Навчальна цифрова електронна лабораторія

Реферат: Навчальна цифрова електронна лабораторія належить до електроніки і кібернетики. Лабораторію можна застосовувати у викладанні студентам лабораторних робіт з технічних та біомедичних дисциплін в навчальних закладах. UA 84363 U (12) UA 84363 U UA 84363 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області електроніки і кібернетики і може бути застосована в лабораторних практикумах під час проведення викладачами та виконання студентами лабораторних робіт з технічних, загальноосвітніх та біомедичних дисциплін в навчальних закладах I-IV рівнів акредитації, а саме проведення збору, обробки експериментальної інформації в реальному масштабі часу та оформлення результатів досліджень. Як прототип вибрано лабораторні стенди, з використанням набірного поля "Школяр" [1], який містить комутаційні панелі і комплект з певною кількістю модулів з радіоелементами, датчиками, логічними елементами і модулів з'єднання і відключення. До недоліків прототипу належить: - обмежений набір датчиків, котрі необхідно періодично вручну калібрувати; - використання дорогих та громіздких вимірювальних приладів та осцилографів, котрі потребують регулярних повірок та профілактичних ремонтів; - є необхідність вручну проводити статистичну обробку результатів експерименту під час виконання лабораторних робіт з дисциплін та інших спеціальних експериментальних досліджень. Тому використання такого устаткування стає на сьогодні техніко-економічно не оправдано, не може використовуватись для проведення різноманітних лабораторних та науково-дослідних робіт у навчальних закладах (особливо вищих), що є однією із складових підготовки висококваліфікованих спеціалістів, особливо в університетах, що мають статус дослідницьких. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення та модернізації існуючих макетів лабораторних робіт у вищих навчальних закладах на базі IT-технологій, сучасного комп'ютерного обладнання та програмного забезпечення з використанням навчальної цифрової електронної лабораторії. Поставлена задача вирішується тим, що лабораторія містить додатково: комп'ютер викладача з програмою обробки та перетворень результатів вимірювань параметрів з контрольних точок набірного поля та бездротової передачі обробленої цифрової інформації на робочі місця студентів, а також з програмою формування цифрових кодів, що задають стандартні сигнали (постійного струму або напруги, довільної форми, амплітуди та частоти), необхідних для роботи лабораторного макета, зібраного на набірному полі; студентські комп'ютери по числу робочих місць; модулі з датчиками-сенсорами фізичних величин; аналогоцифровий перетворювач як вимірювальний пристрій; цифро-аналогові перетворювачі по числу необхідних стандартних сигналів; трансивери для бездротової передачі цифрової інформації; комутатор для підключення виходів цифро-аналогових перетворювачів зі стандартними сигналами до відповідних контактів набірного поля та почергового підключення контрольних точок набірного поля до входу аналого-цифрового перетворювача. Суть корисної моделі пояснює креслення. На кресленні зображена її структурна електрична схема. Корисна модель містить: набірне поле (НП) - 1 з модулями електронних елементів та датчиків-сенсорів фізичних величин М1-Мn, контактами для підключення стандартних сигналів СС1-СС2, контрольними точками КТ1-КТn; блок живлення - 2; комутатор - 3; аналого-цифровий перетворювач (АЦП) - 4; трансивери - 5; комп'ютери викладача - 6 та студентів - 8; цифроаналогові перетворювачі (ЦАП) - 7. Студент складає на НП електричну схему лабораторної роботи (згідно методичних вказівок до виконання лабораторних робіт до дисципліни). Джерела стандартних сигналів з параметрами, що задаються комп'ютерною програмою викладача, через трансивер 5 і ЦАП 7 та комутатор 3, студент отримує і підключає стандартні сигнали, згідно електричної схеми, до відповідних контактів СС1-СС2 на НП. З контрольних точок КТ1-КТn інформація почергово, через комутатор 3, АЦП 4 та трансивер 5 передається до комп'ютера викладача 6, де обробляється спеціалізованою програмою і передається у вигляді графічної інформації, також через трансивер викладача 5, на монітор комп'ютера студента. В навчальній цифровій електронній лабораторії пропонується єдиний підхід до створення нових та модернізації існуючих стендів для виконання лабораторних робіт з інженерних, загальноосвітніх та біомедичних дисциплін у навчальних закладах I-IV рівнів акредитації та школах на базі ІТ-технологій, сучасного комп'ютерного обладнання та програмного забезпечення навчальної цифрової електронної лабораторії вітчизняного виробництва. 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 старт-сенсорами фізичних величин на основі МЕМС-сенсорів та системна-кристалі. 1 UA 84363 U 5 Впровадження цифрової електронної лабораторії дозволить суттєво заощадити кошти на придбання та експлуатаційні витрати на дорогу апаратуру для вимірювання та відображення експериментальної та лабораторної інформації в реальному масштабі часу. Джерело інформації: 1. Прокопенко Μ. Μ. Опис лабораторних робіт з набірним полем "Школяр". - Житомир: ЖДУ, 2007. - 80 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 Навчальна цифрова електронна лабораторія, що містить набірне поле та джерела живлення, модулі з електронними елементами та пристрої відображення та вимірювання фізичних величин, яка відрізняється тим, що лабораторія містить додатково: комп'ютер викладача з програмою обробки та перетворень результатів вимірювань параметрів з контрольних точок набірного поля та бездротової передачі обробленої цифрової інформації на робочі місця студентів, а також з програмою формування цифрових кодів, що задають стандартні сигнали (постійного струму або напруги, довільної форми, амплітуди та частоти), необхідних для роботи лабораторного макета, зібраного на набірному полі; студентські комп'ютери по числу робочих місць; модулі з датчиками-сенсорами фізичних величин; аналого-цифровий перетворювач як вимірювальний пристрій; цифро-аналогові перетворювачі по числу необхідних стандартних сигналів; трансивери для бездротової передачі цифрової інформації; комутатор для підключення виходів цифро-аналогових перетворювачів зі стандартними сигналами до відповідних контактів набірного поля та почергового підключення контрольних точок набірного поля до входу аналого-цифрового перетворювача. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2