Дигитална аквизиција и обрада података

ID: 1634
Врста предмета: теоријско-методолошки
Носилац предмета: Мрђа Д. Предраг
Извођачи: Мрђа Д. Предраг
Контакт особа: Мрђа Д. Предраг
Ниво студија: Мастер академске студије – Машинско инжењерство
ЕСПБ: 6
Облик завршног испита: писмени
Катедра: Катедра за моторе

Извођења

Циљ

Основни циљ предмета Дигитална аквизиција и анализа података је развој системског разумевања начина на који се физичке величине трансформишу у поуздане и интерпретабилне дигиталне информације кроз интегрисан мерни систем. Студенти се упознавају са улогама и међусобним односима кључних компоненти дигиталних аквизиционих система и како избор сензора, кондиционирање сигнала, узорковање и управљање подацима утичу на квалитет резултата. Посебан нагласак стављен је на развој критичког расуђивања и практичну примену савремених алата, што омогућава студентима да врше аквизицију, генеришу и обрађују аналогне и дигиталне сигнале. Један од кључних циљева је развој способности пројектовања и конфигурације дигиталних аквизиционих система за реалне примене, уз обезбеђивање тачних и поузданих мерења. Предмет развија практичне инжењерске вештине кроз рад са LabVIEW развојним окружењем и савременим аквизиционим хардвером, припремајући студенте за рад у реалним, мултидисциплинарним окружењима (аутомобилски, индустријски и IoT системи) а за улоге у развоју дигиталних аквизиционих система и обради података применом статистике и обраде сигнала. Такође, предмет развија инжењерско расуђивање за доношење одлука заснованих на подацима, кроз процену несигурности, идентификацију шума и разумевање ограничења у процесу дигиталне конверзије аналогних величина.

Исход

По успешном завршетку курса, студенти ће бити оспособљени да објасне архитектуру и компоненте система за дигиталну аквизицију података. Биће оспособљени за пројектовање и имплементацију комплетних система за аквизицију података, од избора сензора до анализе података (генерисање аналогних сигнала, рад са дигиталним улазно/излазним системима, коришћење бројача за мерење фреквенције, генерисање импулса и бројање догађаја као и анализу и обраду сигнала и података. Студенти ће моћи да конфигуришу дигиталне аквизиционе системе користећи алате као што је LabVIEW и имплементирају токове обраде података користећи савремене алате и програмска окружења Такође ће бити способни да обрађују и анализирају прикупљене сигнале применом одговарајућих метода кондиционирања и интерпретације. Развиће практичне вештине интеграције хардверских и софтверских компоненти у функционалне системе, као и способност избора одговарајућих конфигурација за конкретне примене. Студенти ће бити способни да дијагностикују проблеме у мерним системима и обезбеде поузданост података.

Садржај теоријске наставе

Предмет обухвата основне концепте и практичну реализацију система за аквизицију и кондиционирање сигнала. Почиње прегледом архитектуре дигиталних аквизиционих система, укључујући сензоре, типове сигнала (аналогни и дигитални) и принципе мерења. Студенти затим проучавају компоненте дигитално-аквизиционог хардвера као што су аналогни улаз/излаз, дигитални улази/излази, бројачи и системски интерфејси. Кључне теме укључују узорковање и технике заштите и кондиционирања сигнала за различите типове мерења (температура, притисак, деформација, вибрације и др.). Поред тога, студенти се упознају са методама обраде сигнала, укључујући филтрирање и анализу у фреквенцијском домену (FFT).

Садржај практичне наставе

Увод у виртуелну инструментацију (VI) и LabVIEW програмско окружење; Ток података у VI; Решавање проблема и отклањање грешака у раду виртуалних инструмената; Имплементација виртуалних инструмената; Технике записа и читања датотека; Формати датотека; Технике програмирања у LabVIEW–у; Коришћење ресурса аквизиционог хардвера у LabVIEW-у; Технике синхронизације у LabVIEW–у; Догађајима управљано програмирање; Обрада грешака; Управљање корисничким интерфејсом; Методе побољшања LabVIEW кôда; Упознавање са сензорима и комплетним мерним ланцима кроз практичне примере и задатке; Реализација аквизиционог система и одговарајуће LabVIEW апликације по задатом пројекту (прилагођеног потребама матичног модула студента); Практичне вежбе које обухватају имплементацију апликација за дигиталне аквизиционе системе у LabVIEW-у, укључујући аквизицију, генерисање, анализу и обраду сигнала и интеграцију система.

Услов похађања

нема

Ресурси

Скрипта: Дигитална аквизиција и обрада података. Мерно-аквизициони систем: National Instruments PXI, Развојно програмско окружење National Instruments LabVIEW. Развојно програмско окружење VS CODE и Arduino IDE. Помоћне платформе: Razvojne платформe за симулацију и аквизицију аналогних и дигиталних сигнала (Atmega); Појачивачка и кондиционерска кола (инструментациони и операциони појачивачи), АД конвертери, напонске и струјне референце, осцилоскоп.

Фонд часова

Укупан фонд часова: 75

Активна настава (теоријска)

Ново градиво: 25
Разрада и примери (рекапитулација): 5

Активна настава (практична)

Аудиторне вежбе: 10
Лабораторијске вежбе: 2
Рачунски задаци: 2
Семинарски рад: 0
Пројекат: 10
Консултације: 0
Дискусија/радионица: 6
Студијски истраживачки рад: 0

Провера знања

Преглед и оцена рачунских задатака: 0
Преглед и оцена лабораторијских извештаја: 0
Преглед и оцена семинарских радова: 0
Преглед и оцена пројекта: 0
Колоквијум са оцењивањем: 15
Тест са оцењивањем: 0
Завршни испит: 0

Провера знања (укупно 100 поена)

Активност у току предавања: 0
Тест/колоквијум: 50
Лабораторијска вежбања: 0
Рачунски задаци: 0
Семинарски рад: 0
Пројекат: 10
Завршни испит: 40
Услов за излазак на испит (потребан број поена): 0

Литература

E. O. Doebelin, Measurement Systems: Application and Design. McGraw-Hill, 2004. ISBN–978-0-07-243886-4; J. P. Bentley, Principles of Measurement Systems. Pearson Prentice Hall, 2008. ISBN – 978-81-7808-134-2; A. Oppenheim, A. Willsky, and S. Nawab, Signals and Systems. Upper Saddle River, N.J: Pearson, 1997. ISBN – 978-0-13-814757-0; J. G. Proakis and D. G. Manolakis, Digital signal processing, 4th ed. Upper Saddle River, N.J.: Pearson Prentice Hall, 2007. ISBN–978-0-13-187374-2; J. P. Holman, Experimental Methods For Engineers. New York, NY: McGraw-Hill Higher Education, 2012. ISBN– 978-0-07-132648-3