LabsLand är ett globalt nätverk av verkliga laboratorier som finns tillgängliga online. Studenter (i skolor, universitet och livslånga lärandeplattformar) kan få tillgång till de verkliga laboratorierna via Internet med hjälp av sin bärbara dator, surfplatta eller telefon.

Laboratorierna är antingen i realtid (Arduino, FPGA:er...) och ligger i olika universitet över hela världen. Inom vissa områden (fysik, biologi, kemi) är laboratorierna LabsLand Ultrakonkurrerande laboratorier, så universitetet har spelat in alla potentiella kombinationer av vad som kan göras i laboratoriet (i vissa fall flera tusen) och gjort det tillgängligt på ett interaktivt sätt.

I varje fall är laboratoriet alltid verkligt (inte simulerat) och tillgängligt via webben (du behöver inte skaffa någon hårdvara, hantera frakt osv.).

Se hur en typisk användarsession fungerar i följande video:

Sammanfattning

För experimentering med analoga kretsar. Genom detta verktyg kommer du att få tillgång till ditt eget elektroniklaboratorium. Med hjälp av dess interaktiva gränssnitt kan du använda en prototypbräda för att ansluta komponenter och kablar. Du kan också ansluta och konfigurera en funktionsgenerator och en strömförsörjning. När kretsen är utformad kan du också göra mätningar med hjälp av multimetern eller oscilloskopet. Både kretsarna och mätningarna byggs och görs i verkligheten: detta är ingen simulering. Ett reläbaserat system kopplar ihop komponenterna som du har definierat dem, vilket resulterar i verkliga signaler och mätningar. Användbart för aktiviteter i analog elektronik såsom Ohms lag, Kirchoffs lag, komponentkarakterisering, att lära sig om instrumentering, typer av kretsar, etc.

 

Användning och instrument

LabsLands Elektroniklab är väldigt kraftfullt och är baserat på ett interaktivt gränssnitt med ett virtuellt utseende. Precis som i ett traditionellt analogt elektroniklab har studenten tillgång och kontroll över en serie instrument, som inkluderar: prototypbräda, funktionsgenerator, strömförsörjning, multimeter, oscilloskop. De har också tillgång till en komponentbricka, som de kan inkludera i sin krets.

Huvudelementet är prototypbrädan. Studenter brukar börja med att skapa sin krets här. För att skapa en krets dras komponenter från brickan (överst på skärmen) till prototypbrädan och de kopplas ihop med hjälp av kablar, tillgängliga via verktygsfältet i det övre högra hörnet. Gränssnittet är mycket interaktivt, vilket gör det möjligt att lägga till, flytta och ta bort komponenter och kablar fritt.

Systemet tillåter också att du laddar och sparar redan designade kretsar. Denna funktion gör att du kan använda komplexa kretsar som en utgångspunkt om aktiviteten är designad på det sättet; eller att spara kretsar antingen för att behålla dem eller för att skicka in dem i slutet av en aktivitet.

Från prototypbrädan kan du se flera kontakter på sidorna, vilka precis ansluter kretsen med resten av instrumenten. Etiketterna på dessa kontakter är ganska beskrivande, men till exempel kontakter i det övre vänstra hörnet, grupperade som "DC Power", där det står +5V, GND, -5V, ansluter kretsen till strömförsörjningen.

För att observera och konfigurera ett instrument, välj det bara från menyn längst ner. Till exempel, genom att klicka på "DC Power" får vi tillgång till strömförsörjningen. Vi kan agera på de flesta av dess kontroller, och detta kommer att ha en direkt effekt på kretsen och mätningarna (förutsatt att vi har kopplat kretsen korrekt).

När vi har utformat och byggt kretsen korrekt, och konfigurerat instrumenten, för att ta en mätning trycker vi på "Utför mätning"-knappen längst ner till höger. Om kretsen är korrekt utformad, efter en kort stund, ser vi resultatet av mätningen på instrumenten. Om vi hade gjort ett misstag eller om kretsen inte kunde byggas varken av säkerhetsskäl eller för att den inte stöds; vi skulle få ett felmeddelande.

När vi tar en mätning av en krets, kommer vi att se under gränssnittet två realtidsfotografier av utrustningen i det ögonblick den tar mätningen. Under tiden det tas, konfigureras kretsen fysiskt med hjälp av reläer. Dess status kan ibland observeras genom indikator-LED:erna.

 

Kretskatalog

Den viktigaste funktionen i LabsLands Elektroniklab är att det inte är en simulering: kretsarna är verkligen konstruerade med hjälp av reläer, alla komponenter som ingår i kretsarna (resistorer, dioder, kondensatorer ...) är verkliga och mätningarna görs med verkliga instrument. Detta gör det till ett extremt realistiskt och kraftfullt laboratorium, men samtidigt innebär det vissa oundvikliga begränsningar.

För att börja med måste laboratoriet stödja (fysiskt inkludera) den specifika komponenten som ska användas. Du kan se vilka komponenter som ingår i komponentbrickan. Vidare, om du vill använda mer än en av samma typ av komponent måste systemet ha ett tillräckligt antal. Dessutom, för säkerhets skull, är systemet designat att inte tillåta någon form av sammankoppling. Kortslutningar eller kretsar som skulle överstiga kraften som stöds av komponenterna, till exempel, kan inte konstrueras. Kretsar som inte har godkänts för säkerhet kan inte heller byggas.

På grund av detta, för att kunna utforma klassrumsaktiviteter och använda Elektroniklabbet didaktiskt i praktiken, tillhandahåller och rekommenderar vi att använda den kretskatalog som vi tillhandahåller. LabsLands Kretskatalog listar ett stort antal kretsar som vi garanterar kan konstrueras och användas säkert, och som vanligtvis är användbara i de olika kurser där Elektroniklabbet används.

Genom att utforma klassaktiviteter kring kretsar från katalogen, undviker vi potentiella problem med att en godtycklig krets inte stöds, antingen på grund av säkerhetsfrågor, komponenttillgänglighet eller helt enkelt för att det inte kan verifieras att det är giltigt att bygga den.

Du kan komma åt katalogen via denna länk: https://labsland.com/pub/docs/experiments/hive/en/index.html och den är också listad i innehållsavsnittet.

Katalogen innehåller sektioner med kretsar för:

• Resistorer
• Dioder
• RC-kretsar
• RLC-kretsar
• Operationsförstärkare
• Transistorer

Vi utökar kontinuerligt katalogen. Om du är intresserad av en typ av krets som du tror skulle kunna vara användbar, tveka inte att kontakta oss. Även om vi inte kan garantera att lägga till den, kan vi analysera den och eventuellt inkludera den i framtida revisioner.

 

Intern funktion

LabsLands Elektroniklaboratorium består av flera "Hives" fördelade på olika institutioner runt om i världen, och fungerar som ett "kluster" för att tillhandahålla kretsar och mätningar till användare.

När man designar en krets så konstrueras inte kretsen fysiskt, och mätningar görs inte förrän knappen Ta Mätning trycks. Vid det ögonblicket tilldelas en av de distribuerade noderna, som omedelbart konstruerar kretsen, tar de nödvändiga mätningarna och returnerar resultatet. Den specifika noden som har tagit en mätning kan ses i gränssnittet, genom de två realtidsfotografierna. Varje mätning kan riktas till en annan nod: detta är varför du ibland ser att bilden och leverantören av den senaste mätningen varierar ofta om flera tas.

Internt är varje nod en låda som innehåller flera instrument och flera kort designade av LabsLand med reläer och de komponenter som kommer att bilda kretsen. Dokumentet "Hive Node Reference Documentation" förklarar i detalj den interna funktionen hos noderna, såväl som syftet med varje typ av internt kort.

Noderna är designade så att den institution som är värd för dem kan lägga till nya kretsar om de önskar och anpassa dem. Detta är också detaljerat i manualen.

 

Utrustning

Utrustningen för detta labb (d.v.s. de tidigare nämnda noderna) har designats av LabsLand och är tillgänglig för försäljning för att distribueras till institutioner. Institutioner, genom att köpa och distribuera utrustningen i sina egna anläggningar, får olika fördelar; bland dem möjligheten att bedriva forskning med dem och möjligheten att skapa och anpassa kretsar.

För information om hur man köper hårdvaran kan du besöka vår sida: https://labsland.com/en/hardware

 

Användning i gymnasie- och universitetsutbildning

LabsLands Elektroniklaboratorium är en ovanligt värdefull utbildningsresurs för både gymnasie- och universitetsutbildning.

Labbet erbjuder en säker och interaktiv plattform för att utforska grunderna i analog elektronik. Studenter kan lära sig om grundläggande koncept, såsom Ohms lag och Kirchoffs lag, genom experimentering med verkliga kretsar, något som vanligtvis skulle vara begränsat eller till och med utom räckhåll för dem. De kan också få praktiska erfarenheter med labbinstrument som oscilloskop och multimeter, vilket är viktigt inom elektroteknik och elektronikteknik.

Labbet kan användas för att förstärka och utöka koncept som introducerades i elektronikkurser och experimentera med mer komplexa komponenter, såsom operationsförstärkare och transistorer, och designa sina egna kretsar för analys och simuleringar.