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Stromverteiler leiten elektrischen Strom zu mehreren Verbrauchern, während USVs den Zweck haben, bei Störungen eine konstante Stromversorgung zu gewährleisten. Das ist insbesondere bei Geräten wichtig, die permanent zur Verfügung stehen müssen. Wie USVs funktionieren und welche Ausführungen es gibt, verrät unser Ratgeber. 

Wie funktionieren die Entwicklungskits von NI?

Wie funktionieren die Entwicklungskits von NI?

Das texanische Unternehmen National Instruments (NI) gehört mit seinen „virtuellen Instrumenten“ zu den Wegbereitern praxisorientierter Unterrichtsmaterialien für die Ausbildung in der Mess-, Prüf-, Steuer-, Regel- und Embedded-Technik.

Um die Entwicklungskits nutzen zu können, ist ein PC oder ein Notebook mit Windows-Betriebssystem erforderlich. Durch die grafische Entwicklungsumgebung LabVIEW lassen sich einerseits die Signale unterschiedlichster Sensoren so darstellen, dass der Rechner die Aufgaben zahlreicher Messinstrumente simuliert beziehungsweise virtualisiert, andererseits ermöglicht die Software das Entwickeln und Testen von Schaltungen. 

Welche Entwicklungskits bietet NI an?

Das weltweit populärste Kit trägt die Bezeichnung ELVIS (Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite). Es wurde speziell entwickelt, um Grundlagen digitaler und analoger Elektronik an Schulen und Universitäten zu vermitteln.

Beliebt für die Ausbildung in der digitalen Kommunikation ist die Lehrplattform USRP. Sie enthält zwei Transceiver des Typs USRP-2920S, damit ist das Senden und Empfangen von Signalen im Bereich von 50 MHz bis zu 2,2 GHz möglich. Abgedeckt sind damit die die Bänder FM, GPS, Radar und ISM.

Was ist das Besondere an der ELVIS-Lehrplattform?

Die Plattform verwendet LabVIEW-basierte Softwareinstrumente, eine maßgeschneiderte, per Hi-Speed-USB an den Rechner angeschlossene Workstation sowie ein Prototyping-Board. Auf letzterem lassen sich handelsübliche elektronische Bauteile beliebig zusammenstecken. Danach lässt sich die Schaltung mit virtuellen Laborinstrumenten austesten. Zu den Instrumenten gehören:

Was ist das Besondere an der ELVIS-Lehrplattform?
  • 1,25-MS/s-Oszilloskop mit 100 MS/s
  • 5-½-stelliger isolierter Digitalmultimeter
  • Funktionsgenerator
  • Digitalmultimeter (DMM)
  • Arbiträrsignalgeneratoren
  • Bode-Analysator
  • Zweipunkt-Spannungs-Strom-Analysator
  • Dreipunkt-Spannungs-Strom-Analysator
  • Dynamic Signal Analyzer (DSA)
  • Impedanz-Analysator

Vorhanden sind außerdem:   

  • Digitaleingang
  • Digitalausgang
  • Variable Stromversorgung (manuelle Steuerung, Netzteile mit 5 V und ±15 V)
  • Schaltungsschutz mit zurücksetzbarer Sicherung

Was ist das Besondere an der USRP-Lehrplattform?

Bei dieser Plattform handelt es sich um eine Komplettlösung zur digitalen Kommunikation. Sie umfasst zwei per Software konfigurierbare NI-USRP-RF-Transceiver (Universal Software Radio Peripheral), das LabVIEW Modulation Toolkit sowie sofort einsatzbereites Kursmaterial. Das Paket enthält zudem Komponenten einer einzelnen Laborstation. Damit können Studierende praktische Erfahrung im Einrichten einer Live-Kommunikationsverbindung zwischen zwei USRPs sammeln.

Wie profitieren Lehrende und Lernende von den Kits?

Die Hardwareplattformen von NI lassen sich vom anfänglichen bis zum fortgeschrittenen Unterricht verwenden. Sie helfen Pädagogen bei der Vermittlung einer Vielzahl von Konzepten, einschließlich der Messung und Instrumentierung analoger und digitaler Schaltungen und Steuerungen in Mechatronik, Telekommunikation und der eingebetteten Theorie.

Wie profitieren Lehrende und Lernende von den Kits?

Studierende profitieren von sofort in die Praxis umsetzbaren Prototypen, die ansonsten in fehlerträchtigen fliegenden Schaltungen, per Steckbretter und nur mit begrenzter Unterstützung von wenigen Laborgeräten erprobt werden können. Die Ausbildungszeit verkürzt sich mit den Lehrplattformen erheblich, hinzu kommt der nicht unerhebliche Motivationsfaktor, der den Studienerfolg maßgeblich beeinflusst.

Die Lehrplattformen von NI richten sich zwar in erster Linie an technische Pädagogen in Fachhochschulen und Universitäten. Immer häufiger allerdings entdecken auch Ausbilder in Betrieben die didaktischen Vorzüge dieser Systeme. Dazu zählen beispielsweise Unternehmen aus dem Bereich Mechatronik. Sollten Sie in einem solchen Betrieb als Ausbilder arbeiten, könnten Sie beispielsweise vom „Quanser QNET Mechatronic

  • Die Azubis lernen die Methodik des mechatronischen Systemdesigns kennen, indem sie verschiedene Ebenen eines komplexen Roboterarms untersuchen, von Konzepten wie PWM und Encoder bis hin zu Anwendungen wie Bildverarbeitung und Manipulatorsteuerung.
  • Sie untersuchen und verifizieren die Funktionalität von Subsystemen, indem sie LabVIEW verwenden, um theoretische Konzepte wie Kinematik und Techniken in der Bildverarbeitung zu realisieren.
  • Sie wenden die mechatronische Systemdesignmethodik an, um ein zielgerichtetes Linienfolgeexperiment durchzuführen.

FAQ – häufig gestellte Fragen

Gibt es von NI spezielle Ergänzungssysteme, die mit LabVIEW kompatibel sind?

Zur einfachen Datenprotokollierung wird häufig das USB-6000 eingesetzt. Dabei handelt es sich um ein per USB-Kabel anzuschließendes Datenerfassungsgerät für portable Messungen. Mit der im Lieferumfang jedes Geräts enthaltenen interaktiven Software NI SignalExpress können in Minutenschnelle grundlegende Messungen vorgenommen und Daten protokolliert werden. Die Datenerfassung und -generierung kann zudem mithilfe des leistungsfähigen Treibers NI-DAQmx in NI LabVIEW, NI LabWindows™/CVI, NI Measurement Studio und einer Reihe weiterer unterstützter Programmiersprachen angepasst werden.

Das USB-6000 bietet 8 analoge Eingänge, eine Auflösung von 12 Bit, und eine maximale Sample-Rate von 10 kS/s.

Können bei der ELVIS-Lehrplattform auch Experimentierplatinen von Drittanbietern verwendet werden?

Bei ELVIS handelt es sich um eine offene Architektur, für die beispielsweise die Unternehmen Emona, Freescale Semiconductor und Quanser spezielle Platinen entwickeln. So bietet Emona ein Board für den Bereich Telekommunikation (DATEx) sowie für Glasfasertechnologie (FOTEx) an. Freescale hat einen Mikrocontroller im Embedded/MCU-Design als „Student Learning Kit“ im Angebot. Quanser offeriert gleich fünf Platinen: QNET-010 Gleichstrommotorsteuerung, QNET-011 rotierendes umgekehrtes Pendel, QNET-012 HVAC-System, QNET-013 Vertikaler Start- und Landepunktantrieb (VTOL) sowie QNET-014 Mechatronik Sensor 1.

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