Elettronica - Hive

Riassunto

Per l'esperimento con circuiti analogici. Attraverso questo strumento, avrai accesso al tuo laboratorio di elettronica. Usando la sua interfaccia interattiva, puoi utilizzare una breadboard per collegare componenti e fili. Puoi anche collegare e configurare un generatore di funzioni e un'alimentazione. Una volta progettato il circuito, puoi anche effettuare misurazioni utilizzando il multimetro o l'oscilloscopio. Sia i circuiti che le misurazioni vengono costruiti e prese nella realtà: questa non è una simulazione. Un sistema a relè collega i componenti come li hai definiti, risultando in segnali e misurazioni reali. Utile per attività in elettronica analogica come la legge di Ohm, la legge di Kirchoff, la caratterizzazione dei componenti, l'apprendimento della strumentazione, tipi di circuiti, ecc.

 

Uso e Strumenti

Il laboratorio di elettronica LabsLand è molto potente e si basa su un'interfaccia interattiva con un aspetto virtuale. Come in un laboratorio di elettronica analogica tradizionale, lo studente ha accesso e controllo su una serie di strumenti, che sono i seguenti: breadboard, generatore di funzioni, alimentatore, multimetro, oscilloscopio. Hanno anche accesso a un vassoio di componenti, che possono incorporare nel loro circuito.

L'elemento principale è la breadboard. Gli studenti di solito iniziano creando il loro circuito qui. Per creare un circuito, i componenti verranno trascinati dal vassoio (nella parte superiore dello schermo) alla breadboard e verranno collegati utilizzando fili, accessibili tramite la barra degli strumenti in alto a destra. L'interfaccia è molto interattiva, permettendoti di aggiungere, spostare e rimuovere componenti e fili liberamente.

Il sistema consente anche di caricare e salvare circuiti già progettati. Questa funzione ti permetterà di utilizzare circuiti complessi come punto di partenza se l'attività è stata progettata in questo modo; o di salvare i circuiti sia per conservarli che per inviarli alla fine di un'attività.

Dalla breadboard, puoi vedere diversi connettori sui lati, che collegano il circuito esattamente con il resto degli strumenti. Le etichette su questi connettori sono piuttosto descrittive, ma ad esempio, i connettori in alto a sinistra, raggruppati come "DC Power", dove è scritto +5V, GND, -5V, collegano il circuito all'alimentatore.

Per osservare e configurare uno strumento, basta selezionarlo dal menu in basso. Ad esempio, cliccando su "DC Power" accediamo all'alimentatore. Possiamo agire sulla maggior parte dei suoi controlli, e questo avrà un effetto diretto sul circuito e sulle misurazioni (supponendo che abbiamo collegato il circuito correttamente).

Una volta che abbiamo progettato e costruito correttamente il circuito, e configurato gli strumenti, per prendere una misura premeremo il pulsante "Esegui Misura" in basso a destra. Se il circuito è progettato correttamente, dopo un breve lasso di tempo, vedremo il risultato della misura negli strumenti. Se avessimo commesso un errore o se il circuito non potesse essere costruito per motivi di sicurezza o perché non supportato; vedremmo un messaggio di errore.

Quando si effettua una misura di un circuito, vedremo sotto l'interfaccia due fotografie in tempo reale dell'apparecchiatura nel momento in cui prende la misura. Durante il lasso di tempo in cui viene presa, il circuito è fisicamente configurato utilizzando i relè. Il suo stato può a volte essere osservato tramite i LED indicatori.

 

Catalogo dei Circuiti

La caratteristica chiave del laboratorio di elettronica di LabsLand è che non è una simulazione: i circuiti sono effettivamente costruiti utilizzando relè, tutti i componenti incorporati nei circuiti (resistenze, diodi, condensatori...) sono reali e le misurazioni vengono effettuate con strumenti reali. Questo lo rende un laboratorio estremamente realistico e potente, ma allo stesso tempo comporta alcune limitazioni inevitabili.

Per cominciare, il laboratorio deve supportare (fisicamente incorporare) il componente specifico da utilizzare. Puoi vedere quali componenti sono incorporati nel vassoio dei componenti. Inoltre, se vuoi usare più di uno dello stesso tipo di componente, il sistema deve averne un numero adeguato. Inoltre, per motivi di sicurezza, il sistema è progettato per non consentire alcun tipo di interconnessione. Cortocircuiti o circuiti che eccederebbero la potenza supportata dai componenti, ad esempio, non possono essere costruiti. I circuiti che non sono stati approvati per la sicurezza non possono essere costruiti.

Per questo motivo, per poter progettare attività in classe e utilizzare il laboratorio di elettronica didatticamente in pratica, forniamo e consigliamo di utilizzare il Catalogo dei Circuiti che forniamo. Il Catalogo dei Circuiti di LabsLand elenca un ampio set di circuiti che garantiamo possano essere costruiti e utilizzati in sicurezza, e che di solito sono utili nei vari corsi per i quali viene utilizzato il laboratorio di elettronica.

Progettando le attività di classe attorno ai circuiti del catalogo, eviteremo il potenziale problema che un circuito arbitrario non sia supportato, sia per motivi di sicurezza, disponibilità di componenti, o semplicemente perché non è possibile verificare che sia valido costruirlo.

Puoi accedere al catalogo tramite questo link: https://labsland.com/pub/docs/experiments/hive/en/index.html ed è anche elencato nella sezione dei contenuti.

Il catalogo include sezioni con circuiti per:

• Resistenze
• Diodi
• Circuiti RC
• Circuiti RLC
• Amplificatori Operazionali
• Transistor

Stiamo continuamente ampliando il catalogo. Se sei interessato a un tipo di circuito che ritieni potrebbe essere utile, non esitare a contattarci. Anche se non possiamo garantire di aggiungerlo, possiamo analizzarlo e possibilmente incorporarlo nelle revisioni future.

 

Funzionamento Interno

Il laboratorio di Elettronica di LabsLand è composto da diversi "Hive" distribuiti in diverse istituzioni in tutto il mondo, lavorando come un "cluster" per fornire circuiti e misurazioni agli utenti.

Quando si progetta un circuito, il circuito non viene fisicamente costruito e le misurazioni non vengono prese fino a quando non viene premuto il pulsante Esegui Misura. In quel momento, viene assegnato uno dei nodi distribuiti, che costruisce immediatamente il circuito, prende le misurazioni necessarie e restituisce il risultato. Il nodo specifico che ha preso una misura può essere osservato nell'interfaccia, attraverso le due fotografie in tempo reale. Ogni misura può essere diretta a un nodo diverso: per questo motivo vedrai occasionalmente l'immagine e il fornitore dell'ultima misura variare frequentemente se ne vengono prese diverse.

Internamente, ogni nodo è una scatola che contiene diversi strumenti e diverse schede progettate da LabsLand con relè e i componenti che formeranno il circuito. Il documento "Hive Node Reference Documentation" spiega in dettaglio il funzionamento interno dei nodi, nonché lo scopo di ciascun tipo di scheda interna.

I nodi sono progettati affinché l'istituzione che li ospita possa aggiungere nuovi circuiti se lo desidera e personalizzarli. Questo è anche dettagliato nel manuale.

 

Attrezzature

Le attrezzature per questo laboratorio (cioè i nodi menzionati in precedenza) sono state progettate da LabsLand e sono disponibili per la vendita per essere distribuite nelle istituzioni. Le istituzioni, acquistando e distribuendo le attrezzature nelle proprie strutture, ottengono vari benefici; tra cui la possibilità di condurre ricerche utilizzandole e la possibilità di creare e personalizzare circuiti.

Per informazioni su come acquistare l'hardware, puoi visitare la nostra pagina: https://labsland.com/en/hardware

 

Applicazione nell'Educazione Secondaria e Universitaria

Il laboratorio di Elettronica di LabsLand è una risorsa educativa eccezionalmente preziosa sia per l'educazione secondaria che universitaria.

Il laboratorio fornisce una piattaforma sicura e interattiva per esplorare i fondamenti dell'elettronica analogica. Gli studenti possono imparare concetti di base, come la legge di Ohm e la legge di Kirchoff, attraverso esperimenti con circuiti reali, qualcosa che di solito sarebbe limitato o addirittura fuori dalla loro portata. Possono anche acquisire esperienza pratica con gli strumenti di laboratorio, come oscilloscopi e multimetri, essenziali nel campo dell'ingegneria elettrica ed elettronica.

Il laboratorio può essere utilizzato per rafforzare e ampliare i concetti introdotti nelle lezioni di elettronica e sperimentare con componenti più complessi, come amplificatori operazionali e transistor, e progettare i propri circuiti per analisi e simulazioni.