LabsLand คือเครือข่ายห้องปฏิบัติการจริงระดับโลกที่ใช้งานออนไลน์ได้ นักเรียน (ในโรงเรียน มหาวิทยาลัย และแพลตฟอร์มการเรียนรู้ตลอดชีวิต) เข้าถึงห้องปฏิบัติการจริงผ่านอินเทอร์เน็ตโดยใช้แล็ปท็อป แท็บเล็ต หรือโทรศัพท์ได้

ห้องปฏิบัติการเป็นแบบเรียลไทม์ (Arduino, FPGA...) ซึ่งตั้งอยู่ในมหาวิทยาลัยหลายแห่งทั่วโลก หรือในบางสาขา (ฟิสิกส์ ชีววิทยา เคมี) เป็นห้องปฏิบัติการ LabsLand Ultraconcurrent ซึ่งมหาวิทยาลัยบันทึกชุดการดำเนินการที่เป็นไปได้ทั้งหมดในห้องปฏิบัติการไว้ (บางกรณีมีหลายพันชุด) และเปิดให้ใช้งานแบบโต้ตอบได้

ไม่ว่าในกรณีใด ห้องปฏิบัติการเป็นของจริงเสมอ (ไม่ใช่การจำลอง) และใช้งานผ่านเว็บได้ (คุณไม่ต้องหาอุปกรณ์หรือจัดการเรื่องการจัดส่ง เป็นต้น)

ดูวิธีการทำงานของเซสชันผู้ใช้ทั่วไปในวิดีโอต่อไปนี้:

ในห้องปฏิบัติการเครื่องพิมพ์ 3D คุณจะสามารถเลือกการตั้งค่าการพิมพ์ 3D ที่แตกต่างกันได้หลายอย่าง เช่น อุณหภูมิและการวางแนว และสังเกตกระบวนการพิมพ์และผลลัพธ์จากมุมที่ต่างกัน คุณจะสามารถควบคุมความเร็วในการเล่นเพื่อให้สามารถทดลองได้เร็วกว่าการทดลองกับเครื่องจริง และคุณสามารถดาวน์โหลดไฟล์โปรเจ็กต์ Ultimaker Cura เพื่อทดลองเพิ่มเติมได้

ศึกษาวิธีการทำงานของไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) โดยการทดลองกับหลอดไฟหลายหลอดที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมและ/หรือขนาน การเปิดหรือปิดสวิตช์ที่ต้องการจะเห็นผลต่อความเข้มของแสงของหลอดไฟแต่ละดวงในวงจรที่สร้างขึ้น

สรุป

ทำการไทเทรตกรด-เบสเพื่อกำหนดความเข้มข้นของสารละลายกรดอะซิติกที่ไม่รู้จักโดยใช้ไทแทรนต์โซเดียมไฮดรอกไซด์ ห้องปฏิบัติการนี้เน้นการวัดด้วยสายตาที่เกี่ยวข้องกับส่วนโค้งของผิวของเหลวในบิวเรตต์ และรองรับการกำหนดค่าที่แตกต่างกันสองแบบ 

วิธีแรกใช้สำหรับแนวทางโพเทนชิโอเมตริก: คุณจะสามารถเข้าถึงเซ็นเซอร์ pH แบบดิจิทัลได้ และคุณสามารถใช้เซ็นเซอร์ดังกล่าวเพื่อพิจารณาว่าเมื่อใดที่สารละลายที่ไม่รู้จักถูกทำให้เป็นกลาง 

วิธีที่สองเป็นแนวทางการวัดสี: คุณสามารถพึ่งพาการเปลี่ยนสีได้เนื่องจากมีตัวบ่งชี้ฟีนอล์ฟทาลีน โดยไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์ pH แบบดิจิทัล

 

การไทเทรตกรด-เบส

การไทเทรตเป็นวิธีการเชิงปริมาตรซึ่งขึ้นอยู่กับการวัดปริมาณสารทำปฏิกิริยาที่มีความเข้มข้นที่ทราบ (เรียกว่ามาตรฐานหลัก) ซึ่งถูกใช้โดยตัวอย่างความเข้มข้นที่ไม่ทราบที่เรียกว่าสารวิเคราะห์

การไทเทรตจะดำเนินการโดยการเติมไทแทรนต์ลงในสารวิเคราะห์โดยใช้บิวเรต เพื่อให้ได้สารที่เทียบเท่าทางเคมีระหว่างไทแทรนต์กับสารวิเคราะห์ สิ่งนี้เรียกว่า "จุดสมมูล" และเป็นค่าทางทฤษฎีที่ไม่สามารถระบุได้จากการทดลอง

การประมาณค่าเชิงทดลองของจุดนี้ได้มาจากการประมาณที่เรียกว่า "จุดยุติ" สิ่งนี้ถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ ในกรณีดังกล่าว สีของสารละลายจะเปลี่ยนไปหลังจากเติมสารบ่งชี้ ซึ่งเป็นสารที่เปลี่ยนสีในช่วง pH ที่กำหนด

สำหรับการไทเทรตกรด-เบส เราใช้ตัวบ่งชี้ฟีนอล์ฟทาลีนที่จะกลายเป็นสีชมพูอ่อนหลังจากค่า pH ประมาณ 8.4 ซึ่งเป็นค่าที่ใกล้เคียงกับจุดสมมูลในการไทเทรตกรด-เบสที่พบบ่อยที่สุด

อีกทางหนึ่ง ในการกำหนดค่าโพเทนชิโอเมตริก คุณสามารถใช้เซ็นเซอร์ pH แบบดิจิทัลเพื่อกำหนด "จุดสมมูล" ได้

 

วิธีเทียบสีกับโพเทนชิโอเมตริก

วิธีการวัดสีขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนสีที่ได้จากตัวบ่งชี้ฟีนอล์ฟทาลีน วิธีการโพเทนชิโอเมตริกอาศัยการเพิ่มขึ้นของ pH ตามที่วัดโดยเซ็นเซอร์ดิจิทัลแทน ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ มีการกำหนดค่าที่แตกต่างกันสองแบบให้เลือกใช้ แบบหนึ่งสำหรับแต่ละวิธี ในการกำหนดค่าการวัดสี นักเรียนอาจไม่เห็นเซ็นเซอร์ pH แบบดิจิทัล

 

ความแตกต่างกับห้องปฏิบัติการการไทเทรตกรด-เบส II

ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ (การไทเทรตกรด-เบส II) คุณสามารถทำการไทเทรตกรด-เบสเพื่อหาสารละลายกรดอะซิติกที่ไม่รู้จักได้ ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันอื่น (ดูการไทเทรตกรด-เบส I) คุณสามารถทำการไทเทรตกรด-เบสสำหรับสารละลายกรดซิตริกแทนได้

ห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้เน้นการวัดบิวเรตต์ด้วยการมองเห็น รวมถึงการอ่านส่วนโค้งของผิวของเหลวในบิวเรตต์อย่างเหมาะสม ห้องปฏิบัติการเวอร์ชันอื่น (ดูการไทเทรตกรด-เบส I) ไม่ได้เน้นเรื่องนี้ แต่มุ่งเน้นไปที่การคำนวณแทน

นอกจากนี้ ในเวอร์ชันนี้ คุณสามารถเลือกระหว่างการกำหนดค่าที่แตกต่างกันสองแบบ: รูปแบบหนึ่งสำหรับแนวทางโพเทนชิโอเมตริก และอีกรูปแบบหนึ่งสำหรับแนวทางการวัดสี การกำหนดค่าสำหรับแนวทางการวัดสีไม่แสดงเซ็นเซอร์ pH ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันอื่น (ดูการไทเทรตกรด-เบส I) มีการกำหนดค่าเดียวและเซ็นเซอร์จะแสดงอยู่เสมอ

สรุป

ทำการไทเทรตกรด-เบสเพื่อหาความเข้มข้นของสารละลายกรดไฮโดรคลอริกที่ไม่รู้จักโดยใช้ไทแทรนต์โซเดียมไฮดรอกไซด์ ห้องปฏิบัติการนี้เน้นการวัดด้วยสายตาที่เกี่ยวข้องกับส่วนโค้งของผิวของเหลวในบิวเรตต์ และรองรับการกำหนดค่าที่แตกต่างกันสองแบบ 

วิธีแรกใช้สำหรับแนวทางโพเทนชิโอเมตริก: คุณจะสามารถเข้าถึงเซ็นเซอร์ pH แบบดิจิทัลได้ และคุณสามารถใช้เซ็นเซอร์ดังกล่าวเพื่อพิจารณาว่าเมื่อใดที่สารละลายที่ไม่รู้จักถูกทำให้เป็นกลาง 

วิธีที่สองเป็นแนวทางการวัดสี: คุณสามารถพึ่งพาการเปลี่ยนสีได้เนื่องจากมีตัวบ่งชี้ฟีนอล์ฟทาลีน โดยไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์ pH แบบดิจิทัล

 

การไทเทรตกรด-เบส

การไทเทรตเป็นวิธีการเชิงปริมาตรซึ่งขึ้นอยู่กับการวัดปริมาณสารทำปฏิกิริยาที่มีความเข้มข้นที่ทราบ (เรียกว่ามาตรฐานหลัก) ซึ่งถูกใช้โดยตัวอย่างความเข้มข้นที่ไม่ทราบที่เรียกว่าสารวิเคราะห์

การไทเทรตจะดำเนินการโดยการเติมไทแทรนต์ลงในสารวิเคราะห์โดยใช้บิวเรต เพื่อให้ได้สารที่เทียบเท่าทางเคมีระหว่างไทแทรนต์กับสารวิเคราะห์ สิ่งนี้เรียกว่า "จุดสมมูล" และเป็นค่าทางทฤษฎีที่ไม่สามารถระบุได้จากการทดลอง

การประมาณค่าเชิงทดลองของจุดนี้ได้มาจากการประมาณที่เรียกว่า "จุดยุติ" สิ่งนี้ถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ ในกรณีดังกล่าว สีของสารละลายจะเปลี่ยนไปหลังจากเติมสารบ่งชี้ ซึ่งเป็นสารที่เปลี่ยนสีในช่วง pH ที่กำหนด

สำหรับการไทเทรตกรด-เบส เราใช้ตัวบ่งชี้ฟีนอล์ฟทาลีนที่จะกลายเป็นสีชมพูอ่อนหลังจากค่า pH ประมาณ 8.4 ซึ่งเป็นค่าที่ใกล้เคียงกับจุดสมมูลในการไทเทรตกรด-เบสที่พบบ่อยที่สุด

อีกทางหนึ่ง ในการกำหนดค่าโพเทนชิโอเมตริก คุณสามารถใช้เซ็นเซอร์ pH แบบดิจิทัลเพื่อกำหนด "จุดสมมูล" ได้

 

วิธีเทียบสีกับโพเทนชิโอเมตริก

วิธีการวัดสีขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนสีที่ได้จากตัวบ่งชี้ฟีนอล์ฟทาลีน วิธีการโพเทนชิโอเมตริกอาศัยการเพิ่มขึ้นของ pH ตามที่วัดโดยเซ็นเซอร์ดิจิทัลแทน ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ มีการกำหนดค่าที่แตกต่างกันสองแบบให้เลือกใช้ แบบหนึ่งสำหรับแต่ละวิธี ในการกำหนดค่าการวัดสี นักเรียนอาจไม่เห็นเซ็นเซอร์ pH แบบดิจิทัล

 

ความแตกต่างกับห้องปฏิบัติการไทเทรตอื่นๆ

ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ (การไทเทรตกรด-เบส II) คุณสามารถทำการไทเทรตกรด-เบสเพื่อหาสารละลายกรดไฮโดรคลอริกที่ไม่รู้จักได้ ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันอื่นๆ คุณสามารถทำการไทเทรตกรด-เบสสำหรับสารละลายกรดซิตริกแทน (การไทเทรตด้วยกรด-เบส I) และกรดอะซิติก (การไทเทรตด้วยกรด-เบส II)

ห้องปฏิบัติการทั้งสองเวอร์ชันนี้ (การไทเทรตกรด-เบส III) และการไทเทรตด้วยกรด-เบส II เน้นการตรวจวัดบิวเรตด้วยการมองเห็น รวมถึงการอ่านส่วนโค้งของผิวของเหลวในบิวเรตต์อย่างเหมาะสม ห้องปฏิบัติการเวอร์ชันอื่น (ดูการไทเทรตกรด-เบส I) ไม่ได้เน้นเรื่องนี้ แต่มุ่งเน้นไปที่การคำนวณแทน

นอกจากนี้ ในเวอร์ชันเหล่านี้ คุณสามารถเลือกระหว่างการกำหนดค่าที่แตกต่างกันสองแบบ: รูปแบบหนึ่งสำหรับแนวทางโพเทนชิโอเมตริก และอีกรูปแบบหนึ่งสำหรับแนวทางการวัดสี การกำหนดค่าสำหรับแนวทางการวัดสีไม่แสดงเซ็นเซอร์ pH ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันอื่น (ดูการไทเทรตกรด-เบส I) มีการกำหนดค่าเดียวและเซ็นเซอร์จะแสดงอยู่เสมอ

สรุป

ทำการไทเทรตกรด-เบสเพื่อหาความเข้มข้นของสารละลายกรดซิตริกที่ไม่รู้จักโดยใช้ไทแทรนต์โซเดียมไฮดรอกไซด์ เซ็นเซอร์ pH แบบดิจิทัลพร้อมใช้งานอยู่เสมอ และมีการใช้ตัวบ่งชี้ฟีนอล์ฟทาลีนกับสารละลายที่ไม่รู้จัก เพื่อให้สามารถใช้วิธีการโพเทนชิโอเมตริกและการวัดสีได้ มีพล็อตตามเวลาจริงด้วย

 

การไทเทรตกรด-เบส

การไทเทรตเป็นวิธีวิเคราะห์เชิงปริมาตร โดยวัดปริมาณสารละลายที่ทราบความเข้มข้น (สารมาตรฐาน) ซึ่งทำปฏิกิริยากับตัวอย่างที่ไม่ทราบความเข้มข้น (สารวิเคราะห์)

การไทเทรตทำโดยเติมไทแทรนต์จากบิวเรตลงในสารวิเคราะห์จนทั้งสองทำปฏิกิริยากันในสัดส่วนสมมูลทางเคมี สิ่งนี้เรียกว่า "จุดสมมูล" และเป็นค่าทางทฤษฎีที่ไม่สามารถระบุได้จากการทดลอง

การประมาณค่าเชิงทดลองของจุดนี้ได้มาจากการประมาณที่เรียกว่า "จุดยุติ" สิ่งนี้ถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ ในกรณีดังกล่าว สีของสารละลายจะเปลี่ยนไปหลังจากเติมสารบ่งชี้ ซึ่งเป็นสารที่เปลี่ยนสีในช่วง pH ที่กำหนด

สำหรับการไทเทรตกรด-เบส เราใช้ตัวบ่งชี้ฟีนอล์ฟทาลีนที่จะกลายเป็นสีชมพูอ่อนหลังจากค่า pH ประมาณ 8.4 ซึ่งเป็นค่าที่ใกล้เคียงกับจุดสมมูลในการไทเทรตกรด-เบสที่พบบ่อยที่สุด

 

วิธีเทียบสีกับโพเทนชิโอเมตริก

วิธีการวัดสีขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนสีที่ได้จากตัวบ่งชี้ฟีนอล์ฟทาลีน วิธีการโพเทนชิโอเมตริกอาศัยการเพิ่มขึ้นของ pH ตามที่วัดโดยเซ็นเซอร์ดิจิทัลแทน ในห้องปฏิบัติการไทเทรตกรด-เบสเวอร์ชันนี้สามารถใช้ได้ทั้งสองวิธี เซ็นเซอร์ดิจิตอลพร้อมใช้งานตลอดเวลาและไม่สามารถซ่อนได้

 

ความแตกต่างกับห้องปฏิบัติการการไทเทรตกรด-เบส II

ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ (การไทเทรตกรด-เบส I) คุณสามารถทำการไทเทรตกรด-เบสเพื่อหาสารละลายกรดซิตริกที่ไม่รู้จักได้ ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันอื่น (ดูการไทเทรตกรด-เบส II) คุณสามารถทำการไทเทรตกรด-เบสสำหรับสารละลายกรดอะซิติกแทนได้ 

ห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้เน้นการคำนวณ แต่ไม่มีการวัดบิวเรตต์แบบเห็นภาพในวัตถุประสงค์การเรียนรู้ ห้องปฏิบัติการอีกเวอร์ชันหนึ่ง (ดูการไทเทรตกรด-เบส II) เน้นการตรวจวัดด้วยสายตา และนักเรียนจะต้องเรียนรู้ที่จะอ่านเมนิสคัสของของเหลวในบิวเรตอย่างถูกต้อง

นอกจากนี้ ในเวอร์ชันนี้ยังมีรูปแบบการทดลองเดียวที่สามารถใช้สำหรับทั้งแนวทางการวัดสีและโพเทนชิโอเมตริก ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันอื่น (ดูการไทเทรตกรด-เบส II) มีการกำหนดค่าที่แตกต่างกันสองแบบ โดยหนึ่งในนั้นจะมีเซ็นเซอร์ดิจิทัลซ่อนอยู่ เพื่อให้นักเรียนพึ่งพาเฉพาะการเปลี่ยนสีเท่านั้น

ทดลองเรื่องการลอยตัว หลักการของอาร์คิมิดีส และกฎทางกายภาพที่คล้ายกัน ทำการวัดที่เกี่ยวข้อง ทำการทดลอง และเริ่มการคำนวณขั้นสูงเพื่อสรุปผล

การทดลองจากห้องปฏิบัติการการลอยตัวเวอร์ชันขั้นสูงโดยปกติจะแสดงข้อมูลมากขึ้น (เช่น ข้อมูลจากเซ็นเซอร์ระดับของเหลวและเซ็นเซอร์น้ำหนักวัตถุ) และกิจกรรมที่นำเสนอจะเกี่ยวข้องกับการคำนวณตัวเลขที่มีความยากต่างกันไป

ทดลองโดยใช้หลักการของอาร์คิมิดีส: ยกและลดลูกบอลที่ทำจากวัสดุต่างชนิด มีขนาดและน้ำหนักต่างกัน ลงในของเหลว แล้วสังเกตสิ่งที่เกิดขึ้น พวกมันจมหรือลอย? ทำไม คุณสามารถระบุน้ำหนัก ปริมาตรของของเหลวที่ถูกแทนที่ หรือแรงลอยตัวได้หรือไม่ พยายามตอบคำถามเหล่านี้โดยการสังเกตการทดลองและใช้ค่าที่ได้รับจากเซ็นเซอร์

ด้วยห้องปฏิบัติการนี้ คุณสามารถตั้งโปรแกรมบอร์ด Arduino Uno ของจริงได้ นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ต่อพ่วงอินพุตและเอาต์พุตหลายตัว คล้ายกับอุปกรณ์ที่มักรวมอยู่ในชุดสตาร์ทเตอร์ Arduino 

อุปกรณ์ต่อพ่วงเหล่านั้น ได้แก่ LED, สวิตช์, ปุ่ม, จอแสดงผล OLED, เซอร์โวมอเตอร์ ฯลฯ

ด้วยห้องปฏิบัติการนี้ คุณสามารถตั้งโปรแกรมบอร์ด Arduino Uno ของจริงได้ นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ต่อพ่วงอินพุตและเอาต์พุตหลายตัว คล้ายกับอุปกรณ์ที่มักรวมอยู่ในชุดสตาร์ทเตอร์ Arduino 

อุปกรณ์ต่อพ่วงเหล่านั้น ได้แก่ LED, สวิตช์, ปุ่ม, จอแสดงผล OLED, เซอร์โวมอเตอร์ ฯลฯ

ห้องปฏิบัติการ Arduino Robot ให้คุณทำการทดลองกับหุ่นยนต์จริงได้ กำหนดตรรกะของหุ่นยนต์ผ่านการตั้งโปรแกรม Arduino โดยตรง จากนั้นอัปโหลดโปรแกรมของคุณไปยังหุ่นยนต์เพื่อดูพฤติกรรมของมันผ่านกล้องเว็บ คุณสามารถทำให้หุ่นยนต์ของคุณหลีกเลี่ยงกำแพง แข่งขันวิ่งตามเส้น หรือแบบฝึกหัดอื่น ๆ หากคุณต้องการใช้ภาษาเขียนโปรแกรมแบบภาพคล้าย Scratch ลองใช้ ห้องปฏิบัติการหุ่นยนต์ Arduino แบบภาพ!

ห้องปฏิบัติการ Arduino Robot ให้คุณทำการทดลองกับหุ่นยนต์จริงได้ กำหนดตรรกะของหุ่นยนต์ผ่านภาษาแบบบล็อก (Blockly) จากนั้นอัปโหลดโปรแกรมของคุณลงในหุ่นยนต์เพื่อดูพฤติกรรมผ่านกล้องเว็บ คุณสามารถทำให้หุ่นยนต์ของคุณหลีกเลี่ยงกำแพง แข่งขันวิ่งตามเส้น หรือแบบฝึกหัดอื่น ๆ หากคุณต้องการเรียนรู้การใช้โค้ด คุณสามารถทำได้ด้วย เวอร์ชันเขียนโค้ด 

ใช้ IDE ออนไลน์เพื่อตั้งโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ ATmega328p ของ ATMEL โดยใช้ภาษาแอสเซมบลี ATmega328p ใช้ใน Arduino UNO ซึ่งจริงๆ แล้วเป็นบอร์ดที่คุณสามารถตั้งโปรแกรมได้ มีการติดตั้งอุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ เช่น LED, โพเทนชิโอมิเตอร์ และเซอร์โวมอเตอร์ และอื่นๆ

ฮาร์ดแวร์ถูกแชร์กับห้องปฏิบัติการบอร์ด Arduino ดังนั้นกิจกรรมที่เป็นไปได้ในห้องปฏิบัติการนั้นก็สามารถเกิดขึ้นได้ที่นี่เช่นกัน นอกจากนี้ยังสามารถรวมซอร์สโค้ด C เข้ากับแอสเซมบลีได้ โดยปกติแล้ว ห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้เน้นการเขียนภาษาแอสเซมบลี มีความซับซ้อนในการใช้งานมากกว่าแล็บ Arduino เวอร์ชันอื่นๆ และมุ่งเน้นไปที่ไมโครโปรเซสเซอร์ สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ และรายวิชาภาษาแอสเซมบลี

ห้องปฏิบัติการนี้จะให้คุณเรียนรู้พื้นฐานอิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล

คุณจะสามารถออกแบบวงจรเชิงผสมได้โดยการออกแบบและกรอกตารางความจริง ใช้พีชคณิตแบบบูลีน สร้างแผนที่ Karnaugh–Veitch (KV หรือ VK) และลองใช้ระบบที่คุณสร้างในฮาร์ดแวร์ระยะไกลจริง (Intel FPGA)

สรุป

ห้องปฏิบัติการกฎของบอยล์ช่วยให้นักเรียนทราบความสัมพันธ์ระหว่างความดันและปริมาตรของก๊าซที่อุณหภูมิแวดล้อมและอุณหภูมิคงที่ นักเรียนสามารถเลือกกระบอกฉีดที่มีปริมาตรต่างกันสองกระบอก และวัดความดันของแก๊สในขณะที่ลดปริมาตร การทดลองนี้สะท้อนให้เห็นในการวิเคราะห์เชิงกราฟิกในรูปแบบของไอโซเทอร์ม ด้วยวิธีนี้ พวกเขาสามารถตรวจสอบกฎของบอยล์และเรียนรู้เกี่ยวกับพฤติกรรมของก๊าซในลักษณะที่เป็นประโยชน์และเข้าถึงได้

 

กฎของบอยล์

กฎของบอยล์ระบุว่าที่อุณหภูมิคงที่ ปริมาตรของก๊าซจะแปรผกผันกับความดัน ซึ่งหมายความว่าเมื่อความดันของก๊าซเพิ่มขึ้น ปริมาตรของมันจะลดลง และในทางกลับกัน กฎของบอยล์สามารถแสดงทางคณิตศาสตร์ได้ดังนี้:

V ∝ 1/P

โดยที่ V คือปริมาตรของก๊าซ และ P คือความดันของก๊าซ

ห้องปฏิบัติการกฎของบอยล์อนุญาตให้นักศึกษานำกฎหมายนี้ไปปฏิบัติและตรวจสอบได้ในบริบทการทดลอง ด้วยการวัดปริมาตรและความดันของก๊าซในเวลาที่ต่างกัน พวกเขาสามารถเขียนกราฟไอโซเทอร์มที่แสดงการเปลี่ยนแปลงของปริมาตรของก๊าซตามความดันของมันได้ ถ้ากราฟไอโซเทอร์มตรงกับกฎของบอยล์ แสดงว่านักเรียนได้ทดลองพิสูจน์กฎแล้ว

การทำการทดลองเช่นนี้เป็นวิธีที่ดีเยี่ยมในการเรียนรู้เกี่ยวกับพฤติกรรมของก๊าซและความสัมพันธ์ของตัวแปรต่างๆ นอกจากนี้ การทดลองภาคปฏิบัติยังสามารถเข้าถึงได้และน่าจดจำสำหรับนักเรียนมากกว่าการอ่านกฎหมายในตำราเรียน กราฟไอโซเทอร์มจะแสดงภาพพฤติกรรมของก๊าซได้อย่างชัดเจน และตรวจสอบว่าเป็นไปตามการทำนายของกฎของบอยล์หรือไม่

 

การประยุกต์ใช้ในการศึกษาระดับมัธยมศึกษาและมหาวิทยาลัย

โดยทั่วไปห้องปฏิบัติการกฎของบอยล์จะใช้ในหลักสูตรวิทยาศาสตร์ในระดับมัธยมปลายและในหลักสูตรเคมีในระดับมหาวิทยาลัย ในระดับมัธยมปลาย ห้องปฏิบัติการสามารถประยุกต์ใช้ในหลักสูตรวิทยาศาสตร์ โดยศึกษาแนวคิดพื้นฐานของเคมีและฟิสิกส์ เช่น ความดันและปริมาตรของก๊าซ ที่มหาวิทยาลัย ห้องปฏิบัติการกฎของบอยล์ สามารถนำไปใช้ในหลักสูตรเคมีขั้นสูง โดยเจาะลึกการศึกษาก๊าซและพฤติกรรมของก๊าซเหล่านั้น

 

วัตถุประสงค์

ห้องปฏิบัติการกฎของบอยล์สามารถมีวัตถุประสงค์ทางการศึกษาที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับระดับการศึกษาที่ใช้ ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างบางส่วนของวัตถุประสงค์ที่ห้องปฏิบัติการกฎของบอยล์ สามารถมีได้ทั้งในระดับมัธยมศึกษาตอนปลายและมหาวิทยาลัย:

ในระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย:

• นักเรียนเข้าใจกฎของบอยล์และความสำคัญของกฎในฟิสิกส์ของแก๊ส
• นักเรียนฝึกทักษะการทดลองและการสังเกต
• นักเรียนพัฒนาทักษะการวิเคราะห์และการนำเสนอข้อมูล
• นักเรียนเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิ ความดัน และปริมาตรของก๊าซ

ในระดับมหาวิทยาลัย:

• นักเรียนรู้กฎของบอยล์และความสำคัญของมันในฟิสิกส์ของแก๊ส
• นักเรียนสาธิตทักษะการทดลองและการสังเกตในห้องปฏิบัติการ
• นักเรียนใช้แนวคิดทางทฤษฎีของฟิสิกส์ของแก๊สในสถานการณ์จริง
• นักเรียนพัฒนาทักษะการวิเคราะห์และการนำเสนอข้อมูลในบริบททางวิทยาศาสตร์
• นักเรียนเข้าใจว่าอุณหภูมิ ความดัน และปริมาตรของก๊าซเกี่ยวข้องอย่างไรในสถานการณ์ต่างๆ

สรุป

ห้องปฏิบัติการนี้ช่วยให้นักเรียนสามารถวัดความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ภายในห้องปิดสนิทซึ่งมีเมล็ดที่มีขนาดใกล้เคียงกัน นักเรียนสามารถเลือกระหว่างเงื่อนไขการทดลองที่แตกต่างกัน ได้แก่ เมล็ดที่แช่ไว้ก่อนหน้านี้ในน้ำกลั่นหรือในสารละลายกรดอะซิติกที่อุณหภูมิห้อง (24 ± 1)°C หรือเมล็ดที่ยังไม่ได้แช่ (ไม่ได้กระตุ้น)

 

เวอร์ชันของห้องปฏิบัติการนี้

ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ นักเรียนในลักษณะที่คล้ายกับการทดลองภาคปฏิบัติแบบดั้งเดิม จะต้องรวบรวมข้อมูลจากการอ่านเซ็นเซอร์และวาดแผนของตนเองหรือสร้างสเปรดชีตของตนเองเพื่อวิเคราะห์และสรุปผล เนื่องจากไม่รวมแผนใดๆ และไม่อนุญาตให้นักเรียนดาวน์โหลดข้อมูล

มีห้องปฏิบัติการอีกเวอร์ชันหนึ่ง (การหายใจระดับเซลล์พร้อมพล็อต) ซึ่งกราฟจะแสดงขึ้นเมื่อสิ้นสุดการทดลองแต่ละครั้ง และนักเรียนสามารถดาวน์โหลดข้อมูลลงในสเปรดชีตได้

 

การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในการหายใจของพืช

การหายใจระดับเซลล์เป็นหนึ่งในหน้าที่สำคัญที่เซลล์ทุกเซลล์ทำ โดยที่สารประกอบอินทรีย์ต่างๆ จะถูกย่อยสลายและพลังงานที่จำเป็นสำหรับกระบวนการอื่นๆ จะถูกปล่อยออกมา

การแลกเปลี่ยนก๊าซในระดับมหภาคเป็นหลักฐานของกระบวนการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่เกิดขึ้นในเซลล์ เมื่อมีออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกปล่อยออกมาเป็นผลพลอยได้จากการหายใจของเซลล์ การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์นี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำความเข้าใจการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตและผลที่ตามมาในระบบนิเวศ

 

การเปิดใช้งานเมล็ดพันธุ์

การซึมน้ำหรือการดูดซึมน้ำด้วยเมล็ดเป็นกระบวนการสำคัญในการกระตุ้นการเผาผลาญและทำลายการพักตัว จึงเป็นการเตรียมเมล็ดสำหรับการงอก ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นโดยการแช่เมล็ดในน้ำหรือสารละลายที่เป็นน้ำตามระยะเวลาที่กำหนด เช่น การแช่ในน้ำกลั่นหรือกรดอะซิติก ระยะเวลาและสภาวะของการดูดซึมส่งผลโดยตรงต่อการกระตุ้นการเผาผลาญของเมล็ดพืช ซึ่งสะท้อนให้เห็นในอัตราการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในระหว่างกระบวนการหายใจของเซลล์ อัตราการเผาผลาญอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสายพันธุ์และเงื่อนไขการแช่ที่เลือก

 

การทดลองและการตั้งค่า

อุปกรณ์ทดลองประกอบด้วยเซ็นเซอร์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และห้องสุญญากาศ นักเรียนมีตัวเลือกในการเลือกจากเงื่อนไขการกระตุ้นเมล็ดที่อธิบายไว้ข้างต้นสามแบบ

ในการทดลองทั้งหมด จะใช้เมล็ดพันธุ์ชนิดเดียวกันที่มีขนาดใกล้เคียงกัน ซึ่งเอื้อต่อการเปรียบเทียบผลลัพธ์

 

วัตถุประสงค์การเรียนรู้

• ทำความเข้าใจความพยายามทางวิทยาศาสตร์ผ่านการพัฒนาการทดลองที่มีการควบคุมและการตีความข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางชีววิทยา
• เชื่อมโยงการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ภายใต้เงื่อนไขการทดลองต่างๆ กับการหายใจของเซลล์ ซึ่งทำให้ระดับการจัดระเบียบของสสารแตกต่างกัน
• ระบุว่าการหายใจระดับเซลล์เป็นลักษณะสำคัญของสิ่งมีชีวิต และเข้าใจถึงความสำคัญของการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่เกิดขึ้น

สรุป

ห้องปฏิบัติการนี้ช่วยให้นักเรียนสามารถวัดความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ภายในห้องปิดสนิทซึ่งมีเมล็ดที่มีขนาดใกล้เคียงกัน นักเรียนสามารถเลือกระหว่างเงื่อนไขการทดลองที่แตกต่างกัน ได้แก่ เมล็ดที่แช่ไว้ก่อนหน้านี้ในน้ำกลั่นหรือในสารละลายกรดอะซิติกที่อุณหภูมิห้อง (24 ± 1)°C หรือเมล็ดที่ยังไม่ได้แช่ (ไม่ได้กระตุ้น)

 

เวอร์ชันของห้องปฏิบัติการนี้

ห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้จะแสดงกราฟเมื่อสิ้นสุดการทดลองแต่ละครั้ง และอนุญาตให้นักเรียนดาวน์โหลดข้อมูลในรูปแบบสเปรดชีต ช่วยให้นักเรียนวิเคราะห์ผลลัพธ์ได้โดยไม่จำเป็นต้องรวบรวมข้อมูลและสร้างกราฟด้วยตนเอง

มีห้องปฏิบัติการเวอร์ชันอื่น (การหายใจระดับเซลล์) ซึ่งไม่มีกราฟและข้อมูล ด้วยวิธีนี้ เพื่อวิเคราะห์ผลลัพธ์และได้ข้อสรุปที่ถูกต้อง นักเรียนจะต้องรวบรวมข้อมูลและสร้างกราฟด้วยตนเองจากการอ่านค่าเซ็นเซอร์แบบแยกส่วน เช่นเดียวกับที่พวกเขาจะทำในห้องปฏิบัติการภาคปฏิบัติแบบดั้งเดิม

 

การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในการหายใจของพืช

การหายใจระดับเซลล์เป็นหนึ่งในหน้าที่สำคัญที่เซลล์ทุกเซลล์ทำ โดยที่สารประกอบอินทรีย์ต่างๆ จะถูกย่อยสลายและพลังงานที่จำเป็นสำหรับกระบวนการอื่นๆ จะถูกปล่อยออกมา

การแลกเปลี่ยนก๊าซในระดับมหภาคเป็นหลักฐานของกระบวนการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่เกิดขึ้นในเซลล์ เมื่อมีออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกปล่อยออกมาเป็นผลพลอยได้จากการหายใจของเซลล์ การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์นี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำความเข้าใจการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตและผลที่ตามมาในระบบนิเวศ

 

การเปิดใช้งานเมล็ดพันธุ์

การซึมน้ำหรือการดูดซึมน้ำด้วยเมล็ดเป็นกระบวนการสำคัญในการกระตุ้นการเผาผลาญและทำลายการพักตัว จึงเป็นการเตรียมเมล็ดสำหรับการงอก ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นโดยการแช่เมล็ดในน้ำหรือสารละลายที่เป็นน้ำตามระยะเวลาที่กำหนด เช่น การแช่ในน้ำกลั่นหรือกรดอะซิติก ระยะเวลาและสภาวะของการดูดซึมส่งผลโดยตรงต่อการกระตุ้นการเผาผลาญของเมล็ดพืช ซึ่งสะท้อนให้เห็นในอัตราการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในระหว่างกระบวนการหายใจของเซลล์ อัตราการเผาผลาญอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสายพันธุ์และเงื่อนไขการแช่ที่เลือก

 

การทดลองและการตั้งค่า

อุปกรณ์ทดลองประกอบด้วยเซ็นเซอร์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และภาชนะปิดสนิท นักเรียนมีตัวเลือกในการเลือกจากเงื่อนไขการกระตุ้นเมล็ดที่อธิบายไว้ข้างต้นสามแบบ

ในการทดลองทั้งหมด จะใช้เมล็ดพันธุ์ชนิดเดียวกันที่มีขนาดใกล้เคียงกัน ซึ่งเอื้อต่อการเปรียบเทียบผลลัพธ์

 

วัตถุประสงค์การเรียนรู้

• ทำความเข้าใจความพยายามทางวิทยาศาสตร์ผ่านการพัฒนาการทดลองที่มีการควบคุมและการตีความข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางชีววิทยา
• เชื่อมโยงการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ภายใต้เงื่อนไขการทดลองต่างๆ กับการหายใจของเซลล์ ซึ่งทำให้ระดับการจัดระเบียบของสสารแตกต่างกัน
• ระบุว่าการหายใจระดับเซลล์เป็นลักษณะสำคัญของสิ่งมีชีวิต และเข้าใจถึงความสำคัญของการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่เกิดขึ้น

ปั๊มหอยโข่งถูกนำมาใช้ในหลายพื้นที่เพื่อขนส่งของเหลว พลังงานหมุนเวียนมักมาจากเครื่องยนต์หรือมอเตอร์ไฟฟ้า 

ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณจะสามารถเข้าถึงและควบคุมปั๊มดังกล่าวได้ ซึ่งติดตั้งอยู่ในวงจรที่สามารถกำหนดค่าได้ผ่านวาล์วหลายตัว วาล์วสามารถกำหนดค่าเป็นแบบอนุกรมหรือแบบขนานได้ ภายใต้การกำหนดค่าบางอย่าง อาจเป็นไปได้เช่นกันที่จะสังเกตผลกระทบของการเกิดโพรงอากาศ

กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมระบุว่า ในระบบโดดเดี่ยว โมเมนตัมรวมซึ่งเป็นปริมาณที่บอกสภาพการเคลื่อนที่จะคงที่

ในห้องปฏิบัติการระยะไกลนี้ คุณจะสามารถทำให้รถเข็นสองคันชนกันด้วยการชนกันแบบยืดหยุ่นหรือไม่ยืดหยุ่น และเปลี่ยนแปลงตัวแปรการทดลองบางอย่าง เช่น มวลของรถเข็น ดังนั้นคุณจะสามารถทดสอบเชิงทดลองได้ว่าโมเมนตัมทั้งหมดเปลี่ยนแปลงหรือไม่หลังจากการชน

สรุป

ห้องปฏิบัติการ Digital Trainer ได้รับการออกแบบสำหรับนักเรียนที่เริ่มต้นด้วยตรรกะดิจิทัล ตารางความจริง และพีชคณิตของบูล

ในระหว่างกิจกรรม นักเรียนจะเห็น Intel FPGA ที่ใช้ชุดตารางความจริงง่ายๆ นักเรียนสามารถโต้ตอบกับอุปกรณ์ FPGA เพื่อเปลี่ยนแปลงอินพุตไปยังระบบผ่านสวิตช์ และสังเกตเอาต์พุตผ่าน LED ความท้าทายคือการพิจารณาว่าตัวดำเนินการเชิงตรรกะใดที่ FPGA นำไปใช้ในแต่ละกรณี (เช่น AND, NAND...)

 

รายละเอียดเพิ่มเติม

กิจกรรมนี้ได้รับการออกแบบให้เรียบง่ายและตรงไปตรงมา แต่ในขณะเดียวกันก็สร้างการมีส่วนร่วมให้กับนักเรียนด้วย ได้รับการออกแบบในสไตล์เหมือนเกม และใช้ฮาร์ดแวร์จริง (FPGA) ด้วยวิธีนี้ ไม่เพียงมีประโยชน์ในการแนะนำและทำความคุ้นเคยกับตรรกะดิจิทัลเท่านั้น แต่ยังช่วยให้นักเรียนเริ่มมองเห็นการใช้ความรู้นั้นในอนาคต พร้อมทั้งทำความรู้จักอุปกรณ์ FPGA เบื้องต้น ซึ่งเป็นอุปกรณ์ประเภทเดียวกับที่ใช้ในอุตสาหกรรม

การโต้ตอบกับอุปกรณ์ FPGA ไม่ได้เพิ่มความซับซ้อน เนื่องจากนักเรียนไม่จำเป็นต้องตั้งโปรแกรมอุปกรณ์เหล่านั้น อุปกรณ์ได้รับการกำหนดค่าตรรกะแบบกล่องดำไว้แล้ว (ซึ่งเป็นจุดสำคัญของกิจกรรม)

เดิมทีห้องปฏิบัติการนี้มีพื้นฐานมาจากกิจกรรมที่ Intel Corporation จัดขึ้นเป็นประจำในการสัมมนา ทั้งแบบลงมือปฏิบัติจริงและระยะไกล โดยใช้ Intel DE1-SoC, Intel DE2-115 หรือ FPGA ประเภทอื่นๆ

สรุป

สำหรับการทดลองกับวงจรแอนะล็อก คุณจะสามารถเข้าถึงห้องปฏิบัติการอิเล็กทรอนิกส์ของคุณเองได้ด้วยเครื่องมือนี้ ด้วยอินเทอร์เฟซแบบโต้ตอบ คุณสามารถใช้บอร์ดต้นแบบเพื่อเชื่อมต่อส่วนประกอบและสายไฟได้ คุณยังสามารถเชื่อมต่อและกำหนดค่าเครื่องกำเนิดฟังก์ชันและแหล่งจ่ายไฟได้ เมื่อออกแบบวงจรแล้ว คุณยังสามารถทำการวัดโดยใช้มัลติมิเตอร์หรือออสซิลโลสโคปได้ ทั้งวงจรและการวัดถูกสร้างขึ้นและนำไปใช้จริง นี่ไม่ใช่การจำลอง ระบบที่ใช้รีเลย์จะเชื่อมต่อส่วนประกอบตามที่คุณกำหนดไว้ ส่งผลให้เกิดสัญญาณจริงและ การวัด มีประโยชน์สำหรับกิจกรรมในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบแอนะล็อก เช่น กฎของโอห์ม กฎของเคอร์ชอฟ การแสดงคุณลักษณะของส่วนประกอบ การเรียนรู้เกี่ยวกับเครื่องมือวัด ประเภทของวงจร ฯลฯ

 

การใช้และเครื่องมือ

LabsLand Electronics Lab มีประสิทธิภาพมากและมีพื้นฐานมาจากอินเทอร์เฟซแบบโต้ตอบที่มีรูปลักษณ์เสมือนจริง เช่นเดียวกับในห้องปฏิบัติการอิเล็กทรอนิกส์แบบแอนะล็อกแบบดั้งเดิม นักเรียนสามารถเข้าถึงและควบคุมชุดเครื่องมือต่างๆ ดังต่อไปนี้: บอร์ดต้นแบบ เครื่องกำเนิดฟังก์ชัน แหล่งจ่ายไฟ มัลติมิเตอร์ ออสซิลโลสโคป พวกเขายังสามารถเข้าถึงถาดส่วนประกอบซึ่งสามารถรวมเข้ากับวงจรได้

องค์ประกอบหลักคือบอร์ดต้นแบบ นักเรียนมักจะเริ่มต้นด้วยการสร้างวงจรที่นี่ ในการสร้างวงจร ส่วนประกอบต่างๆ จะถูกลากจากถาด (ที่ด้านบนของหน้าจอ) ไปยังบอร์ดต้นแบบ และจะเชื่อมต่อกันโดยใช้สายไฟ ซึ่งสามารถเข้าถึงได้ผ่านแถบเครื่องมือด้านขวาบน อินเทอร์เฟซเป็นแบบโต้ตอบได้มาก ทำให้คุณสามารถเพิ่ม ย้าย และลบส่วนประกอบและสายไฟได้อย่างอิสระ

ระบบยังช่วยให้คุณสามารถโหลดและบันทึกวงจรที่ออกแบบไว้แล้วได้ คุณลักษณะนี้จะช่วยให้คุณใช้วงจรที่ซับซ้อนเป็นจุดเริ่มต้นได้หากกิจกรรมได้รับการออกแบบในลักษณะนั้น หรือบันทึกวงจรไว้หรือส่งเมื่อสิ้นสุดกิจกรรม

จากบอร์ดต้นแบบ คุณจะเห็นขั้วต่อหลายตัวที่ด้านข้าง ซึ่งเชื่อมต่อวงจรกับเครื่องมือส่วนที่เหลือได้อย่างแม่นยำ ป้ายบนขั้วต่อเหล่านี้ค่อนข้างสื่อความหมาย แต่ตัวอย่างเช่น ขั้วต่อที่ด้านบนซ้ายซึ่งจัดกลุ่มเป็น "แหล่งจ่ายไฟ DC" โดยมีข้อความว่า +5V, GND, -5V เชื่อมต่อวงจรเข้ากับแหล่งจ่ายไฟ

หากต้องการสังเกตและกำหนดค่าเครื่องมือ เพียงเลือกจากเมนูด้านล่าง ตัวอย่างเช่นโดยการคลิกที่ "แหล่งจ่ายไฟ DC" เราจะเข้าถึงแหล่งจ่ายไฟ เราสามารถดำเนินการควบคุมส่วนใหญ่ได้ และจะมีผลโดยตรงต่อวงจรและการวัด (สมมติว่าเราเชื่อมต่อวงจรอย่างถูกต้อง)

เมื่อเราออกแบบและสร้างวงจรอย่างถูกต้อง และกำหนดค่าเครื่องมือแล้ว เพื่อทำการวัด เราจะกดปุ่ม "ทำการวัด" ที่มุมขวาล่าง หากวงจรได้รับการออกแบบอย่างถูกต้อง หลังจากเวลาผ่านไปสั้นๆ เราจะเห็นผลการวัดในเครื่องมือ หากเราทำผิดพลาดหรือไม่สามารถสร้างวงจรได้ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัยหรือเพราะไม่รองรับ เราจะเห็นข้อความแสดงข้อผิดพลาด

เมื่อทำการวัดวงจร เราจะเห็นรูปถ่ายแบบเรียลไทม์ของอุปกรณ์สองภาพใต้อินเทอร์เฟซในขณะที่ทำการวัด ในช่วงเวลาที่ผ่านไป วงจรจะถูกกำหนดค่าทางกายภาพโดยใช้รีเลย์ บางครั้งสามารถสังเกตสถานะได้ผ่านไฟ LED แสดงสถานะ

 

แคตตาล็อกวงจร

คุณลักษณะสำคัญของ Electronics Lab ของ LabsLand คือไม่ใช่การจำลอง วงจรถูกสร้างขึ้นอย่างแท้จริงโดยใช้รีเลย์ ส่วนประกอบทั้งหมดที่รวมอยู่ในวงจร (ตัวต้านทาน ไดโอด ตัวเก็บประจุ...) เป็นของจริง และการวัดจะดำเนินการโดยใช้เครื่องมือจริง สิ่งนี้ทำให้เป็นห้องปฏิบัติการที่สมจริงและทรงพลังอย่างยิ่ง แต่ในขณะเดียวกัน ก็เกี่ยวข้องกับข้อจำกัดบางอย่างที่หลีกเลี่ยงไม่ได้

ในการเริ่มต้น ห้องปฏิบัติการจะต้องสนับสนุน (รวมทางกายภาพ) ส่วนประกอบเฉพาะที่จะใช้ คุณสามารถดูได้ว่าส่วนประกอบใดบ้างที่รวมอยู่ในถาดส่วนประกอบ นอกจากนี้ หากคุณต้องการใช้ส่วนประกอบประเภทเดียวกันมากกว่าหนึ่งรายการ ระบบจะต้องมีจำนวนที่เพียงพอ นอกจากนี้เพื่อความปลอดภัย ระบบยังได้รับการออกแบบไม่ให้มีการเชื่อมต่อโครงข่ายใดๆ ทั้งสิ้น ไม่สามารถสร้างการลัดวงจรหรือวงจรที่จะเกินกำลังที่ส่วนประกอบรองรับได้ วงจรที่ไม่ได้รับการรับรองด้านความปลอดภัยก็ไม่สามารถสร้างได้

ด้วยเหตุนี้ เพื่อให้สามารถออกแบบกิจกรรมในชั้นเรียนและใช้ห้องปฏิบัติการอิเล็กทรอนิกส์เชิงปฏิบัติในทางปฏิบัติได้ เราจึงจัดเตรียมและแนะนำให้ใช้ Circuit Catalog ที่เราจัดเตรียมไว้ให้ แค็ตตาล็อกวงจร LabsLand แสดงรายการวงจรชุดใหญ่ที่เรารับประกันว่าสามารถสร้างและใช้งานได้อย่างปลอดภัย และมักจะมีประโยชน์ในหลักสูตรต่างๆ ที่ใช้ห้องปฏิบัติการอิเล็กทรอนิกส์

ด้วยการออกแบบกิจกรรมของชั้นเรียนรอบวงจรจากแค็ตตาล็อก เราจะหลีกเลี่ยงปัญหาที่อาจเกิดขึ้นจากการไม่รองรับวงจรตามอำเภอใจ ไม่ว่าจะเนื่องมาจากปัญหาด้านความปลอดภัย ความพร้อมใช้งานของส่วนประกอบ หรือเพียงเพราะไม่สามารถตรวจสอบได้ว่าจะสร้างได้หรือไม่

คุณสามารถเข้าถึงแคตตาล็อกผ่านลิงค์นี้: https://labsland.com/pub/docs/experiments/hive/en/index.html และยังแสดงอยู่ในส่วนเนื้อหาด้วย

แค็ตตาล็อกประกอบด้วยส่วนต่างๆ ที่มีวงจรสำหรับ:

• ตัวต้านทาน
• ไดโอด
• วงจรอาร์ซี
• วงจร RLC
• เครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการ
• ทรานซิสเตอร์

เรากำลังขยายแคตตาล็อกอย่างต่อเนื่อง หากคุณสนใจวงจรประเภทใดที่คุณเชื่อว่าอาจมีประโยชน์ อย่าลังเลที่จะติดต่อเรา แม้ว่าเราไม่สามารถรับประกันได้ว่าจะเพิ่มข้อมูลดังกล่าว แต่เราสามารถวิเคราะห์และอาจรวมไว้ในการแก้ไขในอนาคต

 

การดำเนินงานภายใน

LabsLand Electronics Laboratory ประกอบด้วย "ไฮฟ์" หลายแห่งที่กระจายอยู่ในสถาบันต่างๆ ทั่วโลก โดยทำงานเป็น "คลัสเตอร์" เพื่อจัดเตรียมวงจรและการวัดผลให้กับผู้ใช้

เมื่อออกแบบวงจร วงจรไม่ได้ถูกสร้างขึ้นทางกายภาพ และจะไม่มีการวัดค่าจนกว่าจะกดปุ่ม ทำการวัด ในขณะนั้น มีการกำหนดโหนดแบบกระจายตัวใดตัวหนึ่ง ซึ่งจะสร้างวงจรทันที ทำการวัดที่จำเป็น และส่งกลับผลลัพธ์ โหนดเฉพาะที่ทำการวัดสามารถสังเกตได้ในส่วนต่อประสานผ่านภาพถ่ายแบบเรียลไทม์สองภาพ การวัดแต่ละครั้งสามารถกำหนดเส้นทางไปยังโหนดที่แตกต่างกันได้ ด้วยเหตุนี้บางครั้งคุณจะเห็นภาพและผู้ให้บริการของการวัดครั้งล่าสุดแตกต่างกันไปบ่อยครั้งหากทำการวัดหลายครั้ง

ภายใน แต่ละโหนดจะเป็นกล่องที่ประกอบด้วยเครื่องมือหลายอย่างและบอร์ดหลายตัวที่ออกแบบโดย LabsLand พร้อมด้วยรีเลย์และส่วนประกอบที่จะสร้างวงจร เอกสาร "เอกสารอ้างอิงโหนดไฮฟ์" อธิบายรายละเอียดการทำงานภายในของโหนด ตลอดจนวัตถุประสงค์ของบอร์ดภายในแต่ละประเภท

โหนดได้รับการออกแบบเพื่อให้สถาบันที่โฮสต์โหนดสามารถเพิ่มวงจรใหม่ได้หากต้องการและปรับแต่งได้ นี่คือรายละเอียดในคู่มือด้วย

 

อุปกรณ์

อุปกรณ์สำหรับห้องปฏิบัติการนี้ (เช่น โหนดที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้) ได้รับการออกแบบโดย LabsLand และมีวางจำหน่ายเพื่อนำไปใช้ในสถาบันต่างๆ สถาบันต่างๆ โดยการซื้อและปรับใช้อุปกรณ์ในโรงงานของตนเอง จะได้รับสิทธิประโยชน์ต่างๆ ในหมู่พวกเขาความสามารถในการดำเนินการวิจัยโดยใช้พวกเขาและความสามารถในการสร้างและปรับแต่งวงจร

สำหรับข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการซื้อฮาร์ดแวร์ คุณสามารถเยี่ยมชมหน้าของเรา: https://labsland.com/en/hardware

 

การประยุกต์ใช้ในการศึกษาระดับมัธยมศึกษาและมหาวิทยาลัย

LabsLand Electronics Laboratory เป็นทรัพยากรทางการศึกษาที่มีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาระดับมัธยมศึกษาและมหาวิทยาลัย

ห้องปฏิบัติการนี้เป็นแพลตฟอร์มที่ปลอดภัยและโต้ตอบได้สำหรับการสำรวจพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบแอนะล็อก นักเรียนสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับแนวคิดพื้นฐาน เช่น กฎของโอห์ม และกฎของเคอร์ชอฟ ผ่านการทดลองกับวงจรจริง ซึ่งเป็นสิ่งที่โดยปกติแล้วจะถูกจำกัดหรือแม้กระทั่งอยู่นอกขอบเขต พวกเขายังสามารถได้รับประสบการณ์ตรงเกี่ยวกับเครื่องมือในห้องปฏิบัติการ เช่น ออสซิลโลสโคปและมัลติมิเตอร์ ซึ่งจำเป็นในด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

ห้องปฏิบัติการสามารถใช้เพื่อเสริมและขยายแนวคิดที่แนะนำในชั้นเรียนอิเล็กทรอนิกส์ และทดลองกับส่วนประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น ออปแอมป์และทรานซิสเตอร์ และออกแบบวงจรของตนเองสำหรับการวิเคราะห์และการจำลอง

ความเป็นกรดของดินสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากกระบวนการต่างๆ ที่ส่งเสริมการลดค่า pH กระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติหรือโดยการกระทำของมนุษย์ แหล่งที่มาหลักของความเป็นกรดของดินมีความเกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนไอออน (H+) และอะลูมิเนียมไอออน (Al+3) ในสารละลายของดิน ความเป็นกรดที่แลกเปลี่ยนได้ถูกกำหนดโดยการใช้สารละลายเกลือที่เป็นกลาง เช่น โพแทสเซียมคลอไรด์ (KCl) ไอออนของกรด (อะลูมิเนียมและไฮโดรเนียม) ที่อยู่ในเศษคอลลอยด์ของดิน ซึ่งมีไอออนแทนที่ (K+) ทำให้ไอออนเหล่านั้นเข้าสู่สารละลายในดิน หลังจากนั้น สารละลายนั้นจะถูกไตเตรทด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่มีความเข้มข้นที่แน่นอนเพื่อไปยังจุดยุติของปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางโดยใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเป็นตัวบ่งชี้

สรุป

ห้องปฏิบัติการ Multi-Phase Flowloop ช่วยให้คุณสามารถทำการทดลองเพื่อแสดงภาพรูปแบบการไหลของระบบหลายเฟสที่เกิดขึ้นในท่อผลิตในสถานการณ์การไหลจริง ด้วยการเปลี่ยนแปลงของอัตราการไหลของน้ำและมุมของท่อ คุณสามารถสังเกตการก่อตัวของรูปแบบการไหลหรือ "เศษวัสดุ" ที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับค่าที่เลือก

 

รายละเอียดเพิ่มเติม

ระบบหลายเฟสพบได้ในอุตสาหกรรมหลายประเภท รวมถึงอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ การคาดการณ์และการกำหนดรูปแบบการไหลในท่อการผลิตมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากสิ่งนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับการปรับประสิทธิภาพของการผลิตให้เหมาะสม

ส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอน น้ำ ตะกอน และก๊าซที่พบในแหล่งกักเก็บจะแสดงพฤติกรรมที่แตกต่างกันระหว่างการขนส่งขึ้นสู่ผิวดิน การคาดการณ์พฤติกรรมดังกล่าวช่วยให้มีความเข้าใจที่ดีขึ้นในการเลือกเครื่องจักรปั๊มและการตั้งค่าท่อส่งที่เพียงพอเพื่อการขนส่งที่ประสบความสำเร็จไปยังโรงงานแปรรูปขั้นสุดท้าย หน่วยทดสอบ Flowloop แบบหลายเฟสช่วยให้คาดการณ์ได้ดีขึ้นว่าระบบแบบหลายเฟสมีพฤติกรรมอย่างไรในชีวิตจริงเพื่อการตรวจสอบต่อไป สิ่งนี้ช่วยให้ผู้ใช้เข้าใจและเห็นภาพได้ดีขึ้นว่าการขนส่งแบบหลายเฟสตอบสนองต่ออัตราการผลิตและสัดส่วนของส่วนผสมที่เปลี่ยนแปลงอย่างไร

 

 

• ส่วนทดสอบเป็นท่อ Plexiglas ตรงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในโปร่งใส 0.04 ม. (1) ซึ่งมีความยาว 6 ม.
• ท่อนี้รองรับด้วยแม่แรงสกรูไฮดรอลิก (2) และคานเหล็กคาร์บอน ระบบสามารถเอียงได้สูงสุด 90 องศาจากระดับพื้นดินในแนวนอน
• ปั๊มหอยโข่งสแตนเลส (3) ที่เชื่อมต่อกับถังหลัก (4) จ่ายน้ำให้กับระบบ ติดตั้งเครื่องวัดอัตราการไหลแบบเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและด้วยความเร็วการหมุนของปั๊ม ทำให้สามารถปรับอัตราการไหลของน้ำให้เป็นค่าที่ต้องการได้
• เพื่อพัฒนารูปแบบการไหลของเฟสต่างๆ สามารถฉีดอากาศเข้าไปในกระแสน้ำผ่านเครื่องผสมอากาศ-น้ำ (5)
• กรวยป้อนวัสดุ (6) ที่ติดตั้งเหนือถังน้ำ ใช้ป้อนอีกเฟสหนึ่งซึ่งแทนตะกอนของแข็ง
• กล้องความเร็วสูง (7) ที่ติดตั้งอยู่ที่ท่อเพล็กซิกลาสจะบันทึกการไหล

ห้องปฏิบัติการ Multi-Phase Flowloop ช่วยให้คุณสามารถทำการทดลองเพื่อแสดงภาพรูปแบบการไหลของระบบหลายเฟสที่เกิดขึ้นในท่อผลิตในสถานการณ์การไหลจริง ด้วยการเปลี่ยนแปลงของอัตราการไหลของน้ำและมุมของท่อ คุณสามารถสังเกตการก่อตัวของรูปแบบการไหลหรือ "เศษวัสดุ" ที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับค่าที่เลือก

เรียนรู้การออกแบบฮาร์ดแวร์ด้วย FPGA จริง!

ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณสามารถเรียนรู้วิธีการเขียนโปรแกรมโดยใช้ภาษาการออกแบบฮาร์ดแวร์สองภาษา ได้แก่ VHDL หรือ Verilog และทดสอบโค้ดของคุณในบอร์ดที่มีอยู่หลายบอร์ดของเรา FPGA ทุกตัวมีชุดส่วนประกอบอยู่แล้ว เช่น LED 10 ดวง จอแสดงผลแบบ 7 ส่วน 6 หลัก หรือสัญญาณนาฬิกาหลายชุด นอกจากนี้ คุณจะสามารถเข้าถึงสวิตช์เสมือน 10 ตัวและปุ่มเสมือน 4 ปุ่มที่คุณสามารถใช้ในการออกแบบของคุณและคุณจะเห็นเมื่อโต้ตอบกับฮาร์ดแวร์จริง

เมื่อใดก็ตามที่คุณสังเคราะห์โค้ด คุณจะถูกกำหนดให้กับบอร์ดเฉพาะ (เช่น Terasic DE2-115 หรือ Terasic DE1-SoC หรืออื่นๆ) และคุณจะสามารถส่งโค้ดของคุณไปยังบอร์ดที่มีอยู่ และเพื่อเปิดและปิดสวิตช์หรือกดปุ่ม และดูว่าการออกแบบของคุณทำงานอย่างไร บอร์ดนี้อยู่ในมหาวิทยาลัยต่างๆ ดังที่คุณเห็นเมื่อใช้บอร์ดแต่ละบอร์ด

ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณไม่จำเป็นต้องติดตั้งซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์ใดๆ ในคอมพิวเตอร์ แท็บเล็ต หรือโทรศัพท์ของคุณ

สรุป

ห้องปฏิบัติการระยะไกลเป็นวิธีที่สะดวกสำหรับโรงเรียนและมหาวิทยาลัยในการทำการทดลองเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงและการอนุรักษ์พลังงาน นักเรียนสามารถเลือกวัตถุต่างๆ ที่มีมวลต่างกันแล้วปล่อยโดยใช้สวิตช์ไฟฟ้า อุปกรณ์รับสัญญาณจะวัดเวลาที่วัตถุตกลงมา ช่วยให้นักเรียนทดลองคำนวณแรงโน้มถ่วงและทำการทดลองอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับวัตถุที่ตกลงอย่างอิสระได้ ห้องปฏิบัติการมีกิจกรรมหลากหลายระดับทำให้เหมาะสำหรับนักเรียนทุกระดับความสามารถ ด้วยการใช้ห้องปฏิบัติการระยะไกล นักเรียนจะได้เรียนรู้เชิงลึกมากขึ้น ทำความเข้าใจแนวคิดพื้นฐานเหล่านี้ในวิชาฟิสิกส์

การตกอย่างอิสระ

การตกอย่างอิสระเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียว สิ่งนี้สามารถสังเกตได้โดยการปล่อยวัตถุลงมาจากความสูงระดับหนึ่งแล้วสังเกตวัตถุเคลื่อนที่ลงสู่พื้นด้วยความเร่งคงที่ ในโรงเรียนและมหาวิทยาลัย การทดลองตกอย่างอิสระมักใช้เพื่อช่วยให้นักเรียนเข้าใจและสำรวจแนวคิดพื้นฐานของแรงโน้มถ่วงและการอนุรักษ์พลังงาน การทดลองเหล่านี้โดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการปล่อยวัตถุจากความสูงที่ทราบและใช้อุปกรณ์รับเพื่อวัดเวลาที่ตก ช่วยให้นักเรียนคำนวณความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงและทำการทดลองอื่นที่เกี่ยวข้องกับวัตถุที่ตกลงอย่างอิสระ การทำการทดลองเหล่านี้ช่วยให้นักเรียนมีความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับหลักการทางกายภาพที่ควบคุมการตกอย่างอิสระและวิธีนำไปใช้กับสถานการณ์ในโลกแห่งความเป็นจริง

ในการทดลองตกอย่างอิสระ นักเรียนสามารถวัดความสูงเริ่มต้นของวัตถุที่ตกลงมาและเวลาที่ใช้เพื่อไปถึงพื้นได้อย่างรอบคอบ ช่วยให้พวกเขาสามารถคำนวณความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงได้ นักเรียนยังสามารถทดลองกับวัตถุต่างๆ ที่มีมวลต่างกันเพื่อดูว่าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรตามมวลของวัตถุ นอกจากจะช่วยให้นักเรียนเข้าใจหลักการพื้นฐานของแรงโน้มถ่วงและการอนุรักษ์พลังงานแล้ว การทดลองตกอย่างอิสระยังสามารถใช้เพื่อสำรวจแนวคิดขั้นสูงในวิชาฟิสิกส์อีกด้วย เช่น นักเรียนสามารถทดลองกับวัตถุที่มี รูปร่างและความหนาแน่นที่แตกต่างกันเพื่อดูว่าปัจจัยเหล่านี้ส่งผลต่ออัตราการตกอย่างอิสระอย่างไร พวกเขายังสามารถใช้ผลการทดลองเพื่อคาดการณ์การเคลื่อนที่ของวัตถุในสถานการณ์จริง เช่น การเคลื่อนที่ของนักดิ่งพสุธาหรือดาวเทียมในวงโคจรรอบโลก โดยรวมแล้ว การทดลองตกอย่างอิสระเป็นวิธีที่น่าสนใจและมีประสิทธิภาพสำหรับนักเรียนในการเรียนรู้เกี่ยวกับหลักการพื้นฐานของฟิสิกส์

บูรณาการในหลักสูตรฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์กายภาพ

โดยทั่วไปการทดลองตกอย่างอิสระจะรวมอยู่ในหลักสูตรทั้งในระดับมหาวิทยาลัยและโรงเรียนที่เน้นวิชาฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์กายภาพ ในระดับมหาวิทยาลัย การทดลองการตกอย่างอิสระมักรวมอยู่ในหลักสูตรฟิสิกส์เบื้องต้น เช่นเดียวกับหลักสูตรขั้นสูงที่เน้นเรื่องกลศาสตร์ แรงโน้มถ่วง และหัวข้ออื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง ในระดับโรงเรียน การทดลองตกอย่างอิสระมักจะรวมอยู่ในหลักสูตรวิทยาศาสตร์กายภาพระดับมัธยมศึกษาตอนต้นและมัธยมปลาย ซึ่งสามารถช่วยนักเรียนพัฒนาความเข้าใจเกี่ยวกับแนวคิดและหลักการทางวิทยาศาสตร์กายภาพที่สำคัญ เช่น แรง การเคลื่อนไหว พลังงาน และ โมเมนตัม การทดลองเหล่านี้อาจรวมอยู่ในหลักสูตรขั้นสูง เช่น ฟิสิกส์โรงเรียนมัธยม หรือหลักสูตรฟิสิกส์ระดับวิทยาลัยสำหรับวิชาเอกที่ไม่ใช่ฟิสิกส์

วัตถุประสงค์การเรียนรู้โดยทั่วไป

วัตถุประสงค์การเรียนรู้โดยทั่วไปของห้องปฏิบัติการตกอย่างอิสระสำหรับระดับโรงเรียนและมหาวิทยาลัยมีดังนี้:

1. พัฒนาความเข้าใจแนวคิดและหลักการทางวิทยาศาสตร์กายภาพที่สำคัญ เช่น แรง การเคลื่อนไหว พลังงาน และโมเมนตัม การตกอย่างอิสระเป็นแนวคิดหลักในการศึกษาการเคลื่อนที่และผลกระทบของแรงโน้มถ่วง และเกี่ยวข้องกับแนวคิดและหลักการทางวิทยาศาสตร์กายภาพเหล่านี้
2. ใช้แนวคิดและหลักการทางวิทยาศาสตร์กายภาพกับสถานการณ์ในโลกแห่งความเป็นจริงโดยใช้อุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกในห้องปฏิบัติการ แนวคิดเรื่องการตกอย่างอิสระมีความเกี่ยวข้องกับสถานการณ์ในโลกแห่งความเป็นจริงที่หลากหลาย และสามารถศึกษาได้โดยใช้อุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกในห้องปฏิบัติการ
3. รับประสบการณ์ตรงในการทำการทดลองและวิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้อุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกพิเศษ การทดลองตกอย่างอิสระสามารถให้ประสบการณ์จริงแก่นักเรียนในการทำการทดลองและการวิเคราะห์ข้อมูล
4. เรียนรู้วิธีการออกแบบและดำเนินการทดลองโดยใช้อุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกในห้องปฏิบัติการ การทดลองตกอย่างอิสระสามารถช่วยให้นักเรียนเรียนรู้วิธีการออกแบบและดำเนินการทดลอง
5. เรียนรู้วิธีควบคุมตัวแปรและรวบรวมข้อมูลโดยใช้อุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกพิเศษ ในการทดลองตกอย่างอิสระ นักเรียนสามารถเรียนรู้วิธีควบคุมตัวแปรและรวบรวมข้อมูล
6. ใช้ข้อมูลที่รวบรวมเพื่อสรุปและคาดการณ์ ข้อมูลที่รวบรวมจากการทดลองตกอย่างอิสระสามารถนำมาใช้ในการสรุปและคาดการณ์เกี่ยวกับผลกระทบของแรงโน้มถ่วงต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุได้
7. พัฒนาทักษะการคิดอย่างมีวิจารณญาณและการแก้ปัญหาผ่านการใช้อุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกในห้องปฏิบัติการ การทดลองตกอย่างอิสระสามารถช่วยให้นักเรียนพัฒนาการคิดอย่างมีวิจารณญาณและทักษะการแก้ปัญหา
8. ชื่นชมความสำคัญของการสอบถามทางวิทยาศาสตร์และวิธีการทางวิทยาศาสตร์ และบทบาทของเทคโนโลยีในการพัฒนาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ การทดลองตกอย่างอิสระสามารถช่วยให้นักเรียนเห็นความสำคัญของการซักถามทางวิทยาศาสตร์และบทบาทของเทคโนโลยีในการพัฒนาความรู้ทางวิทยาศาสตร์

กฎของเกย์-ลุสซักช่วยให้เราสามารถศึกษาพฤติกรรมของก๊าซได้ และมักมีการศึกษาในสาขาฟิสิกส์และเคมี โดยเชื่อมโยงความดันของก๊าซกับอุณหภูมิ ในขณะที่พารามิเตอร์อื่นๆ เช่น ปริมาตรและปริมาณยังคงที่

มีหลายวิธีในการตรวจสอบกฎของเกย์-ลุสซัก ในการทดลองนี้ เราจะตรวจสอบว่าความดันเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิสำหรับก๊าซในปริมาณที่กำหนด

เรียนรู้การออกแบบฮาร์ดแวร์ด้วย FPGA โดยใช้ Terasic DE1-SoC!

ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณสามารถเรียนรู้วิธีการเขียนโปรแกรมโดยใช้ภาษาการออกแบบฮาร์ดแวร์สองภาษา: VHDL หรือ Verilog และทดสอบโค้ดของคุณใน Terasic DE1-SoC FPGA จริง FPGA มีชุดส่วนประกอบอยู่แล้ว เช่น LED สีแดง 10 ดวง จอแสดงผลแบบ 7 ส่วน 6 หลัก หรือสัญญาณนาฬิกาหลายชุด นอกจากนี้ คุณจะสามารถเข้าถึงสวิตช์เสมือน 10 ตัวและปุ่มเสมือน 4 ปุ่มที่คุณสามารถใช้ในการออกแบบของคุณและคุณจะเห็นเมื่อโต้ตอบกับฮาร์ดแวร์จริง ด้วยวิธีนี้ คุณจะสามารถเปิดและปิดสวิตช์หรือกดปุ่มและดูลักษณะการทำงานของการออกแบบของคุณได้ บอร์ดตั้งอยู่ในมหาวิทยาลัยต่าง ๆ ดังที่คุณจะเห็นเมื่อใช้งานแต่ละบอร์ด

ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณไม่จำเป็นต้องติดตั้งซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์ใดๆ ในคอมพิวเตอร์ แท็บเล็ต หรือโทรศัพท์ของคุณ

เรียนรู้การออกแบบฮาร์ดแวร์ด้วย FPGA โดยใช้ Terasic DE1-SoC!

ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณสามารถเรียนรู้วิธีการเขียนโปรแกรมโดยใช้ภาษาการออกแบบฮาร์ดแวร์สองภาษา: VHDL หรือ Verilog และทดสอบโค้ดของคุณใน Terasic DE1-SoC FPGA จริง FPGA มีชุดส่วนประกอบอยู่แล้ว เช่น LED สีแดง 10 ดวง จอแสดงผลแบบ 7 ส่วน 6 หลัก หรือสัญญาณนาฬิกาหลายชุด นอกจากนี้ คุณจะสามารถเข้าถึงสวิตช์เสมือน 10 ตัวและปุ่มเสมือน 4 ปุ่มที่คุณสามารถใช้ในการออกแบบของคุณและคุณจะเห็นเมื่อโต้ตอบกับฮาร์ดแวร์จริง ด้วยวิธีนี้ คุณจะสามารถเปิดและปิดสวิตช์หรือกดปุ่มและดูลักษณะการทำงานของการออกแบบของคุณได้ บอร์ดตั้งอยู่ในมหาวิทยาลัยต่าง ๆ ดังที่คุณจะเห็นเมื่อใช้งานแต่ละบอร์ด

ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณไม่จำเป็นต้องติดตั้งซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์ใดๆ ในคอมพิวเตอร์ แท็บเล็ต หรือโทรศัพท์ของคุณ

เรียนรู้การออกแบบฮาร์ดแวร์ด้วย FPGA โดยใช้ Terasic DE2-115!

ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณสามารถเรียนรู้วิธีการเขียนโปรแกรมโดยใช้ภาษาการออกแบบฮาร์ดแวร์สองภาษา: VHDL หรือ Verilog และทดสอบโค้ดของคุณใน Terasic DE2-115 FPGA จริง FPGA มีชุดส่วนประกอบต่างๆ ติดตั้งไว้แล้ว เช่น LED สีแดง 18 ดวง, LED สีเขียว 9 ดวง, จอแสดงผลแบบ 7 ส่วน 8 หลัก และสัญญาณนาฬิกาหลายชุด นอกจากนี้ คุณจะสามารถเข้าถึงสวิตช์เสมือน 18 ตัวและปุ่มเสมือน 4 ปุ่มที่คุณสามารถใช้ในการออกแบบของคุณและคุณจะเห็นเมื่อโต้ตอบกับฮาร์ดแวร์จริง ด้วยวิธีนี้ คุณจะสามารถเปิดและปิดสวิตช์หรือกดปุ่มและดูลักษณะการทำงานของการออกแบบของคุณได้ บอร์ดตั้งอยู่ในมหาวิทยาลัยต่าง ๆ ดังที่คุณจะเห็นเมื่อใช้งานแต่ละบอร์ด

ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณไม่จำเป็นต้องติดตั้งซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์ใดๆ ในคอมพิวเตอร์ แท็บเล็ต หรือโทรศัพท์ของคุณ

เรียนรู้การออกแบบฮาร์ดแวร์ด้วย FPGA โดยใช้ Terasic DE2-115!

ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณสามารถเรียนรู้วิธีการเขียนโปรแกรมโดยใช้ภาษาการออกแบบฮาร์ดแวร์สองภาษา: VHDL หรือ Verilog และทดสอบโค้ดของคุณใน Terasic DE2-115 FPGA จริง FPGA มีชุดส่วนประกอบอยู่แล้ว เช่น LED, จอแสดงผล 7 ส่วน หรือสัญญาณนาฬิกาหลายชุด นอกจากนี้ คุณจะสามารถเข้าถึงสวิตช์เสมือน 18 ตัวและปุ่มเสมือน 4 ปุ่มที่คุณสามารถใช้ในการออกแบบของคุณและคุณจะเห็นเมื่อโต้ตอบกับฮาร์ดแวร์จริง ด้วยวิธีนี้ คุณจะสามารถเปิดและปิดสวิตช์หรือกดปุ่มและดูลักษณะการทำงานของการออกแบบของคุณได้ บอร์ดนี้อยู่ในมหาวิทยาลัยต่างๆ เช่นเดียวกับคุณ จะเห็นเมื่อใช้แต่ละบอร์ด

ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณไม่จำเป็นต้องติดตั้งซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์ใดๆ ในคอมพิวเตอร์ แท็บเล็ต หรือโทรศัพท์ของคุณ

ผ่านห้องปฏิบัติการระยะไกลนี้ คุณสามารถทดลองกฎข้อที่สองของนิวตันในระบบที่ให้คุณสังเกตและวิเคราะห์พฤติกรรมของลูกบอลที่เคลื่อนที่ไปตามระนาบเอียงหรือในการตกอย่างอิสระ พารามิเตอร์ที่ต้องวิเคราะห์ ได้แก่ เวลา ความเร็ว และความเร่งของลูกบอลระหว่างการตก ผู้ใช้สามารถกำหนดมุมเอียงได้ โดยสูงถึง 90 องศา และช่วยให้สัมผัสประสบการณ์การตกอย่างอิสระได้ ตรวจสอบว่าลูกบอลกลิ้งขณะเดินทางบนระนาบเอียงหรือเพียงเคลื่อนลงระนาบเท่านั้น จะขึ้นอยู่กับมุมเอียงที่กำหนดไว้หรือไม่? ทดสอบเลย!

อุปกรณ์นี้ช่วยให้คุณได้รับการวัดสภาพแสงของพื้นที่อาคารที่ใช้งานจริงแบบเรียลไทม์ และเสนอทางเลือกอื่นด้วยผลลัพธ์ที่ได้

เข้าถึงรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีใช้อุปกรณ์นี้ในระดับมืออาชีพ!

สรุป

ห้องปฏิบัติการนี้อำนวยความสะดวกในการทดลองสนามแม่เหล็กด้วยกระแสคงที่ในตัวนำตรง ซึ่งสามารถปรับความเข้มได้ เซ็นเซอร์ฮอลล์แบบเคลื่อนย้ายได้จะวัดขนาดของสนามในระยะทางต่างๆ ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ นักเรียนจะบันทึกข้อมูลด้วยตนเอง

 

เวอร์ชันของห้องปฏิบัติการ

ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ จะไม่รวมกราฟและไม่อนุญาตให้นักเรียนดาวน์โหลดข้อมูล นักเรียนจะต้องรวบรวมข้อมูลจากการอ่านค่าของเซ็นเซอร์และระยะห่างจากตัวนำแทน ซึ่งคล้ายกับการทดลองเชิงปฏิบัติแบบดั้งเดิม ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถสร้างกราฟของตนเองและสร้างสเปรดชีตแบบกำหนดเองสำหรับการวิเคราะห์ข้อมูลและการวาดสรุปได้

มีห้องปฏิบัติการอีกเวอร์ชันหนึ่ง (สนามแม่เหล็กพร้อมกราฟ) ซึ่งมีกราฟแสดงไว้เมื่อสิ้นสุดการทดลองแต่ละครั้ง และนักเรียนจะได้รับอนุญาตให้ดาวน์โหลดข้อมูลลงในสเปรดชีต เวอร์ชันนี้อาจมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับนักเรียนที่ต้องการเข้าถึงข้อมูลที่รวบรวมระหว่างการทดลองได้โดยตรงมากกว่า

 

สนามแม่เหล็ก

อนุภาคมีประจุที่กำลังเคลื่อนที่มีความสามารถในการสร้างสนามแม่เหล็กรอบๆ พวกมัน ซึ่งสามารถโต้ตอบกับอนุภาคมีประจุที่กำลังเคลื่อนที่อื่นๆ ได้ ในบริบทนี้ ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะสร้างสนามแม่เหล็กในบริเวณรอบๆ ปรากฏการณ์ทางกายภาพนี้เป็นพื้นฐานของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากมายที่เราพบในชีวิตประจำวัน เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ

 

การทดลองที่มีศักยภาพ

สามารถทำการทดลองได้มากมายด้วยการตั้งค่าห้องปฏิบัติการของเรา ผู้ใช้สามารถสังเกตได้ว่าความแรงของสนามแม่เหล็กแปรผันตามกระแสที่สร้างขึ้นอย่างไร พวกเขาสามารถสำรวจหลักการพื้นฐานของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า โดยแสดงภาพความเชื่อมโยงระหว่างสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงและกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ด้วยการปรับระยะห่างของโพรบจากสนาม พวกเขาสามารถตรวจสอบกฎกำลังสองผกผันของสนามแม่เหล็กได้โดยทดลอง โดยเจาะลึกความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างความแรงของสนามแม่เหล็กและระยะทาง

 

วัตถุประสงค์การเรียนรู้

ห้องปฏิบัติการอาจครอบคลุมวัตถุประสงค์การเรียนรู้ต่อไปนี้:

• ทำความเข้าใจแนวคิดของสนามแม่เหล็กและวิธีการสร้างและวัดสนามแม่เหล็ก

• รับรู้ความสัมพันธ์ระหว่างความแรงของสนามแม่เหล็กกับกระแสที่ทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก

• เข้าใจหลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

• ทำความเข้าใจและตรวจสอบกฎกำลังสองผกผันของสนามแม่เหล็ก

• พัฒนาทักษะในการรวบรวมข้อมูล การวิเคราะห์ และการตีความในบริบททางฟิสิกส์

• เพิ่มความเข้าใจในหลักการทางกายภาพและการประยุกต์ในโลกแห่งความเป็นจริง

สรุป

ห้องปฏิบัติการนี้อำนวยความสะดวกในการทดลองสนามแม่เหล็กด้วยกระแสคงที่ในตัวนำตรง ซึ่งสามารถปรับความเข้มได้ เซ็นเซอร์ฮอลล์แบบเคลื่อนย้ายได้จะวัดขนาดของสนามในระยะทางต่างๆ ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ นักเรียนจะได้เห็นกราฟพร้อมข้อมูล และสามารถดาวน์โหลดเพื่อประมวลผลต่อไปได้

 

เวอร์ชันของห้องปฏิบัติการ

ห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้จะแสดงกราฟเมื่อสิ้นสุดการทดลองแต่ละครั้ง และอนุญาตให้นักเรียนดาวน์โหลดข้อมูลในรูปแบบสเปรดชีต ช่วยให้นักเรียนวิเคราะห์ผลลัพธ์ได้โดยไม่จำเป็นต้องรวบรวมข้อมูลและสร้างกราฟด้วยตนเอง

มีห้องปฏิบัติการเวอร์ชันทางเลือก (สนามแม่เหล็ก) ซึ่งไม่มีพล็อตและข้อมูล ด้วยวิธีนี้ เพื่อวิเคราะห์ผลลัพธ์และได้ข้อสรุปที่ถูกต้อง นักเรียนจะต้องรวบรวมข้อมูลและสร้างกราฟด้วยตนเองจากการอ่านค่าเซ็นเซอร์แบบแยกส่วน เช่นเดียวกับที่พวกเขาจะทำในห้องปฏิบัติการภาคปฏิบัติแบบดั้งเดิม

 

สนามแม่เหล็ก

อนุภาคมีประจุที่กำลังเคลื่อนที่มีความสามารถในการสร้างสนามแม่เหล็กรอบๆ พวกมัน ซึ่งสามารถโต้ตอบกับอนุภาคมีประจุที่กำลังเคลื่อนที่อื่นๆ ได้ ในบริบทนี้ ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะสร้างสนามแม่เหล็กในบริเวณรอบๆ ปรากฏการณ์ทางกายภาพนี้เป็นพื้นฐานของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากมายที่เราพบในชีวิตประจำวัน เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ

 

การทดลองที่มีศักยภาพ

สามารถทำการทดลองได้มากมายด้วยการตั้งค่าห้องปฏิบัติการของเรา ผู้ใช้สามารถสังเกตได้ว่าความแรงของสนามแม่เหล็กแปรผันตามกระแสที่สร้างขึ้นอย่างไร พวกเขาสามารถสำรวจหลักการพื้นฐานของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า โดยแสดงภาพความเชื่อมโยงระหว่างสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงและกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ด้วยการปรับระยะห่างของโพรบจากสนาม พวกเขาสามารถตรวจสอบกฎกำลังสองผกผันของสนามแม่เหล็กได้โดยทดลอง โดยเจาะลึกความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างความแรงของสนามแม่เหล็กและระยะทาง

 

วัตถุประสงค์การเรียนรู้

ห้องปฏิบัติการอาจครอบคลุมวัตถุประสงค์การเรียนรู้ต่อไปนี้:

• ทำความเข้าใจกระบวนการบางอย่างของความพยายามทางวิทยาศาสตร์ผ่านการพัฒนาการทดลองที่มีการควบคุม ตลอดจนการรวบรวมและการตีความข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ทางกายภาพ

• รับรู้กระแสไฟฟ้าว่าเป็นแหล่งของสนามแม่เหล็ก

• ค้นหาความสัมพันธ์ระหว่างค่าของสนามแม่เหล็กในทิศทางที่กำหนดกับความเข้มของกระแสผ่านตัวนำตรง

• ค้นหาความสัมพันธ์ระหว่างค่าของสนามแม่เหล็กในทิศทางที่กำหนดกับระยะห่างจากตัวนำ

ห้องปฏิบัติการระยะไกลด้านวัสดุเปิดโอกาสให้นักเรียนได้สำรวจพฤติกรรมและคุณสมบัติของวัสดุที่แตกต่างกันภายใต้กระบวนการปรับสภาพและเงื่อนไขการทดสอบที่หลากหลาย ทั้งหมดนี้จากทุกที่ในโลก ห้องปฏิบัติการนี้ออกแบบมาเพื่อมอบประสบการณ์ตรงเกี่ยวกับวัสดุจริงและอุปกรณ์ทดสอบขั้นสูง ช่วยให้เกิดการเรียนรู้เชิงลึกเกี่ยวกับแนวคิดด้านวัสดุศาสตร์

 

วัสดุและการปรับสภาพ

นักเรียนสามารถเลือกวัสดุได้หลายชนิด เช่น:

• เหล็ก
• อลูมิเนียม
• ทองแดง
• ไทเทเนียม

วัสดุแต่ละชนิดรองรับกระบวนการปรับสภาพหลายอย่าง ช่วยให้นักเรียนทดลองด้วยการอบชุบ การตกแต่งพื้นผิว และกระบวนการอื่นๆ เพื่อศึกษาว่ากระบวนการปรับสภาพส่งผลต่อคุณสมบัติของวัสดุอย่างไร

 

ความสามารถในการทดสอบ

เมื่อเลือกวัสดุและการปรับสภาพแล้ว นักเรียนสามารถทำการทดสอบมาตรฐานอุตสาหกรรมได้หลากหลาย:

• การทดสอบแรงดึง: ประเมินความแข็งแรงและความเหนียวของวัสดุภายใต้แรงดึง
• การทดสอบแรงกระแทกชิ้นทดสอบมีรอยบาก: วัดความเหนียวของวัสดุและความต้านทานต่อแรงกระแทก
• การวัดความแข็ง: กำหนดความต้านทานของวัสดุต่อการเสียรูปหรือรอยขีดข่วน
• การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาค: วิเคราะห์โครงสร้างภายในของวัสดุเพื่อทำความเข้าใจขนาดเกรน การกระจายเฟส และอื่นๆ

 

ประโยชน์ด้านการศึกษา

ห้องปฏิบัติการนี้มอบประสบการณ์แบบ Ultraconcurrent ช่วยให้นักเรียนหลายคนทำการทดลองได้พร้อมๆ กัน โดยไม่กระทบต่อการเข้าถึงหรือผลลัพธ์ โดยบูรณาการเข้ากับหลักสูตรวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ได้อย่างราบรื่น โดยนำเสนอการทดลองภาคปฏิบัติที่ช่วยเพิ่มการเรียนรู้เชิงทฤษฎี

ด้วยคุณสมบัติขั้นสูงและการเลือกใช้วัสดุที่หลากหลาย ห้องปฏิบัติการระยะไกลด้านวัสดุช่วยให้นักศึกษามีทักษะและความรู้ที่จำเป็นสำหรับวิศวกรรมวัสดุสมัยใหม่

ในห้องปฏิบัติการกล้องจุลทรรศน์ คุณสามารถสำรวจตัวอย่างต่างๆ ได้โดยใช้เทคนิคกล้องจุลทรรศน์ขั้นพื้นฐาน เรียนรู้วิธีใช้งานกล้องจุลทรรศน์ รวมถึงการปรับโฟกัส การจัดการแสง และการเปลี่ยนเลนส์เพื่อควบคุมระดับการซูม สังเกตตัวอย่างเนื้อเยื่อพืชและสัตว์ต่างๆ รับประสบการณ์จริงเกี่ยวกับคุณสมบัติที่จำเป็นของกล้องจุลทรรศน์ และทำความเข้าใจวิธีการทำงานของกล้องจุลทรรศน์ให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น ห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้มีขั้นตอนการเตรียมการแต่ไม่บังคับและสามารถข้ามได้

ในห้องปฏิบัติการกล้องจุลทรรศน์ คุณสามารถสำรวจตัวอย่างต่างๆ ได้โดยใช้เทคนิคกล้องจุลทรรศน์ขั้นพื้นฐาน เรียนรู้วิธีใช้งานกล้องจุลทรรศน์ รวมถึงการปรับโฟกัส การจัดการแสง และการเปลี่ยนเลนส์เพื่อควบคุมระดับการซูม สังเกตตัวอย่างเนื้อเยื่อพืชและสัตว์ต่างๆ รับประสบการณ์จริงเกี่ยวกับคุณสมบัติที่จำเป็นของกล้องจุลทรรศน์ และทำความเข้าใจวิธีการทำงานของกล้องจุลทรรศน์ให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น ในห้องปฏิบัติการ Microscope เวอร์ชันนี้ จำเป็นต้องเตรียมตัวอย่างให้สำเร็จก่อนที่จะควบคุมกล้องจุลทรรศน์เอง

ทดลองสังเกตรังสีแสงสองเส้นเมื่อผ่านเลนส์นูนสองด้าน เลนส์เว้าสองด้าน หรือเลนส์นูน โดยสามารถควบคุมตำแหน่งเลนส์ได้ตลอดเวลา

ทดลองโดยเปลี่ยนพารามิเตอร์พื้นฐาน เช่น การเปิดและ RPM แล้วสังเกตเอาต์พุต กำเนิดกระแสไฟฟ้า และวัดค่า

ในการทดลองนี้ คุณสามารถกำหนดมุมเริ่มต้นของตุ้มน้ำหนักและสังเกตพฤติกรรมของลูกตุ้มอย่างง่ายของจริง ระบบจะให้ชุดข้อมูลจริงสำหรับวิเคราะห์พฤติกรรมของลูกตุ้มตามเวลา ความเร็ว แอมพลิจูดของการแกว่ง และค่าอื่น ๆ นอกจากนี้ยังเพิ่มน้ำหนักให้ลูกตุ้มได้

พลานาเรียเป็นหนอนตัวแบนที่ใช้ศึกษาผลของสารต่าง ๆ ต่อระบบประสาทได้ ในห้องปฏิบัติการระยะไกลนี้ คุณสามารถเลือกสารละลายสำหรับใส่หนอนพลานาเรีย สารละลายแต่ละชนิดเป็นสารละลายในน้ำที่มีสารกระตุ้นหรือสารยับยั้งในความเข้มข้นต่างกัน

ในห้องปฏิบัติการพลานาเรียเวอร์ชันนี้มีเครื่องนับจำนวนด้วยตนเองซึ่งนักเรียนสามารถใช้เพื่อนับจำนวนครั้งที่พลานาเรียข้ามเส้น (เพื่อประมาณระดับกิจกรรมของพวกเขา)

พลานาเรียเป็นหนอนตัวแบนที่ใช้ศึกษาผลของสารต่าง ๆ ต่อระบบประสาทได้ ในห้องปฏิบัติการระยะไกลนี้ คุณสามารถเลือกสารละลายสำหรับใส่หนอนพลานาเรีย สารละลายแต่ละชนิดเป็นสารละลายในน้ำที่มีสารกระตุ้นหรือสารยับยั้งในความเข้มข้นต่างกัน

ในห้องปฏิบัติการพลานาเรียเวอร์ชันนี้ จำนวนครั้งที่หนอนพลานาเรียข้ามเส้นจะถูกนับโดยอัตโนมัติ

พลานาเรียเป็นหนอนตัวแบนที่ใช้ศึกษาผลของสารต่าง ๆ ต่อระบบประสาทได้ ในห้องปฏิบัติการระยะไกลนี้ คุณสามารถเลือกสารละลายสำหรับใส่หนอนพลานาเรีย สารละลายแต่ละชนิดเป็นสารละลายในน้ำที่มีสารกระตุ้นหรือสารยับยั้งในความเข้มข้นต่างกัน

ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ จะไม่แสดงชื่อของสาร ความท้าทายคือการพิจารณาว่าสารไม่ทราบชนิดแต่ละชนิดคืออะไร โดยการวัดระดับกิจกรรมของพลานาเรียในสารที่ไม่ทราบชนิดแต่ละชนิด

สรุป

การตั้งค่านี้มีประโยชน์สำหรับโรงเรียนและมหาวิทยาลัย โดยมีตัวนับไกเกอร์ที่สามารถวัดจำนวนการชนกันของอนุภาคที่ตรวจพบได้ ผู้ใช้สามารถเลือกแหล่งกัมมันตภาพรังสีที่แตกต่างกันได้ เช่นเดียวกับตัวดูดซับที่จะใส่ระหว่างแหล่งกำเนิดกัมมันตภาพรังสีและโพรบ นอกจากนี้ พารามิเตอร์อื่นๆ ที่ผู้ใช้สามารถเปลี่ยนแปลงได้คือระยะทางและจำนวนการทดสอบ ซึ่งช่วยให้เกิดการทดลองและโอกาสในการเรียนรู้ได้หลากหลาย

 

กัมมันตภาพรังสี

กัมมันตภาพรังสีเป็นกระบวนการที่นิวเคลียสของอะตอมสูญเสียพลังงานโดยการเปล่งอนุภาคและการแผ่รังสี สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นตามธรรมชาติในองค์ประกอบบางอย่างหรือเกิดขึ้นโดยอาศัยปฏิกิริยานิวเคลียร์ ในบริบทของฟิสิกส์ในโรงเรียนและมหาวิทยาลัย การศึกษากัมมันตภาพรังสีสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับธรรมชาติพื้นฐานของสสารและกฎของฟิสิกส์

การทดลองทั่วไปประการหนึ่งในพื้นที่นี้คือการวัดกัมมันตภาพรังสีโดยใช้เครื่องนับไกเกอร์ เครื่องมือนี้สามารถตรวจจับการปล่อยอนุภาคจากแหล่งกัมมันตภาพรังสี ช่วยให้นักเรียนเข้าใจหลักการพื้นฐานของรังสีและผลกระทบของรังสีที่มีต่อสสาร ด้วยการเปลี่ยนประเภทของแหล่งกำเนิดกัมมันตภาพรังสี ระยะห่างระหว่างแหล่งกำเนิดและเครื่องตรวจจับ และประเภทของวัสดุดูดซับที่วางอยู่ระหว่างทั้งสองนี้ นักเรียนสามารถสำรวจปรากฏการณ์ที่หลากหลายและทำความเข้าใจหลักการพื้นฐานได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น

นอกเหนือจากคุณค่าทางการศึกษาแล้ว การศึกษากัมมันตภาพรังสียังนำไปใช้ได้จริงในสาขาต่างๆ เช่น การแพทย์ การผลิตพลังงาน และการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นหัวข้อสำคัญสำหรับนักเรียนที่จะเรียนรู้ ทั้งเพื่อความสนใจที่แท้จริงและสำหรับการนำไปใช้จริงที่หลากหลาย

 

การประยุกต์กัมมันตภาพรังสีในโลกแห่งความเป็นจริง

การใช้กัมมันตภาพรังสีที่พบบ่อยที่สุดประการหนึ่งคือในสาขาการแพทย์ ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีถูกนำมาใช้ในเทคนิคการถ่ายภาพทางการแพทย์ เช่น การสแกน PET และ SPECT ซึ่งช่วยให้แพทย์มองเห็นภายในร่างกายและวินิจฉัยโรคได้ ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสียังใช้ในการรักษามะเร็ง เช่น การฉายรังสีบำบัด ซึ่งไอโซโทปเหล่านั้นใช้เพื่อฆ่าเซลล์มะเร็ง

กัมมันตภาพรังสียังใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การสำรวจน้ำมันและก๊าซ ซึ่งใช้ในการวัดการซึมผ่านของการก่อตัวของหินและการไหลของของไหลผ่านพวกมัน ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสียังใช้ในเครื่องตรวจจับควันและในการผลิตนาฬิกาและเครื่องมือส่องสว่าง

โดยรวมแล้ว กัมมันตภาพรังสีมีการใช้งานที่หลากหลายในสาขาต่างๆ เช่น การแพทย์ อุตสาหกรรม และแม้แต่สินค้าอุปโภคบริโภคในชีวิตประจำวัน ยังคงเป็นสาขาวิชาที่สำคัญในสาขาฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์อื่นๆ และการนำไปใช้ยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่องเมื่อมีการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ

 

การทดลองกัมมันตภาพรังสีในโรงเรียนและมหาวิทยาลัย

การใช้เครื่องนับไกเกอร์ในการทดลองกัมมันตภาพรังสีทำให้เกิดความเป็นไปได้ที่หลากหลาย ด้วยการเปลี่ยนตัวปล่อยและตัวดูดซับรังสี นักเรียนสามารถสังเกตผลกระทบของแหล่งกำเนิดและวัสดุที่แตกต่างกันต่อการชนกันของอนุภาคที่ตรวจพบได้ สิ่งนี้สามารถช่วยให้นักเรียนเข้าใจคุณสมบัติของกัมมันตภาพรังสีและพฤติกรรมของอนุภาคต่างๆ

นอกจากนี้ การทดลองที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดประเภทของอนุภาคที่ถูกแผ่รังสีสามารถทำได้โดยการสังเกตว่าอนุภาคถูกดูดซับหรือไม่ ด้วยการวางตัวดูดซับที่แตกต่างกันระหว่างแหล่งกำเนิดและโพรบ นักเรียนสามารถกำหนดคุณสมบัติของอนุภาคที่ปล่อยออกมาและเข้าใจกัมมันตภาพรังสีได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น

สุดท้ายนี้ การทดลองที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดรูปแบบทางเรขาคณิตของการปล่อยกัมมันตภาพรังสีสามารถทำได้โดยใช้เครื่องนับไกเกอร์ ด้วยการวัดการชนกันของอนุภาคที่ตรวจพบอย่างระมัดระวังในระยะทางต่างๆ นักเรียนจะได้รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการกระจายตัวของกัมมันตภาพรังสีเชิงพื้นที่ สิ่งนี้สามารถช่วยให้นักเรียนเข้าใจหลักการพื้นฐานของกัมมันตภาพรังสีและการประยุกต์กัมมันตภาพรังสีในโลกแห่งความเป็นจริง

 

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ที่เป็นไปได้

วัตถุประสงค์ที่เป็นไปได้ของกิจกรรมที่ดำเนินการกับห้องปฏิบัติการมีดังต่อไปนี้:

1. ทำความเข้าใจคุณสมบัติและพฤติกรรมของการปล่อยกัมมันตภาพรังสี
2. ทำการทดลองเพื่อวัดผลกระทบของรังสีที่มีต่อวัสดุต่างๆ
3. กำหนดประเภทของรังสีที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกัมมันตภาพรังสี
4. ทำความเข้าใจหลักการด้านความปลอดภัยและการจัดการรังสี
5. ตรวจสอบการประยุกต์ใช้กัมมันตภาพรังสีในสาขาต่างๆ เช่น การแพทย์ อุตสาหกรรม และการวิจัย
6. ทำความเข้าใจหลักการของเครื่องนับไกเกอร์และการใช้ในการวัดกัมมันตภาพรังสี
7. ทำความเข้าใจพัฒนาการทางประวัติศาสตร์ของแนวคิดเรื่องกัมมันตภาพรังสีและการค้นพบของมัน
8. สำรวจผลกระทบทางจริยธรรมของการใช้วัสดุกัมมันตภาพรังสี

ห้องปฏิบัติการรถเคลื่อนที่บนทางลาดช่วยให้คุณศึกษาจลนศาสตร์พื้นฐานโดยปล่อยรถคันเล็กให้กลิ้งลงตามทางลาด ทำให้รถเคลื่อนที่ด้วยความเร่งเชิงเส้น คุณสามารถใช้ตัวจับเวลาในตัวเพื่อวัดเวลาที่รถใช้ในการเคลื่อนลงทางลาด หรือดูเวลาที่ซอฟต์แวร์รายงานหลังการทดลองแต่ละครั้ง

กฎของสเนลล์ (กฎแห่งการหักเหของแสง) เป็นสูตรที่ใช้อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างมุมตกกระทบและการหักเหของแสง เมื่อกล่าวถึงแสงหรือคลื่นอื่นๆ ที่ผ่านขอบเขตระหว่างตัวกลางไอโซโทรปิกที่แตกต่างกันสองชนิด เช่น น้ำ แก้ว หรืออากาศ

ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณสามารถทดลองใช้เลนส์หลายตัวเพื่อค้นหาดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุต่างๆ โดยใช้กฎนี้

ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ นักเรียนจะต้องวัดด้วยตนเองโดยใช้ตารางสี่เหลี่ยม ไม่ได้ให้มุมการหักเหของแสงแก่พวกเขา มีห้องปฏิบัติการเวอร์ชันอื่นให้เลือกซึ่งมีขั้นตอนการตรวจสอบความถูกต้องพร้อมมุมการหักเหของแสงที่ได้ ดู "กฎของสเนลล์พร้อมการตรวจสอบ" สำหรับเวอร์ชันนั้น

กฎของสเนลล์ (กฎแห่งการหักเหของแสง) เป็นสูตรที่ใช้อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างมุมตกกระทบและการหักเหของแสง เมื่อกล่าวถึงแสงหรือคลื่นอื่นๆ ที่ผ่านขอบเขตระหว่างตัวกลางไอโซโทรปิกที่แตกต่างกันสองชนิด เช่น น้ำ แก้ว หรืออากาศ ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณสามารถทดลองใช้เลนส์หลายตัวเพื่อค้นหาดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุต่างๆ โดยใช้กฎนี้ ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ นักเรียนจะต้องวัดด้วยตนเองโดยใช้ตารางสี่เหลี่ยม ไม่ได้ให้มุมการหักเหของแสงแก่พวกเขา มีห้องปฏิบัติการเวอร์ชันอื่นให้บริการใน ซึ่งมีขั้นตอนการตรวจสอบความถูกต้องพร้อมมุมการหักเหของแสงที่ได้ ดู "กฎของสเนลล์พร้อมการตรวจสอบ" สำหรับเวอร์ชันนั้น

กฎของสเนลล์ (กฎแห่งการหักเหของแสง) เป็นสูตรที่ใช้อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างมุมตกกระทบและการหักเหของแสง เมื่อกล่าวถึงแสงหรือคลื่นอื่นๆ ที่ผ่านขอบเขตระหว่างตัวกลางไอโซโทรปิกที่แตกต่างกันสองชนิด เช่น น้ำ แก้ว หรืออากาศ ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณสามารถทดลองใช้เลนส์หลายตัวเพื่อค้นหาดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุต่างๆ โดยใช้กฎนี้ ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้มีขั้นตอนการตรวจสอบซึ่งนักเรียนสามารถดูเฉลยพร้อมค่าที่วัดได้สำหรับการตั้งค่าการทดลองที่กำหนด หากนักเรียนไม่ควรมองเห็น เฉลย โปรดดูห้องปฏิบัติการเวอร์ชัน "กฎของสเนลล์" ทางเลือกแทน (ไม่มีการตรวจสอบ)

กฎของสเนลล์ (กฎแห่งการหักเหของแสง) เป็นสูตรที่ใช้อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างมุมตกกระทบและการหักเหของแสง เมื่อกล่าวถึงแสงหรือคลื่นอื่นๆ ที่ผ่านขอบเขตระหว่างตัวกลางไอโซโทรปิกที่แตกต่างกันสองชนิด เช่น น้ำ แก้ว หรืออากาศ

ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณสามารถทดลองใช้เลนส์หลายตัวเพื่อค้นหาดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุต่างๆ โดยใช้กฎนี้

ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้มีขั้นตอนการตรวจสอบซึ่งนักเรียนสามารถดูเฉลยพร้อมค่าที่วัดได้สำหรับการตั้งค่าการทดลองที่กำหนด หากนักเรียนไม่ควรเห็นวิธีแก้ปัญหา โปรดดูห้องปฏิบัติการเวอร์ชัน "กฎของสเนลล์" ทางเลือกแทน (โดยไม่มีการตรวจสอบ)

ด้วยอุปกรณ์นี้ คุณจะได้รับค่าแบบเรียลไทม์เพื่อประเมินสภาพความสบายของเสียงและค่าขีดจำกัดที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมระดับมืออาชีพต่างๆ

เข้าถึงรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีใช้อุปกรณ์นี้อย่างมืออาชีพ!

สภาพเสียงถือเป็นสิ่งสำคัญในการรับประกันสภาพที่ถูกต้องของความสะดวกสบายในพื้นที่ที่สร้างขึ้น ในการวัดเสียงรบกวน เราจะใช้เครื่องวัดระดับเสียง PEAKTECH 8500 เป็นเครื่องมือในการวัด

อุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดนี้มีความคล่องตัวอย่างมากเมื่อต้องวัดค่าในอาคารและนอกอาคาร และช่วยให้ทราบสภาพเสียงที่เกิดจากแหล่งต่างๆ ในห้อง พื้นที่ หรือที่ทำงานได้ทันที

จากสถานการณ์ที่กำหนดไว้ ให้สังเกตว่าพฤติกรรมทางเสียงในพื้นที่นั้นแตกต่างกันไปอย่างไร โดยขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของเสียงรบกวน ตำแหน่งของอุปกรณ์วัด และความถี่ของเสียงแต่ละเสียงที่ได้รับ

จากการวัดเหล่านี้ สามารถเสนอมาตรการปรับปรุงในด้านการตรวจสอบพลังงานได้

ห้องปฏิบัติการอัลตราคอนเคอร์เรนท์นี้มีพื้นฐานมาจากการทดลองเกี่ยวกับเอ็กซ์เรย์สเปกโทรสโกปีโดยใช้อุปกรณ์แบรนด์ LEYBOLD ที่ติดตั้งในห้องปฏิบัติการเครื่องมือทางรังสีวิทยาในมหาวิทยาลัยแห่งชาติคอสตาริกา (Universidad Nacional de Costa Rica) ซึ่งตั้งอยู่ในอาคารฟิสิกส์การแพทย์ประยุกต์

ส่วนประกอบประกอบด้วยหลอดเอ็กซ์เรย์ที่มีแอโนดสีทอง (Au) พร้อมด้วยเครื่องตรวจจับแสงวาบที่กำหนดค่าด้วยปรีแอมพลิฟายเออร์และดิจิไทเซอร์ที่ช่วยให้สามารถประมวลผลข้อมูลจากการวัดที่ทำโดยเครื่องตรวจจับผ่านซอฟต์แวร์

การทดสอบนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อระบุลักษณะลำแสงของแหล่งกำเนิดรังสีผ่านการคำนวณเชิงทดลองของสเปกตรัมของลำแสงรังสีเอกซ์ที่ผลิตในหลอด นอกเหนือจากการสร้างแนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับเครื่องมือทางรังสีวิทยาและวิธีการแปรผันของพารามิเตอร์ในการใช้งานทางอุตสาหกรรมและทางการแพทย์

ด้วยห้องปฏิบัติการนี้ คุณสามารถควบคุมระยะที่ยืดหรืออัดสปริง และดูและวัดพฤติกรรมของมันเมื่อปล่อยออกมา การทดลองนี้จะให้ชุดข้อมูลจริงที่คุณสามารถใช้เพื่อวิเคราะห์พฤติกรรมของสปริงโดยขึ้นอยู่กับระยะทาง เวลา และตัวแปรอื่นๆ

สรุป

ห้องปฏิบัติการ STM32 ช่วยให้ผู้ใช้สามารถตั้งโปรแกรมและควบคุมบอร์ด ST WB55RG Nucleo ได้จากระยะไกล ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ ได้รับการตั้งโปรแกรมโดยใช้ IDE ออนไลน์ C/C++ บนเว็บเต็มรูปแบบ ประกอบด้วยอุปกรณ์ต่อพ่วงอินพุตและเอาต์พุตต่างๆ เช่น สวิตช์ ปุ่ม โพเทนชิโอมิเตอร์ และเซ็นเซอร์ รวมถึงหน้าจอ LCD และเซอร์โวมอเตอร์ ห้องปฏิบัติการสามารถใช้เพื่อศึกษาโหมดการใช้พลังงานต่ำได้ เหมาะสำหรับใช้ในหลักสูตรเกี่ยวกับระบบสมองกลฝังตัว การเขียนโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ อินเทอร์เน็ตในทุกสิ่ง (IoT) ฯลฯ

 

ฮาร์ดแวร์และอุปกรณ์ต่อพ่วงในห้องปฏิบัติการ

ห้องปฏิบัติการระยะไกล STM32 โดย LabsLand ช่วยให้ผู้ใช้สามารถตั้งโปรแกรมและควบคุมบอร์ด ST Nucleo WB55RG และอุปกรณ์ต่อพ่วงอินพุตและเอาต์พุตต่างๆ เช่น LED, LED RGB, สวิตช์, จอแสดงผล OLED และเซอร์โวมอเตอร์ ห้องปฏิบัติการยังรองรับโหมดพลังงานต่ำหลากหลายประเภท รวมถึงโหมดสลีป การทำงานพลังงานต่ำ โหมดสลีปพลังงานต่ำ หยุด 0 หยุด 1 หยุด 2 สแตนด์บาย และปิดเครื่อง โหมดเหล่านี้สามารถใช้เพื่อศึกษาผลกระทบของการใช้พลังงานที่มีต่อประสิทธิภาพและการทำงานของบอร์ด STM32

 

IDE ออนไลน์

ห้องปฏิบัติการนี้ใช้งานผ่าน Integrated Development Environment (IDE) ออนไลน์สำหรับการเขียนโปรแกรมบอร์ด STM32 โดยใช้ C/C++ IDE นี้พัฒนาโดย LabsLand เป็นแบบเว็บเต็มรูปแบบและใช้งานง่าย ทำให้เหมาะสมและมีประสิทธิภาพสำหรับวัตถุประสงค์ทางการศึกษา ด้วย IDE ออนไลน์ นักเรียนสามารถเขียน คอมไพล์ และอัปโหลดโค้ดไปยังบอร์ด STM32 จากคอมพิวเตอร์เครื่องใดก็ได้ที่มีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต IDE ออนไลน์ยังมีคุณสมบัติและเครื่องมือมากมาย

 

รหัสเริ่มต้น

ในขั้นตอนการทำงานแบบดั้งเดิม นักเรียนที่ใช้ห้องปฏิบัติการระยะไกล STM32 โดย LabsLand อาจเริ่มต้นด้วยการใช้ STM32CubeMX เพื่อสร้างโปรเจ็กต์พื้นฐานที่เข้ากันได้กับฮาร์ดแวร์และโปรเจ็กต์ของพวกเขา เพื่ออำนวยความสะดวกในกระบวนการนี้ LabsLand ได้สร้างโปรเจ็กต์ดังกล่าวไว้ล่วงหน้าและเปิดให้ผู้ใช้ใช้เป็นจุดเริ่มต้น โปรเจ็กต์นี้ได้รับการออกแบบมาให้เข้ากันได้กับฮาร์ดแวร์โดยตรง และทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นทั่วไปที่ดีสำหรับวัตถุประสงค์ทางการศึกษา

ห้องปฏิบัติการระยะไกล STM32 อาศัยโปรเจ็กต์เทมเพลตนี้ภายใน ซึ่งผู้ใช้สามารถดาวน์โหลดได้เพื่อตรวจสอบวิธีการกำหนดค่า ผู้ใช้ที่ต้องการแก้ไขเทมเพลตหรือสร้างโปรเจ็กต์ของตนเองโดยใช้ STM32CubeMX สามารถทำได้ ในกรณีนี้ พวกเขาอาจต้องการใช้เวอร์ชันทางเลือกของห้องปฏิบัติการที่ไม่มี IDE ออนไลน์ เวอร์ชันทางเลือกดังกล่าวอนุญาตให้ผู้ใช้ตั้งโปรแกรมบอร์ด STM32 โดยใช้ผู้จำหน่ายมาตรฐานหรือกลุ่มเครื่องมือในอุตสาหกรรม และอัปโหลดไฟล์ที่คอมไพล์แบบไบนารีไปยังห้องปฏิบัติการ

 

หลักสูตรและการประยุกต์ใช้

ห้องปฏิบัติการระยะไกล STM32 โดย LabsLand เป็นแพลตฟอร์มอเนกประสงค์ที่สามารถนำไปใช้กับหลักสูตรที่หลากหลาย รวมถึง:

• ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับไมโครคอนโทรลเลอร์
• อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT)
• การประมวลผลที่ใช้พลังงานต่ำ
• การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์
• ระบบสมองกลฝังตัว
• สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์

หลักสูตรเหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับการเขียนโปรแกรมบอร์ด STM32 การเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ และศึกษาหลักการของระบบที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์และ IoT ห้องปฏิบัติการระยะไกล STM32 มีเครื่องมือฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่จำเป็นสำหรับการเรียนรู้และการทดลองจริงในพื้นที่เหล่านี้

 

เวอร์ชันอื่นๆ ของห้องปฏิบัติการนี้

ในเวอร์ชันนี้ผู้ใช้ห้องปฏิบัติการจะตั้งโปรแกรมบอร์ดโดยใช้ C/C++ IDE ออนไลน์ของ LabsLandซึ่งเป็น IDE ที่ใช้งานง่ายพร้อมส่วนการเรียนรู้แบบตื้นที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานด้านการศึกษา

มีห้องปฏิบัติการเวอร์ชันอื่นให้เลือกใช้งาน ("STM32 Nucleo - ไม่มี IDE") ที่ออกแบบมาเพื่อใช้กับ toolchain ใดๆ รวมถึง toolchain มาตรฐานอุตสาหกรรม, IDE ออฟไลน์ หรือ IDE ออนไลน์ที่ครบครัน เช่น Mbed's ในเวอร์ชันทางเลือกนี้ ผู้ใช้จะอัปโหลดไฟล์ไบนารี่ที่คอมไพล์โดยตรงเพื่อตั้งโปรแกรมบอร์ด

 

โครงการรีโมคเลค

การพัฒนาห้องปฏิบัติการนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ REMOCLEC กลุ่มความร่วมมือ REMOCLEC ซึ่งนำโดย LabsLand ก็ก่อตั้งขึ้นโดย มหาวิทยาลัยเดอุสโต และ Plegma Labs REMOCLEC ได้รับทุนจากโครงการ Smart4All European ซึ่งได้รับการสนับสนุนทุนจากโครงการวิจัยและนวัตกรรม Horizon 2020 ของสหภาพยุโรป

สรุป

ห้องปฏิบัติการ STM32 ช่วยให้ผู้ใช้สามารถตั้งโปรแกรมและควบคุมบอร์ด ST WB55RG Nucleo ได้จากระยะไกล ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ ผู้ใช้สามารถอัปโหลดไฟล์ไบนารี่ที่คอมไพล์แล้วเพื่อตั้งโปรแกรมลงในบอร์ด เพื่อให้สามารถใช้ Toolchain ประเภทใดก็ได้ รวมถึงเครื่องมือออฟไลน์มาตรฐานอุตสาหกรรม ห้องปฏิบัติการประกอบด้วยอุปกรณ์ต่อพ่วงอินพุตและเอาต์พุตต่างๆ เช่น สวิตช์ ปุ่ม โพเทนชิโอมิเตอร์ และเซ็นเซอร์ รวมถึงหน้าจอ LCD และเซอร์โวมอเตอร์ สามารถใช้เพื่อศึกษาโหมดการใช้พลังงานต่ำได้ เหมาะสำหรับใช้ในหลักสูตรเกี่ยวกับระบบสมองกลฝังตัว การเขียนโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ Internet of Things (IoT) ฯลฯ

 

ฮาร์ดแวร์และอุปกรณ์ต่อพ่วงในห้องปฏิบัติการ

ห้องปฏิบัติการระยะไกล STM32 โดย LabsLand ช่วยให้ผู้ใช้สามารถตั้งโปรแกรมและควบคุมบอร์ด ST Nucleo WB55RG และอุปกรณ์ต่อพ่วงอินพุตและเอาต์พุตต่างๆ เช่น LED, LED RGB, สวิตช์, จอแสดงผล OLED และเซอร์โวมอเตอร์ ห้องปฏิบัติการยังรองรับโหมดพลังงานต่ำหลากหลายประเภท รวมถึงโหมดสลีป การทำงานพลังงานต่ำ โหมดสลีปพลังงานต่ำ หยุด 0 หยุด 1 หยุด 2 สแตนด์บาย และปิดเครื่อง โหมดเหล่านี้สามารถใช้เพื่อศึกษาผลกระทบของการใช้พลังงานที่มีต่อประสิทธิภาพและการทำงานของบอร์ด STM32

 

กำลังอัปโหลดไฟล์ไบนารี

ห้องปฏิบัติการ STM32 เวอร์ชันนี้อนุญาตให้ผู้ใช้อัปโหลดไฟล์ไบนารีที่คอมไพล์แล้วเพื่อตั้งโปรแกรมลงในบอร์ด รองรับรูปแบบเฉพาะต่างๆ รวมถึง .bin, .axf, .hex หรือ .elf ห่วงโซ่เครื่องมือและ IDE ของ STM32 ทั้งหมดจะสร้างรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งเหล่านี้ ดังนั้นห้องปฏิบัติการจึงเข้ากันได้กับขั้นตอนการทำงานทุกประเภท

นักเรียนสามารถใช้ประโยชน์จากเครื่องมือแบบดั้งเดิมใดก็ได้ (เช่น STM32CubeMX) หรือ IDE บนเดสก์ท็อปและห่วงโซ่เครื่องมือ (Keil, STM32CubeIDE, Eclipse ด้วยห่วงโซ่เครื่องมือ GCC-ARM เป็นต้น)

 

การจัดเรียงฮาร์ดแวร์และเทมเพลตเริ่มต้น

นักเรียนสามารถใช้ STM32CubeMXProgrammer ได้อย่างอิสระ เพื่ออำนวยความสะดวกในกระบวนการนี้ LabsLand ได้สร้างโปรเจ็กต์ดังกล่าวไว้ล่วงหน้าและเปิดให้ผู้ใช้ใช้เป็นจุดเริ่มต้น โปรเจ็กต์นี้ได้รับการออกแบบมาให้เข้ากันได้กับฮาร์ดแวร์โดยตรง และทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นทั่วไปที่ดี สามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างอิสระ

นอกจากนี้ยังมีคำแนะนำและข้อกำหนดหลายประการที่อธิบายวิธีการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์ระยะไกล ดังนั้นนักเรียนจึงสามารถใช้ข้อมูลนั้นเพื่อสร้างการกำหนดค่า STM32CubeMX ของตนเองตั้งแต่เริ่มต้นได้

 

หลักสูตรและการประยุกต์ใช้

ห้องปฏิบัติการระยะไกล STM32 โดย LabsLand เป็นแพลตฟอร์มอเนกประสงค์ที่สามารถนำไปใช้กับหลักสูตรที่หลากหลาย รวมถึง:

• ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับไมโครคอนโทรลเลอร์
• อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT)
• การประมวลผลที่ใช้พลังงานต่ำ
• การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์
• ระบบสมองกลฝังตัว
• สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์

หลักสูตรเหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับการเขียนโปรแกรมบอร์ด STM32 การเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ และศึกษาหลักการของระบบที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์และ IoT ห้องปฏิบัติการระยะไกล STM32 มีเครื่องมือฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่จำเป็นสำหรับการเรียนรู้และการทดลองจริงในพื้นที่เหล่านี้

 

เวอร์ชันอื่นๆ ของห้องปฏิบัติการนี้

ในห้องปฏิบัติการเวอร์ชันนี้ ("STM32 Nucleo - ไม่มี IDE") นักเรียนอัปโหลดไฟล์ไบนารีที่คอมไพล์แล้ว ดังนั้นจึงได้รับการออกแบบให้ใช้กับ toolchain ใดๆ รวมถึง toolchain ที่เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม, IDE ออฟไลน์ หรือ IDE ออนไลน์ที่ครบครัน เช่น Mbed's 

มีห้องปฏิบัติการเวอร์ชันอื่นที่ผู้ใช้ตั้งโปรแกรมบอร์ดไว้ C/C++ IDE ออนไลน์ของ LabsLandซึ่งเป็น IDE ที่ใช้งานง่ายพร้อมส่วนการเรียนรู้แบบตื้นที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานด้านการศึกษา แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าเวอร์ชันนี้ แต่ IDE ออนไลน์ช่วยให้นักเรียนเริ่มต้นใช้งานได้ในไม่กี่วินาที และ โดยไม่จำเป็นต้องติดตั้งซอฟต์แวร์ใดๆ บนอุปกรณ์ของตน จึงเหมาะกับการทำกิจกรรมเบื้องต้น

 

โครงการรีโมคเลค

การพัฒนาห้องปฏิบัติการนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ REMOCLEC กลุ่มความร่วมมือ REMOCLEC ซึ่งนำโดย LabsLand ก็ก่อตั้งขึ้นโดย มหาวิทยาลัยเดอุสโต และ Plegma Labs REMOCLEC ได้รับทุนจากโครงการ Smart4All European ซึ่งได้รับการสนับสนุนทุนจากโครงการวิจัยและนวัตกรรม Horizon 2020 ของสหภาพยุโรป

ในห้องปฏิบัติการนี้ คุณจะสามารถทำงานร่วมกับเครื่องวิเคราะห์เนื้อสัมผัส (เท็กซ์เจอร์มิเตอร์) เพื่อระบุลักษณะทางรีโอโลจีที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสุกของผักและผลไม้ คุณจะสามารถใช้เครื่องมือในห้องปฏิบัติการนี้เพื่อวิเคราะห์เนื้อสัมผัสของอาหารสด อาหารแปรรูป และผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ช่วยให้สามารถวัดพารามิเตอร์ทางกายภาพต่างๆ ได้

การวิเคราะห์โพรไฟล์เนื้อสัมผัส (TPA) ขึ้นอยู่กับการประเมินทางประสาทสัมผัสเพื่อตรวจจับและกำจัดข้อบกพร่อง นอกจากนี้ยังใช้เป็นวิธีการวิจัยและการเรียนรู้ด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และอาหารอีกด้วย

แขนหุ่นยนต์ของเครื่องวิเคราะห์พื้นผิวใช้แรงที่จำเป็นสำหรับการวิเคราะห์ แขนหุ่นยนต์จะเชื่อมต่อกับหัวเจาะหรือหัววัดแรงอัด ขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์ที่จำเป็น แท่นทำหน้าที่ยึดตัวอย่างและรองรับการสัมผัสระหว่างหัววัดกับผลไม้หรือผักที่เลือก ด้วยวิธีนี้จะได้รับสัญญาณการวิเคราะห์ สัญญาณจะแสดงเป็นแรงที่ขึ้นอยู่กับเวลา ด้วยวิธีนี้ จึงเป็นไปได้ที่จะเชื่อมโยงกราฟกับระยะการสุกต่าง ๆ และเพื่อสรุปเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ส่งผลต่อผลไม้หรือผักหลังการเก็บเกี่ยว

ในห้องปฏิบัติการระยะไกลนี้ นักเรียนสามารถเลือกจากวัสดุที่แตกต่างกันสามชนิด ได้แก่ ทองแดง ทองเหลือง หรืออลูมิเนียม จากนั้นพวกเขาสามารถให้ความร้อนกับวัสดุที่เลือกและสังเกตการขยายตัวทางความร้อนที่เกิดขึ้น ห้องปฏิบัติการแบบโต้ตอบนี้ช่วยให้นักเรียนสำรวจหลักการของการขยายตัวเนื่องจากความร้อนแบบเรียลไทม์ ซึ่งช่วยเพิ่มความเข้าใจว่าวัสดุต่างๆ มีปฏิกิริยาอย่างไรต่อความร้อน ด้วยการควบคุมที่แม่นยำและการวัดอย่างละเอียด ห้องปฏิบัติการนี้มอบประสบการณ์การเรียนรู้แบบลงมือปฏิบัติจริง เข้าถึงได้จากทุกที่ ส่งเสริมข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวัสดุศาสตร์และอุณหพลศาสตร์

อุปกรณ์นี้ช่วยให้คุณสามารถดำเนินการตรวจวัดแบบเรียลไทม์จากสภาพอุณหภูมิพื้นผิว เพื่อตรวจจับปัญหาการก่อสร้างที่อาจเกิดขึ้น หรือเพื่อตรวจจับปัญหาการทำงานในสถานที่

เข้าถึงรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีใช้อุปกรณ์นี้ในระดับมืออาชีพ!

ค้นพบค่าที่วัดด้วยกล้องถ่ายภาพความร้อน HTI HANDHELD 35200

อุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดนี้มีความคล่องตัวอย่างมากสำหรับการวัดพื้นผิว และสำหรับการทราบสภาวะความร้อนของส่วนประกอบโครงสร้าง หน้าต่าง อุปกรณ์...

สังเกตสถานการณ์ที่นำเสนอว่าพฤติกรรมความร้อนของอาคารมีความสำคัญอย่างไรในการสรุปผล และเสนอมาตรการปรับปรุงในพื้นที่การตรวจสอบพลังงาน

ห้องปฏิบัติการระยะไกลนี้ให้คุณเลือกและควบคุมตัวอย่างที่สังเกตผ่านกล้องจุลทรรศน์ ตัวอย่างที่มีอยู่ช่วยให้วิเคราะห์ตัวอย่างใบไม้ได้ 6 ตัวอย่าง โดยเปรียบเทียบเม็ดสีและลักษณะสีที่แตกต่างกัน

เริ่มทำความคุ้นเคยกับแนวคิดเรื่องการลอยตัว ปริมาตร และความหนาแน่น ทดลองกับวัตถุต่างๆ ที่มีความหนาแน่นต่างกัน และเข้าใจได้โดยสัญชาตญาณว่าเหตุใดวัตถุจึงลอยได้หรือไม่ โดยไม่ต้องคำนึงถึงการคำนวณเชิงตัวเลขที่ซับซ้อน

เปลของนิวตันเป็นอุปกรณ์ที่แสดงให้เห็นถึงการอนุรักษ์โมเมนตัมและพลังงานโดยใช้ชุดทรงกลมที่แกว่ง

ห้องปฏิบัติการเส้นโค้งการให้ความร้อนและการเย็นตัวของน้ำช่วยให้นักเรียนสามารถทำความร้อนหรือทำให้มวลน้ำเย็นลงด้วยระดับกำลังที่แตกต่างกัน และวัดอุณหภูมิอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะสร้างกราฟความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิกับเวลาที่เป็นผลลัพธ์ และได้ข้อสรุปเกี่ยวกับการถ่ายโอนพลังงานและการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร

สรุป

ห้องปฏิบัติการนี้ช่วยให้นักเรียนสามารถเข้าถึงบอร์ด Terasic DE1-SoC จริงที่ใช้คอมพิวเตอร์ FPGAcademy DE1-SoC พร้อมระบบ Nios V จากระยะไกล LabsLand กำหนดบิตสตรีม FPGA ไว้ตายตัว ดังนั้นนักเรียนจึงมุ่งเน้นไปที่การสร้างหรือการอัปโหลดโปรแกรม ELF สำหรับโปรเซสเซอร์ซอฟต์คอร์ Nios V RISC-V และสังเกตผลลัพธ์บนบอร์ดจริง

วิธีการใช้งานห้องปฏิบัติการ

• Nios V สำหรับ DE1-SoC: อัปโหลดโปรแกรม ELF ที่มีอยู่และรันบนระบบ Nios V ที่ติดตั้งไว้ตายตัว
• Nios V C IDE สำหรับ DE1-SoC: เขียนโค้ด C ใน CodeIDE สร้าง Nios V ELF และอัปโหลดไปยังบอร์ด
• Nios V แอสเซมบลี IDE สำหรับ DE1-SoC: เขียนแอสเซมบลี RISC-V ใน CodeIDE สร้าง Nios V ELF และอัปโหลดไปยังบอร์ด

เหมาะสำหรับหลักสูตรและกิจกรรมต่างๆ

ห้องปฏิบัติการนี้มีประโยชน์สำหรับกิจกรรมเบื้องต้นและระดับกลางในระบบฝังตัว ภาษาแอสเซมบลี RISC-V, C แบบฝัง, I/O ที่แมปหน่วยความจำ, การเขียนโปรแกรม GPIO, เอาต์พุต JTAG UART และเวิร์กโฟลว์ตัวประมวลผลซอฟต์คอร์บนฮาร์ดแวร์ FPGA แบบฝึกหัดทั่วไปประกอบด้วยการพิมพ์ข้อความผ่าน JTAG UART การอ่านค่าจากสวิตช์ การขับ LED การเปรียบเทียบการใช้งาน C และแอสเซมบลี และการอัปโหลดไบนารี ELF ที่ผู้สอนจัดเตรียมไว้ให้

ฮาร์ดแวร์และระบบคงที่

เป้าหมายทางกายภาพคือบอร์ด Terasic DE1-SoC พร้อมด้วย Intel/Altera Cyclone V SoC FPGA LabsLand ตั้งโปรแกรมบอร์ดด้วยคอมพิวเตอร์ FPGAcademy DE1-SoC พร้อมบิตสตรีม Nios V ก่อนที่นักเรียน ELF จะถูกโหลด ใน MVP นี้ นักเรียนจะไม่เปลี่ยน โครงสร้างลอจิกของ FPGA หรืออัปโหลด SOF ที่กำหนดเองจากรายการเหล่านี้ พวกเขารันเฟิร์มแวร์บนระบบ Nios V ที่ให้มา

การทำแผนที่สวิตช์และ LED

ส่วนควบคุมบนหน้าจอจะมีป้ายกำกับ NSW0 ผ่าน NSW9 สิ่งเหล่านี้คือสวิตช์ Nios V แบบลอจิคัลที่แมปกับเส้นทางอินพุต GPIO/JP1 ที่ใช้โดยระบบ FPGAcademy แบบคงที่ โปรแกรมเริ่มต้นและโปรแกรมสาธิตจะแมป NSW0..NSW9 ไปยัง LEDR0..LEDR9 เพื่อให้นักเรียนสามารถตรวจสอบโปรแกรมของตนด้วยกล้องบอร์ดจริงได้ การตั้งชื่อ NSW นั้นมีเจตนาเนื่องจากระบบ Nios V นี้ใช้การแมปการควบคุมระยะไกลที่แตกต่างจากป้ายกำกับสวิตช์โหมด HDL ทั่วไป

อ้างอิง

สำหรับระบบโปรเซสเซอร์ แผนที่หน่วยความจำ และรายละเอียด I/O โปรดดูที่ เอกสารอ้างอิง FPGAcademy DE1-SoC Computer with Nios V แผงเอกสารห้องปฏิบัติการยังเชื่อมโยงข้อมูลอ้างอิงนี้จากภายในแต่ละเซสชัน