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Praxisorientierte Lehre

VIP 2016

Verpassen Sie nicht, wie theoretische Themen aus der Signalverarbeitung, Nachrichtentechnik und Regelungstechnik anschaulich, praktisch und spannend präsentiert werden. Ziel dieser Vortragsreihe ist es, Ihnen eine Vielzahl von didaktischen Konzepten, Projektideen und deren Umsetzung sowie Lehrplankonzepte vorzustellen. Nutzen Sie die Chance zur Inspiration und zum Gedankenaustausch mit und unter Kollegen.

 


Freitag, 11:00 – 17:00 Uhr

11:00 – 11:45

LabVIEW-basierte Workshops für Schülerinnen und Schüler

Benjamin Brück, Schülerforschungszentrum Saarlouis
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11:45 – 12:30 Akustische Messungen mit dem NI myDAQ

Prof. Georg Eggers, HS München
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12:30 – 13:30 Mittagspause/Besuch der Ausstellung
13:30 – 14:15 Lego Mindstorms EV3 hat Einzug in das Einführungsprojekt Mechatronik gefunden

Johannes Stier, TU Dresden
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14:15 – 15:00 Teaching Real-Time Communication System Design - A New Holistic and Modular Approach!

Prof. Holger Stahl, HS Rosenheim
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15:00 – 15:30 Kaffeepause/Besuch der Ausstellung
15:30 – 16:15 Experimentelle Charakterisierung elektrochemischer Energiespeicher in der Ingenieursausbildung

Prof. Uwe Tröltzsch, Rheinische Fachhochschule Köln
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16:15 – 17:00 Entwicklung eines balancierenden Quaders

Ulrich Dahmen, Hochschule Niederrhein
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Freitag, 11:00 – 11:45
LabVIEW-basierte Workshops für Schülerinnen und Schüler


Benjamin Brück, Schülerforschungszentrum Saarlouis

Am Schülerforschungszentrum Saarlouis lernen interessierte Schülerinnen und Schüler im Alter von 12-19 Jahren den Umgang mit LabVIEW an einfachen Beispielen in Form von Selbstlernkursen. Mit diesem Grundwissen erstellen sie VIs, die zur Messwerterfassung und Steuerung von Versuchsaufbauten für verschiedene Forschungsprojekte dienen. Hierzu gehören z. B. Themen wie „Wie viel Energie steckt in einer günstigen und in einer teuren Batterie?“ oder „Steuerung einer der Sonne folgenden Solaranlage“. Außerdem können ganze Schulklassen Einführungsworkshops in die Programmierung von Lego-Robotern mit LabVIEW belegen, wo sie ebenfalls die Bedienung von LabVIEW erlernen.

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Freitag, 11:45 – 12:30
Akustische Messungen mit dem NI myDAQ

Prof. Georg Eggers, HS München

Akustische Messungen im hörbaren Frequenzbereich bieten viele Möglichkeiten, Algorithmen der Signalverarbeitung und messtechnische Verfahren in Vorführ- und Praktikumsexperimenten anschaulich erfahrbar zu machen. Der NI myDAQ ist mit seinen je zwei 16-bit-AD- und -DA-Wandlern und bis zu 200 kHz Sampling-Frequenz bestens geeignet, solche Experimente praktisch umzusetzen.

Der Vortrag beschreibt zunächst die Möglichkeiten, Mikrofone bzw. Körperschall-Aufnehmer sowie Lautsprecher am myDAQ zu betreiben. Anschließend werden Beispielexperimente zur akustischen Distanz- und Richtungsbestimmung sowie zur Schall- und Schwingungsanalyse live vorgeführt. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der einfachen und preiswerten Realisierbarkeit der Messaufbauten und der anschaulichen Umsetzung der angewendeten Algorithmen in LabVIEW.

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Freitag, 13:30 – 14:15
Lego Mindstorms EV3 hat Einzug in das Einführungsprojekt Mechatronik gefunden


Johannes Stier, TU Dresden

Seit der Premiere im Jahr 2010 ist das Einführungsprojekt Mechatronik fester Bestandteil des Stundenplans im ersten Semester des Studienganges Mechatronik. Jedes Jahr werden die ca. 80 Studienanfänger erneut vor die Aufgabe gestellt, autonome Roboter für die Lösung verschiedener Aufgaben zu entwickeln. Dabei bildet Lego Mindstorms, im Zusammenspiel mit LabVIEW und dem Mindstorms Toolkit, die Basis des Projekts. Am Ende des einwöchigen Projekts treten die Teilnehmer in einem Staffelwettbewerb mit ihren Robotern gegeneinander an.

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Freitag, 14:15 – 15:00
Teaching Real-Time Communication System Design - A New Holistic and Modular Approach!

Prof. Holger Stahl, HS Rosenheim

Academic hands-on teaching of communication system design usually focuses on algorithmic details of the protocol stack, veiling their real-time interplay. This session presents a new framework implementing a simple but complete system with pre-defined interfaces in LabVIEW. A unique directory structure supports dedicated tests of each protocol layer.

In the basic version, the PC’s sound card is used for acoustically exchanging data in "slow-motion" real-time. For graduate students, the open framework serves as a playground to implement advanced wireless technologies. Future plans include the integration of dedicated and heterogeneous hardware like the USRP RIO for signal processing and transceiving.

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Freitag, 15:30 – 16:15
Experimentelle Charakterisierung elektrochemischer Energiespeicher in der Ingenieursausbildung

Prof. Uwe Tröltzsch, Rheinische Fachhochschule Köln

Batterien und Superkondensatoren werden zur autarken Energieversorgung und zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie genutzt. Interessante Anwendungen sind Rekuperation von Bremsenergie oder lokale Speicherung von Solarstrom. Im Beitrag wird ein Versuchsplatz zur Charakterisierung dieser Energiespeicher vorgestellt. Studierende können damit Lade- und Entladekurven aufnehmen, Ladungs- und Energiewirkungsgrade ermitteln sowie Parameter für Simulationsmodelle bestimmen. Ein steuerbarer Leistungsverstärker dient zum Anschluss der Energiespeicher. Mit einer Datenerfassungskarte lassen sich Stromverläufe vorgeben sowie Strom und Spannung messen. Programmierung der Prüfabläufe und die Messdatenaufzeichnung erfolgen mit LabVIEW.

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Freitag, 16:15 – 17:00
Entwicklung eines balancierenden Quaders

Ulrich Dahmen, Hochschule Niederrhein

Im Rahmen eines Studienprojekts zur Untersuchung komplexer dynamischer Systeme entstand das Vorhaben, einen mechanischen Quader zu konzipieren und zu konstruieren, der aufrecht auf einer seiner Kanten in verschiedenen Winkeln ortsfest balancieren kann. Von zentraler Bedeutung für die Lösung dieser Regelungsaufgabe waren die Modellierung und Analyse des Systemverhaltens sowie der Entwurf eines Reglers zur Stabilisierung des instabilen und nichtminimalphasigen Systems. Im Zuge dessen konnten wichtige Erkenntnisse hinsichtlich des dynamischen Verhaltens mechanischer Systeme, insbesondere in Bezug auf die Nichtminimalphasigkeit, gewonnen werden.

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Freitag, 10:30 – 11:15
Use #Bookmarks – Get Your Review Docs for Free!
Daniela Biberstein, Matthias Kubli, Helbling Technik AG

Seit sieben Jahren entwickeln wir mit LabVIEW Applikationen zur Datenerfassung und Auswertung von Versuchen im Bereich der pharmakologischen Forschung. Unser größtes Messsystem erfasst in wenigen Minuten bis zu ein GB an komplexen Daten von 384 parallelen Versuchen. Die Anzeige und Auswertung dieser Daten erfolgt in Sekundenbruchteilen parallel für alle 384 Experimente. Als Beispiel für eine komplexe Anwendung wurde die zugehörige Auswertesoftware DataControl 384 auf der NI VIP 2014 während der Keynote vorgestellt. In diesem Vortrag wird anhand von Codebeispielen aufgezeigt, mit welcher Architektur und mit welchen Tricks man eine solch außergewöhnliche Performance in LabVIEW erreichen kann.

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Freitag, 11:15 – 12:00
Pentomino Solver – Lösung eines 3D-Puzzles per Bruteforce
Erik Brenncke, Daimler AG

Pentomino Solver löst ein gegebenes 3D-Puzzle, indem es 25 gleiche Pentominos zu einem Kubus zusammenfügt. Durch Probieren aller möglichen Kombinationen von Pentominos zueinander werden sämtliche Lösungen gefunden. Fortschritt und Lösungen werden in 3D dargestellt. Die Software basiert auf der Producer/Consumer-Architektur. Der Kernalgorithmus verwendet einen Software-Stack, welcher mit einer Queue umgesetzt wird.

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Freitag, 13:30 – 14:15
A Complete Toolchain of Continuous Integration for LabVIEW
Ulf-Hendrik Hansen, WERUM Software & Systems

Continuous integration is one of the most essential practices for achieving high standards of software development quality. Testing and quality assurance in the LabVIEW ecosystem depend on various tools. We show a scalable CI-framework for source-code control, automated build processes, requirements management, and automated unit testing for projects of any LabVIEW version and configuration. This Jenkins-controlled service environment seamlessly integrates SVN, Requirements Gateway, VI Package Manager as well as SonarQube and Nexus for test results and artifact management.

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Freitag, 14:15 – 15:00
Eine serviceorientierte Funktionstestarchitektur auf Basis des LabVIEW Actor Framework
Michael Thimm, Matthias Kresel, SEN - System Entwicklung Nordhausen GmbH

Für die Inbetriebnahme automatisierter Funktionstests ist die Entwicklungsdauer der Prüfsoftware vor allem in modularen Hardwareumgebungen ein kritischer Zeitfaktor. Das in diesem Beitrag beschriebene Framework stellt aus dem LabVIEW Actor Framework durch Vererbung gewonnene und mit zusätzlicher Funktionalität angereicherte Klassen bereit, die die Entwicklung von Funktionstests vereinfachen. Grundlagen einer so erstellten Funktionstestsoftware sind voneinander unabhängige spezialisierte Actor-Bäume, die über einen Haupt-Actor verbunden sind.

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Freitag, 15:30 – 16:15
Implement State Machines Using the Actor Framework: The State Actor
Oliver Wachno, Bürkert Werke GmbH

Das Actor Framework eignet sich hervorragend dazu, skalierbare und flexible Applikationen zu erstellen. Es stellt in der Zwischenzeit eines der komplexeren De-facto-Standard-Entwurfsmuster für die fortgeschrittene LabVIEW-Programmierung dar. Die Statemachine/der Zustandsautomat ist ein weiteres, schon altbewährtes Entwurfsmuster zur Steuerung von Abläufen in Programmen. Der State Actor stellt eine Zusammenführung beider Entwurfsmuster dar. Der Vortrag soll zeigen, wie der State Actor eingesetzt werden kann.

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Freitag, 16:15 – 17:00
CS++ - An NI Actor Framework based Class Library
Holger Brand, Dennis Neidherr, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

CS++ is a class library based on NI’s Actor Framework, to be used for FAIR experiment control systems. CS++ extends the Actor Framework with base classes and concrete implementations for device control and distributed communication using abstract process variables, with derived classes for Shared Variable and DataSocket communication, and a central message logger. It allows for interactive launching of actor objects preconfigured in a database, and introspection allows for interactive dispatching of Actor Messages.

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