Kurzus nemzetközi vendég- és részidős hallgatóknak

Kar

Természettudományi Kar

Szervezet

TTK Fizikai Kémiai Tanszék

Kód

computk20em

Cím

Számítógépes méréstechnika vegyészeknek

Tervezett félév

Őszi

Meghirdetve

2026/27/1

ECTS

4

Nyelv

en

Oktatás célja

A tárgy átfogó bevezetést nyújt a modern számítógépes méréstechnika és műszerfejlesztés alapjaiba, különös tekintettel a kémiai és fizikai mérésekre. A hallgatók megismerkednek az elektronikai alapfogalmakkal, az analóg és digitális jelkezelés módszereivel, a szenzorok működésével, valamint a méréstechnikai rendszerek felépítésével. A kurzus kitér az adatgyűjtés és szabályozás hardveres hátterére, továbbá a LabVIEW fejlesztőkörnyezet alkalmazására mérési és vezérlési feladatok megvalósításában. Az elméleti ismereteket gyakorlati laboratóriumi feladatok és önálló mérőrendszer-fejlesztési projektek egészítik ki.

Tantárgy tartalma

Elektronikai alapismeretek. Passzív áramköri elemek: ellenállás, kondenzátor, tekercs, az ezek viselkedését leíró összefüggések. A feszültség és az áramerősség fogalma, ezek mérése. Egyszerűbb áramköri kapcsolások: RC és LRC körök, ezek differenciálegyenletének megoldása egyszerűbb esetekben. Váltóáramú körök ellenállása: az impedancia fogalma és mérése. Egyszerűbb, passzív elemeket tartalmazó áramkörök impedanciájának kiszámítása. A Kirchhoff-törvények. Hídkapcsolások és méréstechnikai felhasználásuk. Méréstechnikai alapismeretek. Szenzorok; az egyszerűbb fizikai és kémiai mennyiségek (hőmérséklet, nyomás, fényerősség, koncentrációval arányos jelek) elektronikus mérésének alapelvei. A mérések szokásos menete: a jelformálás kérdései. Szűrés, szűrőkörök, diódák, ezek típusai. A tranzisztorok működési elve. Jelerősítés, műveleti erősítők, működésük, felhasználásuk. A műveleti erősítőkkel végezhető analóg áramköri műveletek: komparáció, összeadás, kivonás, inverzió, differenciálás, integrálás, feszültség- és áramkövető kapcsolások. Analóg szabályozási feldatok megoldása műveleti erősítőkkel; a potenciosztátok működése. A digitális szabályozás alapelvei. PID-szabályzók működése a termosztát példáján. Elektromos jelek digitalizálása. Az A/D konverterek működése, a működést meghatározó főbb jellemzők: a mintavételezés sebessége, felbontás, linearitás. Az A/D konverterek főbb típusai. A váltakozó feszültség és az ellenállás mérése. A feszültségmérés hibaforrásai: zaj, zajszűrés. A D/A konverzió, a D/A konverterek felhasználhatóságát meghatározó paraméterek, a konverterek főbb típusai. Az analóg- és a digitális jelátvitel kérdései. Párhuzamos és soros jelátvitel, protokollok: RS-232, USB. Szoftveres alapismeretek. Ismerkedés a National Instruments LabVIEW fejlesztői környezetével. A grafikus interfész elemei és a kódolás G-nyelvben. Objektumok osztályai: numerikus, szöveges és Boole-típusú változók; az ezekkel végezhető műveletek. Programozási struktúrák: kötött lépésszámú és feltételes ciklusok, feltételes szerkezetek. Tömbök és struktúrák létrehozása és kezelése. Egyszerűbb feladatok megoldása LabVIEW-ban. Mérések gyors kivitelezése a DAQmx API használatával és az NI saját hardvereivel. A LabVIEW hardverabsztrakciós rétege: protokollok és portok (RS232, USB) kezelése. Az objektum-orientált programozás alapjai. Az objektumok adattartalmának, tulajdonságainak és metódusainak összekapcsolhatósága LabVIEW-ban – az absztrakt adatkezelés, a modularitás, a polimorfizmus és a tulajdonságok öröklődésének megjelenése az XControlokban. Eseménykezelések. A párhuzamos programozás koncepciója. A pipelining technika és az iterációs parallelizmusok alkalmazása; ezek haszna a modern mérési adatgyűjtésben.

Számonkérés és értékelés

Vizsgajegy, amely a kurzus során tanultakról történő beszélgetésből, esetleg egy önálló méréstechnikai célú projekt bemutatásából adódik.

Irodalomjegyzék

T. L. Floyd, Electronic Devices, Pearson, 2018. Richard P. Wayne: Chemical Instrumentation, Oxford University Press, 1994. R. Jennings, F. de la Cueva: LabVIEW Graphical Programming, McGraw-Hill, 2019.

Kurzus szakjai