LabsLand is een wereldwijd netwerk van echte laboratoria die online beschikbaar zijn. Studenten (van scholen, universiteiten en platforms voor levenslang leren) kunnen toegang krijgen tot de echte laboratoria via het internet, met behulp van hun laptop, tablet of telefoon.

De laboratoria zijn ofwel in real-time (Arduino, FPGAs...) gevestigd in verschillende universiteiten over de hele wereld. In bepaalde vakgebieden (Natuurkunde, Biologie, Chemie) zijn de laboratoria LabsLand Ultraconcurrent Laboratories, zodat de universiteit alle mogelijke combinaties heeft opgenomen van wat er in het laboratorium kan worden gedaan (in sommige gevallen meerdere duizenden) en deze op een interactieve manier beschikbaar stelt.

In ieder geval is het laboratorium altijd echt (niet gesimuleerd) en beschikbaar via het web (je hoeft geen hardware te verkrijgen, je hoeft je niet bezig te houden met verzending, enz.).

Bekijk hoe een typische gebruikerssessie werkt in de volgende video:

Samenvatting

Voor experimenten met analoge schakelingen. Met dit hulpmiddel krijgt u toegang tot uw eigen elektronicalaboratorium. Gebruikmakend van zijn interactieve interface kunt u een prototyping board gebruiken om componenten en draden te verbinden. U kunt ook een functie-generator en een voeding aansluiten en configureren. Zodra het circuit is ontworpen, kunt u ook metingen verrichten met de multimeter of de oscilloscoop. Zowel de schakelingen als de metingen worden in de werkelijkheid gebouwd en uitgevoerd: dit is geen simulatie. Een relais-gebaseerd systeem verbindt de componenten zoals u ze heeft gedefinieerd, resulterend in echte signalen en metingen. Nuttig voor activiteiten in analoge elektronica zoals de wet van Ohm, de wet van Kirchoff, componentkarakterisering, leren over instrumentatie, soorten schakelingen, enz.

 

Gebruik en Instrumenten

Het LabsLand Electronics Lab is zeer krachtig en is gebaseerd op een interactieve interface met een virtueel uiterlijk. Net als in een traditioneel analoog elektronicalab heeft de student toegang tot en controle over een reeks instrumenten, namelijk: prototyping board, functie-generator, voeding, multimeter, oscilloscoop. Ze hebben ook toegang tot een componentenhulpbron, die ze in hun circuit kunnen opnemen.

Het belangrijkste element is het prototyping board. Studenten beginnen meestal met het creëren van hun circuit hier. Om een circuit te creëren, worden componenten vanuit de hulpbron (bovenaan het scherm) naar het prototyping board gesleept en worden ze verbonden met draden, die toegankelijk zijn via de werkbalk rechtsboven. De interface is zeer interactief, waardoor je componenten en draden vrij kunt toevoegen, verplaatsen en verwijderen.

Het systeem stelt je ook in staat om al ontworpen schakelingen te laden en op te slaan. Deze functie stelt je in staat om complexe schakelingen als startpunt te gebruiken als de activiteit op die manier is ontworpen; of om schakelingen op te slaan om ze te bewaren of in te dienen aan het einde van een activiteit.

Vanaf het prototyping board kun je verschillende connectors aan de zijkanten zien, die het circuit nauwkeurig met de rest van de instrumenten verbinden. De labels op deze connectors zijn nogal beschrijvend, maar bijvoorbeeld, de connectors linksboven, gegroepeerd als "DC Voeding", waar staat +5V, GND, -5V, verbinden het circuit met de voeding.

Om een instrument te observeren en te configureren, hoef je het alleen maar te selecteren uit het menu onderaan. Bijvoorbeeld, door op "DC Voeding" te klikken, krijgen we toegang tot de voeding. We kunnen de meeste van zijn bedieningselementen bedienen, en dit zal een direct effect hebben op het circuit en de metingen (ervan uitgaande dat we het circuit correct hebben verbonden).

Zodra we het circuit correct hebben ontworpen en gebouwd, en de instrumenten hebben geconfigureerd, om een meting uit te voeren, drukken we op de knop "Meten uitvoeren" rechtsonder. Als het circuit correct is ontworpen, zien we na een korte tijd de meetresultaten op de instrumenten. Als we een fout hadden gemaakt of als het circuit niet kon worden gebouwd vanwege veiligheidsredenen of omdat het niet wordt ondersteund; zouden we een foutmelding zien.

Bij het uitvoeren van een meting van een circuit, zien we onder de interface twee realtime foto's van de apparatuur op het moment dat de meting wordt uitgevoerd. Tijdens de tijdsduur waarin het wordt uitgevoerd, wordt het circuit fysiek geconfigureerd met behulp van relais. De status kan soms worden waargenomen via de indicatorleds.

 

Schakelcatalogus

De belangrijkste eigenschap van het Electronics Lab van LabsLand is dat het geen simulatie is: de schakelingen worden daadwerkelijk gebouwd met behulp van relais, alle componenten die in de schakelingen zijn opgenomen (weerstanden, diodes, condensatoren...) zijn echt, en de metingen worden gedaan met echte instrumenten. Dit maakt het een uiterst realistisch en krachtig laboratorium, maar tegelijkertijd brengt het ook bepaalde onvermijdelijke beperkingen met zich mee.

Allereerst moet het lab de specifieke component fysiek ondersteunen (inclusief). U kunt zien welke componenten in de componentenhulpbron zijn opgenomen. Verder, als u meer dan één van hetzelfde type component wilt gebruiken, moet het systeem een adequaat aantal hebben. Bovendien is het systeem vanwege de veiligheid zo ontworpen dat het geen enkele vorm van onderlinge verbinding toestaat. Kortsluitingen of schakelingen die het ondersteunde vermogen van de componenten zouden overschrijden, bijvoorbeeld, kunnen niet worden gebouwd. Schakelingen die niet zijn goedgekeurd voor veiligheidsredenen kunnen ook niet worden gebouwd.

Om deze reden bieden en raden we aan het Circuit Catalog te gebruiken dat we aanbieden om klasactiviteiten te ontwerpen en het Electronics Lab didactisch in de praktijk te gebruiken. De LabsLand Circuit Catalog vermeldt een grote set schakelingen waarvan we garanderen dat ze gebouwd en veilig gebruikt kunnen worden, en die doorgaans nuttig zijn in de verschillende cursussen waarvoor het Electronics Lab wordt gebruikt.

Door klasactiviteiten te ontwerpen rond schakelingen uit de catalogus, zullen we het potentiële probleem vermijden dat een willekeurige schakeling niet wordt ondersteund, hetzij vanwege veiligheidsproblemen, componentbeschikbaarheid, of simpelweg omdat niet kan worden bevestigd dat het geldig is om het te bouwen.

U kunt de catalogus openen via deze link: https://labsland.com/pub/docs/experiments/hive/en/index.html en het wordt ook vermeld in de inhoudssectie.

De catalogus bevat secties met schakelingen voor:

• Weerstanden
• Diodes
• RC Schakelingen
• RLC Schakelingen
• Operationele Versterkers
• Transistors

We breiden de catalogus continu uit. Als u geïnteresseerd bent in een type schakeling dat volgens u nuttig kan zijn, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen. Hoewel we niet kunnen garanderen dat deze wordt toegevoegd, kunnen we hem analyseren en mogelijk in toekomstige revisies opnemen.

 

Interne werking

Het LabsLand Elektronica Laboratorium bestaat uit verschillende "Hives" die zijn verdeeld over verschillende instellingen over de hele wereld, die als een "cluster" werken om schakelingen en metingen aan gebruikers te leveren.

Bij het ontwerpen van een schakeling wordt de schakeling niet fysiek gebouwd en worden de metingen niet uitgevoerd totdat op de knop Meten wordt drukken. Op dat moment wordt een van de verdeelde nodes toegewezen, die onmiddellijk het circuit bouwt, de benodigde metingen verricht en het resultaat terugstuurt. De specifieke node die een meting heeft gedaan, kan worden waargenomen in de interface, via de twee realtime-foto's. Elke meting kan naar een andere node worden geleid: daarom ziet u soms dat het beeld en de aanbieder van de laatste meting vaak variëren als er verschillende worden genomen.

Intern is elke node een doos die verschillende instrumenten bevat en verschillende door LabsLand ontworpen borden met relais en de componenten die het circuit zullen vormen. Het document "Hive Node Reference Documentation" legt de interne werking van de nodes gedetailleerd uit, evenals het doel van elk type intern bord.

De nodes zijn ontworpen zodat de instelling die ze host nieuwe schakelingen kan toevoegen als ze dat willen en ze kan aanpassen. Dit wordt ook gedetailleerd uitgelegd in de handleiding.

 

Apparatuur

De apparatuur voor dit lab (d.w.z. de eerder genoemde nodes) is ontworpen door LabsLand en is beschikbaar voor verkoop om in instellingen te worden ingezet. Instellingen die de apparatuur aanschaffen en in hun eigen faciliteiten inzetten, verkrijgen verschillende voordelen; waaronder het vermogen om onderzoek uit te voeren met behulp daarvan, en het vermogen om schakelingen te creëren en aan te passen.

Voor informatie over het aanschaffen van de hardware kunt u onze pagina bezoeken: https://labsland.com/en/hardware

 

Toepassing in Voortgezet en Universitair Onderwijs

Het LabsLand Elektronica Laboratorium is een bijzonder waardevolle educatieve bron voor zowel voortgezet als universitair onderwijs.

Het lab biedt een veilige en interactieve platform om de basisprincipes van analoge elektronica te verkennen. Studenten kunnen leren over basisconcepten, zoals de Wet van Ohm en de Wet van Kirchoff, door te experimenteren met echte schakelingen, iets wat typisch beperkt of zelfs buiten hun bereik ligt. Ze kunnen ook praktijkervaring opdoen met laboratoriuminstrumenten, zoals oscilloscopen en multimeters, die essentieel zijn in het veld van elektrotechniek en elektronische techniek.

Het lab kan worden gebruikt om concepten die zijn geïntroduceerd in elektronica-klassen te versterken en uit te breiden en te experimenteren met complexere componenten, zoals operationele versterkers en transistors, en hun eigen schakelingen te ontwerpen voor analyse en simulaties.