Внешние датчики или внутренние — лучшая цифровая лаборатория

Всегда была необходимость, уже появилось финансирование и перед вами сейчас стоит задание – выбрать цифровую лабораторию для учебного заведения и не ошибиться — ведь выбор такой большой! Вы уже знаете, что АЦП должен быть качественным и обеспечивать стандарт исследований в  учебном учреждении. Читайте дальше, чтоб узнать все про встроенные и внешние датчики для ЦИКК.

Реклама имеет большую силу и каждый производитель цифровой лаборатории, которая обеспечивает только 10.000-25.000 измерений в секунду (при норме в 100.000/с), может расхваливать и утверждать, что она имеет высокий уровень регистрации данных. Аналогичная ситуация с датчиками – ниже мы рассмотрим истинные преимущества и фиктивные (которые вводят в обман, не являясь преимуществом).

Техническое описание датчиков лаборатории

Измерительные преобразователи чаще всего распределяют:

• по типу: встроенные и присоединительные
  • присоединительные: проводные и беспроводные
• по размещению: стационарные и поворотные, движимые
• по функциям: моно- и многофункциональный
• за погрешностью: демонстрационные, высокой точности и исследовательские

Именно с первого пункта и начинаются наибольшие отличия в качестве, стоимости и возможностях. Все современные цифровые лаборатории для обучения в подавляющем большинстве оборудуются аккумулятором для их автономной работы, защищённость от перепадов и в первую очередь портативность – проводить исследования в любом необходимом вам месте — это обязательное условие удобства использования.

Выходя из этого – полезное пространство, которое могло бы быть использовано на более мощный аккумулятор, могут отнимать встроенные датчики. Инновационное решение – все лаборатории являются универсальными, а поэтому могут использоваться на предметах как химии, физики, математики и биологии. Конечно вы понимаете сколько существует датчиков и видов лабораторных робот – встроить их все не будет разумным решением.

Обратимся к профессиональным решениям высокого класса, чтоб понять, как должно быть в идеальной ситуации. Многофункциональная лабораторная станция (платформа) NI Elvis 2+ для обучения в ВУЗе работает с разными макетными платами по очереди (под разные направления исследований), а те в свою очередь имеют подключение к своим специфическим измерителям и индикаторам. На профессиональном уровне в одно устройство не ставят.

Возможности внешних датчиков – защищённый / возвращается / регулируется диапазон

Оценка мобильных лабораторий для начальных классов (природоведенье и другие)  на базе планшетных компьютеров — могут похвалится большим количеством встроенных датчиков, которые в свою очередь качеством и точностью (даже для демонстрационной функции) не отличаются.

Такой значительный разрыв не в функциональности – так как опыты и лабораторные работы тоже проводятся. Отличие в стоимости (качестве изготовления) и на учебном оборудовании сэкономить нельзя – как нельзя уменьшить затраты на приобретения компьютерного класса согласно Приказа 704 надлежащего качества.

Трудности и преимущества разных типов анализаторов

Это может показаться смешным – но ведущий внешний датчик в движимой динамической системе может путаться и мешать (без соответствующей подготовки). Мало таких примеров можно навести, но теоретически наверное существуют ситуации когда не хватит длины шнура питания индикатора.

С встроенными датчиками все значительно сложнее… Влияние корпуса на показатели анализатора температуры, встроенный индикатор света нельзя использовать отдельно от устройства, а такой микрофон не соответствует минимальным требованиям. Самое сложное в экспериментах и опытах работы замеры в точках, которые пребывают на расстоянии, когда главные датчики встроено – даже на короткой дистанции.

Контроль связанных показателей

Часто такую проблему со встроенными датчиками решить сложно. И проблема не столько в том, что уже никто не будет выделять средства на дополнительную закупку того, что по документам как будто и так есть (хоть и не соответствует условиям эксплуатации). Причина часто скрывается в самих устройствах, которые часто не способны обеспечить подключение разных дополнительных устройств.

Иногда через слабый центр блок, который не выдержит дополнительную нагрузку; иногда через отсутствие универсальных портов подключение и в принципе работы с устройствами других производителей (для использования доступной или которая есть в наличии материальной базы). Это в некоторой степени утруждает и подготовку к тематическим занятиям – когда важно быстро начать опыт.

Независимо от типа внешних сенсоров, которые подключаются – проводные или беспроводные, все они обеспечивают точность через функцию калибрования (настройка перед измерением). Этим вмонтированы решения похвастаться не могут, хотя часто имитируют процесс; собственно, как и не имеют возможности к удобному размещению (закрепления) для проведения эксперимента.

Внешние датчики легко крепятся (монтируются) для работы

Последнее время все чаще можно увидеть переход учебных устройств на новый стандарт — мобильная лаборатория с беспроводными датчиками. Сами измерители остаются как цифровыми, так и аналоговыми, но информацию про измерения передают по беспроводной сети Wi-Fi/Bluetooth – скорость передачи которых не ограничивает качество лабораторных работ.

Такое решение обеспечивает одинаково качественную работу со всеми устройствами, потому что есть независимость каждого от посторонних влияний – элементы экранов (от магнитного поля, шума, постороннего света, вибрации). Это профессиональный подход к обучению, особенно важный для профильных учреждений образования где частота и точность значимые для оценки зависимостей на занятиях.

Примеры реального использования на уроках

Может показаться, что встроенные датчики не имеют преимуществ использования – и это правдивое утверждение, по крайней мере для учебных учреждений. Еще хуже ситуация, когда детектор, например, газовый сектор, вместо возможности установки (крепление) в разных лабораторных условиях и герметических посудах для проведения опытов, встроенный в крышку одной посуды стандартного размера без возможности использования за ее гранями…

Однозначно, вы могли видеть лаборатории учеников на нижней стороне корпуса, которым является датчик движения – при этом само устройства не имеет никаких креплений для надежности фиксации, которая исключает возможность провести эксперимент –только обще ознакомится с принципом его работы. В то время как серьёзные учебные комплексы имеют датчик движения повышенной точности с разными вариантами установки и возможностью изменения угла наклона главного элемента.

Один из вариантов монтажа детектора движения

!Часто с лабораторией «низкого качества», основанной на измерителях внутри устройства, идет дополнение, соответственно с программой обучения, несколькими ведущими датчиками.  И часто в таком наборе только одни фото-ворота (счетчик, который фиксирует прохождения объекта измерения через него), которые только фиксируют событие, не связанное с другими факторами. Чтоб понять критичность такой ситуации необходимо понять, что:

«динамическая система» должна фиксировать изменения предмета исследований, которые минимум в двух точках, для построения графиков и зависимостей (динамики), в одних условиях эксперимента, без повторных запусков с риском повлиять на результат

Как выбрать цифровую лабораторию для учителя в школу

Когда покупается оборудование в общеобразовательную школу, оно часто рассматривается в общем. Поэтому решение основанные на качественных датчиках, которые подключаются, рассматриваться отдельно не будут , если похожие функции есть у большинства дешевых решений.

Профильные учебные учреждения, которые правда, часто имеют возможность использовать дополнительный бюджет, и пользуются ним, чтоб готовить профессионалов, которые правда глубоко знают предмет.

Расширение функций дополнительными счетчиками и сенсорами

Поэтому можно рекомендовать сразу подумать о приобретении мощного АЦП с возможностью подключения большого количества внешних датчиков высокого качества, в том числе и разных производителей. Таким образом, вы получите инвестицию в будущее с возможностью расширения функционала, когда это будет удобно – при условии ограниченности бюджета, или сразу лучше решение с широким кругом возможностей.

Преподаватель, который получает большую точность, простоту подготовки и полноценность проведения практических занятий – будет благодарен за выбор лаборатории на базе внешних датчиков. Лучшая цифровая лаборатория будет и в будущем совместима с роботехникой для STEM-образования.

Наш флагманский продукт, LabQuest2 — информация на запрос.
Программное обеспечение Vernier (LabView) подходит к линейке конструкторов Mindstorms — за программированием будущее!