Możliwość aplikacji do celów dydaktycznych

Oprócz podstawowego celu jakim jest budowa wirtualnego laboratorium zapewniającego dostęp do prowadzonych eksperymentów współpracującym jednostkom i ewentualnym klientom, użyta technologia pozwala również na realizację wirtualnego laboratorium dydaktycznego.

Współczesne oprzyrządowanie używane w rzeczywistych eksperymentach (nawet w naszych warunkach) jest bardzo drogie. Zazwyczaj posiadamy tylko jedno stanowisko badawcze. O ile nie stwarza to poważniejszych problemów podczas badań (poza wydłużeniem ich czasu trwania) to w przypadku zajęć dydaktycznych sprowadza ćwiczenia do roli pokazu. Wieloosobowa grupa studencka nie ma szans na inne wykorzystanie zajęć jak tylko pobieżne i nieuważne obejrzenie eksperymentu.

Zastosowanie naszego oprogramowania daje szanse na coś więcej: oprócz pokazu pracującej w laboratorium maszyny zmęczeniowej po przejściu do skomputeryzowanej sali dydaktycznej studenci będą mieli możliwość odczytania rzeczywistych danych pomiarowych i przeprowadzenia własnych obliczeń oraz aproksymacji z wykorzystaniem istniejącego w laboratorium oprogramowania: HP VEE, MathCAD czy Excel (obserwując przebieg eksperymentu na ekranie monitora).

W przypadku bardziej zaawansowanych zajęć istnieje możliwość przygotowania przez studenta własnego eksperymentu. Mógłby on złożyć z dostępnych, wcześniej przygotowanych bloków pewien cykl przetwarzania:

  • zaprojektować kształt własnego sygnału wymuszającego,
  • dobrać sposób sterowania (w przypadku maszyny zmęczeniowej na przykład siła, odkształcenie lub przemieszczenie),
  • własnoręcznie przetworzyć uzyskane wyniki.

Będzie to wymagało wbudowania w program sterujący odpowiednich zabezpieczeń uniemożliwiających uszkodzenie próbki czy maszyny.

Aplikacja do modelowania pętli histerezy w~przypadku złożonych przebiegów harmonicznych
Aplikacja do modelowania pętli histerezy w~przypadku złożonych przebiegów harmonicznych

Na powyższym rysunku pokazano przykład wykorzystania stanowiska wirtualnego do celów dydaktycznych do modelowania złożonych pętli histerezy. Przyjęto, iż przebieg σ(ξ) zawiera siedem składowych harmonicznych, natomiast sygnał odkształcenia ɛ(ξ) był przesunięty po osi czasu o 60o. Wyznaczono analitycznie pole pętli histerezy Δ W, które wyniosło 2, 7207. Student z kolei obliczył wartość pola wykorzystują pakiet HP VEE. Otrzymaną wartość 2, 7210 porównał następnie z rezultatem dokładnym (analitycznym). Należy podkreślić, iż układ do modelowania umieszczony był w Laboratorium Dynamiki a wszystkie operacje student wykonał w ogólnodostępnym laboratorium komputerowym.

Wydaje się, że na dłuższą metę jest to jedyny sposób realizacji zajęć doświadczalnych w skali masowej. W przypadku laboratoriów przeznaczonych do prostszych, masowych ćwiczeń mogłyby to być:

  • zestawy stanowisk laboratoryjnych odpowiednio ,,oczujnikowanych”,
  • jedno (na całe laboratorium) wielokanałowe urządzenie pomiarowe podłączone bezpośrednio lub z wykorzystaniem komputera do sieci lokalnej,
  • komputery na poszczególnych stanowiskach wyposażone w odpowiednie oprogramowanie zbierające dane pomiarowe.

Dalej…