Програмно-апаратний комплекс для комп’ютеризації навчального і наукового експерименту

Програмно-апаратний комплекс (ПАК) для комп'ютеризації навчального і наукового експерименту, що містить набір датчиків, пристрій для обробки, аналізу і візуалізації даних у вигляді комп'ютера з спеціальним програмним забезпеченням (ПЗ), який відрізняється тим, що ПАК додатково містить модуль керування та пристрій для реєстрації і передачі експериментальних даних за мережевою технологією Ethernet, які виконані окремими модулями. (19) (21) u201011202 (22) 20.09.2010 (24) 11.04.2011 (46) 11.04.2011, Бюл.№ 7, 2011 р. (72) ЛОПАТКІН РОМАН ЮРІЙОВИЧ, КУПРІЄНКО ВІКТОР ВІКТОРОВИЧ, ІГНАТЕНКО СЕРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, ПЕЛЕПЕЙ РОМАН ЛЕОНІДОВИЧ, ІВАЩЕНКО ВІТАЛІЙ АНАТОЛІЙОВИЧ (73) ІНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЇ ФІЗИКИ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ 3 мережевою технологією Ethernet, які виконано окремими модулями. Розміщення модулю реєстрації і передачі даних окремо від пристрою для обробки і візуалізації даних, а також наявність окремого модуля керування надає можливість виконувати збір даних з аналогових датчиків через Ethernet, тобто застосовувати мережеву технологію зв'язку, що забезпечує кінцевому користувачу доступ до даних, які збираються з експериментальної установки за допомогою сенсорів через локальну або глобальну мережу. Спеціальне ПЗ відповідає за збір інформації з модуля реєстрації та передачі даних, який перетворює аналоговий сигнал з датчиків в Ethernetпотік даних, занесення показань сенсорів у базу даних, трансляцію отриманих даних у локальну мережу й візуалізацію часових залежностей фізичних величин, що вимірюються на експериментальній установці. По обраному експерименту користувачеві надається для вибору список доступних залежностей фізичних величин від часу, або однієї від іншої й при виборі необхідних залежностей проходить подальша візуалізація цих залежностей. Наявність бази даних дозволяє відтворювати вже проведені експерименти і проводити їхню математичну обробку. На Фіг. наведена функціональна схема ПАК. ПАК має модуль керування 1, набір датчиків 2 (сенсори), які з'єднані з модулем реєстрації та передачі даних 3, який у свою чергу через мережний комутатор 4 підключений до пристрою з візуалізації та аналізу даних 5 (комп'ютером). Принцип дії ПАК наступний. На вхід модуля реєстрації і передачі даних (3) подають нормований аналоговий сигнал з датчиків (2), який після аналого-цифрового перетворювача одержуємо у цифровому вигляді. Далі, залежно від обраного типу датчика робиться відповідне усере 58345 4 днення. Після усереднення дані заносяться у пам'ять й зберігаються до наступного зняття показань із датчиків. При запиті від користувача на зчитування даних з датчиків модуль (3) формує Ethernet-пакет, який включає дані отримані при останньому вимірюванні, адресу одержувача й контрольну суму пакету. Після закінчення формування пакета він відправляється користувачеві. Програмне забезпечення, що входить до складу ПАК, після приймання пакета з даними перевіряє його на наявність помилок і обробляє відповідним чином його вміст (вивід на дисплей графіків, показань, занесення в базу даних і т.д.). ПАК дозволяє не тільки оброблювати інформацію з датчиків, але й керувати периферійними приладами (лампа, нагрівач, двигун і т.п.) завдяки наявності модуля керування (1). Процес керування включає відправку потрібної команди користувача, її обробку модулем реєстрації і передачі даних (3) та виконання модулем керування (1). Запропоноване технічне рішення в порівнянні з існуючим дозволить: - легко замінити будь-який модуль ПАК на більш сучасний; - використовувати для проведення фізичного експерименту широкий спектр комп'ютерної техніки від стільникового телефону до ноутбука; - програмне забезпечення ПАК має методичну настройку, що дає можливість користувачу спочатку вивчити теоретичний матеріал за темою; - завдяки орієнтації на розповсюджені мережеві технології (Ethernet) ПАК може використовуватись як індивідуально, так і колективно; - протокол обміну даними між модулями ПАК є відкритим і не залежить від операційної системи комп'ютера, тому ПАК орієнтований на використання будь-якої операційної системи, в тому числі і безкоштовної. 5 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 58345 6 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601