Anwendungen & Applikationen
Den Balzgesang von Fruchtfliegen misst man am besten mit modularer Messtechnik.
Die Universität Oxford hatte eine grosse Aufgabe, bei der ganz klein gedacht werden musste. Dank der modularen Messtechnik von NI, die Sie in Deutschland bei dataTec erhalten, gelang etwas Beeindruckendes: Das Unhörbare hörbar zu machen.
Mit freundlicher Unterstützung der NI. Basierend auf dem Ergebnisbericht von Birgit Brüggemeier Brüggemeier (Stand: Mai 2022).
Warum Vielseitigkeit zum Erfolg führt.
Die Aufgabe: leise Töne messen.
Fruchtfliegen sind vielen nur lästig. Dabei sind sie aus biologischer Perspektive für die Wissenschaft sehr interessant und werden regelmässig für Experimente zur genetischen Analyse herangezogen. Dies liegt unter anderem an ihrer vergleichsweise geringen Fortpflanzungszeit, hohen Fertilität (die Weibchen legen bis zu 100 Eier am Tag) sowie komplexen Verhaltensweisen wie Flug- oder Balzverhalten. Und genau hier setzte das Interesse der Forschenden an: Sie wollten den Balzgesang von Fruchtfliegen aufzeichnen.
Die Herausforderungen: Störfaktoren, Standards und Kosten.
Neben der geringen Lautstärke des Balzgesangs gab es noch weitere Faktoren, welche bei der Aufzeichnung bedacht werden mussten. Einerseits waren dies klassische Umgebungsfaktoren, die das Verhalten der Fliegen beeinflussen könnten, beispielsweise Temperatur, Licht oder Feuchtigkeit. Doch auch wissenschaftliche Standards wie die Reproduzierbarkeit von Ergebnissen galt es zu bedenken. Für den Erfolg der Messaufgabe musste deshalb eine Umgebung geschaffen werden, welche diese hohen Standards erfüllt und dabei trotzdem einfach sowie wirtschaftlich effizient umzusetzen war.
Die Lösung: Modulare Messtechnik von NI.
Dank des umfassenden Portfolios von NI konnte ein sensorisches Gerät namens „Song Box“ entwickelt werden, ein Kasten, der alle Störfaktoren minimierte und mit einem Partikelgeschwindigkeitsmikrofon den Balzgesang aufnahm. Doch welche Technologie steckte genau in der Song Box?
LabVIEW-Frontpanel der Song Box, das die balzenden Fliegen auf einem extrem empfindlichen Mikrofon sitzend zeigt, welches ihre Gesänge aufzeichnet. Zudem kann der Anwender über das Frontpanel Licht, Feuchtigkeit und Temperatur regeln.
Das Setup für den Balzgesang.
Die richtige Kombination von Software und Hardware bildete für die Universität Oxford den Schlüssel zum Messerfolg. Mit LabVIEW wurde eine grafische Programmierumgebung gewählt, die durch ihre intuitive Bedienbarkeit bei maximaler Flexibilität und Konfigurierbarkeit überzeugt. Sie bildete das zentrale Werkzeug, über das Daten zusammengeführt, verarbeitet und ausgewertet wurden.
Selbst junge Studierende fanden sich innerhalb kürzester Zeit in die Testumgebung ein und konnten die Experimente unter Wahrung höchster Standards durchführen. Die Hardwarekomponente bildete das CompactDAQ-System von NI, bestehend aus einem Chassis des Typs cDAQ-9174, welches mit entsprechenden I/O-Modulen ausgestattet wurde. So konnten sämtliche zum Versuchsaufbau gehörenden Elemente gesteuert und aufeinander abgestimmt werden.
Es musste beispielsweise die Geräuschkulisse eines Lüfters, der wiederum ein Kühlelement kühlte, im Moment der Tonaufnahme reduziert werden. Um hier den Überblick zu behalten, brauchte es präzise Signale und eine schnelle Verarbeitung. Sie wollen die Komponenten im Detail kennenlernen? Die folgenden NI-Produkte, welche Sie bei dataTec erhalten, wurden für die Messaufgabe genutzt.
cDAQ-9174
Das als Backplane eingesetzte System führte bei der Kommunikation mit der Song Box bis zu fünf separate Aufgaben gleichzeitig aus.
NI 9401
Das Modul NI 9401 sendet binäre TTL-Signale an die LEDs und Peltier-Elemente und gestattet somit die Regelung des Lichts und der Temperatur.
NI 9205
Mit diesem Modul wurde die Erfassung und Verarbeitung des Feuchtigkeitssignals durchgeführt.
NI 9217
Das Modul NI 9217 überwachte die Widerstandstemperaturfühler und vereinfachte den Integrationsprozess der Sensoren.
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