Experiment Automation - NFPL017

• Title: Automatizace experimentu
• Guaranteed by: Department of Macromolecular Physics (32-KMF)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2018
• Semester: summer
• E-Credits: 4
• Hours per week, examination: summer s.:1/2, C [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: doc. RNDr. Ivo Křivka, CSc.
• Teacher(s): doc. RNDr. Ivo Křivka, CSc.; RNDr. Pavel Solař, Ph.D.
• Classification: Physics > Solid State Physics

Annotation

English

Personal computers in physical experiments. Basic interconnection interfaces (Centronics, RS-232, USB) and their usage to control devices and transfer data. Basics of IEEE-488 standard. Introduction to Arduino. Plug-in I/O boards. Data acquisition. Real-time experiment control. Exercise in a form of a particular programming task.

Last update: Búryová Marcela (11.05.2018)

Czech

Počítače třídy IBM-PC ve fyzikálním experimentu. Základní typy rozhraní (Centronics, RS-232, USB) a jejich použití pro řízení přístrojů a přenosy dat. Základy práce s rozhraním IEEE-488. Úvod do práce s Arduinem. Použití laboratorních měřicích karet. Programový sběr dat. Řízení experimentu v reálném čase. Praktické procvičení formou práce na konkrétní úloze.

Last update: Búryová Marcela (11.05.2018)

Aim of the course

English

The student will learn to connect an experimental apparatus to a computer and to create a simple program for its control.

Last update: Křivka Ivo, doc. RNDr., CSc. (07.05.2018)

Czech

Naučit studenta připojit experimentální aparaturu k počítači a vytvořit jednoduchý program pro její řízení.

Last update: Křivka Ivo, doc. RNDr., CSc. (07.05.2018)

Course completion requirements

Podmínkou pro udělení zápočtu je vytvoření funkčního programu pro řízení jednoduché aparatury podle zadání.

Na prezentaci programu má student právo na jeden řádný a dva opravné termíny.

Last update: Křivka Ivo, doc. RNDr., CSc. (12.10.2017)

Literature

Michal Brandejs : Mikroprocesory INTEL, Grada, 1991

Miroslav Šnorek : Periferní zařízení I., skriptum ČVUT, 1991

Low level measurements, 5th edition, Keithley, 1998

Switching handbook, 4th edition, Keithley, 2001

Tomáš Holan : Delphi v příkladech, BEN-Technická literatura, 2002

Marco Cantú: Myslíme v jazyce Delphi 6 (Mastering Delphi 6), Grada 2002

Josef Havlíček, Jaroslav Vlach, Martin Vlach, Viktorie Vlachová: Začínáme s LabVIEW, BEN-technická literatura 2008 (dostupné též jako elektronická kniha ve formátu PDF)

Last update: Křivka Ivo, doc. RNDr., CSc. (07.05.2018)

Teaching methods

přednáška + praktická cvičení

Last update: KRIVKA/MFF.CUNI.CZ (11.04.2008)

Syllabus

English

1. Personal computers in physical experiments. Possible levels of computer integration into the apparatus (data acquisition, control). PC structure - hardware and software

2. Communication with peripheral devices. Basic interface types.

• Parallel interface IEEE-1284 (Centronics).

• Serial interface RS-232 and its derivatives.

• USB interface.

• PC extension cards. Plug-in data acquisition boards (PCIex, ExpressCard).

3. Measuring devices connected using USB. Drivers and application programing interface (API). How to integrate device controls into own program.

4. Using data acquisition boards. Installation, configuration and software support.

5. IEEE-488 standard (GPIB, HP-IB, IEC-625). Electrical and logical limitations. Interconnection topology. Basic interface functions (listener, talker, controller). Universal and addressed commands. Communication description. Handshake. IEEE-488.2 extension.

6. Arduino. Various versions and their parameters. Possible applications and working examples. Programming Arduino in several steps. Practical demonstrations. Basic electrical circuits.

7. 3D modelling basics. Basics of SketchUp a Autodesk Inventor programs. Introduction to 3D printers. Example applications of 3D print.

8. Computer control of experiment using Delphi. Programming environment for development of a computer controlled experiment set-up. Short introduction to LabVIEW basics.

9. Exercise in a form of a particular programming task.

Last update: Křivka Ivo, doc. RNDr., CSc. (07.05.2018)

Czech

1. Počítače třídy IBM-PC ve fyzikálním experimentu. Různé úrovně začlenění výpočetní techniky do aparatury (sběr dat, řízení). Základní části osobního počítače - hardware a software.

2. Komunikace s periferními zařízeními. Základní typy rozhraní osobních počítačů:

• Paralelní rozhraní IEEE-1284 (Centronics).

• Sériové rozhraní RS-232 a další z něj odvozená.

• Rozhraní USB.

• Rozšiřující sloty stolního osobního počítače a notebooku (PCIex, ExpressCard).

3. Použití rozhraní USB pro připojení měřicích přístrojů. Ovladače a aplikační programová rozhraní (API). Integrace řízení přístroje do vlastního programu.

4. Použití laboratorních měřicích karet. Instalace rozšiřujících karet, jejich konfigurace a softwarová podpora.

5. Norma IEEE-488 (GPIB, HP-IB, IEC-625). Elektrické a logické parametry. Různé topologie propojení. Základní typy připojených zařízení (mluvčí, posluchač, kontroler). Univerzální a adresované příkazy. Popis komunikace. Handshake. Rozšíření IEEE-488.2.

6. Arduino. Parametry různých verzí. Možnosti využití včetně praktických ukázek funkčních řešení. Postup programování Arduina. Praktické ukázky. Základní elektrické obvody.

7. Základy 3D modelování. Základy práce s programemy SketchUp a Autodesk Inventor. Základy práce s 3D tiskárnou. Praktické ukázky využití 3D tisku.

8. Řízení experimentu pomocí Delphi. Programové vybavení pro tvorbu řídicího software pro sběr dat a řízení experimentu v reálném čase. Základy práce se systémem LabVIEW.

9. Praktické procvičení formou práce na konkrétní úloze.

Last update: Křivka Ivo, doc. RNDr., CSc. (07.05.2018)