Навчальна цифрова електронна лабораторія з дистанційним керуванням

Реферат: Навчальна цифрова електронна лабораторія з дистанційним керуванням містить набірне поле та джерела живлення, модулі з електронними елементами, датчиками, сенсорами, причому додатково містить: комп'ютер дослідника із встановленою програмою для обробки лабораторних даних, пристрої для безпровідної передачі цифрової інформації від об'єкта дослідження до комп'ютера дослідника; двох комутаторів: першого - для подачі цифрових кодів програми дослідження до комп'ютера дослідника, другого - для підключення аналогових сигналів з виходів датчиків об'єкта дослідження до набірного поля. UA 112552 U (54) НАВЧАЛЬНА ЦИФРОВА ЕЛЕКТРОННА ЛАБОРАТОРІЯ З ДИСТАНЦІЙНИМ КЕРУВАННЯМ UA 112552 U UA 112552 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області електроніки і кібернетики та може бути застосована для різноманітних експериментальних, наукових та інженерних досліджень в науково-дослідних установах, під час вивчення інженерних, загальноосвітніх та біомедичних дисциплін. Відомий лабораторний стенд "Школяр", який містить комутаційні панелі (набірні поля), радіоелементи, датчики, логічні елементи, модулі з'єднання і відключення [1]. Недоліками відомого лабораторного стенда є: - неможливість проведення дистанційного дослідження технічних параметрів громіздких або небезпечних для здоров'я людини об'єктів, обмежений набір датчиків, котрі необхідно періодично вручну калібрувати; - використання дорогих та громіздких вимірювальних приладів та осцилографів, котрі потребують регулярних перевірок та профілактичних ремонтів; - необхідність вручну проводити статистичну обробку та реєстрацію результатів експериментальних досліджень під час виконання лабораторних робіт з дисциплін та інших спеціальних експериментальних досліджень. Найбільш близькою до пропонованої корисної моделі є "Навчальна цифрова електронна лабораторія" [патент України № 84363, МПК G01D 1/02, опубл. 25.03.2013], яка містить: набірні поля, блок живлення, джерела живлення, модулі з електронними елементами та пристрої відображення і вимірювання фізичних величин [2]. Недоліками вказаної цифрової лабораторії є: - неможливість проведення дистанційних досліджень технічних параметрів громіздких або небезпечних для здоров'я людини об'єктів, обмежений набір датчиків, котрі необхідно періодично вручну калібрувати. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення та модернізації існуючих макетів лабораторних робіт у вищих навчальних закладах на базі IT- технологій, сучасного комп'ютерного обладнання та програмного забезпечення з використанням дослідницьконавчальної цифрової лабораторії з дистанційним керуванням, а також способу дистанційного дослідження фізичних параметрів об'єктів. Поставлена задача вирішується тим, що електронна лабораторія містить набірні поля, джерела живлення, модулі з електронними елементами, пристрої відображення та вимірювання фізичних величин. Новим є те, що лабораторія додатково оснащена наступними технічними пристроями: - комп'ютером дослідника із завданням цифрової програми дослідження, яка передається цифро-аналоговим перетворювачем (ЦАП) до набірного поля та програмою обробки фізичних параметрів, отриманих з контрольних точок набірного поля; - пристроями для безпровідної передачі цифрової інформації від виконуючого модуля набірного поля на об'єкт дослідження та навпаки; - двома комутаторами, які передають цифрові коди програми дослідження від набірного поля до датчиків об'єкта дослідження. Перший комутатор почергово підключає певні контрольні точки набірного поля для передачі інформації до комп'ютера дослідника. Другий комутатор забезпечує передачу цифрових сигналів з виходів датчиків об'єкта дослідження на порівнюючий модуль набірного поля. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображена функціональна схема навчальної цифрової електронної лабораторії з дистанційним керуванням. Навчальна цифрова електронна лабораторія з дистанційним керуванням працює наступним чином: Дослідник або студент складає на набірному полі (НП 1) електричну схему, що відповідає програмі досліджень або лабораторної роботи (згідно з методичними вказівками до виконання лабораторних робіт до дисципліни). Джерела задаючих сигналів з параметрами, що задаються програмою з комп'ютера дослідника, через пристрої безпровідної передачі цифрової інформації 5 і ЦАП 7 та комутатор 3 підключається до відповідних контактів задаючого модуля М1 набірного поля 1. З контрольної точки КТn виконуючого модуля Мn1 аналогова інформація подається на АЦП 4, перетворюється в цифрову та дистанційно, за допомогою пристрою безпровідної передачі цифрової інформації 5, подається на виконуючий орган об'єкта дослідження. З вихідних контактів датчиків Д1-Дn об'єкта дослідження значення технічних параметрів, що І досліджуються, через комутатор 3 та ЦАП 4 дистанційно за допомогою пристрою бездротової передачі цифрової інформації 5 подаються на комутатор 3, з виходу котрого надходить на дорівнюючій модуль М2. З контрольних точок КТ3-КТn аналогова інформація технічних параметрів, що досліджуються, почергово, через комутатор 3, АЦП 4 та пристрій бездротової передачі 1 UA 112552 U 5 10 15 цифрової інформації 5 передається до комп'ютера дослідника 6, де обробляється та реєструється спеціалізованою програмою у вигляді графічної інформації на монітор комп'ютера. Для виконання на базі навчальної цифрової електронної лабораторії різноманітних експериментальних досліджень та лабораторних робіт з інженерних, загальноосвітніх та біомедичних дисциплін у навчальних закладах пропонується використовувати додаткові спеціалізовані модулі з смарт-сенсорами фізичних величин на основі МЕМС-сенсорів та системна-кристалі. Впровадження цифрової електронної лабораторії суттєво заощадить кошти на придбання та експлуатаційні витрати на дорогу апаратуру для вимірювання та відображення експериментальної та лабораторної інформації в реальному масштабі часу. Джерела інформації: 1. Прокопенко М.М. Опис лабораторних робіт з набірним полем "Школяр". - Житомир: ЖДУ, 2007. - 80 с. 2. Співак В.М. Патент України на корисну модель № 84363 "Навчальна цифрова електронна лабораторія". ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Навчальна цифрова електронна лабораторія з дистанційним керуванням, що містить набірне поле та джерела живлення, модулі з електронними елементами, датчиками, сенсорами, яка відрізняється тим, що додатково містить: комп'ютер дослідника із встановленою програмою для обробки лабораторних даних, пристрої для безпровідної передачі цифрової інформації від об'єкта дослідження до комп'ютера дослідника; двох комутаторів: першого - для подачі цифрових кодів програми дослідження до комп'ютера дослідника, другого - для підключення аналогових сигналів з виходів датчиків об'єкта дослідження до набірного поля. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2