e-Lab

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Kurzbeschreibung


Bei der Diplomarbeit handelt es sich um den Teil eines EU-weiten Projekts, das verschiedenste Labore online bereitstellen soll. In diesem Fall soll ein Elektronik Labor (e-Lab) entworfen und aufgebaut werden. Es soll vor allem jüngeren technisch interessierten Studierenden im Lernprozess helfen. Zudem kann durch den weltweiten Zugriff, der eine Verringerung der benötigten Labore bewirkt, Kosten eingespart werden.

Mit dem e-Lab, bestehend aus einem Oszilloskop, einem Funktionsgenerator, einer Spannungsquelle und einem Digitalmultimeter, können verschiedene Übungen durchgeführt werden. Diese Übungen, die als Testschaltungen aufgebaut werden, werden mit einer Schaltmatrix ausgewählt. Zudem wird noch ein regeltechnisches Modell zur Übung von Regelungsaufgaben bereitgestellt. Überwacht und gesteuert wird das gesamte Labor über eine Website.

Unsere Gruppe, die aus drei Personen besteht, hat sich auf den hardwareorientierten Teil des Projektes spezialisiert. Als erstes muss eine einheitliche Schnittstelle definiert werden, mit der die Messgeräte angesteuert werden. Über diese Schnittstelle sollen die Messgeräte über eine Java GUI bedient werden. Es kann z.B. beim Frequenzgenerator die Frequenz über die GUI eingestellt werden. Eine Webcam, die sich auch drehen soll, zeigt die ganze Messumgebung an. In der Messumgebung befinden sich Messgeräte, Testschaltungen, die Schaltmatrix zur Auswahl der Testschaltungen und das regeltechnische Modell.

Zuerst werden geeignete Testschaltungen definiert und ausgewählt. Wenn die Testschaltungen entwickelt wurden muss dazu eine geeignete Schalterart für die Schaltmatrix ausgewählt werden. Als Schalterart für die Schaltmatrix wurde bereits das Relais definiert. Die mit den Relais aufgebaute Schaltmatrix wird mit dem myPIC-Board, indem die Eingänge auf High oder Low gelegt werden, gesteuert. Angezeigt wird die Auswahl dann auf einer Java GUI.
Ein weiter Teil der Messumgebung ist die BlowTube, das regeltechnische Modell. Die BlowTube wird ebenfalls mit dem myPic Board angesteuert. Dazu wurde eine Huckepacklatine entworfen, die den gewünschten Anforderungen entspricht. Die Regelparameter werden ebenfalls über die Webseite eingestellt. Zusätzlich wird ein Applet bereitgestellt, das die Reglerparametrierung unterstützt.



Abstract


E-Lab is an EU-wide project that provides many different online laboratories. In this case an electronic laboratory should be designed and constructed. The laboratory focuses on technically interested students and it should help them in their learning process. The worldwide use also causes a reduction of the required laboratory equipment costs.

The e-Lab consisting of an oscilloscope, a frequency generator, a power supply and a digital multimeter can be used to execute different measurement exercises. These exercises are built up as test circuits and can be chosen with the switching matrix. Furthermore a control model is used to perform control tasks. The whole laboratory is observed and controlled through the website.

Our group, consisting of three persons, is specialized in the hardware-oriented part. At first a standard interface has to be defined, which is used to control the measurment instruments. Via the interface the measurement instruments should be used through a Java GUI (Graphical User Interface). For example a frequency generator can be set through this GUI. The whole measurement environment is shown over a webcam which should also be able to turn in all directions.

The measurement environment consists of the measurement insruments, the test circuits, the switching matrix to choose the different test circuits and a control model.

Then the test circuits have to be defined and chosen. When the test circuits are developed the right type of switch has to be chosen. The relais is already defined as the type of switch which is used in the switching matrix. The switching matrix which is built up with relais is going to be controlled with the myPic Board.

Another part of the measurement environment is the Blow Tube which is the control model. The Blow Tube is also controlled with the myPic Board. Therefore a piggyback board was designed which matches the right requirements. The control parameter are also set through the website. Additionally an applet is provided that supports the control of the parameters.