Un Laboratorio di Telecomunicazioni ed Elettromagnetismo applicato per Teledidattica

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1 Un Laboratorio di Telecomunicazioni ed Elettromagnetismo applicato per Teledidattica A.N. D ANDREA, F. GIANNETTI, G. MANARA, M. MICHELINI, P. NEPA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL INFORMAZIONE, UNIVERSITÀ DI PISA Nell aula didattica del Corso di Studio in Ingegneria delle Telecomunicazioni, della Facoltà di Ingegneria dell Università di Pisa, è stato realizzato un innovativo laboratorio didattico interattivo che prevede l utilizzo del protocollo TCP-IP sia per il controllo remoto della strumentazione che per la distribuzione broadcast dei dati misurati verso i PC-client connessi, consentendo quindi la partecipazione ad esercitazioni sperimentali anche tramite web. Il sistema è costituito da: una interfaccia GPIB (General Purpose Interface Bus) per la comunicazione tra uno o più strumenti e un PC-server (postazione docente); una connessione tra il PC-server e diversi PC-client (postazioni studenti) basata su protocollo TCP-IP; strumenti virtuali sviluppati in ambiente LabVIEWTM (National Instruments) e installati sul PC-server e su ogni PC-client, per il controllo remoto della strumentazione e per la visualizzazione ed eventuale elaborazione dei dati misurati.

2 La Struttura del Sistema Uno o piu strumenti possono scambiare dati con il PC-server mediante una interfaccia GPIB. Il codice LabVIEW in esecuzione sul PC-server consente: l impostazione sullo strumento dei parametri della misura; la ricezione dei dati misurati dallo strumento e il loro invio in modalita broadcast a tutti i PCclient connessi; la gestione delle richieste di connessione e disconnessione da parte dei PC-client. Ogni PC-client può scambiare dati con il PC-server secondo due modalità: PASSIVA: il PC-client riceve attraverso il PC-server i dati misurati. ATTIVA: il PC-client, attraverso il PC-server, imposta i parametri della misura e riceve i dati misurati. Poiché si utilizza il protocollo di comunicazione TCP-IP, il PC-client può essere dovunque, purché dotato di una connessione ad Internet. 2

3 Il Funzionamento del Sistema Digital Transmission Analyzer HP3784A Lo strumento effettua la misura sul dispositivo secondo le impostazioni ricevute dal PC-server, che a sua volta potrebbe averle ricevute attraverso la rete da un PC-client funzionante in modalità Attiva (ed abilitato dal PC-server). Tramite l interfaccia GPIB, i dati misurati sono inviati al PC-server che provvederà ad inviarli in modalità broadcast a tutti i PC-client connessi. Sul PC-server e su ogni PC-client vengono eseguiti dei codici LabVIEW che implementano lo strumento virtuale. Il pannello interattivo visualizzato sul monitor dei PC riproduce in maniera estremamente fedele il pannello di controllo dello strumento, includendo gran parte dei comandi e indicatori. 3

4 I Vantaggi del Sistema Attività sperimentale a distanza per coloro non possono frequentare i corsi universitari (studenti con handicap, studenti lavoratori o fuori sede). Possibilità di utilizzare nelle esercitazioni attrezzature sofisticate e costose difficilmente disponibili in copia multipla. L uso di uno strumento virtuale da parte di utenti inesperti ha effetti esclusivamente software e non ci sono rischi di danneggiare la strumentazione. Si usano strumenti virtuali che elaborano dati reali misurati da uno strumento hardware remoto (e non generati da un convenzionale simulatore del sistema!). Perché LabVIEW? Si possono replicare in modo estremamente fedele i pannelli di controllo e il funzionamento degli strumenti reali. Disponibilità di funzioni predefinite molto efficienti (gestione GPIB, comunicazione TCP-IP, gestione connessioni e disconnessioni di PC-client, visualizzazione Carta di Smith, ecc.). 4

5 Strumenti Virtuali Attualmente gli strumenti virtuali già implementati sono un analizzatore vettoriale di reti, un analizzatore di spettro, un oscilloscopio digitale e un analizzatore di probabilità di errore per sistemi di trasmissione numerica. UN PC-CLIENT IL VNA WILTRON 37311A E IL PC-SERVER COLLEGATI MEDIANTE CAVO/SCHEDA GPIB 5

6 Strumenti Virtuali e Strumenti Reali VNA WILTRON 37311A 6