LabsLand は、オンラインで利用できる実際の研究所のグローバル ネットワークです。学生 (学校、大学、生涯学習プラットフォーム) は、ラップトップ、タブレット、または電話を使用して、インターネット経由で実際のラボにアクセスできます。

ラボは、リアルタイム (Arduino、FPGA...) で、世界中の複数の大学にあります。特定の分野 (物理学、生物学、化学) では、ラボは LabsLand Ultraconcurrent ラボであるため、大学はラボで実行できることの考えられるすべての組み合わせ (場合によっては数千) を記録し、対話型の方法で利用できるようにしています。

どのような場合でも、ラボは常に実際にあり (シミュレーションではなく)、Web 経由で利用できます (ハードウェアを入手したり、発送などの手続きをする必要はありません)。

次のビデオで、一般的なユーザー セッションがどのように機能するかを確認してください。

概要

アナログ回路を実験するためのラボです。インタラクティブな画面で、プロトタイピングボード上の部品を配線し、ファンクションジェネレーターや電源を接続・設定できます。回路を設計した後は、マルチメーターやオシロスコープで測定できます。回路はリレーによって実際に構成され、実信号を実機で測定します。シミュレーションではありません。オームの法則、キルヒホッフの法則、部品の特性評価、計測器、回路方式など、アナログ電子工学の学習に活用できます。

 

操作方法と計測器

LabsLand エレクトロニクスラボは、従来のアナログ電子工学ラボを模したインタラクティブな画面で操作します。プロトタイピングボード、ファンクションジェネレーター、電源、マルチメーター、オシロスコープを操作でき、回路に組み込む部品トレイも利用できます。

中心となるのはプロトタイピングボードです。画面上部のトレイから部品をボードにドラッグし、右上のツールバーから選択した配線で接続します。部品や配線は自由に追加、移動、削除できます。

設計済みの回路を読み込んだり保存したりすることもできます。アクティビティに応じて複雑な回路を出発点にしたり、回路を保存して後で再利用したり、最後に提出したりできます。

プロトタイピングボードの側面には、回路を各計測器に接続するコネクターがあります。たとえば左上の「DC 電源」コネクターには +5V、GND、-5V と表示され、回路を電源に接続します。

計測器を表示・設定するには、画面下部のメニューから選択します。たとえば「DC 電源」を選ぶと電源を操作でき、その設定が回路と測定に直接反映されます。

回路を正しく設計・構築して計測器を設定したら、右下の「測定を実行」ボタンを押します。しばらくすると計測器に結果が表示されます。回路に誤りがある場合や、安全上の理由または未対応の構成によって回路を構築できない場合は、エラーメッセージが表示されます。

測定時には、測定を行う実機のリアルタイム写真が画面の下に表示されます。測定中、回路はリレーによって物理的に構成され、インジケーター LED で状態を確認できる場合があります。

 

回路カタログ

LabsLand エレクトロニクスラボの重要な特徴は、シミュレーションではないことです。回路はリレーで実際に構成され、抵抗器、ダイオード、コンデンサーなどの実部品と実機の計測器を使用します。そのため現実的で強力なラボである一方、物理的な制約もあります。

使用する部品はラボに物理的に搭載されている必要があります。利用できる部品は部品トレイで確認できます。同じ種類の部品を複数使う場合は、必要な個数が搭載されている必要があります。また安全のため、短絡や部品の許容電力を超える回路、安全性が確認されていない回路は構築できません。

授業用アクティビティを設計してラボを実践的に活用できるよう、回路カタログの使用を推奨しています。LabsLand 回路カタログには、安全に構築・使用でき、さまざまな授業で役立つ多数の回路を掲載しています。

カタログ掲載回路を基に授業を設計することで、安全性、部品の在庫、構築可能性などの理由で任意の回路が利用できない問題を避けられます。

カタログは https://labsland.com/pub/docs/experiments/hive/en/index.html からアクセスでき、目次にも掲載されています。

カタログには、次の回路のセクションがあります。

• 抵抗器
• ダイオード
• RC 回路
• RLC 回路
• オペアンプ
• トランジスター

カタログは継続的に拡充しています。追加を希望する回路があれば、お問い合わせください。追加を保証することはできませんが、今後の改訂に向けて検討します。

 

内部動作

LabsLand エレクトロニクスラボは、世界各地の教育機関に設置された複数の「Hive」で構成され、回路と測定を提供するクラスターとして動作します。

設計中の回路は、「測定」ボタンを押すまで物理的には構築されません。ボタンを押すと分散ノードの一つが割り当てられ、回路を構築して測定し、結果を返します。測定したノードは、画面に表示されるリアルタイム写真で確認できます。測定ごとに異なるノードへ割り当てられる場合があるため、複数回測定すると最後の測定画像やプロバイダーが変わることがあります。

各ノードは、複数の計測器と、リレーや回路部品を搭載した LabsLand 設計のボードを収めた装置です。「Hive Node Reference Documentation」には、ノードの内部動作と各内部ボードの役割が詳しく記載されています。

ノードを設置する教育機関は、必要に応じて新しい回路を追加し、カスタマイズできます。詳細はマニュアルに記載されています。

 

機器

このラボの機器（前述のノード）は LabsLand が設計しており、教育機関への導入用として販売しています。機器を購入して施設内に設置すると、それを使った研究や回路の作成・カスタマイズが可能になります。

ハードウェアの購入方法については、https://labsland.com/en/hardware をご覧ください。

 

中等教育・大学教育での活用

LabsLand エレクトロニクスラボは、中等教育と大学教育の双方で活用できる教育リソースです。

アナログ電子工学の基礎を安全かつインタラクティブに学べます。学生は実回路を使った実験を通じてオームの法則やキルヒホッフの法則などを学び、電気・電子工学に欠かせないオシロスコープやマルチメーターの操作も体験できます。

授業で扱った概念の定着や発展、オペアンプやトランジスターなどの複雑な部品の実験、解析やシミュレーションに向けた独自回路の設計に利用できます。