Тема: ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ОПЫТ КУНДТА» НА ОСНОВЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА

Реалии современного образования диктуют и современные задачи, стоящие перед образованием. В учебном процессе ряда естественнонаучных специальностей важное место занимают лабораторные работы [1]. А дистанционный формат образования требует создания удаленных лабораторных комплексов. В данной работе как раз рассматривается пример разработки такого комплекса. Необходимость измерения большого числа параметров требует автоматизации этого, так как измерение характеристик на традиционном устаревшем оборудовании приводит к большим потерям времени на выполнение рутинных операций. Например, одной из типовых задач общего физического практикума по молекулярной физике является измерение скорости звука в двух вариантах- на рубке Кундта и трубке Квинке.
Опыты Кундта и Квинке являются фундаментальными опытами в разделе акустики и не только в нем, и относятся вообще к лабораторным работам по изучению волновых явлений и процессов [2].
За счет развития современной вычислительной техники открывается возможность автоматизации эксперимента, существенного сокращения его продолжительности и повышения точности. Использование современного цифрового оборудования позволит выстроить цепочку операций автоматизированного эксперимента в виде этапов регистрации, обработки и представления данных.
Актуальность работы определяется необходимостью включения в проектную и учебную деятельность образовательных учреждений лабораторных работ, содержащих исследования волновых явлений и процессов на основе современного оборудования. Но обычно готовые лабораторные установки довольно дорогие, их устройство неизвестно, а обслуживание слишком затратное. Поэтому было принято решение разработать собственный автоматизированный лабораторный стенд. Для этой работы необходимо выбрать недорогие автоматизированные устройства генерации и записи звуковых сигналов, а также разработать программное обеспечение для их обработки.
Целью данной работы является создание автоматизированного лабораторного практикума по определению скорости звука методом стоячей волны[3] на базе платформы Arduino.
Решаемые задачи:
1. сборка лабораторной установки;
2. программирование аппаратных модулей, входящих в установку;
3. тестирование лабораторной установки.

Купить

В результате работы на основе обзора существующих решений построения лабораторных систем был создан бюджетный автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом на базе платформы Arduino. Практикум включает в себя одну лабораторную работу для определения скорости звука в воздухе методом стоячих волн в трубе.
Были написаны и протестированы программы для модулей Arduino, входящих в лабораторную установку.
В целом, семейство плат Arduino может быть довольно успешно использовано для решения различных задач дистанционного управления и измерений, которые не требуют производительности, превышающей возможности плат Arduino. Невысокая цена, низкое потребление, небольшие габариты, наличие всех необходимых функциональных возможностей делают Arduino и бренды подобных плат идеальными кандидатами для их применения в разработке бюджетных лабораторий по физике с удаленным доступом.

Купить