LabsLand là mạng lưới toàn cầu các phòng thí nghiệm thật có sẵn trực tuyến. Học viên (ở trường phổ thông, đại học và nền tảng học tập suốt đời) có thể truy cập phòng thí nghiệm thật qua Internet bằng máy tính xách tay, máy tính bảng hoặc điện thoại.

Các phòng thí nghiệm hoặc là thời gian thực (Arduino, FPGA...) đặt tại nhiều trường đại học khác nhau trên khắp thế giới. Trong một số lĩnh vực (Vật lý, Sinh học, Hóa học), đó là Phòng thí nghiệm Siêu đồng thời LabsLand, vì vậy trường đại học đã ghi lại mọi tổ hợp thao tác có thể thực hiện trong phòng thí nghiệm (có trường hợp hàng nghìn tổ hợp) và cung cấp chúng theo cách tương tác.

Trong mọi trường hợp, phòng thí nghiệm luôn là thật (không phải mô phỏng) và có sẵn trên Web (bạn không cần mua phần cứng, xử lý vận chuyển, v.v.).

Xem cách một phiên người dùng điển hình hoạt động trong video sau:

Tóm tắt

Để thử nghiệm với các mạch tương tự. Thông qua công cụ này, bạn sẽ có quyền truy cập vào phòng thí nghiệm điện tử của riêng mình. Sử dụng giao diện tương tác của nó, bạn có thể sử dụng bảng mạch cắm thử để kết nối các bộ phận và dây dẫn. Bạn cũng có thể kết nối và cấu hình bộ tạo hàm và nguồn điện. Sau khi mạch được thiết kế, bạn cũng có thể thực hiện các phép đo bằng đồng hồ vạn năng hoặc máy hiện sóng. Mạch được lắp ráp và phép đo được thực hiện trên thiết bị thật: đây không phải là mô phỏng. Hệ thống dựa trên rơ-le kết nối các thành phần như bạn đã xác định, tạo ra các tín hiệu thực và số đo. Hữu ích cho các hoạt động trong lĩnh vực điện tử tương tự như định luật Ohm, định luật Kirchhoff, mô tả đặc tính linh kiện, tìm hiểu về thiết bị đo đạc, các loại mạch điện, v.v.

 

Sử dụng và Dụng cụ

Phòng thí nghiệm Điện tử LabsLand rất mạnh mẽ và dựa trên giao diện tương tác với hình thức ảo. Giống như trong phòng thí nghiệm điện tử tương tự truyền thống, sinh viên có quyền truy cập và điều khiển một loạt các thiết bị như sau: bảng mạch cắm thử, bộ tạo hàm, nguồn điện, đồng hồ vạn năng, máy hiện sóng. Họ cũng có quyền truy cập vào khay linh kiện mà họ có thể kết hợp vào mạch của mình.

Yếu tố chính là bảng mạch cắm thử. Học sinh thường bắt đầu bằng cách tạo mạch của mình ở đây. Để tạo mạch, các linh kiện sẽ được kéo từ khay (ở trên cùng của màn hình) vào bảng mạch cắm thử và chúng sẽ được kết nối bằng dây, có thể truy cập được thông qua thanh công cụ trên cùng bên phải. Giao diện rất tương tác, cho phép bạn thêm, di chuyển và loại bỏ linh kiện và dây một cách tự do.

Hệ thống cũng cho phép bạn tải và lưu các mạch đã được thiết kế sẵn. Tính năng này sẽ cho phép bạn sử dụng các mạch phức tạp làm điểm bắt đầu nếu hoạt động được thiết kế theo cách đó; hoặc lưu các mạch để giữ chúng hoặc gửi chúng khi kết thúc hoạt động.

Từ bảng mạch cắm thử, bạn có thể thấy một số đầu nối ở hai bên, kết nối mạch chính xác với các thiết bị còn lại. Nhãn trên các đầu nối này khá mô tả, nhưng ví dụ: các đầu nối ở phía trên bên trái, được nhóm là "Nguồn DC", trong đó ghi +5V, GND, -5V, kết nối mạch với nguồn điện.

Để quan sát và cấu hình một thiết bị, chỉ cần chọn nó từ menu dưới cùng. Ví dụ: bằng cách nhấp vào "Nguồn DC", chúng tôi truy cập nguồn điện. Chúng ta có thể thao tác trên hầu hết các bộ điều khiển của nó và điều này sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến mạch điện và các phép đo (giả sử chúng ta đã kết nối mạch chính xác).

Khi chúng ta đã thiết kế và xây dựng mạch cũng như cấu hình các thiết bị một cách chính xác, để thực hiện phép đo, chúng ta sẽ nhấn nút "Thực hiện đo" ở dưới cùng bên phải. Nếu mạch được thiết kế đúng, sau một khoảng thời gian ngắn, chúng ta sẽ thấy kết quả đo trên dụng cụ. Nếu chúng tôi đã mắc lỗi hoặc nếu mạch không thể xây dựng được vì lý do an toàn hoặc vì nó không được hỗ trợ; chúng tôi sẽ thấy một thông báo lỗi.

Khi thực hiện phép đo mạch điện, chúng ta sẽ thấy dưới giao diện hai bức ảnh thời gian thực của thiết bị tại thời điểm thực hiện phép đo. Trong khoảng thời gian trôi qua, mạch được cấu hình vật lý bằng cách sử dụng rơle. Trạng thái của nó đôi khi có thể được quan sát thông qua đèn LED chỉ báo.

 

Danh mục mạch

Đặc điểm chính của Phòng thí nghiệm Điện tử của LabsLand là nó không phải là mô phỏng: các mạch được xây dựng chân thực bằng cách sử dụng rơle, tất cả các linh kiện được tích hợp vào mạch (điện trở, điốt, tụ điện...) đều là thật và các phép đo được thực hiện bằng các thiết bị thực. Điều này làm cho nó trở thành một phòng thí nghiệm cực kỳ thực tế và mạnh mẽ, nhưng đồng thời, nó cũng có những hạn chế không thể tránh khỏi.

Để bắt đầu, phòng thí nghiệm phải hỗ trợ (kết hợp về mặt vật lý) linh kiện cụ thể sẽ được sử dụng. Bạn có thể xem linh kiện nào được tích hợp trong khay thành phần. Hơn nữa, nếu muốn sử dụng nhiều hơn một linh kiện cùng loại thì hệ thống phải có đủ số lượng. Ngoài ra, để đảm bảo an toàn, hệ thống được thiết kế không cho phép đấu nối tùy ý. Chẳng hạn, không thể xây dựng mạch gây ngắn mạch hoặc mạch vượt quá công suất được hỗ trợ bởi các bộ phận. Các mạch chưa được chứng nhận an toàn cũng không thể được chế tạo.

Vì lý do này, để có thể thiết kế các hoạt động trong lớp và sử dụng Phòng thí nghiệm Điện tử hiệu quả trong giảng dạy, chúng tôi cung cấp và khuyến nghị sử dụng Danh mục Mạch mà chúng tôi cung cấp. Danh mục mạch LabsLand liệt kê một bộ mạch lớn mà chúng tôi đảm bảo có thể được xây dựng và sử dụng một cách an toàn, đồng thời thường hữu ích trong các khóa học khác nhau mà Phòng thí nghiệm Điện tử được sử dụng.

Bằng cách thiết kế các hoạt động của lớp xung quanh các mạch từ danh mục, chúng ta sẽ tránh được vấn đề tiềm ẩn là mạch tùy ý không được hỗ trợ, do vấn đề an toàn, mức độ sẵn có của linh kiện hoặc đơn giản là vì không thể xác minh rằng mạch đó hợp lệ để xây dựng.

Bạn có thể truy cập danh mục thông qua liên kết này: https://labsland.com/pub/docs/experiments/hive/en/index.html và nó cũng được liệt kê trong phần nội dung.

Danh mục này bao gồm các phần có mạch dành cho:

• Điện trở
• Điốt
• Mạch RC
• Mạch RLC
• Bộ khuếch đại thuật toán
• Transistor

Chúng tôi liên tục mở rộng danh mục. Nếu bạn quan tâm đến một loại mạch mà bạn tin rằng có thể hữu ích, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi. Mặc dù chúng tôi không thể đảm bảo sẽ bổ sung nó nhưng chúng tôi có thể phân tích và có thể kết hợp nó trong các bản sửa đổi trong tương lai.

 

Hoạt động nội bộ

Phòng thí nghiệm Điện tử LabsLand bao gồm một số "Hive" được phân bổ ở các tổ chức khác nhau trên khắp thế giới, hoạt động như một "cụm" để cung cấp mạch và phép đo cho người dùng.

Khi thiết kế mạch, mạch không được xây dựng về mặt vật lý và các phép đo không được thực hiện cho đến khi nhấn nút Thực hiện phép đo. Tại thời điểm đó, một trong các nút phân phối được chỉ định, nút này ngay lập tức xây dựng mạch, thực hiện các phép đo cần thiết và trả về kết quả. Nút cụ thể đã thực hiện phép đo có thể được quan sát trong giao diện thông qua hai bức ảnh thời gian thực. Mỗi phép đo có thể được chuyển hướng đến một nút khác nhau: đây là lý do tại sao đôi khi bạn sẽ thấy hình ảnh và nhà cung cấp phép đo cuối cùng thường xuyên thay đổi nếu nhiều phép đo được thực hiện.

Bên trong, mỗi nút là một hộp chứa một số thiết bị và một số bo mạch do LabsLand thiết kế với rơle và các linh kiện tạo thành mạch điện. Tài liệu "Tài liệu tham khảo nút Hive" giải thích chi tiết hoạt động nội bộ của các nút, cũng như mục đích của từng loại bo mạch bên trong.

Các nút được thiết kế sao cho tổ chức lưu trữ chúng có thể thêm các mạch mới nếu muốn và tùy chỉnh chúng. Điều này cũng được nêu chi tiết trong hướng dẫn.

 

Thiết bị

Thiết bị cho phòng thí nghiệm này (tức là các nút được đề cập trước đó) đã được LabsLand thiết kế và có sẵn để bán để triển khai trong các tổ chức. Các tổ chức, bằng cách mua và triển khai thiết bị tại cơ sở của mình, sẽ thu được nhiều lợi ích khác nhau; trong số đó có khả năng tiến hành nghiên cứu bằng cách sử dụng chúng cũng như khả năng tạo và tùy chỉnh các mạch điện.

Để biết thông tin về cách mua phần cứng, bạn có thể truy cập trang của chúng tôi: https://labsland.com/en/hardware

 

Ứng dụng trong Giáo dục Trung học và Đại học

Phòng thí nghiệm Điện tử LabsLand là một nguồn tài nguyên giáo dục đặc biệt có giá trị cho cả giáo dục trung học và đại học.

Phòng thí nghiệm cung cấp một nền tảng tương tác và an toàn để khám phá các nguyên tắc cơ bản của điện tử tương tự. Học sinh có thể tìm hiểu về các khái niệm cơ bản, chẳng hạn như Định luật Ohm và Định luật Kirchhoff, thông qua thử nghiệm với các mạch điện thực, một điều thường bị hạn chế hoặc thậm chí nằm ngoài tầm với của các em. Họ cũng có thể có được kinh nghiệm thực hành với các dụng cụ trong phòng thí nghiệm, chẳng hạn như máy hiện sóng và đồng hồ vạn năng, những thiết bị rất cần thiết trong lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử.

Phòng thí nghiệm có thể được sử dụng để củng cố và mở rộng các khái niệm được giới thiệu trong các lớp điện tử và thử nghiệm các linh kiện phức tạp hơn, chẳng hạn như bộ khuếch đại thuật toán và bóng bán dẫn, đồng thời thiết kế các mạch riêng để phân tích và mô phỏng.