NI LabVIEW™ und NI Multisim™ im Einsatz - Juventus Technikerschule HF

NI LabVIEW™ und NI Multisim™ im Einsatz

Vor zwei Jahren hat die Technikerschule HF Zürich damit begonnen, die bestehende Laboreinrichtung sukzessive in eine moderne, modulare und mobile Infrastruktur umzubauen – wir haben in mehreren Newslettern darüber berichtet. Mit dem Abschluss eines Hochschullizenzvertrags für NI LabVIEW™ und NI Multisim™ von National Instruments haben wir im September dieses Jahres einen sehr wichtigen Schritt in der Weiterentwicklung unserer Laborinfrastruktur vollziehen können.

Weshalb NI LabVIEW™ und NI Multisim™?

Die Geburtsstunde von LabVIEW™ liegt beinahe drei Jahrzehnte zurück. 1986 nämlich schuf Jeff Kodosky auf einem MacIntosh-Computer die erste grafische Programmierumgebung und nannte sie LabVIEW, ein Akronym für (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench). Seine Idee bestand darin, für Techniker und Wissenschaftler ein Werkzeug zu schaffen, welches ihnen erlaubte, Prozesse und Regelkreise ohne Kenntnisse von Programmiersprachen auf eine einfache Art grafisch abzubilden. Dabei werden Funktionsblöcke oder «Virtuelle Instrumente» (kurz: VIs) grafisch verdrahtet und mit Hilfe von zusätzlichen mathematischen oder logischen Operatoren Datenflüsse nachgebildet oder simuliert. 1988 entwickelte National Instruments das erste elektronische Datenerfassungsmodul dazu und ermöglichte so, direkt Daten aus bestehenden Geräten auszulesen und für Simulationen weiterzuverarbeiten.

Heute existieren weltweit über 90 Millionen verkaufter Datenerfassungskanäle für die verschiedensten Geräte und Anwendungen und dies macht LabVIEW™ zur mächtigsten Entwicklungs- und Simulationsumgebung in den Bereichen der Regelungs- und Steuertechnik sowie der Automatisierungstechnik. Boeing überwachte und analysierte beispielsweise im Jahr 1995 mit NI LabVIEW die Leistung des Hauptmotor-Kontrollers des Spaceshuttles während der Hot-Fire-Simulationen, an der Yale-Universität sind 1992 mit Hilfe von NI LabVIEW Laborstudien über die hohe Sensibilität des menschlichen Geruchssinns automatisiert worden und selbst beim CERN kommt es für die Steuerung des weltweit grössten Teilchenbeschleunigers zum Einsatz.

NI LabVIEW™: Eine Software für unendlich viele Lösungen

Trotz aller Unkenrufe und der stetig wachsenden Komplexität des Werkzeuges hat es LabVIEW geschafft, über all die Jahre hinweg in der Anwendung einfach zu bleiben. Ein grosser Vorteil ist, dass Einsteiger sich sehr schnell mit den Basisfunktionalitäten zurechtfinden und binnen kürzester Zeit erste eigene Programme erstellen können. Wie einfach es geht, zeigt diese kurze Filmsequenz.

NI LabVIEW™ bietet heutzutage eine Vielfalt von zusätzlichen Modulen und Anwendungen, mit welchen sehr effizient technische Problemstellungen möglichst realitätsnah erfasst und effizient weiterbearbeitet werden können. Beispielsweise:

  • NI Diadem zur Erfassung, Auswertung und Visualisierung von Mess- und Simulationsdaten unterschiedlicher Herkunft.
  • NI TestStand zur Erstellung und Verteilung von automatisierten Prüfsystemen mit einer Vielzahl bereits vordefinierter und sofort einsetzbarer Funktionen.
  • NI Multisim und NI Ultiboard als Werkzeuge zur Entwicklung und Simulation von elektrischen und elektronischen Schaltungen oder zum Erstellen von Printlayouts.
  • NI LabWindows CVI zur Entwicklung von Software mit Hilfe der Programmiersprache C, wobei sämtliche Werkzeuge und Module von LabVIEW als Programmbibliotheken zur Verfügung stehen.

NI LabVIEW™ wird unseren Unterricht nachhaltig prägen

Wir haben die Gunst der Stunde genutzt und gleich zu Beginn des Oktobers in zwei Klassen im Rahmen eines Pilotbetriebes NI LabVIEW und NI Multisim eingesetzt. Und es lässt sich bereits heute festhalten: mit durchschlagendem Erfolg. Die einfache Installation und die übersichtliche Benutzerführung haben sowohl Studierende wie Dozierende von Beginn weg begeistern können und so stellten sich schon nach wenigen Stunden die ersten Erfolge ein. Die Studierenden der HF Elektronik Ausbildung haben mit NI Multisim ihre ersten Filterschaltungen entworfen und simuliert, und in der HF Energietechnik Ausbildungen haben wir verschiedene Gleich- und Wechselrichterschaltungen untersucht.

Überzeugt hat dabei vor allem die spielerische Komponente des Lernens. Aufgabenstellungen können visualisiert sowie Berechnungen mit Hilfe von Simulationen eins zu eins überprüft werden. Zudem lassen sich mit wenigen Handgriffen Einstellungen verändern, um so grundlegende Konzepte und Zusammenhänge sichtbar zu machen. «Begreifen» hat offensichtlich gerade in einer technischen Ausbildung sehr viel mehr mit «Greifen» zu tun als gemeinhin angenommen.

Bereits heute steht fest: Der Einsatz von LabVIEW wird den Unterricht an der Technikerschule HF Zürich nachhaltig verändern und der Praxisbezug rückt noch mehr ins Zentrum. Simulationen für Steuer- und Regelsysteme, Entwickeln und Simulieren von elektronischen Schaltungen, Auswerten und Weiterverarbeiten von Messdaten sowie das Visualisieren von grundlegenden Gesetzmässigkeiten aus der Physik, der Mechanik und der Elektrotechnik werden inskünftig fester Bestandteil des Unterrichts sein. Doch nicht nur dazu werden wir geeignete Lehr- und Lernarrangement schaffen, sondern wir möchten unseren Studierenden bereits ab dem kommenden Semester eine Plattform zum Austauschen von verschiedenen Anwendungen und Beispielen sowie Erfahrungen im Umgang mit der Programmierung bieten.