LabVIEW dans l’enseignement permet les TP à distance via le Web et le partage de ressources matérielles sur le réseau

Author(s):
Daniel Garault - Lycée Diderot

Industry:
University/Education

Products:
Modular Instruments, Real-Time Module, GPIB, FieldPoint, FPGA Module, LabVIEW, PXI/CompactPCI, Distributed I/O

The Challenge:
Mettre à disposition des élèves et des collègues des ressources matérielles via le réseau local ou Internet.

The Solution:
Créer un système basé sur des technologies National Instruments et Microsoft : GPIB ENET100, Visa Server, NI LabVIEW Real-Time, faces-avant distantes, VPN et bureau à distance.

Créé en 1873, et rénové par la région île-de-France en 1995, le Lycée Diderot est l’une des plus anciennes écoles de Paris, qui a vu naître en ses murs bon nombre d’innovations pédagogiques et technologiques. Le Lycée compte aujourd’hui à son programme quatre licences pro, une prépa. ATS, sept BTS, ainsi que quatre bac, bep et bac pro.

 

Comme d’autres enseignants, j’ai eu besoin de faire travailler avec une classe d’élèves (BTS électronique en phase de caractérisation d’un ampli RF à 447 MHz qu’ils avaient fabriqué en technologie CMS) sur des équipements que je n’avais qu’en un seul exemplaire (générateur RF et analyseur de spectre d’entrée de gamme). Partant du constat qu’en phase de développement logiciel d’une application, la période durant laquelle on a besoin d’accéder à la cible pour valider des fonctionnalités est réduite, il est apparu intéressant d’élargir l’accès aux équipements de façon à permettre une utilisation en temps partagé.

 

Dans un premier temps, je souhaitais permettre aux étudiants de développer leurs compétences en matière de développement logiciel de banc de test, avec LabVIEW. Pour ce faire, il fallait que chaque étudiant d’un groupe de TP puisse accéder depuis son PC individuel au seul banc de test disponible (placé dans la salle) et d’en prendre le contrôle à des fins de validation de son travail sous LabVIEW. à partir de là, nous pouvions naturellement envisager de généraliser cette démarche à un accès Internet autorisé uniquement à des utilisateurs authentifiés, puis rendre cet accès "vivant" par l’utilisation d’une webcam qui renvoie l’image du poste ou des appareils pilotés.

 

Premier pas en 1999 avec le GPIB-ENET

La technologie initialement retenue en 1999 faisait appel au module GPIB-ENET qui permet simplement de"voir" les appareils GPIB qui lui sont raccordés de n’importe quel point du réseau local. D’une utilisation quasi transparente pour les élèves, le module a traversé les mutations de Windows depuis W95 sans difficulté et est toujours en service, même si son intérêt est plus limité aujourd’hui face aux services offerts par les nouvelles versions des produits NI. Sept générations d’élèves de BTS électronique ont profité de cette configuration intranet.

 

Principale difficulté à surmonter : l’accès à partir du Web

Le problème qui s’est posé a été d’assurer l’accès, par le Web, au poste du banc de test situé dans une salle annexe. Ce problème a été résolu par la mise en place par un étudiant -Arnaud Taffanel- d’un serveur VPN qui identifie les demandes d’accès et route les requêtes sur le sous-réseau partagé. L’étape suivante de l’évolution du service a été la gestion de fenêtres temporelles allouées à chaque utilisateur. Cette fonctionnalité est véritablement disponible depuis cette année et notamment pour les étudiants de licence professionnelle ITAE. à noter que nous avons ajouté sur le poste une Webcam associée à un petit serveur ftp, de sorte que l’image du poste est visible par l’utilisateur distant.

 

VISA SERVER et LabVIEW Real-Time étendent le partage à diverses ressources

Ensuite, nous avons fait évoluer l’application en utilisant un procédé encore moins coûteux, puisque gratuit, qui est le service VISA SERVER de l’utilitaire NI MAX. Pour augmenter le nombre de matériels "visibles" à distance, nous utilisons de façon similaire des postes PXI démarrés en mode LabVIEW Real-Time.

 

Bien qu’il s’agisse d’utiliser de façon détournée une fonctionnalité de LabVIEW Real-Time, nous ne nous en privons pas quand cela permet d’accéder de chez soi à une carte FPGA NI-7831R. Bien entendu, nous ne nous privons pas non plus d’utiliser les outils de publication sur le Web et de face-avant distante de LabVIEW. C’est le cas lorsqu’un collègue d’une autre académie veut tester les fonctionnalités sous LabVIEW d’un produit NI du CIV (Centre d’Instrumentation Virtuelle du Lycée Diderot), par exemple les produit RF.

Enfin, l’accès distant étant sollicité par des collègues pour travailler de chez eux, nous utilisons très simplement, dans ce cas, les fonctionnalités du bureau à distance de Windows XP.

 

A ce jour, nous pouvons partager sept applications pour les élèves :

• caractérisation RF d’une réponse en fréquence à base d’instruments GPIB (générateur RF HM-8133 et analyseur TK2712)
• qualification de linéarité d’amplificateur RF (point de compression à 1dB et relevé indice IP3 avec NI 5610 et 5600)
• enregistrement de données sur enceinte de température type Incubateur en option MPI de seconde
• mesure de température par système d’E/S distribuées FieldPoint (pour des cours CNAM notamment)
• test in situ et fonctionnel sur lit à clous sur plate-forme PXI avec des matrices de commutation
• banc de qualification métrologique d’alimentations HP
• réponse audio en fréquence d’un GSM (TP d’acquisition de données basique).

 

Ces différentes solutions sont largement utilisées notamment par les apprentis en licence professionnelle ITAE et étudiants de BTS qui trouvent là, la possibilité de finir certains TP en prenant plus de temps si c’est nécessaire pour eux.

 

Validation dans le cadre de la formation à l’étranger

J’ai assuré une semaine de formation au Lycée français de Mexico. Je me suis servi des accès à mes TP distants dans la salle CIV à Paris à des fins de présentation et démonstration. Durant toute la semaine, les collègues ont pu développer des applications à distance, ce qui a permis de combler le manque de matériel de leur côté. Le TP le plus utilisé a été celui du contrôle/commande d’une enceinte de température à l’aide du système d’E/S FieldPoint avec un retour visuel via la webcam (le chauffage étant assuré par des lampes).

 

Pour l’avenir

D’autres applications vont venir enrichir cette liste, comme la caractérisation d’une machine MCC avec asservissement PID. La technologie utilisée (FieldPoint et FPGA) sera transparente pour l’utilisateur.

 

Enfin, concernant l’accès à distance, nous travaillons actuellement à une nouvelle phase, dans laquelle les élèves auront accès, via une IHM de contrôle, à des TP d’apprentissage d’une problématique scolaire donnée. Par exemple, l’identification d’un process électromécanique et dimensionnement du PID correcteur.

 

Juin 2007

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Daniel Garault
Lycée Diderot
61, rue David d’Angers
Paris 75019
France
Tel: 01 40 40 36 56
dgarault@yahoo.fr

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