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Messwerterfassung und Prozesssteuerung

Raspberry Pi Model B (Quelle: www.raspberry.org)

Während im Grundpraktikum Messdaten im Wesentlichen manuell erfasst werden, kommen im Fortgeschrittenenpraktikum in vielen Fällen rechnergesteuerte, automatisierte Erfassungssysteme zur Anwendung. Auch die Kontrolle der Experimente und die Einstellung verschiedener Parameter wird hierbei oft nicht mehr durch den Experimentator sondern indirekt über vorgeschaltete Ansteuerungssysteme vorgenommen.

In diesem Experiment geht es darum, anhand einfacher Beispiele zu erlernen, auf welche Weise analoge Messwerte von einfachen Versuchsaufbauten im Computer aufgenommen und weiterverarbeitet werden können. Zudem werden diese Experimente schrittweise auch über die Computersteuerung gesteuert, um beispielsweise die Temperaturregelung eines Messaufbaus computergestützt vorzunehmen.

Damit Einsicht in die involvierten Einzelschritte genommen werden kann und solche Systeme nicht als "Black Box" operieren, kommt ein modularer, sehr einfacher Aufbau zum Einsatz, der im Wesentlichen auf einem Raspberry Pi basiert, der mittels eines Kommunikationsinterface mit den Experimentbauteilen zusammenarbeitet.

In dem Versuch werden einfache Programme verwendet (vmtl. basierend auf der Programmiersprache Python), die kleinschrittig durch die Experimentatoren angepasst werden. Es werden jedoch nicht die Programmieraufgaben als solche im Vordergrund stehen, ebensowenig ist Vorwissen im Programmieren erforderlich. Stattdessen wird der Fokus auf einem Verständnis des Zusammenwirkens der einzelnen Teile solcher Regelungen sowie ihrer Möglichkeiten und Beschränkungen liegen.

Je nach zeitlichen Möglichkeiten werden zudem beispielhaft Ansteuerungen mittels des graphischen Programmiersystems "Labview" realisiert, welches in vielen Labors und Industrieanlagen verwendet wird.