A BME Műszer és Méréstechnikai Tanszék 25 éves jubileuma 25 évvel ezelőtt kezdeményezte Kolos Richárd elvtárs a Budapesti Műszaki Egyetemen a Műszer- és Méréstechnika Tanszék felállítását. Ez szerves részét alkotta a hazai műszeripar megteremtésének, ami szocialista iparunk felfejlesztésének egyik alapfeltétele volt. A reprodukálható minőség ugyanis a nagyipar egyik legjellegzetesebb meghatározó eleme, amelyet a korszerű technológia és a hozzákapcsolódó méréstechnikai ellenőrzés tud csak biztosítani. Kolos Richárd kohó- és gépipari miniszterhelyettesi, Tudományos Felsőoktatási Tanács főtitkári, majd Országos Műszaki Fejlesztési Bizottság elnökhelyettesi teendői ellátása mellett 13 éven át vezette a tanszéket. A Tanszék vezetői és munkatársai lépést tartottak és tartanak a méréstechnika és a műszeripar rohamos fejlődésével. Oktatói és tudományos munkájuk átfogja a legkorszerűbb mérési elveket, módszereket és műszereket, a mérésautomatizálást, a számítástechnikai alkalmazásokat. A Tanszék a méréstudományt magas szinten műveli. A korszerű oktatási munka a párhuzamosan végzett, a gyakorlathoz kapcsolódó tudományos kutatói és fejlesztési munka nélkül nem lehetséges e területen. Ezek eredményeiről is beszámolnak ennek az ünnepi számnak a cikkei. Az Országos Műszaki Fejlesztési Bizottság támogatta ezeket a munkákat éppen különös műszaki fejlesztési jelentőségük miatt. A Tanszék kutatási-fejlesztési munkáinak eredményei gyakorlati felhasználásra kerültek és amellett hozzájárultak az oktatás színvonalának emeléséhez is. Ez alapozta meg azokat a sikereket is, amelyeket a Tanszék a számítástechnika mérnöki-méréstechnikai alkalmazását művelő szakemberek képzésében elért. A Műszer és Méréstechnika Tanszék, munkájához további sikereket kívánok. Sebestyén János az Országos Műszaki Fejlesztési Bizottság általános elnökhelyettese
A Műszer és Méréstechnika Tanszék oktatási és kutatási tevékenysége DR. SCHNELL LÁSZLÓ tanszékvezető egyetemi tanár DK.: 378.096:653.08+681.2 „1954/1979”
A közlemény a Budapesti Műszaki Egyetem Villamosmérnöki Kar Műszer és Méréstechnika Tanszékének 25 éves fennállása alkalmából áttekintést ad a Tanszék oktatási és tudományos tevékenységéről, valamint ipari kapcsolatairól. A tudományos tevékenységgel foglalkozó fejezethez kapcsolódnak a Mérés és Automatika e számában megjelent további közlemények [1], [2], [3], [4], amelyek a Tanszék kutatási munkáinak és azok gyakorlati hasznosításának néhány területéről részletesebb tájékoztatást adnak.
Ebben az évben van a 25. évfordulója annak, hogy megalakult a Budapesti Műszaki Egyetem Villamosmérnöki karának keretében a Műszer és Finommechanika tanszék, mai nevén Műszer és Méréstechnika tanszék (a továbbiakban : Tanszék). Ebből az alkalomból áttekintést adunk a Tanszék múltjáról és jelenéről, az oktatás és a kutatás területén elért eredményeiről. Visszapillantás a múltba A Tanszék megalakulásának körülményei A felszabadulás előtt nem volt jelentős iparszerű
műszergyártás Magyarországon. Az ipar államosítása során állami tulajdonba került, jórészt apró magáncégek alkották az akkor megszületett magyar műszeripart. A kormányzat felismerte a mű-
Mérés és Automatika, XXVII. évf. 1979. 6. szám
szeriparban rejlő lehetőségeket és komoly erőfeszítéseket tett az iparág fejlesztése érdekében. A fejlesztés egyik nagy akadálya volt azonban a szakterülethez értő, kvalifikált szakemberek nyomasztó hiánya. A műszeriparral kapcsolódó szakterületeken (finommechanika, optika, elektronika stb.) ugyanis felsőfokú képzés az ideig nem folyt Magyarországon, ezért komoly problémát jelentett az új üzemek szakemberekkel való ellátása. A műszeripar igényeihez illeszkedő mérnökök képzésének megindítása Kolos Richárd professzor (1904—1969) nevéhez fűződik. Kolos Richárd 1949ben kapott megbízást az első állami villamos mérőműszergyár, az Elektromos Készülékek és Mérőműszerek Gyára megszervezésére és műszaki vezetésére. E beosztásban alkalma nyílt közvetlenül érzékelni a szakmához értő, a szakterületen alkotó munkára alkalmas szakemberek hiányát. Javaslatára 1949-ben létrehozták az Állami 201
Műszaki Főiskolán a Műszertagozatot, amelynek 1951—53-ig vezetője volt. Ezen az esti tagozaton indult meg a műszerszakos képzés, majd a Budapesti Műszaki Egyetemen folytatódott, amikor — 1951-ben — az Állami Műszaki Főiskola a Budapesti Műszaki Egyetem esti tagozatává vált. A műszerszakos mérnökök nappali képzése az 1952— 53-as tanévben indult meg az 1949-ben alakult Villamosmérnöki Kar keretében. A Műszer és Finommechanika tanszék, a mai Műszer és Méréstechnika tanszék jogelődje, hivatalosan 1954-ben alakult meg, de mint oktatási csoport már korábban létrejött, részben az akkori Villamos Gépek és Mérések tanszékhez tartozóan. A megalakult Tanszék vezetésére Kolos Richárd kapott megbízást, aki ekkor a Kohó- és Gépipari Minisztériumnak a műszeriparért felelős miniszterhelyettese volt. Különböző magas állami beosztásai mellett 1967-ig volt a Tanszék vezetője. A Tanszék megalakulásakor csupán néhány oktatóból állt, ezek egyrésze is csak félállásban működött közre. 1954-ben fél évig részt vett a tanszék munkájában V. O. Arutjunov szovjet professzor, aki mint tanácsadó sok segítséget nyújtott az oktatómunka beindításához és a kezdeti oktatási koncepció kialakításához. Kezdetben sokan kételkedtek az akkor elindított és a későbbiekben részletesebben bemutatásra kerülő oktatási irány megindításának indokoltságában. A későbbiek során azonban egyértelműen beigazolódott ennek létjogosultsága, amit jól bizonyít az is, hogy ma már a világ különböző egyetemein mind több és több olyan képzési irány létesül, amely nagymértékben hasonlít a szak mai koncepciójához. A Műszer és Irányítástechnika Szak kialakulása
Röviden szólni szeretnénk arról, hogyan alakult ki a mai Műszer és Irányítástechnika Szak az 1952-ben létrejött Műszer Szakból. A megalakult Tanszékre, mint a szak egyedüli tanszékére igen sokrétű oktatási feladat hárult. Az elvárás olyan felsőfokú szakemberek képzése volt, akik elsősorban finommechanikai, optikai, elektromechanikus és elektronikus műszerek konstrukciójában és gyártásában járatosak. Ennek az önmagában is nehéz feladatnak megoldását tovább nehezítette az, hogy a 60-as évek elején ért el hozzánk az elektronika forradalmi fejlődésének első hulláma (félvezető eszközök) és a szabályozástechnika oktatásának sürgető igénye. Ezek alap-vető befolyást gyakoroltak oktatásunk tartalmára és struktúrájára. A Tanszékre jutó terhek növekedése és az oktatás spektrumának kiszélesedése egyértelművé tette, hogy ekkora oktatási feladatot egy tanszék nem tud ellátni. Oktatási profilunk szűkítése több lépésben történt. A 60-as évek elején az optika profilt a Gépészmérnöki Kar Optika és Finommechanika tanszéke vette át. 1963-ban megalakult a Folyamatszabályozási tanszék, oly módon, hogy az automatikát oktató csoport az erősáramú szak Automatizálási tanszékéből, a nem villamos mennyiségek mérésével foglalkozó csoport pedig a Tanszékből vált ki.
1964-ben kivált a Tanszékről a finommechanikai és technológiai profil és átkerült az újonnan létrejött Híradástechnikai és Műszeripari Technológia tanszékre, amely a később létesült Technológia Szak bázistanszéke lett. A tanszék és a szak neve 1973-ban Elektronikai Technológia tanszékre, ill. szakra változott.
Az átszervezések után a szakhoz már két szaktanszék, a Műszer és Méréstechnika tanszék és a Folyamatszabályozási tanszék tartozott. A Tanszék oktatási spektrumának szűkítése lehetővé tette azt, hogy nagyobb figyelmet fordítsunk a Tanszék gondozásában maradt szakterületek oktatásának korszerűsítésére. A 60-as évek közepén a szakon három ágazat jött létre. A Tanszék gondozásában az Elektromechanikus műszertechnika ágazat és- az Elektronikus műszertechnika ágazat, a Folyamatszabályozási tanszék gondozásában pedig a Szabályozástechnika ágazat. Az ágazatok létesítésének célja az volt, hogy a hallgatók egy szűkebb területen elmélyültebb képzést kapjanak. Az ágazatok közötti különbözőség azonban nem volt — és ma sem — meghatározó, mert a hallgatók általános képzése elegendő alapot ad ahhoz, hogy bármely ágazatra jellemző többlet ismereteket későbbi munkájuk során önállóan is megszerezhessék. Ugyancsak a 60-as évek elején jelentek meg hazánkban a számítástechnika előhírnökei. A Tanszék már 1961-ben bevezette a digitális technika alapjainak oktatását, mivel az akkor megjelenő digitális műszerek ezt szükségessé tették. A Műszaki Egyetem első elektronikus számítógépe, egy ODRA 1013 az OMFB támogatásával 1967-ben került a Folyamatszabályozási tanszékre [6] és ezzel elindult a számítástechnikai kultúra gyakorlatának bevonulása a szakra. 1969-ben a Tanszék javaslatára létrejött a Digitális berendezések ágazat az akkor már ipari igényt nélkülöző Elektromechanikus műszertechnika ágazat helyén. Ezzel egyidőben a Szabályozástechnika ágazat neve Irányítástechnika ágazatra, a szak neve pedig Műszer és Irányítástechnika Szakra változott. Jelentős döntés volt a Villamosmérnöki Kar, így a Műszer és Irányítástechnika szak számára is a háromfokozatú — A, B és kutató-fejlesztő irányú nappali szakmérnökképzés — oktatás be-vezetése. A későbbi hivatkozások könnyebb megértése kedvéért röviden ismertetjük ezeket a képzési formákat. Az A típusú oktatás a hagyományos 5 éves oktatás. Ez képezi az oktatás gerincét és a hallgatók kb. 80 százaléka ebben az oktatási formában vesz részt. A B típusú oktatás 1973-ban került bevezetésre [7]. Időtartama 4 év és az itt végzők azonos értékű diplomát kapnak, mint az A tagozaton végzettek. A hallgatók a legjobb képességűek közül kerülnek ki, képzésükben az elmélet nagyobb súllyal szerepel, oktatásuk intenzívebb és a hallgatóktól nagyfokú önálló munkát kíván. A kutató-fejlesztő irányú nappali szakmérnökképzés kétéves posztgraduális képzés, amelyben — korlátozott számban — részt vehetnek akár az A, akár a B oktatásban diplomát szerzettek. A pályázóknak először el kell helyezkedniük, és amennyiben vállalatuk vállalja, hogy a 2 éves továbbtanulási időszak tartamára a pályázót az egyetemre „helyezi ”, benyújthatják pályázatukat. Ha az egyetem által megszabott feltételeknek is megfelelnek, felvételt nyernek a posztgraduális képzésben való részvételre. A képzés irányát a képzésért felelős tanszék és a vállalat közösen határozza meg. A hallgatók a két év alatt igen elmélyült képzést kapnak, számos nagy-
1. ábra. PDP 11/45 kisszámítógép gépterme. Láthatók a Tanszéken fejlesztett grafikus terminálok és a Kontaset dobozban elhelyezett elosztórendszer, amely lehetővé teszi a tanszéki laboratóriumoknak a géppel való kapcsolatát analóg és digitális jelcsatornákon. A számítógépről részletesebb információ [3]-ban található
volumenű, önálló mérnöki tevékenységet igénylő feladatot oldanak meg és diplomájuk — amennyiben az előírt feltételeknek megfelel — alapja lehet az egyetemi doktori cím elnyeréséért benyújtandó doktori értekezésnek. Tanulmányi idejük alatt kihelyezett munkahelyük a Tanszék.
A posztgraduális képzéssel igen jó tapasztalataink vannak. A Műszer és Irányítástechnika szakon évente 10—12 posztgraduális hallgatót iskoláznak be. A Tanszék évenként mintegy 6 hallgató számára tud képzési lehetőséget biztosítani. A Műszer és Irányítástechnika szak keretében folyó levelező szakmérnöki tanfolyamok közül az Orvosbiológiai elektronikai és méréstechnikai szakot [5] a Műszer és Méréstechnika tanszék, a Digitális rendszertervezői szakmérnöki szakot pedig a Műszer és Méréstechnika tanszék és a Folyamat-szabályozási tanszék közösen gondozza. A Tanszék oktatási tevékenysége A Tanszék oktatási programja A Tanszék oktatási és kutatási tevékenységének kialakulását alapvetően befolyásolta a méréstechnikának az elmúlt időszakban bekövetkezett fejlődése és fogalomkörének jelentős bővülése. A mai értelmezés szerint a mérés fogalma a következőképpen definiálható: A mérés információ-szerzés valamely folyamat meghatározott jellemzőiről, továbbá a nyert nyers információnak a mérési cél érdekében történő legkedvezőbb alakra való átalakítása. Nyilvánvaló, hogy minden kísérleti tudomány elengedhetetlen velejárója a mérés, de a különböző területeken végzett mérési problémák számos közös vonást mutatnak — az elméleti alapokban, — a villamos jelek gyakori előfordulásában, − a mérőeszközöknek villamos elven való működésében. Fentiekből adódóan oktatási programunk a következő fontos részekre bontható: — a mérés általános, elméleti vonatkozásai, valamint az elmélet alkalmazása mérőeszközök, mérőrendszerek tervezésénél, Mérés és Automatika, XXVII. évf. 1979. 6. szám
villamos jelek és rendszerek mérésének módszerei, villamos jelek és rendszerek mérését és feldolgozását szolgáló eszközök, műszerek, mérőrendszerek áramköri és rendszertechnikai tervezésének kérdései. E program megvalósítását döntő mértékben befolyásolta a számítástechnika elterjedése. Ennek jelentősége az alábbiakban mutatkozik elsősorban: a számítógép kiterjesztette a mérés lehetőségeinek határait, megnövelte a mérés sebességi jellemzőit és igen hatékony eszközt adott a mérési adatok tárolására, alapvetően új lehetőségeket biztosított a realtime mérés és szabályozás továbbá a jel-analízis és szimuláció területén, lehetővé tette a modellalkotás magasabb szintű művelését és biztosította az ehhez szükséges nagyobb matematikai apparátus alkalmazhatóságának lehetőségét, új lehetőségeket nyitott a mérőeszközök tervezésében és létrejöttek az intelligens, igen bonyolult mérési feladat megoldására alkalmas műszerek, mérőrendszerek, új utat nyitott meg a számítógép segítségével történő tervezés irányába. Az elmondottak érzékeltetik, hogy a számítógép nagyon fontos szerepet játszik oktatásunkban, egyrészt alkalmazási szinten, másrészt minden olyan területen, ahol a számítógép és a mérendő folyamat közötti kapcsolat megteremtése, illetve a mért adatok feldolgozása a feladat ( 1 . ábra). Oktatásunk egyik fontos célkitűzése az, hogy hallgatóinkat felkészítsük az elkövetkezendő évtizedek várható technikai fejlődésének befogadására. E fejlődést teljes bizonyossággal előre megjósolni természetesen nem lehet, de annyi bizonyos, hogy ebben a fejlődésben alapvető szerepet fognak játszani a számítástechnikai eszközök, első-sorban a mikroprocesszorok. A Tanszék felszereltségének fejlődése A Tanszék megalakulásakor és utána még évekig nagyon rosszul állt felszereltség dolgában. A 60-as 203
2. ábra. Hallgatói terminálszoba. A terminálok a PDP11 RSTS time-sharing operációs rendszerében dolgoznak. A Műszer és Irányítástechnika szak hallgatói meghatározott terminálidőt kapnak és ennek terhére bármely terminálnál előre foglalhatnak gépidőt
évek közepétől kezdett csak érezhetően javulni a pénzügyi támogatás. A korszerű képzéshez szükséges műszerek jelentős része hazai piacon nem volt beszerezhető, ezért az importműszerek iránti igény állandóan növekedett. Különösen éles volt ez egyes számítástechnikai eszközök esetében, amelyek az akkori időkben is, és jelenleg is, a felszereltség legköltségesebb részét alkották. Mivel a számítástechnikával kapcsolatos eszközök és berendezések alkotják a Tanszék eszközállományának jelentős részét, ezeken keresztül érzékeltetjük a Tanszék felszereltségének alakulását. A Budapesti Műszaki Egyetem részére biztosított, a számítástechnikai fejlesztést szolgáló pénzösszegeket felemésztették az Egyetem egyes karain létesített kari számítóközpontok, ezért a műszaki specialista képzéshez szükséges felszereltség vásárlására pénzügyi fedezet nem állt rendelkezésre. A Tanszék gondozásában működő Digitális berendezések ágazaton — amely a számítástechnikai műszaki specialistaképzés feladatait is ellátta — elképzelhetetlen volt a színvonalas képzés közvetlen hozzáférésű számítástechnikai eszközök nélkül, ezért az Országos Műszaki Fejlesztési Bizottsághoz fordultunk támogatásért. Az OMFB, amely a számítástechnikai kultúra elterjesztését és a számítástechnikai ipar megalapozását egyik fő feladatának tekintette, kérésünket megértéssel fogadta. El-
készítettünk egy távlati elképzelést eszközállományunk fejlesztésére és ehhez az OMFB-től és a Számítástechnikai Koordinációs Intézettől folyamatos támogatást kaptunk. Ez a támogatás jelentős mértékben segítette az akkor létrejött számítás-technikai ipar és alkalmazói háttér jólképzett szakemberekkel való ellátását (2. ábra). A támogatás főbb tételei: 9100B HP Calculator (1970), TPA/i számítógép + perifériák (1971) és PDP11 /45 számítógép laboratóriumi perifériarendszerrel és egyéb perifériákkal (1976). Ez utóbbi konfigurációval egy olyan számítástechnikai mintarendszer létesült, amelyen tapasztalatok gyűjthetők egy PDP11 típusú kisszámítógép oktatási alkalmazásának lehetőségeiről [3]. Az Egyetemen a beszerzési lehetőségek lényeges javulását hozta a MŰFA támogatás. E támogatásból számos korszerű műszert szereztünk be, többek között perifériákat a TPA/i és PDP11 rendszerekhez (mátrixnyomtatók, display-ek, disc, sornyomtató) továbbá egy Hewlett— Packard gyártmányú, kalkulátorral vezérelt mérőrendszert [3]. OMFB támogatás tette lehetővé azt, hogy a Tanszék megtervezzen és realizáljon egy nagyon korszerű hibrid számítórendszert [4].
A Tanszék személyi állománya és belső szervezete A Tanszék munkatársainak összlétszáma 90 fő, megoszlásuk a következő: Diplomás mérnök 44, műszaki és adm. 'munkatársak
(laborvezetők, technikusok, operátor, rajzoló) 23, részben mellékfoglalkozású műszaki és adm.
3. ábra. A Tanszék Digitális laboratóriuma, ahol a hallgatók 1—2 fős csoportokban alap- és középfokú digitális méréseket végeznek. Ilyen mérések pl. digitális hálózattervezése és modellezése, kártyabemérés, hibakeresés, kisszámítógéphez illesztett periféria működésének vizsgálata
munkatársak
9, nappali szakmérnökhallgatók 10, tudományos ösztöndíjas 1, aspiránsok 3fő. A diplomás munkatársak megoszlása : professzor 1,
docens 5, adjunktus 14, tanársegéd 17, tudományos segédmunkatárs 3, tanszéki mérnök 4 fő. A tudományos fokozatok megoszlása: a műszaki tudományok doktora 1, a műszaki tudományok kandidátusa 7, műszaki doktor 15 fő. A tanszéki diplomások átlagéletkora 34 év. A Tanszék belső szervezete az oktatási feladatok szerint a következő három szakmai csoportra tagozódik: Méréstechnika csoport, Elektronikus csoport és Digitális csoport. A csoportokat docensek vezetik, akik felelősek a csoport oktatási feladatainak ellátásáért és a csoporthoz tartozó laboratóritumokért. A tanszéki laboratóriumok a következők: Méréstechnika labor, Elektronikus labor, Digitális labor (3. ábra), TPA labor, Önálló labor, PDP labor, Hibrid számítógép labor, Oktatói labor. Minden laboratórium egy oktató és egy laborvezető technikus felügyelete alatt működik. A nem közvetlen oktatási feladatokat ellátó csoportok a következők: Technológiai csoport (műhely, N Y A K -részleg, rajzolók), gazdasági csoport (gazdasági adminisztráció és raktár) továbbá az általános adminisztrációt ellátó csoport.
A kutatási és ipari megbízásos munkákban a csoporthatárok elmosódnak és az egyes feladatokban az esetek többségében különböző csoportokhoz tartozó munkatársak vesznek részt. Ez a jól bevált szervezési mód biztosítja egyrészt azt, hogy a csoporttagok ismeretköre és látóköre nem szűkül be, másrészt azt, hogy a csoportokra való tagozódás nem jelent egyúttal olyan differenciálódást, amely a Tanszék munkája és produktivitása szempontjából nem kívánatos.
4. ábra. Az Önálló laboratóriumban a hallgatók által tervezett és épített műszerek
heti óraszámmal. A gyakorlat célja, hogy a résztvevők egy összetett feladat megoldása során ismerkedjenek meg a mérnöki tevékenység minden lépésével. Munkájukat öntevékenyen, önállóan kell végezniük a témavezető oktató felügyelete mellett, aki munkájukat kész megoldások ismertetése helyett rávezető segítséggel befolyásolja. A 8. félév elején a hallgatók témakörökre jelentkeznek, majd a témavezetővel együttesen választják ki a két félévre szóló feladatot. Egy feladattal egy vagy két hallgató foglalkozik. A feladatok jellege az ágazatnak megfelelő, és kapcsolódhatnak a tanszéki kutatásokhoz, -diákköri munkákhoz és készülhetnek a tanszéki laboratóriumok felszerelésének bővítésére (4. ábra). Ez utóbbi célra, anyag-térítés fejében, más tanszék számára is készültek áramkörök vagy műszerek. A feladatok témájuk szerint a következőképpen csoportosíthatók : — − − −
Lehetőségek az oktatás hatékonyságának fokozására
Oktatásunk nagyobbik része fix program szerint folyik. kisebb hányadában viszont lehetőség van arra. hogy a hallgatók ismereteiket egyéni érdeklődésük és adottságuk figyelembevételével bővítsék. Nagyon fontosnak tartjuk azt, hogy a hallgatókkal való egyéni foglalkozást elmélyítsük és a hallgatót az oktatási folyamat aktív részesévé tegyük. Erre különösen jó lehetőség nyílik az önálló laboratóriumban, a Tudományos Diákkörben, és a nappali szakmérnöki oktatás keretében. A nappali szakmérnöki oktatásról korábbiakban már említést tettünk és utaltunk ennek az oktatási formának kimagasló előnyeire és hatékonyságára. E fejezetben részletesebben szólunk az Önálló laboratóriumban folyó munkákról, a Tudományos Diákkörökről, valamint az Automatizált Műszaki Tervezésnek (AMT) az oktatásba történő bevezetéséről.
Az Önálló laboratórium Önálló laboratóriumi gyakorlatot képzésünk nagyon fontos részének tekintjük. Ezt az oktatási módszert — a BME-n elsőként — a Tanszék 1967ben vezette be. Az azóta elért eredmények meggyőzően mutatják a módszer hatékonyságát. Az Önálló laboratórium két féléves laboratóriumi gyakorlat. a S. félévben 4 órás, a 9. félévben 6 órás Az
− −
Lineáris és nemlineáris analóg áramkörök. Egyszerűbb elektronikus mérőműszerek vagy műszerek részegységei. Egyszerűbb digitális műszerek vagy részegységeik. Digitális berendezések illesztése. Villamosmérnöki problémák számítógépes megoldása (modellezés, jelanalízis, szimuláció stb.). Software rendszerfejlesztés (PDP és TPA/i számítógépekre vagy mikroprocesszoros rendszerekre).
Nem ritkák azonban a több témakör együttes művelését igénylő feladatok sem. Néhány jellegzetes feladat az elmúlt tanévből: grafikus display mikroszámítógépes vezérlése, rajzdigitalizáló illesztése IEC buszra, távadatátviteli programcsomag, kapcsolóüzemű teljesítményerősítő, léptetőmotor vezérlő hálózat, fényceruza raszter rendszerű display-hez, áramkör diagnosztizáló programcsomag, λ-foton szóródásának számítógépes modellezése, digitális hőmérő félvezetős érzékelővel.
A hallgatók a két féléves munka során elvégzik a kiindulási specifikáció értelmezését, az irodalomkutatást, a blokkszintű és részletes tervezést, a kísérleti áramkör (vagy számítógépprogram) elkészítését és vizsgálatát, a nyomtatott áramkörök és a mechanikai alkatrészek tervezését, a szerelést és bemérést, valamint a dokumentálást. A munka hátterét jól felszerelt laboratóriumok, jelentős számítástechnikai kapacitás, nyomtatott áramkört és mechanikai alkatrészeket előállító műhely, előre gyártott építőelemek és hallgatóként 3000…6000 Ft értékű felhasználható anyag alkotják. A hallgatók mindkét félév végén nyilvános vitával egybekötött beszámolón ismertetik az elvégzett munka lényegesebb eredményeit. A munka vég205
Mérés és Automatika, XXVII. évf. 1979. 6. szám
5. ábra. Grafikus input periféria, amely alkalmas kézzel rajzolt jelek számítógépbe való bevitelére. Az írófelület nagysága 380 x 380 mm 2, pontosság: ± 0,5 mm, átviteli sebesség soros vonalon 1200—9600 Baud. Dolgos Sándor diplomaterve, 1977
eredményét zárójegyzőkönyvben is dokumentálni kell. Törekszünk arra, hogy a hallgatók megszokják a kísérleti munka folyamatos és értelmes dokumentálását. Munkájuk során megszerzik az első tapasztalatokat arról, hogy egy produktum elkészítésének egyes fázisai sorrendben és munkaidőigényben hogyan viszonyulnak egymáshoz, felismerik, hogy az addig tanultak hogyan kapcsolódnak egy-máshoz, és érzékelik az idegen nyelvek ismeretének fontosságát. A tapasztalatok szerint a hallgatók jelentős része nagy kedvvel, a kötelezőnél több időt rá-fordítva dolgozik feladatán. Ezért lehetőséget adunk a laboratórium órarenden kívüli használatára is. A feladatoknak mintegy a fele olyan minőségben készül el, hogy az az előírt célra valóban megfelel (5. ábra). Az ilyen formában jelentkező gyakorlati haszon tudata a feladat készítőjének különösen nagy sikerélményt nyújt. A Tudományos Diákkörök (TDK) Amíg az Önálló laboratórium minden hallgató számára kötelező, addig a TDK tevékenység önkéntes szakmai tevékenység, amelyet a hallgató az egyetemi oktatás kötelező részein túl végez. Önkéntes jellegéből azonnal következik, hogy a hallgatók ezt a tevékenységet szívesen, az elfoglaltságuk által megengedett maximális energia befektetéssel végzik . A TDK munkánál nem kell a hallgatót .,kényszeríteni" arra, hogy bizonyos dolgokat megtanuljon.
A TDK munka keretében is — általában — olyan nagyobb volumenű probléma megoldása a cél, amely hasonlóan az Önálló laboratóriumi feladatokhoz, alkalmas arra, hogy megismertesse a részt-vevőket a mérnöki feladatok teljes skálájával, az irodalomkutatástól a feladat megoldásáig, annak dokumentálásáig, a munka során nyert tapasztalatok értékeléséig. Ilyen típusú feladatmegoldásra az oktatás is módot ad, de a TDK keretében két nagyon fontos szempont jut érvényre : a viszonylag hosszabb idő (több év) amely nagyobb elmélyülést tesz lehetővé, másrészt nincs „produktum kényszer ”, így a munka szabadabban végezhető. A TDK munka — és ugyanez vonatkozik az Önálló laboratóriumi munkára is — talán a leghatékonyabb nevelési lehetőség. Itt szükségképpen megvalósul a szoros tanár—diák kapcsolat. A TDK igen sokszor kapcsolódik a tanszéki kutatómunkához és igen gyakran a hallgató a konzulenssel együtt dolgozik a témában. Ez a munkakapcsolat általában rövid idő múlva baráti viszonnyá válik, és ez a baráti viszony a leghatásosabb lehetőség a hallgatók emberi-politikai nevelésére. Az elkészült TDK dolgozatokat a TDK konferenciákon előadás keretében ismertetik a szerzők. Az egyetemi és országos diákköri konferenciákon a legjobb dolgozatok díjakat kapnak. Ezeknek a díjaknak tekintélye van a hallgatóság körében, és elismerést jelentenek a témavezető oktatónak. Az alábbiakban felsorolunk azokból a Tanszéken készült TDK dolgozatokból néhányat, amelyek országos vagy kari első helyezést, illetve MATE-díjat kaptak: Demonstrációs ferrit memória építése, mikroprocesszoros fejlesztő rendszer, Intel 8080 mikroprocesszor leírása APL és VDL nyelven, programozható kettős stabilizált egyenfeszültség-forrás, programcsomag kvantált megfigyeléseken alapuló mérések kiértékeléséhez, a VDL és CDL nyelvek összehasonlítása egy makroassembler tervezése kapcsán, REPRÖM-programozó készítése, aneszteziológiai jelfeldolgozás, gépidőfoglaló program PDP 11 /45-ös számítógépre.
Az Automatizált Műszaki Tervezés ( A M T ) oktatása A számítógépek felhasználásának egyik nagyon fontos területe a műszaki tervezésben való alkalmazásuk. A jövőt tekintve ennek az alkalmazásnak a jelentősége várhatóan állandóan növekedni fog. Minden algoritmizálható tervezési feladat számítógéppel is megoldható és a gyorsaság mellett lehetőség adódik az optimális megoldás megközelítésére vagy elérésére. Az AMT értelmezésében, a számítógépre való támaszkodás mértékétől függően, többféle szint létezik. Oktatási elképzeléseink kialakításakor egy közepes szintből indultunk ki, nevezetesen abból, hogy a műszaki tervezési folyamatnak legalább egy részében számítástechnikai támogatást veszünk igénybe. Az AMT alkalmazásának — és így az oktatásba való bevezetésének is — két alapfeltétele van: — legyenek a tervezési folyamat egyes fázisaira jól bevált, algoritmizált tervezési mód-szerek, és — rendelkezzünk az algoritmusok futtatásához szükséges hardware és software eszközháttérrel.
A két alapfeltétel közül az elsőt tartjuk meghatározónak, ezért már évekkel ezelőtt — amikor még nem rendelkeztünk a szükséges számítástechnikai eszköztárral — megkezdtük a különböző műszaki tervezési tantárgyak oktatási szemléletének átalakítását olyan irányba, hogy az egyes tervezési módszerek közötti első rendezési elv az algoritmizálás lehetősége, ill. az algoritmizálhatóság korlátai legyenek. Ez a szemléletmódosítás a Tanszék által oktatott főbb tárgyaknál már megtörtént. a) Az AMT oktatásának tanszéki számítástechnikai bázisa. Az AMT alkalmazásának hardware hátterét a már említett számítástechnikai eszközök — PDP 11/45 és TPA/i számítógépek, HP asztali kalkulátor és kalkulátorvezérelt mérőrendszer és a Tanszéken létrehozott ACH—05 hibrid számítórendszer alkotják. A software ellátottság folyamatosan bővül. A bővülés forrásai : — programcsomagok átvétele, — algoritmusok aktualizálása és — saját fejlesztés. A két utóbbi formába a hallgatókat is bekapcsoljuk (TDK, Önálló labor, Diplomatervezés), munkájuk jelentős segítséget jelent, és azok a hallgatók (kb. 20%), akik az AMT fejlesztésben részt vesznek, az AMT alkalmazást is természetes közegnek érzik. A Tanszék az AMT széles skáláján belül három területtel foglalkozik kiemelten : mérési eljárások számítógépes analízise és szintézise, elektronikus áramkörök számítógéppel segített analízise és szintézise, mikroprocesszoros vezérlők fejlesztése. A jelenleg rendelkezésünkre álló fontosabb programrendszerekről a [3]-ban található tájékoztatás. Megjegyezzük, hogy a Tanszéken levő számítógépek és programok más tanszékek oktatási munkáját is segítik. (Folyamatszabályozási tanszék, Elméleti Villamosságtan tanszék, Híradástechnikai Elektronikai Intézet stb.) A következőkben csak a Tanszék tevékenységét ismertetjük.
b) Az AMT módszereinek oktatása. Az AMT módszereinek oktatásba történő bevezetése az elméleti tananyagban, hallgatóknak kiadott
gyakorlati feladatok útján, és nagyobb volumenű tervezési feladatok kiadásával valósul meg. Ezek illusztrálására megemlítünk néhány példát. Méréstechnika gyakorlaton a hallgatók jelanalízist végeznek a PDP11-nek a laboratóriumba kihelyezett real-time terminálján. (Felhasznált programcsomag: SPARTA.) Elektronikus áramkörök tervezése c. tárgy keretében a hallgatók számítógéppel megoldandó feladatokat kapnak. Ilyenek pl.: aktív RC szűrőtervezés, nemlineáris műveleti áramkör tervezése stb. (Felhasznált programok APLAC1 és 2, saját fejlesztésű programok.) A Digitális elektronika c. tárgyban időtartomány-beli vagy tolerancianalízis jellegű feladatokat old Mérés és Automatika, XXVII. évf. 1979. 6. szám
meg a hallgatóság egy része APLAC2 és TRANZTRAN programrendszerek felhasználásával. — A Digitális rendszertechnika laboratóriumban a hallgatók egyik mérési feladata MSI IC-k automatikus tesztelése. A tesztelő készülék mikroprogramozható, az egyénenként kijelölt IC típushoz a mikroprogramot a hallgatók tervezik meg és fordítják le TPA/i számítógépen futó crossassemblerrel, és élesztik fel a tesztelést.
A TDK, az Önálló laboratórium és a diplomatervezés keretében a hallgatók jelentős hányada használ fel számítógépet tervezési feladataihoz. A főbb témák : mérési eljárások tervezése, mikroprocesszoros vezérlők fejlesztése, AMT programcsomagok fejlesztése. A tanszéken OMFB támogatással kifejlesz-tett, és 1978 folyamán üzembe helyezett ACH—05/TPA/i hibrid számítórendszer kapacitásánál és egyéb paramétereinél fogva, ugyancsak alkalmas AMT feladatokban való alkalmazásra. Jelentős energiát fordítunk azoknak a feladatoknak feltárására és részletes elemzésére, melyeknél a hibrid számítástechnika előnyei egyértelműen megmutatkoznak. Egyidejűleg folyamatosan bővítjük a számítórendszert az AMT feladatok megoldását segítő software és hardware elemekkel. Arra számítunk, hogy a közeljövőben a hibrid számítórendszert is bevonhatjuk az AMT kapcsán alkalmazott eszközök körébe. A Tanszék kutatási tevékenysége A Tanszéken folyó kutató tevékenység szorosan összefügg a szakterület fejlődésével és a hazai igényekkel. Kutatási tevékenységünk mozgatója részben az ipar részéről a másrészt
felmerülő
megoldandó
problémák,
műszaki fejlődésben felismert tendenciákra és saját elképzeléseinkre épülő, a gyakorlati hasznosítás lehetőségét magában hordozó, kutatási célok kitűzése. Ebből adódóan a kutatási munkáink tárgyát képező problémák vagy az ipar részéről merülnek fel, vagy mi kezdeményezzük azokat, miután előzetes vizsgálataink alapján úgy véljük hogy a probléma megoldására képesek vagyunk. A Tanszéken folyó kutatómunka főbb témái és eredményei
A Tanszéken az elmúlt években végzett és eredményesen lezárult, illetve folyamatban levő kutatási tevékenység témái az alábbi négy csoportba sorolhatók: Automatikus, precíziós mérőműszerek és számítógéppel, mikroprocesszorral vezérelt mérőrendszerek fejlesztése és kutatása. Mikroprocesszoros alkalmazási rendszer kidolgozása. Számítástechnikával és a számítástechnikának méréstechnikai alkalmazásával kapcsolatos hardware és software kutató-fejlesztő munkák. Hibrid számítórendszer tervezése és realizálása.
E témákról az alábbiakban rövid áttekintést
207
b) Digitális elven működő, MSI elemeket tartalmazó, automatikus mérőhardware-ben programozott berendezések. Néhány példa : −
Automatikus, protokollt előállító precíziós áram-és feszültségváltó-hitelesítő berendezések a VBKM Transzvill gyára részére (8. ábra) [13]. Asztali kalkulátorok, ill. számítógépek grafikus output perifériájaként használható digitális plotter az EMG részére [10]. Dielektromos abszorbciómérő automata polietilén kábelszigetelések hőmérséklet- és frekvenciafüggő tulajdonságainak vizsgálata a Magyar Kábelművek részére [14]. − A Zagyva—Tarna folyók vízgyűjtőterülete vízgazdálkodási rendszerének adatgyűjtő és vezérlő rendszere ( 9 . ábra). A rendszer — szemben a hagyományos adatgyűjtő rendszerekkel — automatikusan, nagy pontossággal és megfelelő sűrűséggel be-
6. ábra. Félvezető karakterisztika rajzoló berendezés. A berendeaz Elektronikus Mérökészülékek Gyára (EMG) részére 1974ben készült és két-, ill. hárompólusú aktív elemek tetszőlegesen kiválasztott karakterisztikájának megjelenítésére szolgál. Alkalmas 2 félvezető karakterisztikájának egyidejű megjelenítésére
adunk, bővebb ismertetésük a Mérés és Automatika e számában megjelent további közleményekben található [1], [2], [3], [4]. Automatikus precíziós mérőműszerek fejlesztése [1]. Az automatikus mérőműszerek iránt mindig volt igény, azonban csak a korszerű félvezető-eszközök és a számítástechnika megjelenése tette lehetővé valóban hatékony automatikus műszerek létrehozását. A Tanszék már több mint egy évtizede foglalkozik ezzel a témával. A Magyar Kábelművek részére kidolgozott kábelvizsgáló automatát például 1967-ben BNV díjjal tüntették ki. Az automatikus mérőműszerek témakörben végzett kutatómunkánk három csoportra osztható. Az egyes csoportokban megemlítünk néhány jellegzetes eredményt, utalva egy-egy közleményre. amely a témáról bővebb információt nyújt. A csoportosítás tükrözi a kutató-fejlesztő munka idején rendelkezésre álló eszközkészletet is.
7. ábra. K—Y koordinátaíró, az EMG számára kifejlesztett koordinátaíró-család alaptípusa. Készült 1976-ban. A cserélhető bemeneti erősitőjű készülék Y csatornája helyén egy görbekövető előtét látható. Ez a regisztrátumot az Y koordinátával arányos feszültséggé alakítja, tehát a regisztrátum automatikus kiértékelésére használható
a) A hagyományos analóg elvű automatikus mérőberendezések fejlesztése során elért fontosabb ered-
mények :
— Automatikus kapacitás- és veszteségi tényező mérő berendezések nagyfeszültségű szigetelőanyagok vizsgálatára. Az évek során állandóan újabb és korszerűbb típust fejlesztettünk ki, részben ipari megbízás keretében, a következő vállalatoknak: Magyar Kábel Művek, V E I K I , Magyar Villamosművek Tröszt, Drezdai és Prágai Műszaki Egyetemek [6]. — Félvezető karakterisztika-rajzoló berendezés a EMG részére ( 6 . ábra) [9]. X - Y írócsalád az E MG részére. Gyártása most van folyamatban [10]. — Automatikus görbekövetők ( 7 . ábra) [11]. Elektronikusan kompenzált 10- 5 hibájú normáláramváltó [12].
208
8. ábra. Automatikus áramváltó hitelesítő berendezés, s központi egysége. Az 1972-ben a VBKM Transzvill gyára részére készült és ma is üzemelő berendezés több százezer áramváltó hitelesítését és bizonylatolását végezte el a szabvány előírásainak megfelelően A mérés automatizálása előfeltétele volt a termelés növelésének
Automatikus, nagy pontosságú (10-4) mikroprocesszor vezérlésű kapacitás- és veszteségi tényező mérő berendezés nagyfeszültségű szigetelőanyagok vizsgálatára. A berendezés terveit és mintapéldányát a svájci Tettex-cég részére készítettük [1].
A Tanszék 1977-ben hosszú távú együttműködési szerződést kötött a Medicor Művekkel az
orvostechnikai intelligens mérő- és információfeldolgozó rendszerek fejlesztésének tárgyában. A szerző-
dés célja a mikroprocesszoros vezérlésű mérőrendszerek fejlesztési és gyártási bázisának létrehozása, illetve konkrét berendezések kifejlesztése volt. Az eddigi együttműködés során az alábbi fontosabb eredmények születtek új mérőberendezések vonatkozásában: —
9.ábra. A Zagyra—Tarna Vízgazdálkodási Szabályozó Rendszer diszpécsertáblája. A rendszer központja a Zagyra folyó vízgyűjtőjén kiépített 18 mérőállomásról automatikusan gyűjti és diszpécsertáblán kijelzi a hidrometeorológiaí adatokat. A központ kisszámítógépe automatikus adatfeldolgozást végez és döntéselőkészítő információkat szolgáltat az árvízvédekezéshez és a vízkészlet-gazdálkodáshoz. Készült 1973-ben gyűjti a kívánt hidrológiai adatokat és a Budapesten elhelyezett számítóközpontba továbbítja azokat, postai telexhálózaton. A számítógéppel a be-gyűjtött adatokból előrejelzés, ill. a vízgazdálkodáshoz szükséges egyéb fontos adatok nyerhetők. A szabályozórendszernek az adatgyűjtést, az adatátvitelt és az adatfeldolgozást biztosító elemeit az OVH megbízásából terveztük meg és realizáltuk [ 15], [16], [17].
c) Digitális elven működő. LSI elemekből felépített, software úton programozott mérőberendezések.
Az NDK kooperációban készült PHA— 1 haematológiai automata, amelynek mikroprocesszoros vezérlőjét a Tanszék fejlesztette ki (10. ábra). A berendezés hétféle haematológiai paraméter automatizált mérését végzi. Teljesítmény 120 minta/óra, ezzel egy 500 ágyas kórház kiszolgálására képes. Ez a műszer elnyerte a BNV 1978. évi fődíját. Befejezés előtt áll egy új, mikroprocesszoros vezérlésű légzésfunkció vizsgáló készülék fejlesztése, amely négyféle primer mennyiség (térfogatsebesség, nyomás, két tetszőleges gázkoncentráció) analíziséből több mint 60 féle diagnosztikai mutató meghatározását végzi. A készülék a légzésmechanikai vizsgá latok kivételével lényegében a nyílt rendszerű légzésfunkciós vizsgálatok teljes területét lefedi. Széles körű vita után elfogadásra került az Automatizált Laboratóriumi Integrált Mérő- és Információ-feldolgozó Rendszer ( A L I M I R ) Tanszék által kidolgozott rendszerterve, aminek első megvalósítása a 80-as évek elejére várható.
A fentieken kívül a Tanszék még más mikroprocesszoros vezérlésű orvostechnikai berendezések fejlesztésébe is bekapcsolódott, ami remélhetőleg hozzájárul ahhoz, hogy a közeljövőben új, nagy teljesítményű, versenyképes termékek jelen-jenek meg a piacon. Mikroprocesszoros alkalmazástechnikai rendszer kidolgozása [2]. A mikroprocesszoroknak és kiegészítő
áramköreiknek megjelenése minőségi változások létrejöttének lehetőségét teremtette meg: alkalmazásukkal gyakorlati realitássá vált a korszerű rendszerszervezési elveknek (strukturált,
10. ábra. Haematológiai automata (MEDICOR), amelynek mikroprocesszoros vezérlését 1978—79-ben dolgozta ki a Tanszék.
Mérés és Automatika, XXVII. évf. 1979. 6. szám
209
moduláris felépítés, intelligencia decentralizálás stb.) az ipari gyakorlatban és az élet számos egyéb területén való hatékony megvalósítása és ennek eredményeként igen bonyolult feladatok viszonylag olcsó és nagy megbízhatóságú megoldása. a A Tanszék több éve foglalkozik és számos mikroprocesszoros alkalmazásával tapasztalatot szerzett ezen a területen különösen azáltal, hogy az általa tervezett mikroprocesszoros Medicor vezérlést tartalmazó berendezések a Művekben gyártásra is kerültek. Az alábbiakban röviden összefoglaljuk véleményünket a téma hazai helyzetéről. A Tanszék által MMT Mikroprocesszoros alkalkidolgozott mazástechnikai rendszer részletes ismertetése [2]-ben található. A hazai mikroprocesszoros fejlesztések elsősorban azoknál az intézeteknél és vállalatoknál indultak meg, ahol már eleve adott volt a szükséges számítástechnikai kultúra, és a fejlesztés tárgya vagy közvetlenül számítástechnikai eszközökhöz, vagy tágabb felhasználási körű berendezésekhez kapcsolódott. Ezek a fejlesztések azonban a jelenlegi formában nem elegendőek ahhoz, hogy a mikrovezérlők alkalmazásával kapcsolatosan a jövőben mind nagyobb mértékben felmerülő alapvető problémák megnyugtató megoldását biztosítsák. Az alábbiakban megemlítünk néhány ilyen problémát: Azok a hazai vállalatok, amelyek eddig termékeik-kel versenyképesek voltak a világpiacon — és ezt a versenyképességüket néhány év múlva csak akkor tarthatják meg, ha termékeikben mikroprocesszoros technikát alkalmaznak — nagyrészt nem a számítástechnikát művelik fő irányként. Nem volna sem célszerű, sem gazdaságos, ha ezek a vállalatok elemi szintről indulva saját erőből igyekeznének eljutni a mikroprocesszoros technika azon szintjére, amely alapja lehet egy hatékony alkalmazási rendszer kialakításának. Az ilyen törekvés rendkívül időigényes, költséges és magában rejti a sikertelenség lehetőségét. Távlatilag az sem volna helyes, ha a főirányként nem számítástechnikát művelő vállalatok a mikroprocesszorok alkalmazásával kapcsolatosan felmerülő problémáik megoldását teljes egészében szakértő intézményre bíznák. Ebben az esetben ugyanis a vállalaton belül nem alakulna ki egy olyan szintű kultúra és érdekeltség, amely alapja és biztosítéka lehet az új technika befogadásának, és a vállalaton belüli támogatásának.
Kézenfekvő és logikus, hogy a fennálló problémák miatt az érdekelt vállalatok számára „kívülről” kell biztosítani azt, hogy a mikroprocesszoros technika olyan alkalmazási rendszerének birtokába jussanak, amely lehetővé teszi, hogy átugorják az alapszintű fejlesztés lépcsőit, és ezáltal erőforrásaikat az adott alkalmazási terület speciális kérdéseinek megoldására koncentrálhassák. Ennek a „kívülről” biztosított mikroprocesszoros alkalmazási rendszernek teljesítenie kell még azt is, hogy — ésszerű mértékben kényszerítsen a vállalaton belüli egységesítésre annak érdekében, hogy a
különböző fejlesztéseknél minél nagyobb arányban legyenek alkalmazhatók standard
hardware és software elemek,
210
támogassa a hatékony software fejlesztési módszerek elterjedését, a gyártmányfejlesztéshez szükséges háttéren kívül tartalmazza az olyan alapvető fontosságú elemeket is, mint a gyártásközi, végellenőrző- és szervizrendszer, a dokumentációs rendszer, és a mikroprocesszoros technika vállalati bevezetésével és fenntartásával kapcsolatos oktatási kérdések, azaz legyen integrált tervező—gyártó—ellenőrző rendszer.
Eddigi tapasztalataink összegzéseként jött létre az MMT mikroprocesszoros alkalmazástechnikai rendszer, amely tartalmazza mindazokat a fentemlített elemeket, amelyek különböző berendezések mikrogépes vezérlésének létrehozásához és gyártásához szükségesek. Számítástechnikával és annak méréstechnikai alkalmazásával kapcsolatos hardware és software kutató-fejlesztő munkák [3]. A Tanszék a 60-as évek végén kapcsolódott be a hazai számítástechnikai fejlesztési tevékenységbe. A kezdeti időszakban elsősorban hardware jellegű feladatok (pl. periféria-
illesztések) megoldásával foglalkoztunk. A későbbiekben mind nagyobb érdeklődéssel fordultunk a z alkalmazási és software problémák felé, és érdeklődésünkre jelenleg is ezek az irányok a jellemzők. A számítástechnikai kultúra kialakulásának előfeltétele a gépközelség. Különösen igaz ez akkor, ha — feladatainkból adódóan — a hardware szempontból való hozzáférhetőség is igény. Ezért a számítástechnika eredményes művelését döntően befolyásolták az OMFB és SZKI támogatásával a tanszékre telepített TPA/i és PDP11/45 számítógépek. A Tanszéket a számítástechnika elsősorban a méréstechnika szemszögéből érdekli. Mivel a méréstechnika korábban ismertetett meghatározása szerint az magába foglalja egyrészt a mérési módszereket (adatgyűjtés, kiértékelés, jelanalízis), másrészt a mérőeszközök tervezését (automatikus mérőrendszerek, mikroprocesszoros vezérlések) továbbá a számítástechnikának a tervezésben való alkalmazását (AMT) látható, hogy a számítástechnika méréstechnikai alkalmazásának igen tág tere van.
A
számítástechnikával kapcsolatos tevékenységünk
három fő csoportba sorolható.
A T P A kisszámítógéppel kapcsolatos fejlesztőmunkák. Ennek keretében részben a KFKI-
val együttműködve végeztünk hardware és software jellegű munkákat, részben TPA számítógépet alkalmazó rendszerek kidolgozásában vettünk részt [15], részben pedig saját tanszéki rendszerünk kiépítése és komplettírozása érdekében végeztünk kutatófejlesztő munkát [3]. Hazai szempontból említésre méltó eredmény volt az a kutató-fejlesztő munka, amelynek kapcsán megterveztük és elkészítettük egy hajlékony fóliás mágneslemezes tároló elektronikáját. A diszk tárolási kapacitás szempontjából a fejlesztés lezárásakor nem volt ugyan már korszerű, mégis mint az egyetlen hazai fejlesztésű diszk-ből kb. 100 példányt gyártott a KFKI [18]. A z R10-zel kapcsolatos fejlesztőmunkánk so-
I
rán grafikus perifériaillesztéseket és softwareeket dolgoztunk ki [19]. A PDP11 számítógéppel kapcsolatos munkáink
elsősorban a konfiguráció kiegészítését, a tanszéki TAF hálózat létrehozását és különböző perifériák tervezését és illesztését tűzték ki célul. Behatóan tanulmányoztuk a gép software rendszerét és azt számos elemmel kiegészítettük. illetve bővítettük. Több évvel ezelőtt kitűzött célunk egy olyan tanszéki számitógéphálózat kialakítása, amely egyrészt optimálisan szolgálja az oktatás érdekeit, másrészt mint mintarendszer bemutatja a számítástechnika alkalmazási lehetőségeit méréstechnikai problémák megoldásában. Ezt a célkitűzésünket szeretnénk egy éven belül megvalósítani. A tanszéki hálózat bővebb ismertetése [3]-ban található. Mivel a számítástechnika méréstechnikai alkalmazása hazánkban jelenleg még kezdeti szakaszában van. úgy gondoljuk. hogy ez a mintarendszer számos újonnan felmerülő probléma megoldásához nyújthat segítséget. Hibrid számítórendszer és realizálása [4]. A Tanszéken 1963 óta foglalkozunk analóg, majd 1970 óta hibrid számítógépek fejlesztésével. 1974-ben üzembe helyeztük a viszonylag kis kapacitású TPA/i/AC—04 hibrid számítógépet, majd 1975—78 között az OMFB támogatásával kifejlesztettük és üzembe helyeztük a nagykapacitású ACH—05/TPA i hibrid számítórendszert. A hibrid számítórendszer műszaki modellezési és számítási feladatok megoldását segíti elő. ezenkívül speciális jellegénél fogva fontos szerephez jut az oktatás-ban is. Az ACH—05 TPA hibridszámítórendszer nagy bonyolultságú, összetett rendszer. amelynek létrehozása magas szintű műszaki tevékenységet igényelt. Az alábbiakban ö s s z e f o g l a l j u k a számítórendszer tervezési alapelveit. nevezetesen − a számítórendszer rendszertechnikai kialakításának, − a műveleti egységek tervezésének és — a számítórendszer alkalmazási lehetőségének
főbb szempontjait. A számítórendszer részletesebb leírása [4]-ben található. a) Rendszertechnikai kialakítás kutatása. Annak érdekében, hogy az analóg műveleti elemekkel kapcsolatos valamennyi vezérlési kiválasztási és adatbeállítási funkciót a digitális gép felől is el tudjuk látni; az analóg gépen belüli digitális utasításés adatforgalom egvséges szintű és formátumú rendszerét kellett kialakítani_ Ebből kiindulva olyan újszerű rendszertechnikai megoldóst alkalmaztunk, amelyben a digitálisan is kezelhető analóg elemek (analóg-hibrid elemek) a digitális gép felől nézve egy memóriamezőt alkotnak. A digitális gép ennek a memóriának megfelelő elemeire hivatkozva hajtja vére az előírt vezérlési és adatbeállítási funkciókat. ill. tájékozódik az analóg elemek, vagy a futó program pillanatnyi Mérés é s A u t o m a t i k a , X X V I I .
évf. 1979. 6. szám
állapotról. A memória elemei „mögött” helyezkednek el az analóg műveleti egységek. Ez a felfogás jól áttekinthető struktúrát tett lehetővé, és egyszerű lehetőséget biztosít a hibrid számító-gép más digitális számítógépekkel való összekapcsolásához. A rendszertechnikai kialakítás fontos eleme a software rendszertechnika kérdése. A hibrid számítórendszerekkel kapcsolatos igények különleges követelményeket támasztanak a hibrid software-rel szemben. A számítási, modellezési, identifikációs problémák bonyolultságuknál fogva magas-szintű nyelvet igényelnek gyors programfutás mellett, ugyanakkor magasfokú interaktivitás is szükséges, és biztosítani kell a sokféle hibrid funkció és paraméter rugalmas, egyszerű változtatásának lehetőségét. Mivel a hibrid számítórendszer bonyolult működésű, kívánatos, hogy a software minél több terhet vegyen le a felhasználó válláról, segítse elő az analóg számítókapcsolás létrehozását, annak ellenőrzését, a léptékezési probléma megoldását stb. b) A műveleti egységek kialakításának kutatása. Az analóg hibrid számítástechnikával szemben támasztott igények nagy pontosságú műveleti egységek kialakítását írják elő. A műveleti egységek pontosságát az alkatelemek pontossága, ill. az alkalmazott áramköri, technológiai megoldások határozzák meg. Gazdaságossági szempontokat figyelembe véve nem törekedtünk 0,1%-nál nagyobb statikus pontosság elérésére, mivel ennél nagyobb statikus pontosság csak a költségek jelen-tős növekedése árán érhető el. Ehelyett arra törekedtünk, hogy a dinamikus hibákat csökkentsük, illetve a műveleti sebességet növeljük. Különleges kompenzációk eredményeképpen a kifejlesztett műveleti egységek műveleti sebessége jelentősen nagyobb a hagyományos megoldásokhoz képest. Speciális áramköri megoldásokkal jelentősen csökkentettük a nemlineáris műveleti egységek hibáit is. Igen alapos kutató, elemző munkát igényelt a hibrid számítórendszer programozható függvénygenerátorának kifejlesztése, melynek során új approximációs eljárások is kidolgozásra kerültek. e) A hibrid számítórendszer alkalmazási területeinek kutatása. A hibrid számítórendszer rendszer-technikai
kialakítása során a korábbi tapasztalatok mellett figyelembe vettük a várható alkalmazási területek ilyen irányú követelményeit is. Az elkészült rendszer alkalmazhatósága jelentős mértékben függ az alkalmazói software ellátottságtól, ezért software fejlesztési elképzeléseink messze-menően figyelembe veszik a reálisan szóba jövő alkalmazási igényeket. A lehetséges alkalmazási területek száma nagy: vegyipari folyamatok, termodinamikai rendszerek szimulációja, optimális szabályozási paraméterek meghatározása, térszámítási feladatok megoldása, elektronikus áram-körök analízise stb. Olyan software elemek kidolgozását tűztük ki célul, amelyek több problémánál felhasználhatók, ill. létre kívánunk hozni egy modelltárat, amely tipikus funkcionális elemek makromodelljeit tartalmazza és így általánosan felhasználható. Célunk továbbá az is, hogy a hibrid 211
számítórendszert AMT feladatok megoldásánál is hatékony segédeszközzé tegyük. Kutatási tevékenységünk hasznosítása. A fentiekben említett témák szemelvények voltak a Tanszék kutató-fejlesztő tevékenységéből. A témákból érzékelhető, hogy tevékenységünk fő célkitűzése az ipar és a kutatás számára is hasznosítható, aktuális problémák felvetése és megoldása. Kutató-fejlesztő tevékenységünk egy részét szerződéses munkák keretében, ipari üzemek, felhasználók és kutatóintézetek, valamint az OMFB megbízásából, másik részét saját eszköztárunk fejlesztése, valamint elvi problémák tisztázása érdekében végeztük. Néhány vállalattal és intézménnyel kiemelkedően jó munkakapcsolatunk alakult ki. Megemlítjük itt a Zagyva-Tarna vízgazdálkodási szabályozórendszer létrehozásával kapcsolatos együtt: működést az OVH-val, ill. a Kőzépdunavőlgyi Vízügyi Igazgatósággal, a nagyfeszültségű szigetelőanyagok vizsgálatát szolgáló mérőrendszerek kidolgozásával kapcsolatos együttműködést a Magyar Kábelművekkel és a svájci Tettex céggel, az orvostechnikai intelligens mérő- és információfeldolgozó rendszerek fejlesztéséhen kialakult együttműködést a Medicor Művekkel. Szoros kapcsolat alakult ki a Számítástechnikai Koordinációs Intézettel és a KFKI-val kiszámítógépekkel kapcsolatos problémák területén. A Villamosmérnöki Kar számítástechnikával foglalkozó négy tanszéke - az Automatizálási tanszék, a Híradástechnikai Elektronika Intézet, a Folyamatszabályozási tanszék és a Műszer' és Méréstechnika tanszék - létrehozta a Számítástudományi Munkaközösséget. Ennek célkitűzése egyrészt az intézmények munkájának összehangolása, fejlesztési elképzeléseik egyeztetése, valamint kutatási feladatok közös munkával történő megoldása. Jelenleg az AMT oktatásba való bevezetését célzó feladatok megoldása képezi a közös munka tárgyát. A kutatási tevékenység hasznosításának egyik fontos eleme az e r e d m é n y e k publikálása. A Tanszék munkatársai aktívan részt vesznek hazai és külföldi tudományos konferenciákon és fi gyelemre méltó publikációs tevékenységet fejtenek ki. Kutatómunkákból számos szabadalom született. A tanszéken készült, ill. készülő disszertációk (7 akadémiai, 15 egyetemi. továbbá előkészületben 4 akadémiai és 4 egyetemi) döntő többsége a fentiekben említett témákból születtek, illetve azokkal kapcsolatosak.
Az elmúlt 25 év alatt a Műszer és Irányítástechnika szakon kb. 2500 mérnök kapott oklevelet. Ezek közül kb. 1500 a Tanszék által gondozott ágazatokon végzett és a Tanszéken diplomázott. Ennek a ma is aktívan dolgozó mérnökgárdának képzésében való közreműködésünket tekintjük 25 éves munkánk legszebb eredményének. A végzett mérnökök részben a műszeriparban. részben az ipar és a népgazdaság egyéb területein tevékenykednek. Külön megemlítjük. hogy a Budapesti Műszaki Egyetem által kibocsátott kb. 400 számítástechnikai műszaki specialista orientáltságú mérnök kb. egyharmada a Tanszék által gondozott Digitális berendezések ágazaton szerezte
212
diplomáját. Ezek közül számosan jelentős mértékben hozzájárultak a hazai számítástechnikai ipar eredményeihez. A jövőt tekintve szeretnénk folytatni eddigi munkánkat, és szeretnénk új mérnökgenerációk nevelésével és tudományos munkánk eredményeivel minél nagyobb mértékben hozzájárulni szocialista népgazdaságunk fejlődéséhez. IRODALOM [1] Osváth P . : Automatikus impedanciamérés. Mérés és Automatika X X V I I . (1979) pp. 213-220. [2] Horváth G., Rácz G., Selényi E., Sztipánovits J.: Mikroprocesszorok alkalmazási rendszere - az MMT rendszer. Mérés és Automatika X X V I I . (1979) pp. 221-228. [3] Hanák P., Máthé J., Osváth P., Tóth E.: A Műszer és Méréstechnika Tanszék kis számítógép-irányítású méréstechnikai hálózata. Mérés és Automatika X X V I I . (1979) pp. 229-237. [4] Gesztes G., Görgényi A., Péceli G., Telkes B., Tóth E.: Az ACH-05 hibrid-analóg számítógép és az ACH05/TPA/i hibrid számítórendszer. Mérés és Automatika, X X V I I . (1979) pp. 237-244. [5] Schnell L., Telkes B.: Orvosbiológiai elektronika és méréstechnika szakmérnökképzés a Budapesti Műszaki Egyetemen. MEDICOR Közlemények, 1978. 1. pp. 1 - 6 . [6] Frigyes A.: Számítástechnikai oktatás a BME Villamosmérnöki Kar Folyamatszabályozási Tanszékén. Automatizálás, 1973. 12. pp. 25-28. [7] Geszti P. O.: Oktatási kísérlet a Budapesti Műszaki Egyetem Villamosmérnöki Karán. Felsőoktatási Szemle, 1972. 9. pp. 552-556. [8] Osváth. P., Schnell L.: Automatikus kiegyenlítésű mérőberendezés szigetelőanyagok veszteségi tényezőjének és relatív kapacitásváltozásának mérésére és regisztrálására. Elektrotechnika, 62. (1969) pp. 276-278. [9] Becker L., Kiss E., Szepesi T., Telkes B., Zolai J.: Nagy teljesítményű félvezető karakterisztika rajzoló berendezés. MIKI Közleményei, 18. sz. 1978. okt. pp. 19-33. [10] Horváth G., Pataki, P.. Steiner L., Zoltán, I . : X - Y regisztrálócsalád és plotter. Mérés és Automatika, XXVI. (1978) pp. 193-196. [11] Varga S.: Automatikus görbekövetők. Finommechanika, 17. (1978) pp. 83-88; pp. 148-153; pp. 225- 229. [12] Zoltai J.: Calibrating Standard Current Transforrners VII. IMEKO kongresszus (1976, London) kiadványa, pp. 11--15. [13] Selényi. E . : Váltakozó feszültségű mérőhálózatok gyors digitális kiegyenlítése. Mérés és Automatika, XX. (1972) pp. 351-355. [14] Szenn O.: Mikroszámítógépek alkalmazási lehetőségei az automatikus mérőműszerekben. Egyetemi doktori értekezés. Budapesti Műszaki Egyetem, 1976. [15] Selényi E.: Zagyva-Tarna vízgazdálkodási szabályozó rendszer telemechanikája, X I I I . Ipari elektronikus mérés és szabályozás szimpózium. Balaton-széplak, 1976. [16] H anák P., Selényi E . : Kisszámítógéppel vezérelt mérésadatgyűjtő és távvezérlő rendszer rendszerszervezési kérdései. Számítógéptechnika, 74. Konf. kiadvány. [17] Szegi A.: Mikroprocesszoros vezérlő telexhálózaton keresztül történő mérésadatgyűjtéshez. Számítógéptechnika, 74. Konf. kiadvány. [18] Pólya E., Hainzmann J., Szegi A.: Kisméretű forgómágneslemezes tároló. Mérés és Automatika, X V I I . (1969) pp. 278-282. MAKADT (R10-re készült előfizetői telex adat-gyűjtő rendszer a Zagyva-Tarna Komplex Vízgazdálkodási Rendszer Telemechanikájához). Program dokumentáció, 1976. Műszer és Méréstechnika Tan-szék.
Д-р Л. Шнелл: Деятельнocть кафедры при6орострoeиня и измерительной техники в области о6учеиин и исследовавий По слуато двадцатипятилетнего ю6илея создания Кафедры приборострсения и измерительнои техники электроинженерного факультета Будапештского политехнического университета, в статье дается обзор учебнои u научной деятельности кафедры, a также связей кафедры с промышленностью. К разделам, раccкaзываюшим о научной деятельности кафедры, относятся статьи появивпшеся в [1], [2], [3] и [4] номерах журнала „Мереш эйш Аутоматика”, даюших 6олее подро6ные ceведения о ра6отах кафедры о6ласти исследoвaнй и внедрений. Dr. Schnell, L .: Lehr- und Forschungstätigkeit des Lehr-. stuhls für Messtechnik und Gerätebau Aus dem Anlass des 25-jährigen Bestehens des Lehrstuhls für Messtechnik und Gerätebau auf der Elektrischen Fakultät der Budapester Technischen Universität gibt der Beitrag einen Überblick über diе Lehr- und wissenschaftliche Tätigkeit, sowie diе industriellen Kon-
takte des Lehrstuhls. Dem Kapitel über diе wissenschaftliche Tätigkeit folgen weitere Artikel [1], [2], [3], und [4] in diesem Heft von „Mérés és Automatika”, die eine ausführlichere Information über einige Gebiete der Forschungsarbeiten auf dem Lehrstuhl und deren pr akti sche n B e n ü t z u n g bie t e n. Dr. Schnell, L . : Education and research activity of the Department of Measurement and Instrument Engineering On the occasion of the 25th anniversary of the Department of Measurement and Instrument Engineering at the Electrical Engineering Faculty of the Budapest Technical University the contribution gives a survеу on the educational and scientific activity of the Department, as well as its industrial relations. Thе paragraph dealing with the scientific activities is supplemented by further articles [1], [2], [3] and [4] in this issue of "Mérés és Automatika" containing more detailed information on somе fields of research work accomplished by the Department and on their practical utilizations. [19]
