diese können ab 06.05.2022 rund um die Uhr (bevorzugt bei Tageslicht) genutzt werden. Die Anleitung zum Arbeiten mit einer VM über bwLehrpool finden Sie unten im Downloadbereich.
Sobald die Versuche im unten befindlichen Downloadbereich verfügbar sind, können diese bearbeitet werden.
Während der Praktikumtermine können wir Sie über MS Teams bei Fragen und Problemen unterstützen. Es besteht bis auf die Versuchsabnahme keine Anwesenheitspflicht.
Alle Teilnehmer werden entsprechend der ILIAS-Anmeldung zu folgenden Teams hinzugefügt:
Montag-Gruppe: IMS_Mikrorechnerpraktikum Montag
Mittwoch-Gruppe: IMS_Mikrorechnerpraktikum Mittwoch
Die Kanäle werden jeweils 1 Stunde vor dem Praktikumsbeginn geöffnet.
Für Hilfestellungen außehalb der Praktikumstermine kontaktieren Sie Frank Ruhnau per Email oder Telefon.
Hygienekonzept
- Die Teilnehmer sind dazu angehalten einen Mund-Nasen-Schutz zu tragen, sobald der Mindestabstand von 1,5m nicht eingehalten werden kann. Ebenso auf dem Flur und im Treppenhaus.
- Zur Händereinigung stehen in den Toiletten Seifenspender bereit.
Allgemeine Informationen zu den Versuchen
- Vorkenntnisse in einer höheren Programmiersprache sind unbedingt erforderlich
- Freies Üben ist nach Absprache auch außerhalb der Praktikumtermine möglich!
- Das Praktikum über Anwendungen der Mikrorechner ist Teil des Nebenfachs Informatik im Bachelor-Studiengang Physik und ist als Wahl- bzw. Wahlpflichtfach u.a. für den Studiengang Technomathematik zugelassen.
- Alle Versuche werden testiert und muessen bestanden werden.
- Zur Verbuchung der Leistung ist eine Anmeldung im CAMPUS notwendig.
Inhalt des Praktikums
Ziel dieses Praktikums ist es, für praxisnahe Anwendungen aus dem Bereich Mess-,Steuer- und Regelungstechnik, unter Einsatz verschiedener Programmiersprachen, funktionsfähige Benutzerprogramme und Firmware zu erstellen.
An jedem Arbeitsplatz steht ein programmierbares Mess-, Steuer- und Regelsystem (MSR-System) zur Verfügung, welches per serieller Schnittstelle mit einem PC verbunden ist. Kernstück des MSR-Systems ist ein sogenanntes "Programable System on Chip" (kurz PSoC) der Firma Cypress. Dieses beinhaltet neben einem 8-Bit Mikrocontroller (M8C) verschiedene, programmierbare analoge und digitale Funktionsblöcke in einem Baustein (IC). Mit den analogen Blöcken erfolgt die Signalsynthese und die Messwerterfassung, mit den digitalen Blöcken die Steuerung der Versuchsaufbauten sowie die Datenkommmunikation mit dem PC.
Als Programmiersprachen werden Assembler und G (LabVIEW) verwendet.
In Assembler wird zu Beginn des Praktikums die Firmware für das MSR-System geschrieben um es so für alle weiteren Versuche einsatzfähig zu machen. Die Firmware soll sicherstellen, dass die Funktionsblöcke des PSoCs richtig konfiguriert werden und das Kommunikationsprotokoll mit den vorgegebenen PC-Steuerbefehle entsprechend verarbeitet wird. Aufgrund des geringen Speichers und der gewünschten Echtzeitfähigkeit des MSR-Systems ist Assembler hierfür gut geeignet, da damit kleine und schnelle Programme geschrieben werden können.
Mit der Programmiersprache G und dem Programm LabVIEW von der Firma National Instruments ist eine grafische Programmierung möglich. Es können auf einfache Weise grafische Benutzerinterfaces erstellt und Meßwerte grafisch dargestellt werden. Viele komplexe Funktionen zur Signalsynthese und -analyse können auf einfache Weise schnell eingefügt werden.
Die Enwicklungsumgebung (PSoC-Designer) zur Assembler-Programmierung des PSoC-Bausteins ist von Cypress kostenlos erhältlich. Die aktuelle Version enthält auch einen freien C-Compiler.
Als erste praktische Anwendung ist eine Füllhöhenregulierung für Wassertanks zu implementieren, bei der zwei Wasserpumpen anzusteuern sind und über einen Drucksensor der Füllstand zu regeln ist.
Für ein Förderband gilt es ein Steuerprogramm zu erstellen, mit dem über einen Schrittmotor verschiedene, vom Benutzer einzugebende Positionen angefahren werden. Eine Lichtschranke dient dabei zur Erfassung der zurückgelegten Wegstrecke.
Zur Messung von Pendelschwingungen soll ein Messprogramm geschrieben werden, welches die Schwingungen über einen Sensor in Echtzeit erfasst und grafisch darstellt. Die Schwingungen eines zu programmierenden Pendelsimulators sollen parallel dazu und ebenfalls in Echtzeit grafisch dargestellt werden.
| Versuch 1 | Assembler - Einführung in die Programmierung eines "Programable System on Chip" (Mikrocontroller der Firma Cypress) |
| Versuch 2 | Assembler - Aufbau eines MSR-Systems, Teil 1 |
| Versuch 3 | Assembler - Aufbau eines MSR-Systems, Teil 2 |
| Versuch 4 | LabVIEW - Einführung in die Programmierung mit LabVIEW (Laborautomations-Software) |
| Versuch 5 | LabVIEW - Strömungsmechanisches Fließgleichgewicht (Füllhöhenregelung eines Wassertanks) |
| Versuch 6 | LabVIEW - Steuerung eines Schrittmotors |
| Versuch 7 | LabVIEW - Simulation und Messung von Pendelschwingungen |
Weitere Informationen und Rückfragen an:
| Prof. Dr. | Matthias Steinhauser | Tel.: | 608-47149 |
| Dipl. Ing. (FH) | Frank Ruhnau | Tel.: | 608-44407 |
Downloads
Aktuelle Informationen zu den Versuchen im SS22 (Stand: 5.5.2022)
Für die Bearbeitung der Versuche stehen spätestens ab 06.05.2022 (nachmittags) 8 Laborplätze zur Verfügung auf die Sie über virtuelle PCs zugreifen können. Diese sind 24/7 verfügbar, jedoch kann nur bei Tageslicht die Ausgabe auf dem Display betrachtet werden. Eine Anleitung finden Sie nachfolgend:
Anleitung für bwLehrpool / virtuelle PCs
Nutzen Sie die Zeit außerhalb der offiziellen Gruppentermine um mögliche Wartezeiten zu vermeiden.
Während den Praktikumsterminen dürfen nur die Teilnehmer der entsprechenden Wochentags-Gruppe die virtuellen PCs verwenden. Pro 2er-Gruppe steht ein virtueller PC zur Verfügung. Ansonsten können diese zu jeder Zeit genutzt werden. Bitte blockieren Sie die PCs nicht unnötig lange und melden Sie sich immer ordentlich ab.
Aufgrund der begrenzten Laborplätze können Sie auch ausserhalb der Praktikumtermine Unterstützung anfragen. Kontaktieren Sie dazu Herrn Ruhnau per E-Mail, Telefon und/oder MS-Teams.